Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ интенсивных технологических схем и технических средств отработки запасов пологих и наклонных пластов 10
1.1 Анализ прогрессивных схем вскрытия и подготовки шахтных полей с пологим залеганием пластов 10
1.2 Анализ прогрессивных технологических схем воспроизводства готовых к выемке запасов 17
1.3 Анализ технологических схем очистных работ 21
1.4 Анализ пространственно-планировочных решений в современных горно-геологических условиях 25
1.5 Анализ современных технологий дегазации и газоуправления 27
1.6 Цель и задачи исследований 32
1.7 Выводы 33
2 Разработка концепции и основных принципов синтеза модели технологической системы из двух шахт 36
2.1 Выбор и обоснование объектов исследований 36
2.2 Анализ текущего состояния и перспектив развития горных работ в рамках одной шахты, работающей по схеме шахта-пласт 42
2.3 Выбор и обоснование критерия эффективности технологической системы с полным разделением очистных и горноподготовительных работ по блокам или шахтопластам 55
2.4 Выбор и обоснование методологии оценки эффективности технологической системы из двух шахт 61
2.5 Выводы 67
3 Разработка имитационных моделей технологической системы одной или группы шахт с независимым ведением очистных и горноподготовительных работ 69
3.1 Разработка моделей подготовительного и очистного забоев 69
3.2 Разработка модели шахты с традиционной технологической схемой 81
3.3 Разработка модели технологической системы из двух шахт, связанных единой системой пространственно-планировочных решений .. 84
3.4 Выводы 94
4 Синтез технологической системы одной или группы шахт, работающих в режиме полного разделения очистных и горноподготовительных работ 95
4.1 Моделирование и оценка взаимовлияния очистных и горноподготовительных работ независимых шахт 95
4.2 Выбор и обоснование технических и пространственно планировочных решений для повышения эффективности подсистемы "горноподготовительные работы" 100
4.3 Моделирование и оценка эффективности работы технологической системы одной или группы шахт с полным разделением очистных или горноподготовительных работ 111
4.4 Разработка рекомендаций по реализации технологической системы одной или группы шахт с полным разделением очистных и горноподготовительных работ по блокам или шахтопластам на предприятиях компании "Южкузбассуголь" 120
4.5 Выводы 135
Заключение 138
Список использованных источников 142
- Анализ прогрессивных технологических схем воспроизводства готовых к выемке запасов
- Анализ пространственно-планировочных решений в современных горно-геологических условиях
- Анализ текущего состояния и перспектив развития горных работ в рамках одной шахты, работающей по схеме шахта-пласт
- Разработка модели технологической системы из двух шахт, связанных единой системой пространственно-планировочных решений
Введение к работе
Актуальность работы. Попытки повысить концентрацию горных работ на шахтах современного технического уровня посредством размещения в границах шахтопласта одного очистного и трех- четырех подготовительных забоев приводят к увеличению количества и протяженности выработок для исключения последовательного проветривания и разделения грузопотоков основного и вспомогательного транспорта, обеспечения запасных выходов при возникновении аварий или инцидентов. Увеличение протяженности выработок наряду с ростом их поперечного сечения обуславливает снижение темпов воспроизводства готовых к выемке запасов и возникновение «разрывов» в очистном фронте.
В этой связи заслуживает внимания идея разработки и реализации пространственно- планировочных решений, обеспечивающих деконцентрацию горных работ посредством разделения во времени и пространстве действующих очистных и подготовительных забоев. Однако в сложившихся экономических условиях отсутствуют необходимые результаты научных исследований для реализации этой идеи на действующих горных предприятиях.
Реализация идеи разделения очистных и подготовительных работ по блокам или шахтопластам позволит обеспечить технологическую независимость добычи угля и воспроизводства очистного фронта, повышение темпов подвигания подготовительных забоев, упрощение схем проветривания и транспорта, снижение вероятности возникновения аварий и инцидентов.
На основании вышеизложенного, разработка пространственно-планировочных решений для независимого ведения горноподготовительных и очистных работ в пределах геологического участка является актуальной научно-практической задачей.
Цель работы. Разработка и оптимизация параметров технологической системы одной или группы шахт на основе пространственно- планировочных решений по деконцентрации проходческих и добычных забоев за счет разделения горноподготовительных и очистных работ во времени и пространстве. Идея работы заключается в повышении концентрации очистных или горно-подготовительных работ в пределах блока (шахтопласта) при одновременном вовлечении в отработку двух независимых блоков (шахтопластов) в шахтном поле или геологическом участке.
Задачи исследований:
1. Выбор и обоснование методологии и принципов синтеза технологической системы одной или группы шахт с разделением очистных и горноподготовительных работ во времени и в пространстве в пределах геологического участка.
2. Оптимизация параметров подсистемы «вентиляция» технологической системы одной или группы шахт при исключении последовательного проветривания разделенных в пространстве очистных и подготовительных забоев.
3. Разработка технологических схем интенсивной многофронтальной подготовки очистных забоев в технологической системе одной или группы шахт при максимальной концентрации очистных и подготовительных работ в границах отдельных блоков или шахтопластов.
4. Разработка рекомендаций по реализации технологической системы одной или группы шахт с полным разделением очистных и подготовительных работ по блокам или шахтопластам и обоснование диапазона горногеологических условий эффективного использования этой технологической системы.
Методы исследований. Для решения поставленных задач применены методы анализа существующих и синтеза новых пространственно-планировочных решений, регрессионного анализа, проверки гипотезы о законе распределения случайной величины, нейросетевого моделирования, анализа на основе нечеткой логики и имитационного моделирования.
Научные положения, выносимые на защиту: разделение проходческих и добычных забоев по блокам или шахтопластам обеспечивает возможность синтеза технологических систем одной или группы шахт без негативного взаимного влияния подсистем «очистные рабо 6 ты» и «горнопроходческие работы» и снижает вероятность «разрывов» во фронте очистных работ;
- концентрация очистных или горноподготовительных работ в независимо проветриваемых блоках или шахтопластах в рамках технологической системы одной или группы шахт позволяет полностью исключить последовательное проветривание очистных и подготовительных забоев при снятии ограничений на количество и пространственное размещение последних в пределах блока (этажа, горизонта);
- технологическая система одной или группы шахт с полным разделением очистных и подготовительных работ по блокам или шахтопластам обеспечивает возможность реализации интенсивной многофронтальной схемы горно-подготовительных работ при снятии ограничений на количество подготовительных забоев и их пространственное размещение в пределах блока (этажа, горизонта);
область рационального применения технологической системы двух шахт с полным разделением очистных и горноподготовительных работ по шахтопластам регламентируется углом падения - до 18°, мощностью - до 1,9м и газообильностью - более 10м3/т разрабатываемых пластов; при мощности пологого пласта от 1,9 до 2,8м может быть реализована технологическая система шахты с разделением очистных и горноподготовительных работ по блокам. Научную новизну работы составляют следующие результаты:
- методология синтеза и оценки эффективности пространственно-планировочных решений для полного разделения очистных и горноподготовительных работ по блокам или шахтопластам, отличающаяся возможностью формализации взаимного влияния очистных и горноподготовительных работ в рамках одной или группы шахт;
- пространственно-планировочные решения по исключению последовательного проветривания очистных и подготовительных забоев без дополнительных вентиляционных сооружений, отличающиеся концентрацией в отдельном блоке или шахтопласте только горноподготовительных или только очистных работ при снятии ограничений на подачу необходимого количества воздуха в комплексно-механизированный забой и к всасам вентиляторов местного проветривания;
интенсивная многофронтальная схема горноподготовительных работ, отличающаяся возможностью проведения подготавливающих выработок несколькими забоями за счет снятия ограничений на количество и пространственное размещение последних по условиям последовательного проветривания и количества воздуха, подаваемого к всасам вентиляторов местного проветривания, посредством отказа от одновременного ведения в блоке или шахтопласте очистных и горноподготовительных работ;
- области применения технологической системы одной или группы шахт с полным разделением очистных и горноподготовительных работ по шахтопластам, определенные на основе зависимости величины диспропорции очистных и горноподготовительных работ от мощности и угла падения пласта. Личный вклад автора заключается в:
- разработке принципов и методологии синтеза и оценки эффективности эксплуатации шахт современного технического уровня в технологических системах одного или группы предприятий в горно-геологических и горнотехнических условиях юга Кузбасса;
- синтезе пространственно-планировочных решений для разделения очистных и горноподготовительных работ по блокам или шахтопластам и размещению подготовительных забоев в границах блока (шахтопласта) с исключением последовательного проветривания и оптимизацией воздухораспределения без дополнительных вентиляционных сооружений при сближенной установке ВМП за счет сокращения длины тупиковой части выработок до 500м;
- обосновании вариантов реализации интенсивной многофронтальной схемы горноподготовительных работ в технологической системе одной или группы шахт с полным разделением отработки и воспроизводства готовых к выемке запасов по блокам или шахтопластам; - обосновании рекомендаций по повышению эффективности работы шахт юга Кузбасса на основе технологических систем одной или группы шахт с пространственно- планировочными решениями для полного разделения очистных и горноподготовительных работ по блокам или шахтопластам в пределах геологического участка.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
- соответствием реализованных при выполнении моделирования математических методов современным направлениям исследований в области геоинформационных технологий компьютерного моделирования процессов горного производства;
- удовлетворительной сходимостью результатов ретроспективного моделирования работы шахт Ерунаковского и Байдаевского районов в режиме отдельного предприятия;
- положительным заключением технического совета филиала «Шахта «Юбилейная» № 194 от 19.01.2005г.
- наличием заключения экономической службы филиала «Шахта «Юбилейная» об ожидаемом экономическом эффекте 56418290 руб от внедрения предложенных рекомендаций.
Научное значение работы заключается в создании комплекса пространственно-планировочных решений по полному разделению горноподготовительных и очистных работ в технологической системе одной или группы шахт для исключения негативного взаимного влияния очистных и проходческих забоев.
Практическая значимость работы состоит в:
- возможности применения разработанной модели технологической системы одной или группы шахт при дальнейшем развитии горных работ на шахте «Юбилейная» в режиме информационно - советующей системы;
- использовании пространственно-планировочных решений для объединения шахт в технологические системы при проектировании новых предприятий на участках Куреинский, Кушеяковский-13, Ерунаковский-8, Ускатский на Ники 9 тинском месторождении, а также реконструкции шахт Юбилейная, Тагарышская, Кушеяковская;
- использовании модели шахты для оптимизации параметров квартальных и годовых программ развития горных работ, а также в учебном процессе вузов при подготовке студентов по специальности 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых».
Реализация работы. Результаты исследований реализованы при разработке перспективных планов развития шахты «Юбилейная» на 2007 год и на период до 2010 года и при разработке проекта «Корректировки горнотехнической части «Технического проекта реконструкции шахты «Юбилейная», подготовки и отработки пласта 16 до горизонта -500м»
Апробация работы. Основные выводы и результаты научной работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов», Новокузнецк, 2004; Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов», Новокузнецк, 2005; IX Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых», Новокузнецк, 2004; X Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых», Новокузнецк, 2005; XI Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых», Новокузнецк, 2006.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 без соавторов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 151 странице машинописного текста, содержит список литературы из 93 наименований, 28 таблиц, 35 рисунков.
Анализ прогрессивных технологических схем воспроизводства готовых к выемке запасов
Одним из основных недостатков шахтного фонда является отставание в развитии горного хозяйства В настоящее время большинство шахт Кузбасса значительно отстает в развитии горных работ и подготовке очистного фронта (таблицы 1.1, 1.2) [14, 21]. Анализируя представленные данные, можно отметить, что средняя нагрузка на очистной забой увеличивается гораздо более быстрыми темпами, нежели темпы проведения выработок. Сохранение существующей ситуации может привести в ближайшие 3-5 лет к существенным проблемам в части поддержания запланированного объема добычи угля [22, 23].
Одной из основных задач угледобывающих предприятий в настоящее время является обеспечение своевременного воспроизводства фронта очистных работ [22]. Этого можно достичь за счет применения прогрессивных технологических схем воспроизводства запасов, готовых к выемке. Одним из способов решения указанной проблемы является применение систем разработки, снижающих объемы проходки подготовительных выработок (рисунок 1.5) [24]. Данная система разработки предусматривает вскрытие шахтного поля центрально расположенными главными стволами с капитальными бремсбергами и фланговыми вентиляционными шурфами. Отличительной особенностью является наличие вентиляционного штрека перед пуском лавы в эксплуатацию на всех этажах при этом откаточный штрек не опережает очистной забой, а формируется вслед за подвиганием лавы. Бремсберги на каждом работающем этаже используют как монтажные камеры для лав. После отработки столба откаточный штрек станет вентиляционным для последующего этажа [24].
Для решения проблемы отставания подготовительных работ были рекомендованы к применению прогрессивные технологические схемы проведения горных выработок, разработанные на основе обобщения и анализа передового опыта проведения горных выработок на шахтах ЗАО «ОУК «Южкузбассуголь», шахтах России и зарубежных предприятиях, а также результатов исследований в области горно-подготовительных работ [25]. При разработке технологических схем предусмотрено использование современного горнопроходческого оборудования.
Развитие комплексной механизации и рост нагрузок на забой повышает актуальность проблемы воспроизводства очистного фронта. Ставка на использование бесцеликовой технологии не оправдала себя вследствие нерешенности проблемы поддержания выработок с минимальными трудозатратами [8]. В современных экономических условиях сохранение выработок за очистным забоем при глубине горных работ более 350 м становится экономически нецелесообразным [19].
Охрану целиками угля рекомендуется применять при разработке одиночных пластов [26]. Объемы применения способов охраны выработок в Кузбассе составляют: постоянными целиками угля- 30-40% лав; временными целиками угля- 40-45% лав; бесцеликовый способ охраны- 20-25% лав [2].
В настоящее время мировые тенденции в развитии технологических схем проведения подготовительных выработок состоят в увеличении сечения подго-товительных выработок до 25-30 м для их безремонтного поддержания в целиках на весь период эксплуатации выемочного столба или использовании многоштрековой подготовки (3-4 вентиляционных и конвейерных штрека на каждую лаву) [27] . Многоштрековая подготовка в условиях России и Кузбасса трансформировалась в проведение спаренных выработок с использованием одной транспортной линии [7].
Глубина разработки на шахтах Кузнецкого бассейна изменяется от 70м до 800м (шахта «Абашевская»). С увеличением глубины разработки прочность углей изменяется мало, а боковых пород (аргиллиты, алевролиты, песчаники) увеличивается [21, 28, 29]. Это ведет к росту нагрузки на крепь и усложнению поддержания выработок. Недостаточная эффективность существующих схем дегазации приводит к простоям высокопроизводительной проходческой техники из-за превышения допустимой концентрации метана [18].
При увеличении длины подготовительной выработки до 2км и более усложняется её проветривание за счет вентилятора местного проветривания (ВМП) в связи с несовершенством существующих вентиляционных установок и недостаточным диаметром трубопроводов [21].
Во многих случаях возникает необходимость проведения подготовительной выработки с присечкой породы 40% и более, что существенно снижает темпы проведения в связи с несовершенством технических средств. Проблема скоростного проведения таких выработок остается нерешенной [4].
Анализ пространственно-планировочных решений в современных горно-геологических условиях
Важную роль при раскройке шахтных полей и их частей в настоящее время стал играть параметр возможной длины выемочного поля с доведением его в конкретных условиях до максимальной величины, что повлияло на выбор наиболее рациональных способов подготовки [38]. Высокопроизводительная отработка угольных пластов сопровождается повышением концентрации очистных работ с ростом годового объема добычи с одного очистного забоя и сокращением их числа на основе применения более надежного современного горношахтного оборудования [39]. В качестве базового пространственно-планировочного решения в настоящее время принимается увеличение длины лавы до 500м и более вне зависимости от мощности угольного пласта и длины односторонних панелей до 1,5-2км и более. Выемочные столбы прямоугольной формы размером 300x2500м занимают 70-75% площади шахтопласта, остальные участки неправильной формы и меньших размеров могут отрабатываться короткими лавами (30-50м) или подлежат списанию в забалансовые запасы [7].
Недостаточная эффективность использования механизированных комплексов вследствие частого их перемонтажа вызвала проведение ряда научно-исследовательских работ, направленных на совершенствование существующих технологических схем выемки угля [40- 43]. Весьма перспективным с этой точки зрения является разворот механизированного комплекса при переводе его из отработанной лавы в новую [34]. В качестве пространственно-планировочного решения, обеспечивающего достижение технико-экономических показателей мирового уровня, можно рассматривать разворот на 180 механизированного комплекса «Джой», который был осуществлен на шахте-участке №1 ОАО «ИК «Соколовская» при доработке выемочного участка 70-02 и переходе на выемочный участок 70-03 (рисунок 1.6) [44]. Одним из факторов, препятствующих увеличению размеров выемочных столбов по падению и по простиранию, а также применению некоторых пространственно- планировочных решений является наличие тектонических нарушений и зон неустойчивой кровли [45, 46]. В настоящее время для обработки зоны тектонического нарушения применяются смолы ГЕОФЛЕКС, БЕВЕДОЛ-БЕВЕДАН и другие [47- 49].
На шахте «Томусинская 5-6» при отработке запасов выемочного столба 0-4-1 для обработки зоны нарушения успешно применялась органоминеральная (силикатная) смола ГЕОФЛЕКС [50].
Таким образом, можно отметить, что, несмотря на положительные результаты, достигнутые в отдельных случаях, в настоящее время не накоплено достаточно опыта для проведения разворотов механизированного комплекса [51]. Одним из осложняющих факторов препятствующих повышению эффективности горных работ, в том числе увеличению размеров выемочных полей, является наличие тектонических нарушений, технологии перехода которых теоретически разработаны, однако на практике опробованы недостаточно. Одной из основных проблем в данном случае будет являться поддержание подготовительных выработок [52]. Исходя из вышеизложенного, выявлены причины диспропорции подсистем очистных и подготовительных работ (рисунок 1.7).
В результате проведенного анализа работы высокопроизводительных очистных забоев на угольных шахтах Кузбасса и других угольных регионов России выявлено, что основным ограничивающим фактором является газовый барьер [53]. Зачастую газовый барьер ограничивает производительность очистного забоя до 2-3 тыс.т. в сутки, в лучшем случае до 3-4 тыс.т [54-57].
При увеличении нагрузки на очистные забои увеличивается метано-выделение из разрабатываемого пласта, сближенных пластов и выработанного пространства [58]. Для снижения метановыделения применяют различные схемы дегазации [58]. При всех схемах дегазационных работ для бурения скважин применяется инструмент диаметром 76, 93, 97, 112, 188 мм. Скважины бурятся станками типа БЖ45-100, Б20, Б68КП. Отсос мета-новоздушной смеси производится вакуум-насосами ВВН50 и ВВН150 с производительностью 50 и 150 м /мин соответственно [59].
Согласно [57], изолированный отвод метановоздушной смеси из выработанного пространства очистных забоев осуществляется по различным схемам, однако коэффициент дегазации не превышает 0,4. К нетрадиционным способам снижения метановыделения из разрабатываемых пластов, прежде всего, следует отнести предложенный бывшим МГИ (ныне МГТУ) в 1966 году микробиологический способ окисления метана [60]. При снижении метаноносности пласта за счет его дегазации на 2м3/т и отбойке Ют угля в минуту метановыделение в призабойном пространстве лавы будет уменьшено на 15-20м3/мин [61]. Это ведет к повышению коэффициента машинного времени, что весьма положительно скажется на показателях работы комплексно-механизированных забоев [61].
Анализ текущего состояния и перспектив развития горных работ в рамках одной шахты, работающей по схеме шахта-пласт
Для анализа развития шахтного фонда за последние 10 лет была принята шахта «Юбилейная» - стабильно работающее предприятие со сроком службы 40 лет. На рисунках 2.1 -2.4 приведена динамика наиболее характерных технико-экономических показателей шахты за 1996- 2005гг. Таким образом, за период 1996-2000гг. на шахте «Юбилейная» в одновременной работе находилось 3 комплексно-механизированных забоя по пластам 16, 22, 25, в 2000-2004гг. в работе находилось два очистных забоя по пластам 16 и 25, начиная с 2005г. на шахте «Юбилейная» работает один очистной забой по пласту 16. Согласно проекту «Корректировки горнотехнической части «Технического проекта реконструкции шахты «Юбилейная», подготовки и отработки пласта 16 до горизонта -500м» [72] на период до 2010 года добыча будет также вестись только на одном выемочном участке по пласту 16. Анализируя приведенные выше данные по шахте «Юбилейная», можно сделать следующие выводы. 1. За период 1996-2005гг. произошло сокращение числа комплексно-механизированных забоев в 3 раза, числа подготовительных забоев в 1,5раза. За указанный период отставание проходки произошло как за счет ухудшения технического состояния проходческой техники, так и за счет несовершенства пространственно- планировочных решений и снижения темпов проведения из-за увеличения длины выработок. 2. Среднегодовая добыча из комплексно- механизированных забоев возросла в 3,34 раза, а объем проходки на одну бригаду в 1,04 раза; таким образом, роста объемов проходки на одну бригаду практически не произошло. 3. За указанный период произошло снижение численности рабочих по добыче в 1,99 раза, по проходке в 1,3 раза. С учетом изложенного в п.2 можно констатировать наличие явно выраженной диспропорции развития очистных и подготовительных работ. 4. Несмотря на концентрацию горных работ и снижение числа комплексно- механизированных забоев, число подготовительных забоев, находящихся в работе в среднем по году, изменилось незначительно, что привело к необходимости организации последовательного проветривания. 5. Сокращение числа комплексно- механизированных забоев в 3 раза не привело к пропорциональному сокращению протяженности проветриваемых выработок и существенному снижению общего количества воздуха, подаваемого в шахту.
При уменьшении количества очистных забоев на шахте до одного возникает необходимость увеличения нагрузки на лаву в 2,5-3,0 раза. Так как шахта является опасной по внезапным выбросам угля и газа, опасной по взрывам угольной пыли с относительной газообильностью 41 м7мин т. среднесуточной добычи (абсолютной газообильностью 109,2м3/мин) основным фактором, ограничивающим нагрузку на очистной забой, является газовый фактор. Для оценки влияния подсистемы «вентиляция» на диспропорцию очистных и подготовительных работ был выполнен дополнительный анализ данной проблемы на основе показателей шахты «Юбилейная». В таблице 2.2 представлена характеристика схем вентиляции шахты «Юбилейная» за период 2003-2005гг. при работе трех, двух и одного очистного забоя соответственно по пластам 16, 22 и 25. Анализируя данные, указанные в таблице, можно сделать следующие выводы. 1. Несмотря на снижение числа подготовительных и очистных забоев, группа шахты по устойчивости проветривания не изменилась. 2. Из-за усложнения схемы проветривания возросло число шлюзов, выведенных на пульт диспетчера шахты для постоянного контроля. 3. Несмотря на снижение числа забоев, не произошло снижения внутренних утечек воздуха. 4. Число газоотсасывающих вентиляторных установок напрямую не связано с числом комплексно-механизированных забоев в одновременной работе, а определяется газообильностью разрабатываемых пластов и возможностью подачи требуемого количества воздуха на пласт и в комплексно-механизированный забой при сложившихся параметрах вентиляционной сети. 5. Несмотря на сокращение числа, комплексно-механизированных забоев до одного из-за ограниченного выбора пространственно-планировочных решений в 2005г. возникла необходимость организации последовательного проветривания очистного и подготовительного забоев.
Разработка модели технологической системы из двух шахт, связанных единой системой пространственно-планировочных решений
Следующим этапом моделирования стало создание модели шахты, работающей в режиме, обеспечивающем в каждый момент времени ведение только очистных или подготовительных работ (рисунок 3.5). В таблице 3.7 представлена характеристика основных блоков модели шахты, эксплуатирующейся в режиме ведения только очистных или только подготовительных работ. В модель шахты входят два подготовительных и один очистной забой, при этом в соответствующие блоки вводятся данные, полученные на основе анализа фактической работы шахт, аналогично представленным на рисунке 3.1 моделям с учетом влияния случайных факторов. Модель подготовительного забоя представлена блоком I, модель очистного забоя -блоком П. Блок цифрового источника времени Digital Clock формирует дискретный временной сигнал. Основной параметр блока Digital Clock: Sample time - шаг модельного времени (сут). При выполнении условия, определяемого блоком 8 (Relational Operator) - запасы подготовленные меньше запасов отработанных - про- должается проведение горных выработок, то есть на входы блоков 12 и 13 (Product) для подготовительных работ подается единица. На этапе моделирования, когда подготовленные запасы становятся больше, чем запасы в столбе, на выход блока подается нуль и подготовительные работы останавливаются.
В это же время в блоке 9 (Relational Operator) также производится сравнение запасов в столбе и запасов готовых к выемке, но с другим условием. В данном случае если объем запасов готовых к выемке, поступившие от блока 7 (Discreteime Integrator) больше запасов выемочного столба из блока 4 (Product), запускается блок очистных работ. Блок-схема очистного забоя представлена блоком II (рисунок 3.1). Блок округления числового значения 17 (Rounding Function) выполняет операцию округления числового значения [86]. В данной модели округление блоком Rounding Function производится с параметром fix- то есть отбрасыванием дробной части для получения целого значения. Затем к полученному значению блока 17 (Rounding Function) прибавляется единица из блока 18 (Constant) (при этом получается целое значение: 2, 3 и т.д), выход сумматора 19 умножается блоком 10 (Product) на объем запасов в столбе из блока 11 и сравнивается посредством блоков 8 и 9 с выходом блока оценки объема запасов, готовых к выемке. Таким образом, на данном этапе диссертационной работы была создана модель технологической системы из двух шахт, в которой каждое предприятие эксплуатируется в одном из двух режимов: проведение выработок либо отработка запасов угля. Динамика изменения объемов добычи в модели шахты, работающей по такому алгоритму, представлена на рисунке 3.6.
Следующим этапом моделирования стал синтез модели технологической системы из двух шахт на основе разработанных моделей шахт, эксплуатирующихся в режиме ведения только очистных или только подготовительных работ. Укрупненная блок- схема модели технологической системы из двух шахт представлена на рисунке 3.7 [88]. Анализ совместной работы предприятий производится суммированием добычи за период моделирования двух шахт блоком 1 (Sum). Результаты по каждому этапу моделирования выводятся в табличной форме в программу Excel посредством введения в модель блока 2 (То Workspace). Затем производится формализация результатов моделирования посредством построения графиков в редакторе MS Excel [89]. Для оценки себестоимости добычи угля в производственной системе из двух шахт разработана нейросетевая модель, со следующими входными параметрами: - удельный объем проведения выработок на 1000т добычи, м/1000т; - годовая добыча угля, млн.т/год; - численность работников шахты, тыс.чел; - среднедействующее число комплексно-механизированных забоев; - средняя мощность отрабатываемых пластов, м; - глубина горных работ, м. Выходным параметром модели стала себестоимость угля, руб/т. Для настройки модели использовалась обучающая функция JEProp и данные по шахтам ЗАО «ОУК «Южкузбассуголь» «Осинниковская», «Кушеяковская», «Юбилейная», «Томская», «Грамотеинская», «Аларда», «Абашевская» за 2002-2005гг.
