Введение к работе
Актуальность работы. Обоснование рациональных вариантов и параметров технологических систем угольных шахт в практике проектирования горнотехнических систем, как правило происходит в условиях ограниченной разноплановой исходной информации. Прежде всего данные различных стадий геологических разведок, в том числе и детальной, в большинстве своем не являются исчерпывающими и полностью адекватными реальным условиям природной среды. В связи с этим, задача синтеза технологической системы угольной шахты отличается значительной размерностью и имеет множество решений, каждое из которых может характеризоваться существенным различием производственно-технических и экономических показателей функционирования предприятия. Это обусловливает возникновение технологических и экономических рисков освоения георесурсов месторождения, связанных с неоднозначностью результатов проектных разработок, положенных в основу процесса проектирования.
Разработанные в настоящее время методы принятия количественных проектных решений (максимизация ожидаемой полезности, минимаксная теория, методы максимального правдоподобия, теория игр и др.) способствуют выбору рациональных решений лишь в условиях одного конкретного вида неопределенности или в условиях полной неопределенности, что снижает уровень практической ценности результатов исследований и нередко приводит к существенно искаженным результатам.
В связи с вышеизложенным задача обосновании проектных вариантов и основных параметров технологических систем угольных шахт в условиях неопределенности информации и рисков может квалифицироваться как достаточно актуальная.
Целью диссертации является установление функциональных связей структурных элементов технологических систем угольных шахт для разработки концептуального научно-методического обеспечения синтеза их рациональных вариантов при обосновании проектных решений с учетом неопределенности исходной информации и рисков, безопасного и эффективного освоения ресурсного потенциала месторождений угля.
Основная идея работы состоит в комплексном использовании байесовского подхода, теории нечетких множеств и метода реальных опционов при синтезе технологических систем угольных шахт, позволяющих обосновывать проектные решения в условиях неопределенности информации в направлении минимизации рисков их практической реализации.
Методы исследований: в работе использован комплекс методов, включающий: научное обобщение, анализ передового опыта и результатов ранее выполненных практических и теоретических исследований в данной области, методы статистического, структурного и логического анализа, теории принятия решений, байесовский подход, теории нечетких множеств, теории игр, методы вариативного моделирования, метод реальных опционов и аналитические исследования.
Основные научные положения, разработанные лично соискателем:
1. Выбор и обоснование рациональных проектных решений и параметров, в отличие от традиционной повариантной оценки назначенных альтернатив их, следует осуществлять с обязательным учетом неопределенности исходной информации и рисков по предлагаемому алгоритму синтеза технологических систем угольных шахт.
2. Должный уровень обоснованности решений при проектировании отработки запасов шахтных полей обеспечивается при формировании критерия оптимальности с учетом иерархии технологических и экономических рисков вовлечения запасов в отработку и реализации алгоритма декомпозиции и последующего синтеза технологической системы шахты с учетом совместимости и адаптивности ее структурных элементов внутренней и внешней средам функционирования на основе нечетких множеств второго порядка и алгоритма Карника-Менделя.
3. Интеграция байесовского подхода, теории нечетких множеств и метода реальных опционов ведет к минимизации роли фактора неопределенности и рисков, должный уровень достигается вводом лингвистических факторов риска и является базовым условием объективизации проектных решений.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- разработана иерархическая структура технологической системы угольной шахты (нечеткая когнитивная модель), реализуемая при любых совместимых сочетаниях схем вскрытия, подготовки, систем разработки и технологических схем отработки запасов угля на базе объективного учета стадийности освоения месторождения;
- разработаны методические принципы комплексного использования баейсовского подхода, теории нечетких множеств и метода реальных опционов при обосновании рациональных вариантов и параметров проектируемых технологических систем угольных шахт в условиях стохастической неопределенности и рисков;
- разработаны рекомендации по повышению уровня обоснованности проектных решений, позволяющие оценить риски и целесообразность вовлечения в отработку запасов угольных месторождений с учетом конъюнктуры рынка конечной продукции шахт.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций подтверждается:
- достаточным объемом геолого-маркшейдерской, производственно-технической и экономической информации, характеризующей условия функционирования угольных шахт (10 шахт, 30 лав);
- корректным использованием современных методов исследований (байесовский подход, теории нечетких множеств и нечеткой логики, метода анализа иерархии, технологического, вариативного и компьютерного моделирования, теории игр, метода реальных опционов);
- доказательностью адекватности результатов исследований реальным проектным решениям.
Научное значение диссертации заключается в разработке научно-методических принципов синтеза технологических систем угольных шахт с учетом влияния фактора неопределенности исходной информации и рисков на базе интеграции байесовского подхода, теории нечетких множеств и метода реальных опционов в направлении повышения уровня обоснованности проектных решений.
Практическое значение диссертации состоит в разработке рекомендаций по реализации методики синтеза технологических систем угольных шахт на базе прогрессивной, надежной, экономичной и сбалансированной структуры пространственно-планировочных и технологических решений с учетом специфики современных рыночных условий функционирования горнодобывающих предприятий.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика синтеза технологических систем угольных шахт в условиях неопределенности информации и принятия решений при риске рекомендована к использованию в практике формирования программ развития горного производства на шахтах ОАО “СУЭК-Кузбасс”.
Апробация работы. Основное содержание диссертации и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на международных научных симпозиумах в рамках «Недели горняка», проводимых в Московском государственном горном университете (Москва, 2007-2013гг.), Межрегиональной научно-практической конференции «Системный подход к освоению эффективного угледобывающего предприятия с использованием наукоёмких технологий» (г.Киселевск, 2008г.) и научных семинарах кафедры «Подземная разработка пластовых месторождений» МГГУ (Москва 2008-2013 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 14 научных статей (в том числе 10 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 3 – в международных изданиях).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы из 115 наименований, включает 29 таблиц и 74 рисунка.
