CC BY
9
УДК 622.013.3 © В.В. Агафонов, 2019
Интегральный подход к процессу подготовки ТЭО кондиций
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-2-73-75
Рассмотрена процедура совершенствования методики геологического и горнотехнического обоснования постоянных кондиций на базе расширенного состава показателей условий залегания угольных пластов, основных качественныхха-рактеристик угля, направлений его переработки и потребления. Основны/е приняты/е к учету горно-геологические и горнотехнические показатели для обоснования кондиций принимают численные значения по каждому из вариантов кондиций, таким образом, задача их обоснования принимает квалиметрический характер.
Ключевые слова: угольная шахта, кондиции, потери, горно-геологические характеристики, горнотехнические параметры, интегральная оценка, квалиметрия.
АГАФОНОВ
Валерий Владимирович
Доктор техн. наук, профессор кафедры «Геотехнологии освоения недр»
Горного института НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, тел.: +7 (499) 230-94-66, e-mail: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
Основной отличительной особенностью отработки запасов угольных месторождений РФ является широкий диапазон технологичности условий разработки и залегания угольных пластов, основных качественных показателей угля и направлений его использования и переработки. Даже в пределах одного горного отвода могут залегать пласты тонкие и мощные, пологие и крутонаклонные, зольные и малозольные, выдержанные и нарушенные и т.д.
В данных условиях технические средства и технология угледобычи, а в конечном итоге и технология, связанная с потреблением угля, априори не могут быть задействованы в одновариантной и неизменной постановке по всем разрабатываемым пластам. Одновременно с этим, стремление к максимально эффективному извлечению и потреблению угольной продукции требует унификации использования технологий добычи и потребления. Однако существующие масштабы изменчивости условий неизбежно ведут к снижению унификации используемого горнодобывающего оборудования, задействованного при добыче и переработке угля. Таким образом, в этой сфере возникают значительные издержки материальных средств, а в конечном итоге экономический ущерб, снизить который возможно установлением кондиций по основным качественным свойствам и основополагающим характеристикам залегания [1].
Исторически сложилась основная традиция при установлении кондиций - считать основополагающими факторами сложившиеся условия ведения подземных горных работ и потребления угля. Исходя из этого, нормативы на кондиции запасов устанавливались лишь по минимальной вынимаемой мощности пластов.
Сфера потребления угля была представлена в основном энергетикой, металлургией и коксохимией. На эти направления использования решающее влияние оказывала зольность. Таким образом, нормативы на содержание породы в угольных пластах формировались посредством кондиций по максимальной зольности.
Отдельно выделено экологическое обоснование кондиций. Этот аспект требует проведения оценки существующего состояния компонентов окружающей среды в районе расположения оцениваемого объекта и оценки масштабов, а также учета опасности всех негативных факторов влияния на окружающую среду хозяйственной деятельности при эксплуатации горнодобывающего предприятия.
Результаты оценки позволяют отразить качественный и количественный уровень ущерба, который на данном этапе развития научно-технического прогресса в области угледобычи и принятых природоохранных мероприятиях наносится окружающей среде [2].
При этом принятые параметры эксплуатационных кондиций, безусловно, должны быть дифференцированы по использованию к отдельным учитываемым участкам разрабатываемого месторождения, отличающимся по своим учитываемым характеристикам, условиям залегания и отработки, существенно влияющим на уровень эксплуатационных затрат, что требует использования квалиметриче-ского интегрального подхода.
ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ
ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КОНДИЦИЙ
Представленную задачу квалиметрической интегральной оценки ТЭО кондиций можно формализовать с учетом следующих составляющих [3]. В исходной постанов-
ке проект шахты характеризуется комплексом показателей - критериев технико-экономического качества:
(3 = 3 ^ (1)
Оценивается п проектов, которые оцениваются с использованием комплекса показателей эффективности
Л = 3 V ..., Зт}.
С учетом общеметодологических требований формируется матрица показателей проектов размером т х п, где т - число учитываемых показателей и п - количество оцениваемых проектов:
Л = {J } =
Jll J12 J1j Jrn
J 21 J 22 J2 J J 2n
J 2 Ji2 J.. J.
J in
Jm1 Jm2 Jmi Jmn
(2)
K , >< K , >< ... K . >< K .
инт1 инт1 инт/ инт«
(3)
Приведение разнородных показателей к единой безразмерной форме осуществляется с помощью вычисления относительных отклонений, определяемых по формуле:
=
Jj1 - j;
j max y-min - Ji
(4)
где 3Эт и 3 Ф - соответственно эталонные и фактические пор ч т
казатели эффективности проектов шахт; и - максимальные и минимальные значения показателей эффективности проектов шахт.
Далее матричная модель исходных показателей заменяется матричной моделью относительных отклонений:
(8,} =
где 3 - значение показателя 3. ур-го проекта (например, если 3. - рентабельность шахты, то - величина рентабельности у первого технического проекта).
Для принятия окончательного решения по обобщенной оценке эффективности проектов требуется вычисление для каждого из них оценочного функционала Кинт. = который агрегирует множество частных показателей, по количественной величине которого формируются ранги сравниваемых проектов:
811 812 81 , 8.
821 822 82, 82 я
8,- 2 8,2 8 ¡n
8mi 8m 2 8m, 8 mn
(5)
В данной работе задействуется «метод суммарных среднеквадратичных весовых отклонений» [4]. В качестве исходных данных используются горно-геологические и горнотехнические показатели выполненного проекта, одного-двух утвержденных и реализованных проектов.
Таким образом, вместе с выполненным проектом матрица горно-геологических и горнотехнических показателей будет включать 5 или 4 (без зарубежной шахты) столбца. Достоинством данного метода интегральной количественной оценки проектов шахт является возможность включить в ряд сравниваемых проектов любое число объектов, независимо от некоторого различия в горно-геологических условиях. Главным условием должны быть высокая прогрессивность параметров шахты и экономичность показателей. Для более полного и объективного анализа технико-экономические показатели матрицы А подразделяются на три комплекса: производственно-технические, экономические показатели и горно-геологические характеристики проекта шахты.
Для большей сравнимости технологических решений и горнотехнических показателей следует брать сравнительно однородные предприятия (уголь близких марок, по мощности пластов - тонкие, средней мощности, по углу залегания - пологие, отдельно наклонные, отдельно крутые, по проектной годовой мощности: 1,5-2,4; 2,4-4,5; 3,06,0 млн т и т.д.).
Далее составляется условный «эталон-проект» сравнения с самыми высокими технико-экономическими показателями, причем если в этой области представлены наиболее прогрессивные российские и зарубежные решения, то условный «эталон-проект» приобретает абсолютный характер.
Теория математической статистики утверждает, что если однородная совокупность величин подчиняется нормальному закону распределения, то в качестве суммирующей функции можно принять степенную среднюю функцию. Доказано, что для 12 из 14 технико-экономических показателей у 30 реальных проектов шахт распределение отклонений подчиняется нормальному закону, а для двух - характерна незначительная асимметричность. Это позволяет принять в качестве суммирующей функции квадратичную среднеарифметическую функцию:
К^ = /{5„} = VX (Sj)2 ^ min, i = 1,2,... m,
j = 1,2,... n. (6)
Объективность интегральной оценки связана с учетом неодинаковой народнохозяйственной важности и актуальности отдельных технико-экономических показателей. Для количествейной оценки степени важности показателей может быть применен ряд методов, и в частности метод экспертных оценок. Так, были получены надежные значения функций полезности для всех технико-экономических показателей ф.
Учет неодинаковой степени народнохозяйственной важности показателей при вычислении интегрального показателя качества проектов наиболее удобен в форме удельных коэффициентов важности. Удельные коэффициенты важности вычисляются из полученных экспертным путем функций полезности по формуле:
Ф, _ ф,да
Ф>у
Фс
m
(7)
Этим самым устраняется зависимость уровня коэффициентов важности от диапазона балльной оценки: от 0 до 1; от 0 до 20 и т.д. Формула для вычисления интегральных показателей качества проектов:
К =
инт/'
X
5„
1
ср у
Фс,
—чЕс8/ )2
К=
инт/
m
X (5„ ХФ.- )2
(8)
2
1=1
1=1
m
Ф
i =1
i =1
74
ФЕВРАЛЬ, 2019, "УГОЛЬ"
где ф.- функция полезности конкретного /-го пока зателя эффективности проекта или важности горно геологической характеристики,
X Г.Ф,
Фср
(9)
где т - среднее значение функции полезности по всем показателям (характеристикам) эффективности проекта или технологичности горно-геологических условий; т - число дифференцированных показателей эффективности проекта или технологичности горно-геологических условий,
принятых для всесторонней оценки;
h. Фср
- относительный
вес функции полезности /-го показателя по сравнению со средней полезностью одного из m показателей, принятых для всесторонней оценки.
Сформулированные и обоснованные математические приемы вычисления интегральных функционалов кондиций переведены на алгоритмический язык BASIC, в результате сформировано компьютерное обеспечение. При этом интегральный показатель определяется отдельно по каждому комплексу горно-геологических и горнотехнических показателей К 1Т и К гт.
инт j инт j
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. С учетом методов теории принятия решений и квали-метрии, теории полезности разработана методика оценки вариантов кондиций, основанная на том, что частные
показатели-критерии оценки приводятся к сопоставимому виду, после чего с учетом важности и полезности, с помощью симметрической среднеквадратичной функции переменных сворачиваются в единый функционал, который называется интегральным.
2. Разработана процедура, позволяющая судить о кондиционной надежности запасов и технологии угледобычи.
3. Разработана процедура оптимизации горнотехнических параметров отработки угольных пластов для заданных горно-геологических условий.
Список литературы
1. Новоселов С.В., Мельник В.В., Агафонов В.В. Оценка инновационных проектов разработки технологий комплексного извлечения и переработки угля // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2017. № 3. С. 96-102.
2. Твердов А.А., Тибилов Д.П. Проблемы и основные недостатки материалов ТЭО постоянных разведочных кондиций // Глобус. 2015. № 2(36). С. 12-19.
3. Агафонов В.В., Воропаева Е.В., Арефьев В.А. Использование минимаксных критериев для обоснования оптимальных па раметров шахт // Современная наука. Актуал ь-ные проблемы и пути их решения. 2017. № 2(33). С. 19-22.
4. Снетков В.И. Обоснование методов квалиметрической оценки запасов месторождений твердых полезных ископаемых: Автореф... дис. д-ра техн. наук. М., 2006. 40 с.
MINERALS RESOURCES
UDC 622.013.3 © V.V. Agafonov, 2019
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 2, pp. 73-75 Title
integrated study of permanent conditions of coal reserves
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-2-73-75
Author
Agafonov V.V.1
1 National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation
Authors' Information
Agafonov V.V., Doctor of Engineering Sciences, Professor of the Department of "Geotechnologies of mineral resources extraction" of Mining Institute, tel.: +7 (499) 230-94-66, e-mail: [email protected]
Abstract
The procedure of improving the methods of geological and mining justification of permanent conditions on the basis of an expanded composition of indicators of the conditions of occurrence of coal seams, the main quality characteristics of coal, directions of its processing and consumption. Basic accepted for accounting geological and mining indices for justification of parameters take the numerical values for each of the options conditions, therefore, the task of their justification takes qualitative in nature
Keywords
Coal mine, Condition, Loss, Mining and geological characteristics, Mining parameters, Integrated assessment, Qualimetry.
References
1. Novoselov S.V., Melnik V.V. & Agafonov V.V. Ocenka innovacionnyh proek-tov razrabotki tekhnologij kompleksnogo izvlecheniya i pererabotki uglya [Evaluation of innovative projects of development of technologies of complex extraction and processing of coal]. Science-intensive technologies of development and use of mineral resources: scientific journal, 2017, No. 3, pp. 96-102.
2. Tverdov A.A., Tibilov D.P. Problemy i osnovnye nedostatki materialov TEHO postoyannyh razvedochnyh kondicij [Problems and major shortcomings of the materials of the feasibility study of permanent exploration conditions]. Globus - Globe, 2015, No. 2(36), pp. 12-19.
3. Agafonov V.V., Voropaeva E.V. & Arefiev V.A. Ispol'zovanie minimaksnyh kriteriev dlya obosnovaniya optimal'nyh parametrov shaht [Use of minimax criteria for substantiation of optimal parameters of mines]. Collection of scientific works "Modern science. Actual problems and ways of their solution". Lipetsk, "Maximal information technologies" LLC, 2017, No. 2(33), pp. 19-22.
4. Snetkov V.I. Obosnovanie metodov kvalimetricheskoj ocenkizapasov mestoro-zhdenij tverdyh poleznyh iskopaemyh. Diss. dokt. techn. nauk [Justification of methods of qualimetric assessment of reserves of solid minerals. Dr. eng. sci. diss.]. Moscow, 2006, 40 p.
