Введение к работе
%
Актуальность работы. Современный этап : развития горного производства характеризуется ростом глубины разработок, мощности горнодобывающих предприятий, скорости продвижения горных работ и др. При этом возрастает протяженность и размеры рабочих пространств забоев, лав, уступов подготовительных выработок, транспортных и вентиляционных выработок и траншей,^ (то есть массивы горных пород, подвергшиеся техноге йому воздействию), которые в дальнейшем определены как горнотехнологические объекты. Состояние горнотехнологических объектов карьеров (разрезов), шахт и рудников определяет безопасность и надежность рабочих процессов. Деформационные проявления, обусловленные факторами горным и газовым давлениями, структурой и физико-химическими свойствами массива, нередко являются причинами катастроф и гибели людей, связаны со значительными затратами на проведение про-тиводеформационных мероприятий и ликвидацию последствий аварий.
Вместе с тем многие горнотехнологические объекты горных предприятий являются управляемыми объектами. Так устойчивость бортов и уступов карьеров во многом определяется уровнем грунтовых вод, который регулируется управляемыми водоотливными установками скважин.или специальных водоотливных шахт и шурфов. Внезапные выбросы угля, .'породы и газа могут быть исключены управлением средствами дегазации. Влияние на эти процессы имеет перемещение автоматически управляемой крепи и многое другое.
Таким образом, состояние горнотехнологических объектов может управляться как автоматически, так и автоматизированно (включая сюда организационные и технологические факторы -скорость продвижения горных работ и др.). Реализация таких систем требует информационного обеспечения.
Целью диссертации является разработка и исследование систем информационного обеспечения управления горнотехнологическими объектами, представляющих упорядоченную совокупность способов контроля, средств измерений, вспомогательных устройств, каналов связи и преобразователей, срабатывающих оперативную информацию, обеспечивающую повышение эффективности управления состоянием горнотехнологических объектов.
Основная идея работы состоит в установлении взаимосвязей.
- г -
характеризующих горнотехнологические объекты как объекты управления, формализации и моделирования систем контроля, приводящих к выбору способов и средств получения и обработки информации, формировании систем информационного обеспечения управления состоянием горнотехнологических объектов, определении условий использования системы в различных природных и технических условиях.
Научные полояення, защищаемые автором, заключаются в следующем. 1. Установлена совокупность классификационных признаков, характеризующая управляемый горнотехнологический объект; разработана классификация объектов управления, исходя из которой обоснованы структура модели управления горнотехнологическими объектами и ее возможные варианты.
-
Сформулирован, теоретически обоснован и реализован в системе информационного обеспечения управления горнотехнологическими объектами вариант метода гарантированного прогноза, отличающийся минимаксным оцениванием показателя состояния объекта.
-
Установлено, что параметры размещения датчиков на объекте и периодичность измерений взаимосвязаны с динамикой изменения состояния горнотехнологиического объекта.
-
Сформированы варианты построения системы информационного обеспечения управления состоянием горнотехнологических объектов и установлена их приоритетность.
-
Разработаны, исследованы и реализованы приборы и системы контроля управляемых горнотехнологических объектов шахт и карьеров.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверадается предоставленными статистическими материалами, сходимостью расчетных показателей предложенной модели гарантированного прогноза с результатами лабораторных и ' промышленных экспериментов, положительными результатами испытания и внедрения вариантов системы на Навоийском ГМК, Донском ГОКе и Коркинском разрезе ПО "Челябинскуголь".
Методы исследований включают изучение литературы, патентный поиск, теоретические и экспериментальные исследования, натурные наблюдения в лабораторных и производственных условиях. Для решения поставленных задач использованы методы математаческ. кого анализа, теорий автоматического управления, моделирование
процессов на ЭВМ, системный анализ.
Научная новизна диссертации состоит в следующем:
Определены и обоснованы функции системы информационного обеспечения управления горнотехнологическими, объектами; разработаны модели систем информационного обеспечения управления горнотехнологическими объектами; методика гарантированного прогноза состояния объекта» размещение средств контроля на об'ьёк'-тах и периодичность измерений их состояния; дана'количественна» оценка эффективности системы; установлены ньчболее приоритетные варианта модели системы для горнодобывающих предприятий с- открытым и подземным способами разработки месторождений полезных ископаемых.
Научное значение диссертации состоит в выборе, обосновании структуры и построении системы информационного обеспечения управления, установлении взаимосвязей мезду характеристиками горнотехнологических объектов и показателями их текущего, прогнозируемого и критического состояния, количеством средств контроля, периодичностью и точностью измерений.
Практическое значение работы заключается в создании системы информационного обеспечения управления состоянием горнотехнологических объектов, позволяющей вести постоянный контроль и выработку управляющих воздействий.
Реализация работы осуществлялась в ходе выполнения- отраслевых научно-технических программ Минцветмета СССР и государственной компании "Росуголь", хоздоговорных работ по изготовлению информационной системы для Навоийского ГМК, Донского ГОК и Коркинского разреза.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Новые приборы и методы производства маркшейдерских работ", проводимом в 1989 г. в г. Москве на ВДНХ, на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Проблемы горного давления на больших глубинах при. ведении подземных и открытых работ", (НИГРИ, г.Кривой Рог, 1990). на Всесоюзном научно-техническом семинаре по проблемам разработки полезных ископаемых в условиях высскогорья, (г.Бишкек, 1990 г.), на 1 и 2 Уральских горно-промышленных съездах (г. Екатеринбург. 1991г.; г. Нижний Тагил, 1993 г.). Информационная система презентовалась на научно-технической и коммерческой выставке-
_ 4 -
ярмарке "Доходные технологии и производства горнодобывающей прошшленности" (НЖОГР, 1992 г., г. Челябинск) и на выставке"Урал -конверсия, наука, бизнес - 94" (г. Екатеринбург, 1994 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 15йв статьях и в трех информационных листках. По тематике работы защищено вШІІь патентов и авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, библиографического указателя (149 наименований), 10 приложений. Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 27 рисунков.