CC BY
38
К.О. Липківський, В.В. Кирик // Техн. електродинаміка. - 2001. - №3. - С.17-20.
4. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / Под ред. Д. А. Поспелова. - М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1986. - 312 с.
5. Глухова Н.В., Корсун В.И. Нечеткий гидравлический расчет напорного трубопровода // Адаптивні системи автоматичного управління. - Дніпропетровськ: ДНВП“Системні технології”. - 2001. - Вип. 4(24). -С.115-117.
— Коротко об авторах -----------------------
Глухова Н.В. — Национальный горный университет, Украина.
-А
------------------------------------------ © С.Б. Алиев, К.К. Кушеков,
2005
УДК 622.272
С.Б. Алиев, К.К. Кушеков
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ПОДЗЕМНОЙ УГЛЕДОБЫЧИ В КАЗАХСТАНЕ
Семинар № 11
Доля топливно-энергетического комплекса в ВВП Республики Казахстан в прошлом году составила 16,2 %, за 9 месяцев текущего - порядка 16 %. Прогнозируется, что к 2015 году совокупные инвестиции в данный сектор могут составить около $70-80 млрд.
Общие геологические запасы угля в Казахстане превышают 280 млрд т. В 2002 году в стране было добыто в общей сложности 79 млн т угля, в 2003 г. порядка 72 млн. Уменьшение объемов связано со снижением экспортных поставок угля в Россию. По прогнозам в 2005 году в Казахстане общий объем добытого угля составит 82 млн т, в 2010-м - 90 млн, в 2015-м -95 млн. Для достижения указанных объемов, с одной стороны, необходимы будут значительные инвестиции, которые в 2005 году должны составить $660 млн, в период 2006-2010 годов -$800 млн, 2011-2015 гг. - $870 млн. С другой стороны, процесс добычи должен сопровождаться мероприятиями по улучшению качественных характеристик топлива, внедрению новых технологий по глубокой переработке угля,
комплексному использованию полезных ископаемых и т. д. Ожидается, что в 2010 году ежегодная потребность в материальнотехнических ресурсах угольной отрасли составит $96 млн, в 2015-м - $105 млн.
Анализ и обобщение мирового опыта работы высокопроизводительных лав показывает, что шахты, работающие по принципу "шахта-лава", имеют высокие технико-экономические показатели, на порядок выше, чем в странах СНГ. Так, например, нагрузка на очистной забой составляет 815-970 тыс. т в месяц (шахта "Твентимайл" компании "Сайпрус", шахта "Mingo logun's", США), длина лавы достигает 400 м, длина столба до 6300 м, скорость подачи комбайна - до 40 м/мин, ресурсы лавного конвейера, комбайна и крепи до капитального ремонта достигают до 10-15 млн т угля и др.
За годы кризиса в угольной отрасли Республики Казахстан объем подземной добычи угля снизился в 4 раза, а производительность труда по добыче в 2.5-3 раза. Разумное использование опыта передовых угледобывающих
стран позволит остановить дальнейшую стагнацию подземной угледобычи в Казахстане. Как показали проведенные исследования, в первую очередь необходимо значительно повысить технический уровень основной подсистемы шахты - "очистные работы".
Для достижения высокой нагрузки (свыше 10 тыс. т в сутки) эффективность дегазации должна быть не менее 80-85 %. Применяемые в Карагандинском бассейне методы дегазации ограничивают нагрузку на очистной забой. Для повышения эффективности предварительной добычи метана и безопасности разработки угольных пластов на кафедре КарГТУ разработан новый способ дегазации угольных пластов (Уголь, №2, 2003 г.)
Разработан также новый для условий Карагандинского бассейна способ дегазации высокогазоносного пласта, отличительной особенностью которого является то, что длинные дегазационные скважины бурят из пластовой выработки перпендикулярно очистному (подготовительному) забою, навстречу его движения, размещая их параллельно друг другу. В этом случае скважины постоянно функционируют в зоне влияния забоя и отсасывают метан по трубопроводу на поверхность как из самого пласта, так и из призабойного пространства. При этом достигается максимум эффекта дегазации угольного пласта (до 80-85 %) и обеспечивается большая безопасность очистных работ за счет увеличения срока эксплуатации дегазационных скважин и их постоянного нахождения в зоне влияния очистного забоя. Применение этого способа позволяет по предварительным расчетам уменьшить объем проведения скважин в 2-2.5 раза и снизить затраты почти в 2 раза.
Таким образом, разработанные технические и технологические решения по дегазации угольных пластов с использованием длинных скважин в условиях Карагандинского бассейна позволяют существенно увеличить интенсивность и эффективность добычи метана и дегазации угольных пластов, повысить безопасность подготовительных и очистных работ и значительно увеличить скорость проходки подготовительных выработок и нагрузку на очистной забой.
Анализ работы высокопроизводительных забоев по принципу "шахта-лава" показывает, что, кроме сложного геомеханического состояния массива горных пород и газодинамических
явлений на глубоких горизонтах, существенными ограничивающими факторами в достижении высоких технико-экономических показателей в условиях шахт Карагандинского бассейна являются ограниченные размеры шахтных и выемочных полей, не позволяющие применять оптимальные их параметры.
Шахты Карагандинского бассейна отличаются небольшими размерами поля по простиранию и падению. Специфической особенностью бассейна является сокращение размеров большинства шахтных полей по простиранию с углублением горных работ, связанное с мульдообразным залеганием пластов. Выполненный анализ и оценка современного состояния шахтных полей показывает, что большинство шахт имеют ограниченные размеры полей по простиранию (менее 3.5 км) и по падению (менее 1.0-1.5 км). Возможность подготовки выемочных столбов длиной 3.5-6 км на многих шахтах бассейна весьма ограничена (только поля шахт им. Калинина и "Тентекская"). Исследования показывают, что структурная перестройка шахтного фонда с технологическим объединением смежных шахт увеличивает размеры шахтных полей и создает возможность для реализации их оптимальных параметров и применения технологических схем высокопроизводительных лав.
Широко применяемые в настоящее время технологические схемы основаны на столбовых системах разработки длинными очистными забоями с применением серийных механизированных комплексов и агрегатов с комбайновой и струговой выемкой, имеющих серьезные недостатки. Частые геологические нарушения на шахтных полях бассейна ограничивают возможность подготовки выемочных полей достаточных размеров для экономически целесообразной их разработки. При незначительных или нестабильных размерах выемочных участков применение комплексов, предназначенных для длинных очистных забоев, становится невыгодным из-за увеличения числа переходов с одного участка на другой и связанными с этим многочисленными монтажнодемонтажными работами очистного оборудования. Резко увеличиваются также затраты на проведение подготовительных выработок. Немаловажное значение имеет в условиях рыночных отношений стоимость очистного оборудования.
В мировой практике добыча угля подземным способом ведется двумя видами очистных
забоев - короткими камерами (до 20 м) и длинными лавами (до 200-300 м и более). Камеры обеспечивают высокую эффективность добычи в США и Канаде, где достигается производительность труда в несколько раз больше, чем при длинностолбовой системе разработки. Вес технологического оборудования в камерах составляет 10-20 т на 1 пог. м или 80-150 т на всю камеру. Вес очистного оборудования в лавах составляет 5-15 т на пог. м, а общий вес всего оборудования лавы, находящегося в постоянном движении достигает 500-3000 т. На активную часть лавы, где осуществляется непосредственно добыча угля, приходится из этой величины не более 40-120 т. Однако и камерные системы разработки содержат в себе ряд известных недостатков, главными из которых являются большие потери угля в межкамерных целиках, сложность проветривания и транспортировки угля, материалов, отсутствия запасного выхода и др.
Вновь создаваемые нетрадиционные технологии добычи угля должны быть основаны на технологических схемах, включающих преимущества камерных и столбовых систем и исключающих их недостатки, то есть новая система должна быть типа лавы-камеры.
На основании выявленной совокупности факторов экономического, экологического, газодинамического и геомеханического характера разработаны различные варианты нетрадиционных высокопроизводительных технологических схем очистных работ.
Для эффективной отработки шахтных полей с ограниченными размерами разработаны технологические схемы с крепью двустороннего действия без ее демонтажа: при длине столба более 500 м - с поддержанием выработки за лавой; при длине столба 300-500 м - с короткими очистными забоями без проведения очистных выработок. Отличительной особенностью этих технологических схем является использование крепи двухстороннего действия, разработанной в КарГТУ («Тен-тек»-КТ-Д). После отработки столба механизированная крепь своим ходом перемещается в новую монтажную камеру следующего столба. Для отработки нового столба необходимо перемонтировать только очистной комбайн и конвейер.
Для шахтных полей с длиной до 6 км рекомендованы технологические схемы высокопроизводительных забоев по принципу "шахта-лава":
- технологическая схема очистных работ с полевым этажным штреком для подачи воздуха и дегазации куполов обрушенных пространств - для пластов и спутников с высокой газоносностью и при необходимости проведения полевого штрека по другим причинам, например, при разработке пожароопасных пластов;
- технологическая схема для высокогазоносных пластов без проведения полевого штрека с дополнительным пластовым штреком, служащим для подачи воздуха и дегазации обрушенного пространства (вариант шахты "Саранская");
- технологическая схема очистных работ для малогазоносных пластов с проведением и поддержанием выработок за лавой.
Во всех технологических схемах для высокогазоносных пластов в целях нейтрализации негативных геомеханических и газодинамических процессов предусматривается применение комплекса способов дегазации бурением дегазационных скважин вертикальных, пластовых и в купола обрушения, а также отработка очистных забоев путем выемки уступа на мощных и средней мощности пластах для предотвращения отжима угля.
Исследованиями установлено, что эффективная разработка угольных пластов с применением этих технологических схем возможна только при высокой нагрузке на лаву - не менее 5000-10000 т/сутки.
Выполненные расчеты позволили установить, что оптимальная длина столба в зависимости от мощности пластов находится в пределах 3.5-6.0 км. Исследования показали также, что с увеличением длины лавы удельные затраты снижаются и оптимального значения этого параметра не существует.
Исследованиями обосновано, что значительная технолого-экономическая эффективность разработки пластов может быть достигнута только при внедрении высокопроизводительных лав по принципу "шахта-лава" с технологическим оборудованием, имеющим гарантированные ресурсы на 10-15 млн. т и производительность, в 10-15 раз превышающую производительность оборудования, применяемого в настоящее время.
На основе выполненного анализа комплекса технолого-экономических, геомеханических и экологических факторов определены основные методические принципы совершенствования технологии разработки пластов по следующим направлениям:
- создание высокопроизводительных технологических схем разработки по принципу "шахта-лава" с нагрузкой 5000-10000 т/сутки с параметрами: длина лавы - 300-400 м; длина столба 3.5-6.0 км.
- сокращение объема проводимых и поддерживаемых выработок в 2-3 раза на 1000 т добычи угля за счет создания нарезных выработок путем крепления части выработанного пространства очистного забоя (рекомендуется
при ограниченных размерах выемочных полей).
Реализация методических принципов совершенствования технологии разработки пластов, теоретические и экспериментальные исследования показали, что предложенные варианты технологических схем очистных работ с высокой нагрузкой и оптимальными параметрами обеспечивают высокую эффективность добычи и конкурентоспособность угольной продукции в условиях рыночных отношений.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------
Алиев С.Б. - Российская Академия государственной службы при Президенте РФ. Кушеков К.К. - Карагандинский государственный технический университет (Казахстан).
--------------------------------------- © С.С. Кубрин, А.Б. Исаев,
С. А. Мастеров, 2005
УДК 51
С. С. Кубрин, А.Б. Исаев, С.А. Мастеров
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ В ЗАДАЧАХ РАСПОЗНАВАНИЯ ЦИФРОВОГО ТЕКСТА
Семинар № 11
роблема оптического распознавания текста, являющаяся в настоящее время одной из важнейших проблем в такой широкой области научных исследований как распознавание образов, решается в настоящее время методов, в том числе различными модификациями метода моментов [1, 2].
В данной работе разработан алгоритм распознавания цифровых символов, реализованный на вычислительной основе метода геометрических моментов, а эффективность работы созданного алгоритма, его универсальность, оценивалась в процессе выполнения вычислительного эксперимента. В ходе выполнения этого эксперимента системе распознавания, состоящей из 1ВМ РС совместимого ПК и программного
обеспечения, разработанного специально для этих задач в среде МЛТЬЛБ. Были предъявлены выборки, состоящие из набора печатных цифр от 0 до 9, причем цифры предварительно были подвергнуты аффинными преобразованиями: растяжению, сжатию, изменению масштаба по осям ОХ и ОУ декартовой системы координат и повороту на различные углы. Разработанный алгоритм продемонстрировал устойчивость к целому ряду искажений текста.
В основе алгоритма распознавания лежит механизм формирования ряда характерных признаков распознаваемых символов. Из этих характерных признаков формируется эталонная база для предъявляемого конечного ряда печатных цифр, и рассчитываются геометрические моменты по-
