Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исследования проблемы использования отработанных подземных горных выработок вторично . 9
1.1. Исследование проблем вторичного использования отработанных 9 подземных горных выработок.
1.2. Актуальность разработки, цели и задачи нового подхода к определению оптимального направления использования отработанных подземных горных выработок вторично .
Выводы к главе 1 23
Глава 2. Разработка нового подхода для определения направления варианта вторичного использования отработанной подземной горной выработки 24
2.1. Анализ факторов, влияющих на выбор варианта использования 27
отработанной подземной горной выработки.
2.2. Формирование набора факторов для оценки выбора варианта использования отработанной подземной горной выработки . 30
2.3. Определение значимых факторов, влияющих на выбор варианта использования отработанной подземной горной выработки.
2.4 Оценка влияния выбранных факторов и фактора устойчивости на технологическое состояние подземной горной выработки.
2.5 Оцифровка значений качественных факторов 42
Выводы к главе 2 49
ГЛАВА 3. Разработка модели, метода и алгоритма для определения напряженного состояния породного массива, окружающего подземную горную выработку, и определение напряженного состояния отдельной горной выработки
3.1 Анализ основных подходов и методов для определения напряженного состояния подземной горной выработки. 50
3.2. Разработка модели и нового метода для решения задачи определения напряженного состояния всего породного массива и отдельно взятой выработки.
3.2.1 Модельный мониторинг устойчивость горных выработок по средним напряжениями дефорліагіиям .
3.2.2 Модельный мониторинг устойчивости горных выработок по напряжениям в структурно-оставляющих мономинеральных горных пород V
3.3 Разработка алгоритмов для определения напряженного состояния всего породного массива и напряжения на контуре горной выработки.
3.4 Расчет напряженного состояния вокруг выработки в породном массиве и на контуре горной выработки.
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. Разработка моделей и алгоритмов для определения многомерных альтернатив вариантов вторичного использования отработанных подземных горных выработок .
4.1.1 Анализ основных подходов и методов для решения задач многокритериальной оптимизации.
4.1.2. Разработка модели и метода для решения задачи многокритериальной оптимизации определения варианта использования отработанной подземной горной выработки .
4.1.3. Выбор метрики для отбора оптимальным вариантом вторичной эксплуатации отработанной подземной горной выработки
4.1.4 Разработка алгоритма для определения оптимального варианта использования отработанных подземных горных выработок вторично для формализованных факторов.
4.2. Разработка модели, метода и алгоритма для обработки данных по 125
неформализованным факторам, позволяющие определить многомерные альтернативы по выбору направления вторичного использования подземной горной выработки.
4.3. Разработка инструментальных средств определения варианта вторичной эксплуатации отработанных подземных горных выработок, пакета прикладных программ «Пантера»
Выводы к главе 4 135
Заключение 136
Литература
- Актуальность разработки, цели и задачи нового подхода к определению оптимального направления использования отработанных подземных горных выработок вторично
- Формирование набора факторов для оценки выбора варианта использования отработанной подземной горной выработки
- Модельный мониторинг устойчивость горных выработок по средним напряжениями дефорліагіиям
- Разработка модели и метода для решения задачи многокритериальной оптимизации определения варианта использования отработанной подземной горной выработки
Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время в горной промышленности всего мира, и России в том числе, существует проблема оптимального использования отработанного подземного пространства, не участвующего в технологическом процессе предприятия. При исчерпании ресурса полезного ископаемого в большинстве случаев шахты или рудники признаются нерентабельными, и эти горные выработки подлежат обрушению или затоплению. Однако мировой опыт многих стран показывает, что целесообразнее отработанные горные выработки использовать вторично. Использование подземных горных выработок, не участвующих в добыче полезного ископаемого, может дать существенный доход горнодобывающему предприятию, в котором ресурс полезных ископаемых уменьшается.
На данный момент техногенное пространство закрываемых горнодобывающих предприятий используется неэффективно. В то же время эти предприятия являются градообразующими, что создает социальную напряженность в регионах. Всё это предопределяет необходимость поиска новых технологических решений по освоению ресурсного потенциала закрываемых- шахт. Одним из таких решений является вторичное использование отработанных подземных горных выработок.
Эффективность вторичной эксплуатации подземного пространства, заключается в следующем: относительно стабильные климатические характеристики (температурно-влажностньш режим); изолирование пространства от разного рода поверхностных воздействий (шум, вибрация, радиоактивность и т.д.); относительная герметичность, а также способность удерживать тепловую и другие виды энергии; влияние объекта, расположенного под землей, на окружающую среду значительно ниже и в лучшей степени может контролироваться; подземные здания практически не требуют затрат на внешнюю отделку, служат на порядок дольше по времени и требуют гораздо более низких эксплуатационных затрат, чем поверхностные; подземное пространство в ряде случаев легче осваивать, чем поверхностное.
Для отработанных подземных горных выработок можно предложить огромное количество вариантов эксплуатации. Поэтому одним из главных вопросов вторичного использования отработанных горных выработок является выбор варианта их эксплуатации. Однако при реализация выбранного направления использования можно столкнуться с рядом
серьезных рисков в области безопасности, одним из которых является потеря устойчивости выработки. Вследствие этого одним из важнейших факторов для оценки возможности вторичного использования отработанной подземной горной выработки является прогноз ее устойчивости.
Значительный вклад в изучение вопросов вторичной эксплуатации отработанных подземных горных выработок внесли видные российские и зарубежные ученые, такие, как Deffaut Р.,Магіп G., Woodard D., Пучков Л.А., Ярунин C.A., Малкин А.С., Пучков Л.А., Иофис М.А., Попов В.Н., Закоршменный И.М., Шищиц И.Ю.
Цель данного научного исследования заключается в разработке нового подхода для определения направления вторичного использования подземных горных выработок, учитывающего основное свойство породного массива и отдельной горной выработки — устойчивость, а также влияние основных значимых и слабоформализованных факторов.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
анализ проблемы вторичной эксплуатации подземных горных выработок;
определение формализованных и неформализованных факторов,
влияющих на пригодность выработки для вторичной эксплуатации;
определение наиболее значимых факторов, характеризующих состояние
горной выработки, и выявление основных взаимосвязей между ними;
разработка модели, метода и алгоритма для определения напряженного
состояния породного массива, окружающего подземную горную выработку, и определение напряженного состояния отдельной горной выработки;
разработка моделей и алгоритмов для определения многомерных
альтернатив вариантов вторичного использования отработанных подземных горных выработок с учетом устойчивости, а также формализованных и качественных неформализованных факторов;
разработка модели, метода и алгоритма решения задачи
многокритериальной оптимизации определения направления вторичного использования отработанных подземных горных выработок;
разработка инструментальных средств для определения варианта
вторичного использования подземной горной выработки и ее устойчивости. Идея работы заключается в системном анализе совокупности факторов, характеризующих состояние отработанной горной выработки,
определеіши их взаимосвязей и взаимовлияния, выделении главного и наиболее значимых факторов, что позволяет, в отличие от существующих подходов, определить многомерные альтернативы по применению выработок, не участвующих в технологическом процессе предприятия, для вторичного использования.
Основные научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
1.Определены наиболее значимые формализованные и неформализованные факторы, позволяющие оценить подземную горную выработку, не участвующую в технологическом процессе горного предприятия, для вторичного использования.
2.0пределен основной параметр - устойчивость, описывающий упругие свойства породного массива, с учетом особенностей его внутреннего строения, а также влияющий на выбор варианта использования подземной горной выработки для вторичной эксплуатации.
3.Разработан метод, позволяющий определять устойчивость породного массива и отдельной горной выработки с целью использования подземной горной выработки для вторичной эксплуатации.
4.Разработаны модели, методы и алгоритмы для обработки данных по формализованным и неформализованным факторам, позволяющие определить многомерные альтернативы по выбору направления вторичного использования подземной горной выработки, не участвующей в технологическом процессе горного предприятия.
5.Разработан новый подход определения направления варианта вторичного использования отработанной подземной горной выработки, учитывающий структурно-текстурные особенности породного массива и включающий в себя модели и методы многокритериальной оптимизации факторов многомерных альтернатив.
6. Разработаны инструментальные средства определения варианта вторичного использования отработанных подземных горных выработок, учитывающие устойчивость породного массива и горной выработки, а также влияние формализованных и неформализованных факторов.
Достоверность научных положений, выводов н рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается корректным использованием методов компьютерного моделирования, факторного анализа,определения напряженного состояния в породном массиве и на контуре горной выработки, положительными результатами
экспериментального моделирования, а также разработанного и внедренного на предприятии пакета прикладных программ.
Научная значимость работы состоит в разработке нового подхода определения пригодности и варианта использования отработанной подземной горной выработки для вторичной эксплуатации, позволяющего впервые учесть параметры, описывающие упругие свойства породного массива и особенности его внутреннего строения.
Практическая значимость работы состоит в разработке алгоритмов и пакета прикладных программ, позволяющего определить оптимальные варианты использования отработанной подземной горной выработки для вторичной эксплуатации с учетом устойчивости выработки, что позволит более эффективно использовать технологическое пространство закрываемых шахт.
Реализация и внедрение результатов. Разработанный 111111 «Пантера» внедрен на ЗАО Фирма «Крот и К». Разработанные модели и методы обработки данных используются в учебном процессе для подготовки специалистов и магистров по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230102 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Mil У, включены в разделы дисциплин: теория принятия решений, проектирование АСОДиУ, системный анализ и исследование операций.
Апробация работы. Основные результаты диссертации и ее отдельные положения докладывались на семинарах кафедры АСУ МТТУ и международных симпозиумах «Неделя горняка» (2007 - 2010 гг., Москва).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 93 наименований, содержит 150 страниц, 20 таблиц и 37 рисунков.
Актуальность разработки, цели и задачи нового подхода к определению оптимального направления использования отработанных подземных горных выработок вторично
Решение задачи оптимального использования отработанных подземных горных выработок является очень актуальной на сегодняшний день. Обычно, уровень доходов большинства шахт не позволяет в полном объеме рассчитываться за материалы, оборудование, услуги и своевременно выплачивать заработную плату, даже при перевыполнении плана по добыче угля. Объем средств, которые выделяются горнякам из госбюджета, не может обеспечить качественное улучшение ситуации, поэтому необходимо разработать и внедрить другие механизмы по привлечению инвестиций в отрасль. Одним из таких механизмов является вторичное использование отработанных подземных горных выработок.
Характерной особенностью научно-технического прогресса является увеличение объема общественного производства. Бурное развитие производительных сил вызывает стремительное вовлечение в хозяйственный оборот все большего количества природных ресурсов. Степень их рационального использования остается, однако, в целом весьма низкой. Ежегодно человечество использует приблизительно 10 млрд. т. минеральных и почти столько же органических сырьевых продуктов. Разработка большинства важнейших полезных ископаемых в мире идет быстрее, чем наращиваются их разведанные запасы. Около 70% затрат в промышленности приходится на сырье, материалы, топливо и энергию. В то же время 10...99% исходного сырья превращаются в отходы, сбрасываемые в атмосферу и водоемы, загрязняющие землю. В угольной промышленности, например, ежегодно образуется примерно 1,3 млрд. т. Вскрышных и шахтных пород и около 80 млн. т. Отходов углеобогащения. Ежегодно выход шлаков черной металлургии составляет около 80 млн. т., цветной 2,5, зол и шлаков ТЭС 60...70 млн. т., древесных отходов около 40 млн. мЗ.
Промышленные отходы активно влияют на экологические факторы, т.е. оказывают существенное влияние на живые организмы. В первую очередь это относится к составу атмосферного воздуха. В атмосферу поступают газообразные и твердые отходы в результате сгорания топлива и разнообразных технологических процессов. Промышленные отходы активно воздействуют не только на атмосферу, но и на гидросферу, т.е. водную среду. Под влиянием промышленных отходов, сосредоточенных в отвалах, шлаконакопителях, хвостохранилищах и т.д., загрязняется поверхностный сток в районе размещения промышленных предприятий. Сброс промышленных отходов приводит, в конечном счете, к загрязнению вод Мирового океана, которое приводит к резкому снижению его биологической продуктивности и отрицательно влияет на климат планеты. Образование отходов в результате деятельности промышленных предприятий негативно сказывается на качестве почвы. В почве накапливаются избыточные количества губительно действующих на живые организмы соединений, в том числе канцерогенные вещества. В загрязненной «больной» почве идут процессы деградации, нарушается жизнедеятельность почвенных организмов.
Каждая отрасль промышленности имеет собственную классификацию отходов, которые систематизированы по способам переработки, агрегатному состоянию, токсичности и т.д.
Согласно ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» все промышленные отходы делятся на четыре класса опасности: первый — чрезвычайно опасные, второй — высоко опасные, третий - умеренно опасные и четвертый - мало опасные.
К первому классу опасности относятся отходы в которых присутствуют: ртуть, сулемы, хромово-кислый калий, оксид мышьяка и другие высокотоксичные вещества. Отходы с содержанием хлористой меди, хлористого никеля, трехокисной сурьмы, азотнокислого свинца и др. относят ко второму классу. В отходах, третьего класса содержатся: сернокислая и щавелевокислая медь, оксид свинца, четыреххлористый углерод и др. В отходах четвертого класса опасности имеются MnS04, Р205, ZnS04, ZnC12. Обезвреживание и ликвидация отходов является сложной санитарной, технической и экологической проблемой.
Методы обезвреживания отходов подразделяют на утилизационные и ликвидационные. Утилизационные методы позволяют решать задачи экономии топливно-энергетических ресурсов, ликвидационные направлены в основном на удовлетворение санитарно-гигиенических требований. [4].
В городах, как правило, применяются ликвидационные способы: механический (обезвреживание отходов на полигонах) и термический (отходы сжигаются). Распространен также биологический способ утилизации, предусматривающий компостирование отходов.
Около 80% всех твердых отходов складируется на свалках и полигонах, в виде насыпных холмов или в карьерах и оврагах, что приводит к загрязнению грунтовых вод фильтратом, а окружающей территории - легкими фракциями отходов.
Рациональное решение проблемы промышленных отходов зависит от ряда факторов: вещественного состава отходов, их агрегатного состояния, количества, технологических особенностей и т.д. Наиболее эффективным решением проблемы промышленных отходов является внедрение безотходной технологии. Создание безотходных производств осуществляется за счет принципиального изменения технологических процессов, разработке систем с замкнутым циклом, обеспечивающих многократное использование сырья. При комплексном использовании сырьевых материалов промышленные отходы одних производств являются исходными сырьевыми материалами других. Одним из вариантов производств с системой замкнутого цикла можно назвать вторичное использование отработанных подземных горных выработок.
Формирование набора факторов для оценки выбора варианта использования отработанной подземной горной выработки
В результате маркшейдерского обследования подземных горных выработок были выявлены горно-геологические и технологические факторы, влияющие на определение варианта вторичной эксплуатации подземных горных выработок. На основании дальнейших исследований было определено влияние каждого из факторов на выбор варианта вторичной эксплуатации горной выработки.
Обследование показало, что все горно-геологические и технологические факторы, влияющие на определение направления вторичной эксплуатации делятся на 3 группы: группа постоянных факторов, группа медленно изменяющихся факторов, группа быстро изменяющихся факторов подземной горной выработки.
Каждая факторная группа описывает влияние факторов на выбор направления использования отработанной подземной горной выработки. Также установлено, что внутри каждой группы существует регрессионная взаимосвязь между ее элементами. Определить её структуру позволяет информация об исследуемом процессе и значения факторных нагрузок элементов факторной группы.
Общее число проанализированных факторов составляет 61. По результатам статистического анализа основных характеристик факторов была выявлена неоднородность представления данных в виде качественных и количественных показателей. Для формализации исходных данных и представления статистической информации в едином унифицированном формате была проведена оцифровка качественных факторов. В результате проведенной оцифровки качественных значений некоторых факторов все виды факторов приведены в единый формат, благодаря чему был проведен многофакторный анализ, позволивший выявить значимые факторы и взаимосвязи между ними.
По результатам факторного анализа выявлены 17 значимых показателей (табл. 2.1), факторная нагрузка которых оказалась выше пороговой, значение которой равно 0,5: ajj aextr=0,5.
Факторный анализ показал, что наибольшую значимость имеют следующие факторы: устойчивость горной выработки (HI), коэффициент запаса водоотливных станций (F1), объем и площадь отработанной подземной горной выработки (S1), обеспечение допустимой концентрации метана в воздухе (Ml).
Так, руководствуясь априорной информацией из группы постоянных факторов, получаем следующую регрессионную зависимость Хпф fi(z/, zi» Z31, z/)) где Хпф - параметры устойчивости горной выработки; z\- значения техногенных факторов, входящих в первую факторную группу.
Из группы медленно изменяющихся факторов была получена следующая регрессионная зависимость Хмф — f2(zs Ze , Z7, Zs), где. Хмф — параметры водоотлива; zy2- значения техногенных факторов, входящих во вторую факторную группу.
Регрессионные зависимости, полученные из группы быстро изменяющихся факторов имеют следующий вид Хбмфі =/з&9 у Zio Zn , Zn) Хбмф2 = //fc/, Zio3у Zu3, Zii)y где Хбмфі - параметры отработанной горной выработки; Хбмф2 — концентрация метана в воздухе, мм; z - значения техногенных факторов, входящих в третью факторную группу. 2.4 Оценка влияния выбранных факторов и фактора устойчивости на технологическое состояние подземной горной выработки.
Для вышеуказанных регрессионных зависимостей были определены факторы моделей линейного вида с использованием метода пошагового регрессионного анализа. Соответствующие разработанные модели оценивались с помощью фактора Фишера (F), коэффициента корреляции и средней квадратичной ошибки (СКО). Кроме того, каждый фактор моделей оценивался с помощью фактора Стьюдента (t).
Значения соответствующих факторов для разработанных моделей приведены в табл. 2.2. Факторный анализ показал, что наибольшую значимость имеют следующие факторы: устойчивость горных пород по контуру горной выработки (НІ), водообильность выработки (F1), площадь отработанной подземной горной выработки (S1), концентрация метана в воздухе (Ml).
Повторное использование подземного пространства базируется на приспособлении уже имеющихся техногенных ёмкостей для новых целей. При этом важную роль играет формирование плановых решений размещения будущей инфраструктуры в уже существующих сооружениях. Нередко это приводит к выполнению дополнительных проходческих работ, особенно в горных выработках, которые не предназначались для вторичного использования. При перепрофилировании подземных объектов различного назначения такие работы, в большинстве случаев, практически исключены. При оценке фактора площади отработанной подземной горной выработки(81). Были выявлены минимальные размеры выработок, допустимых для повторного использования — это выработки шириной более 4 м, высотой более 2,5 м, площадью не менее 500 м .
Оценка геомеханических условий будет осуществляться с помощью фактора напряженное состояние горной выработки. В состав оценки включаются физико-механические свойства пород массива в котором пройдена выработка, а также мощности слоев пород.
Модельный мониторинг устойчивость горных выработок по средним напряжениями дефорліагіиям
Для оценки состояния устойчивости обнажений вариационно-разностным методом необходимы показатели деформационных или прочностных свойств пород. Составление расчетной схемы и установление граничных условий осуществляется на основе данных, характеризующих геологические и горнотехнические условия разработки, характер распределения напряжений в массиве до проведения выработок, модуль сдвига коэффициент трения по контакту породных слоев [48] .
Таким образом, эффективность использования вариационно-разностного метода обеспечивается только при условии достаточной надежности и полноты данных о свойствах и исходном напряженном состоянии породного массива.
Численные методы находят применение и в зарубежной практике [40, 41, 42, 43].
В работе [40] на основе метода конечных элементов развита дискретная нелинейная расчетная модель для изучения показателей напряженно-деформированного состояния подземной полости, учитывающая горногеологические условия шахты. Критическое состояние породного массива оценивается с помощью функции Мора-Кулона, а параметры обрушения кровли выработки определяются в зависимости от локальных напряжений и деформаций. Критерий разрушения пород вводится в виде отношения модуля упругости к модулю сдвига.
Авторы работы [41] предлагают вычислять методом конечных элементов прогнозируемые главные напряжения, деформации и коэффициент устойчивости горных пород в точках массива вокруг горизонтальных капитальных и подготовительных выработок. При этом рассматриваются варианты, когда выработки пройдены в однородном массиве из песчаников.
Рассматривая напряженное состояние пород вокруг выработок, другие исследователи [42, 44] считают, что породный массив в удаленных от выработки точках ведет себя как изотропная линейно-упругая среда, а вблизи выработки проявляются нелинейные свойства, связанные со смещением по существующим плоскостям ослабления или с появлением новых трещин в процессе проведения выработки. Для учета нелинейности в ближайшей зоне предлагается часть массива, непосредственно прилегающую к выработке, дискретизировать конечными элементами, а влияние удаленных зон описывать граничными элементами.
По данным комитета производства горных работ США [43], численные методы моделирования, относительно к оценке устойчивости кровли выработки с поперечными трещинами, необходимо применять дифференцированно. Моделирование обрушения пород кровли по поверхностям поперечных трещин целесообразно выполнять с помощью метода конечных элементов, напряженного состояния и условий понижения предельных касательных напряжений, в наиболее опасных точках - методом граничных элементов, а распространения сдвигового хрупкого разрушения и движения крупных блоков кровли - методом дискретных элементов.
В итоговом докладе комиссии Международного общества механики горных пород (SIMR), о механизмах разрушений пород в подземных горных выработках, были предложены следующие расчёты [74].
Предположим, что ось вертикального ствола или подземной горной выработки совпадает с одним из направлений главных напряжений.
Обозначим через е касательное напряжение, тг радиальное напряжение и / осевое, или продольное, напряжение. Допустим, что разрушение пород сдвигового типа происходит при ориентировании оси максимального напряжения в пределах тс/4 - Ф /2, вдоль биссектрисы острого угла сопряжённых плоскостей разрушения (линия пересечения этих плоскостей совпадает с осью промежуточного напряжения), то при этом условии разрушение пород может быть выражено рядом различных форм: Форма разрушения пород типа Ai соответствует условию аг в . Существует и другая форма разрушения типа Аг, соответствующая условию " аг у которой также является промежуточным по величине напряжением. Явления, наблюдаемые в лабораторных условиях, а иногда в незакреплённых подземных выработках, при атмосферном давлении где обычно преобладает система спиралоидных линий разрушения, соответствуют разрушениям пород типа Ai. Значительно реже встречаются разрушения пород типа А2 так как они проявляются в подземных горных выработках находящихся под высоким внутренним давлением. Увеличение внутреннего давления в выработках с разрушениями пород типа А] оказывает на горные породы стабилизирующее воздействие, большой вред причиняется выработкам находящимся в условиях, близким к разрушению пород типа Аг, что иногда случается при опытных нагнетаниях в скважины.
Касательное напряжение в не редко становится промежуточным, что вызывает два типа разрушений пород В і и В2, которые проявляются при возникновении следующих условий: ВцоК0" J/ В2: аі ае аг Однако и в этих случаях можно наблюдать только разрушения типа Вь т.к. разрушения типа В2 проявляются в выработках при высоким внутренним давлениям. В вертикальных стволах пройденных в трещиноватых породах с контрастными геомеханическими свойствами, для которых условия плоскостей не соблюдается, наблюдаются разрушения горных пород типа Bj. В наименее прочных слоях пород наблюдаются кольцевые разрушения, образование которые могут произойти за счёт разрушений типа Bj.
Разработка модели и метода для решения задачи многокритериальной оптимизации определения варианта использования отработанной подземной горной выработки
После того, как значения всех факторов рассчитаны и сформировано их исходное множество, необходимо задать предпочтения и построить структуру предпочтений пользователя на множестве вариантов использования выработки, осуществив разбиение этого множества на слои или на отдельные варианты (слоевое или линейное упорядочивание). При этом любое упорядочивание множества вариантов подразумевает выполнение сравнения их друг с другом с помощью метода многокритериальной оптимизации.
В диссертации был выполнен анализ основных существующих методов многокритериальной оптимизации и поддержки принятия решений [22,30 31,49-51,47,87,88] с целью их применения в разработанном подходе к оценке и выбору оптимального варианта использования отработанной подземной горной выработки с учётом специфики метода: метода свёртки факторов, метода условной оптимизации, метода уступок, метода поиска альтернативы с заданными свойствами, метода анализа иерархий, метода Парето, метода функций предпочтения, метода отношений предпочтения, метода достижимых целей, метода разумных целей.
Метод свёртки факторов предусматривает построение суперкриетрия - скалярной функции, наиболее распространённой в следующем виде[87]: п /,( ) = S а,Дх), (4.1) «-і где/Хл;) значение суперкритиерия; (Xi — веса факторов; fi(x) - значение фактора і для проекта х. Исходя из выражения (4.1) преимуществом метода построения суперкритерия является то, что он позволяет выполнить линейное упорядочивание факторов, что в большинстве случаев служит наиболее точной оценкой; кроме того веса факторов, задаваемые ЛПР, позволяют выявить и учесть его предпочтения, оказывающие сильное влияние на конечный результат. Недостатком метода, не позволяющим применить его в данном подходе, является то, что он требует от ЛПР субъективного задания весов всех используемых факторов. Вследствие этого при увеличении количества факторов, используемых в процессе оценки, для пользователя может стать затруднительным указывать веса всех факторов, при этом ему сложно сохранить согласованность своих оценок. Другой недостаток этого метода - требование на входе только количественных оценок по всем используемым факторам.
Методы условной оптимизации и уступок, основанные на предположении о наличии главного фактора в множестве JF[87], также позволяют выполнить линейное упорядочивание факторов инвестиционных проектов. Недостатками этих методов, не позволяющими произвести выбор оптимального варианта вторичной эксплуатации выработки, является то, что предположения о главном факторе в методе условной оптимизации, о значении величины уступки и важности факторов в методе уступок являются субъективными, и при выборе различных факторов в качестве главных и различных величин уступок могут быть получены различные результаты. Другим недостатком является переменный знак величины уступки, зависящий от направления улучшения значения фактора.
Метод поиска альтернативы с заданными свойствами вводит числовую меру близости d между любой рассматриваемой точкой (альтернативой) х и идеальной точкой х , которая в большинстве случаев вычисляется по формуле [87]: «і (//( ) -Д »-)) » гДе а вес фактора/. (4.2) V =1 Выражение (4.2) показывает, что данный метод позволяет выполнить линейное упорядочивание вариантов вторичной эксплуатации выработки и учесть предпочтения ЛПР через веса важности факторов. Это приводит к необходимости задавать веса важности для всех используемых факторов и препятствует использованию метода поиска варианта вторичной эксплуатации с заданными свойствами в разработанном подходе.
Метод анализа иерархий заключается в построении многоуровневого дерева элементов, в котором элементы одного уровня находятся под влиянием одной определённой группы элементов и, в свою очередь, оказывают влияние на элементы другой группы, причём считается, что элементы в каждой группе иерархии независимы [31, 47]. Таким образом, в качестве групп элементов могут фигурировать группа классов факторов, группа факторов, группа значений факторов относительно возможных решений и группа исходов, и основным преимуществом метода является иерархическая группировка факторов и исходов на дереве принятия решений. Однако, отсюда вытекает и основной недостаток данного метода, не позволяющий использовать его для определения оптимального вариантов вторичной эксплуатации выработок, - сложность построения дерева иерархий и задания весов важности факторов, определяющих вероятность возникновения определённого исхода, при увеличении количества факторов и исходов. Другим недостатком является то, что метод анализа иерархий в первую очередь находит решения, принимающие максимум по какому-то одному фактору, в чём прослеживается определённое сходство с паретовским принцВЭом оптимальности решений. Это не даёт возможности находить компромисс в интересах J11 LP.
Метод Парето, предложенный в 1927 г., базируется на предположении о том, что предпочтение одному из вариантов вторичной эксплуатации можно отдать, только если он по всем факторам имеет оценки не хуже, чем другой, причём, по крайней мере, по одному фактору - лучше [47]. Преимуществом метода Парето является то, что он не требует от ЛПР много информации о значимости факторов, достаточно указать направление их улучшения (уменьшение или увеличение), за счёт чего, метод очень прост в применении. Кроме этого, метод Парето - единственный из рассматриваемых методов, который позволяет работать с качественными факторами без предварительной их формализации. Однако, хотя метод Парето позволяет учесть сколь угодно большое число факторов и вариантов, однако, при увеличении числа факторов оценка становится всё более грубой и результаты метода можно рассматривать только как предварительные, которые необходимо уточнять другими методами. Следовательно, основным недостатком метода Парето является отсутствие возможности контролировать количество вариантов вторичной эксплуатации выработки в получаемых слоях структуры предпочтений ЛПР.
