CC BY
19
Список литературы
1. Пучков Л.А. Система подготовки горных инженеров России. Стратегический подход в определении прогноза развития/ Л.А. Пучков, В.Л. Петров// Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2008. Вып.1. С. 128— 145.
2. Пучков Л. А., Петров В.Л. Высшее горное образование России в условиях реформирования образовательной системы // Изв. вузов. Горный журнал. 2005. Вып.2. С.107-115.
N. Zharkowa
The essence of the didactic analysis and examples of its use in the adjustment of the content of the disciplines in the specialty '' Mining''.
The author considers in the article the innovative approach of the didactic analysis of the training - methodical complex of the teacher in the High school in the context of the Federal State Standards of the third generation. The author offers the realization of the model of the didactic audit, which includes main principles, methods and forms of adjustment of teaching program on the basis of the competence approach.
Key words: competence approach, mining, pedagogical technologies, informational technologies, didactic analysis, audit, adjustment of the content.
Получено 12.11.12
УДК 622.012.2:622.211
В.В. Мельник, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой (Россия, Москва, МГГУ),
Н.И. Абрамкин, д-р техн. наук, проф., (Россия, Москва, МГГУ), А.Н. Абрамкина, асп., (Россия, Москва, МГГУ)
ОБОСНОВАНИЕ И ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ШАХТ С ВОВЛЕЧЕНИЕМ В ОТРАБОТКУ ЗАПАСОВ НОВЫХ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ
Обоснована необходимость выработки нового подхода к обоснованию и оценке потенциальных возможностей шахт, использующих высокопроизводительное оборудование на подземных процессах. Изложен новый подход к формированию модели оценки потенциала современной шахты и определены области их применения.
Ключевые слова: запасы шахты, вскрытие и подготовка шахтных полей, параметры технологической схемы, параметры процессов, производственный потенциал.
Формирование базы данных геологических характеристик шахто-пластов позволяет определять используемые в последующих расчетах, усредненные по площади или запасам шахтных полей параметры: мощность
и угол падения пласта, крепость угля и вмещающих пород, их устойчивость, газоносность пласта и склонность к внезапным выбросам и т.д. Наличие крупных тектонических нарушений, как правило, формирует отдельные блоки шахтных полей, а также размеры выемочных участков. Поэтому подсчет запасов осуществляется отдельно по каждому выемочному полю.
Условием сбалансированности объемов производства и потребления угольной продукции является условие обеспечения такой динамики и объемов угледобычи, при которой в любой момент времени t
- > 0, (!)
1=1
где 1 - индекс шахты в составе угледобывающей компании, 1 = 1,2,...,п; -планируемый объем реализации угля в момент времени Ди - планируемый объем добычи угля по 1-й шахте в момент времени t,
Д. = Вочй + Бпра, (2)
Вон. - планируемый объем добычи угля по 1-й шахте из очистных забоев в момент времени ^ Дпр. - планируемый объем добычи угля по 1-й шахте из подготовительных забоев в момент времени t.
Определив период оптимизации проектных вариантов развития угледобычи на шахтах как разность между его началом tm и концом to, т.е. как разность Т = tm -t0,(tе Т), условие обеспечения спроса
*т ( п \
I -Ъ >о, (3)
Ч V 1=1 у
а динамическая модель вскрытых, подготовленных и нарезанных запасов при условии обеспечения положительного баланса их ввода-выбытия
^т
I (^вскр,- г* )> 0
к
^т
I (г, - г„ )> 0 , (4)
1т у
I (г - в )> о
¿—1 V на очч )
где гвскр^, гп., гн. - соответственно вскрытые, подготовленные к выемке запасы угля в момент времени t на 1-й шахте, т.
Основная задача при разработке схем вскрытия и подготовки - максимальная нейтрализация негативного влияния горно-геологических факторов на параметры ТС подсистем шахты. В условиях действующей шахты необходима привязка проектируемых способов вскрытия шахтного поля и существующих схем вскрытия. В период значительных структурных изменений в угледобывающих бассейнах, как правило, сопровождается перераспределением запасов угля реструктурированных шахт и передачей
о
о
главных вскрывающих выработок на баланс объединенных шахт. Если в прошлом вскрытие новых горизонтов осуществлялось строительством новых стволов с восходящей схемой проветривания, то в период реструктуризации и объединения смежных шахт, в условиях углубления горных работ, появилось многообразие способов вскрытия и подготовки новых горизонтов не только в идентичных условиях различных шахт, но также в пределах одной шахты.
Наличие одного откаточного горизонта на большинстве шахт определяло основной способ вскрытия новых горизонтов - капитальными уклонами этажными квершлагами. Применяется также вскрытие углубкой вертикальных стволов, при котором одновременно с проведением клетевого ствола до вскрывающего горизонта проводится углубка скипового ствола через свободное углубочное отделение. Однако, очевидно, из-за низких темпов углубки стволов предпочтение отдавалось проведению новых. Существующие схемы вскрытия шахтных полей, а также особенности вскрытия при объединении смежных шахт достаточно подробно изложены в [1, 2].
В числе основных требований и условий при выборе вариантов вскрытия новых горизонтов выдвигаются:
- минимальный объем горных работ к сдаче горизонта в эксплуатацию;
- уменьшение протяженности поддерживаемых выработок;
- обеспечение эффективных схем проветривания и транспорта.
Наиболее распространенными способами подготовки шахтных полей при подземной добыче угля являются погоризонтный и этажный, реже - панельный. В последние годы распространение получил погоризонтный способ подготовки с отработкой длинными столбами по падению (восстанию). Причиной этого является сложная гипсометрия пластов. С использованием такого способа подготовки оконтуривающие выработки проводятся по заданному направлению, что обеспечивает постоянную длину очистного забоя. Сложная многоступенчатая структура планирования развития горных работ в увязке с существующими схемами вскрытия и подготовки шахтных полей, систем разработки, схем транспорта и вентиляции, дегазации пластов и управления кровлей предполагает применение как наиболее эффективного экспериментально-аналитического метода расчетных вариантов, который позволяет при наборе нескольких технологических решений, имеющих количественные и качественные различия, дать технолого-экономическую оценку затрат, величина которых зависит от параметра ТС. При наборе вариантов, принимаемых в дальнейшем к оптимизации, схемы вскрытия и подготовки формируют такие количественные параметры ТС шахты, как объемы проведения вскрывающих, подготавливающих и нарезных выработок, которые в дальнейшем определяют параметры ТС всех подсистем шахты.
Многообразие факторов, определяющих выбор рациональных вариантов формирования технологической схемы шахты и эффективного развития горных работ, определяет необходимость разработки показателя оценки производственного потенциала шахты на основе оценки производственного потенциала ее подсистем. В современной горной науке проблеме оценки состояния и перспектив развития угледобывающих компаний посвящен ряд научных работ, в которых обоснованы принципы формирования оценочных показателей, позволяющих произвести сравнение принимаемых проектных решений путем оценки технико-экономических показателей их эффективности. На основе построения математической модели формируется матричная модель относительных отклонений показателей оцениваемого проекта от показателей проекта, принятого в качестве проекта-эталона. Интегральный показатель технико-экономической эффективности проекта шахты представляет собой суммарную величину среднеквадратических отклонений по всем важным дифференцированным технико-экономическим показателям от их эталонных значений. Чем меньше это суммарное отклонение, тем в меньшей степени реальный проект уступает условному эталонному варианту, то есть тем эффективней данный проект. Сложность применения такого критерия оценки состоит в том, что принятие того или иного технологического решения определяется, в первую очередь, горно-геологическими условиями залегания пластов проектируемой шахты, вследствие чего установление проекта-эталона носит субъективный характер. Были обоснованы уровни этих единичных показателей и их коэффициенты весомости по основным производственным процессам, которые рассматриваются с точки зрения их влияния на трудоемкость подземной добычи. Разработка показателя основана на применении экспертных оценок, следовательно, не лишена субъективности. В работе [3] технический уровень шахты предложено оценивать по называемому динамическому индексу «старения» технологии производства, согласно которому осуществляется оценка суммированием отклонения индекса трудоемкости производственного процесса в интервале между реконструкциями, модернизацией или сдачей шахты в эксплуатацию. Предлагаемый метод оценки базируется на разновременных характеристиках трудоемкости процессов, что нарушает принцип сравнимости определяемых таким образом индексов. Показатель производственного потенциала шахты отражает динамику принятых к оценке параметров технологических процессов подсистем шахты. Оценка производственного потенциала шахты по всем исследуемым технологическим процессам осуществляется на основе определения интегрального показателя, характеризующего совокупное отклонение параметров технологических процессов шахты в конкретных горно-геологических условиях от максимально возможных их значений в этих же условиях, то есть фактическое состояние сравнивается с технически и технологически возможным. Этот показатель определяется
на основе оценки значимости влияния параметров технологических процессов подсистем на годовую производственную мощность шахты. Факторная оценка их удельного влияния осуществляется путем расчета коэффициента эластичности функции, определяющей зависимость годовой производственной мощности от оцениваемого параметра. Эластичность функции показывает, на сколько процентов изменится функция - объем производства - при изменении параметра технологического процесса на 1 %. Согласно свойствам эластичности функции [207] частная эластичность нескольких переменных, определяющих величину годовой производственной мощности Агод = / (х!д), находится как произведение независимой переменной х^ на темп изменения функции
Ехк] (Агод) = х, X , (5)
7 Агод (Х)
а интегральная величина для каждого хц - как
хф
7 А (х ) Рит х) = 1001 х, Х^^Т- йх, (6)
4 Агод (х)
где7 - индекс подсистемы шахты,7 = 1,2,...,3; Л - количество подсистем; к -индекс параметра подсистемы, к = 1,2,...,К; Агод(х) - годовая производственная мощность по варианту шахты, т; А\од (хк]) - производная функции
годовой производственной мощности шахты, определенной на основе моделирования и совместной оптимизации параметров технологических процессов по фактору (параметру) хк7; хфФ , хтк] - значение к-го параметра 7-й
подсистемы соответственно по сравниваемому варианту и согласно технологической модели.
Предлагается использовать интегральный показатель, обобщающий влияние параметров всех подсистем шахты в соответствии со степенью их значимости при обосновании объема производства
Р- = ■Кг^ Е £хЙ АТх) X4- (хк7 Ух • (7)
К -I- Л 7=1 к=1 хк, хт Агод (х)
Расчет интегрального показателя технико-технологического потенциала подсистем позволяет осуществить оценку его влияния на формирование годовой производственной мощности шахты. Чем выше значение показателя, тем эффективность использования возможностей применяемых технических средств и технологических решений выше. Суммарный интегральный показатель по шахте характеризует состояние использования потенциала шахты в целом, учитывая при этом неодинаковость влияния принятых к оценке параметров на годовую производственную мощность шахты. Последовательность реализации алгоритма состоит в сравнении параметров технологических процессов шахты по анализируе-
мому варианту с параметрами расчетного варианта, согласно которому достигается максимальный объем производства. Шаги алгоритма определены следующим образом:
- формируется матрица параметров технологических процессов и подсистем шахты, приложения по оцениваемому варианту
'4А.-4-.хф
[ *ф ]=
[ ]
хфхф лк1л к 2- ХФ ■ к • .Хф
х х ЛК1Л К 2 ХФ ХК] ХФ
Т Т Х11Х12.. . Х Т .. Х1 . Х Т ли
Т Т х21 х21.. . Х Т .. Х2 . Х Т 2.
Т Т Хк1Хк 2. . Х Т .. Хк . Х Т К.
хТ хТ ХК1ХК ХТ ХК ХТ К.
(8)
(9)
- согласно горно-геологическим, горнотехническим и организационным условиям оцениваемого варианта, с использованием математической модели шахты рассчитываются параметры технологических процессов и подсистем шахты по оцениваемому варианту, формируется матрица (9). Устанавливается зависимость ее годовой производственной мощности от их параметров;
- для оценки значимости каждого параметра определяется коэффициент его эластичности согласно (6);
- рассчитывается интегральный показатель производственного потенциала шахты по предлагаемому варианту согласно (7).
Оценка производственного потенциала по объектам (звеньям) технологического процесса, а также оценка потенциала производственных процессов позволяет выявить «узкие места» в организации их работы для принятия дополнительных мер, позволяющих повысить эффективность их работы. Предлагаемый метод определяет уровень общей технологичности принимаемого варианта развития шахты, то есть насколько эффективно используются принимаемые технологические решения при его реализации.
Список литературы
1. Карагандинский угольный бассейн: справочник / Н.А. Дридж [и др.]. М.: Недра, 1990. 299 с.
2. Проектирование шахт: учебник для вузов / под ред. Л. А. Пучкова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. 375 с.
3. Квон С.С., Алиев С.Б. Технико-технологические решения повышения эффективности разработки угольных пластов Карагандинского бассейна //Уголь. 2003. Вып. 9. С. 10-11.
V.V. Melnik, N.I. Abramkin, A.N. Abramkina
SUBSTANTIATING AND EVALUATING POTENTIAL POSSIBILITIES OF MINES WITH USING NEW MINING FIELDS MINERAL RESOURCES
The necessity of creating new approach to substantiating and evaluating potential possibilities of mines, which using high-performance equipment at mining processes was substantiated. The new approach to forming a model of evaluating modern mine potential was submitted and new spheres of using the model was given.
Key words: mineral resources, development of mine take, technological scheme parameters, processes parameters, industrial potential.
Получено 12.11.12
УДК 620.179.16: 550.3
М.Д. Молев, д-р техн. наук, зав. кафедрой (Россия, Шахты, ЮРГУЭС), В.А. Меркулова, канд. техн. наук, доц., (8812) 328-82-51, шкашау5@шай.ги (Россия, Санкт-Петербург, НМСУ «Горный»)
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНЫХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Изложены научно-практические основы применения подземных геофизических методов для оценки геомеханического состояния углевмещающего массива. Приведены сведения о технико-экономической эффективности предлагаемого геофизического комплекса.
Ключевые слова: параметры, технология, подготовительные работы, геофизические данные
Проведение подземных горных выработок в связи с необходимостью повышения технико-экономической эффективности и безопасности производства работ требует применения современных горностроительных технологий. Одним из основных условий правильного выбора технологии с точки зрения обеспечения указанных условий является использование
