CC BY
24
УДК 65.012.45 В.В. Агафонов
РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫБОРА СТРА ТЕГИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ И ОБНОВЛЕНИЯ ШАХТНОГО ФОНДА
Семинар № 13
~ИЪ последние десять лет состояние
А# шахтного фонда Рос-сии и научные задачи изменились кардинально.
Обострилось технологическое и социально-экономическое состояние шахт, полностью нарушилась экономика угольной отрасли в целом. Государство не нашло другого приемлемого для угольной промышленности решения, как объявить реструктуризацию предприятий, что в основном «выродилось» в процедуру закрытия шахт.
Ликвидация угольных шахт со сложными горно-геологическими условиями эксплуатации в целом привела к улучшению технико-экономических показателей, - увеличилась
среднесуточная добыча угля из действующего очистного забоя, среднесуточная нагрузка на комплексномеханизированный забой и производительность труда возросли почти в два раза.
Однако, уровень производительности и промышленно-экологичес-кой безопасности российских шахт значительно ниже зарубежных шахт-аналогов, невзирая на переоснащение большинства из них современной импортной горнодобывающей техникой и одновременно с этим приходится констатировать, что оснований для оптимистических прогнозов развития подземной угледобычи к сожалению нет.
Массовое закрытие шахт вызвало необходимость решения новых, нетрадиционных научных, проектных и производственных задач.
Анализ теоретических предпосылок и практики структурной и технологической переработки шахтного фонда показал, что среди основных факторов, приведших к необходимости столь масштабной реструктуризации (путем слабо подготовленного закрытия) угольной промышленности особое место в теоретическом плане отводится игнорированию поэтапности обновления шахтного фонда, поэтапного подхода к проектированию параметров шахт, развития горных работ, технического перевооружения.
Планировочные решения технологических схем угольных шахт в значительной мере определяющих технологию добычи угля подземным способом, в первую очередь нуждаются в теоретическом обосновании и разработке широкого комплекса мер но их соответствующей перестройке.
Оценка технологических схем при этом является непременным и обязательным элементом программ перспективного развития шахтного фонда на всех стадиях его существования.
Особое значение в этом случае приобретает правильный выбор методов оценки, на базе которых разрабатывают-
ся основные технологические решения по развитию шахт на длительный промежуток времени.
Общая стратегия решения задачи оценки эффективности технологических схем действующих шахт должна, очевидно, предусматривать создание единой методологической базы, синтезирующей в себе как уже известные положительные аспекты анализа и оценки, так и ряд новых технико-экономических элементов и аспектов решения данной задачи.
В связи с этим системная интерпретация задачи оценки состояния шахтного фонда выглядит следующим образом.
Выявлены семь взаимообусловленных элементов задачи оценки прогрессивности и экономичности технологии подземной добычи угля.
При этом первый элемент расчета позволяет выявить сравнительную благоприятность и технологичность условий работы угольных шахт, - второй элемент оценки показывает к каким сравнительным результатам ведет эта работа, - третий элемент указывает, как влияют показатели качества вскрытия и подготовки шахтных и выемочных полей на технологичность их разработки, -четвертый элемент раскрывает влияние основных процессов угледобычи на формирование технико-экономической эффективности, - пятый элемент раскрывает влияние научно-технического прогресса в целом на технологию подземной добычи угля, - шестой элемент оценивает эффективность технологических схем ведения горных работ с позиций газовой и геомеханической опасностей, формирует представление о системном участии в формировании уровня безопасности того или иного горного, технического или организационного фактора.
Седьмой элемент оценивает влияние экологически негативных компонентов горно-механических, гидрогеологиче-
ских, газодинамических и радиационных процессов подземной и поверхностной атмосферы на процесс необходимости и целесообразности закрытия шахт. Квалиметрическая интегральная оценка и анализ экологического состояния шахт позволяют конкретно обосновывать соответствующие мероприятия по существенному снижению экологической опасности как в период эксплуатации шахт, так и в период подготовки к закрытию.
Решение первого этапа задачи оценки состояния шахтного фонда должно, в первую очередь, предусматривать выявление, качественное и количественное описание связей между вышеописанными элементами анализируемых шахт, достаточно и полно отражающих качество их функционирования.
Этот аспект требует предварительного выбора систем оценочных показателей-критериев, формирование их единой расчетной базы и методики определения.
В данной работе на основе анализа экономико-математических моделей,
основанных на методах корреляционнорегрессионного анализа, методе главных компонент и других приемах математической статистики, позволяющих судить
о количественном влиянии отдельных факторов условий производства на технико-экономический уровень, логического и структурного анализа исследований теории и практики в данной области, к интегральной оценке прогрессивности и экономичности технологии подземной угледобычи привлечены показатели, которые в общем случае служат измерителями степени технологического и экономического соответствия вариантов технологических схем уголь-
ных шахт требованиям, предъявляемым к ним на данном этапе развития техники, технологии и научно-технического прогресса.
Приведение натуральных разноразмерных показателей к однородности осуществляется с использованием формулы вычисления относительных оценок (отклонений)
х |с - j)
ij (у- max + I min) ( )
т max т min
где Ii и Ii - соответственно максимальные и минимальные значения нату-
~ тэт
ральных оценочных показателей, Ii и
ij - соответственно эталонные и фактические значения натуральных оценочных показателей.
Основным достоинством вышеприведенной формулы вычисления относительных оценок является то, что она однозначно определяет величину интегральных функционалов в условиях различной оптимальности оценочных показателей при одновременном улучшении качества
Кинщ = f(1 ,Ф) ^ mi^ (2)
т. е. величина отклонений от показателей условной эталон-шахты сравнения, имеющей самый прогрессивный технический уровень основных технологических подсистем должна стремиться к минимуму.
Второй процедурой итеративного цикла формирования целевых функций интегральных функционалов является определение удельных коэффициентов важности частных оценочных показателей, что связано с - учётом их неодинаковой народнохозяйственной важности и актуальности (в этом случае равные относительные отклонения разных оценочных показателей приобретают разную количественную величину и вносят различный вклад в процесс формирова-
ния количественной величины интегральных функционалов).
Анализ этих методов показал, что с позиций численной минимизации и удовлетворяющей надежности и объективности целесообразно воспользоваться одним из методов класса экспертных оценок (метод «Делфи»). Изучение обобщенных мнений экспертов производилось с учетом общеметодологических требований. Коэффициенты вариации, конкордации, Х2-Пирсона подтвердили достоверность и надежность проведенного экспертного опроса.
Следующим этапом в разработке целевых функций интегральных функционалов является выбор рациональной функции свёртки, т.е. суммирующей функции частных критериев воедино, так как метод построения интегрального показателя в общем случае заключается в том, что значения частных показателей-критериев оценки
IУ (і = 1, т; у = 1, п ) посредством числовой функции Г(фі), зависящей от параметров ф1 - коэффициентов важности 1-х критериев приводятся к сопоставимому с точки зрения полезности виду, после чего сворачиваются с помощью симметрической числовой функции т переменных 0, В результате возникает интегральный критерий
К инт(1 , ф) = ® (11, Фі (1 т , Фт )} ,
ф = (ф1,...фт ),/=(,■■■ 1т ), (3)
который функционально связан с исходными показателями и с достаточной степенью точности передаёт всю требуемую информацию.
Возможностью применения в качестве суммирующей степенной средней функции (это семейство свёрток особенно эффективно с позиций, численной минимизации) является в большинстве случаев наличие симметрии гистограммы плотности распределения
Со Таблица 1 os
1 Кусл~ min Крез = min KBn = min KHTn ~ min
2 Кусл = min Kpe3 = min KBn = min KHTn ~ max
3 Кусл~ min Крез = min KBn ~ max KHTn ~ min
4 Кусл~ min Крез = min KBn ~ max KHTn ~ max
5 Кусл = min Крез ~ sredn KBn = min KHTn ~ min
6 КУсл~ min Крез ~ sredn KBn = min KHTn ~ max
7 КУсл~ min Крез ~ sredn KBn ~ max KHTn ~ min
8 КУсл~ min Крез ~ sredn KBn ~ max KHTn ~ max
9 КУсл~ min Крез ~ max KBn = min KHTn ~ min
10 КУсл~ min Крез ~ max KBn = min KHTn ~ max
11 КУсл~ min Крез ~ max KBn ~ max KHTn ~ min
12 КУсл~ min Крез ~ max KBn ~ max KHTn ~ max
13 Кусл ~ sredn Крез = min KBn = min KHTn ~ min
14 Кусл ~ sredn Крез = min KBn = min KHTn ~ max
15 Кусл ~ sredn Крез = min KBn ~ max KHTn ~ min
16 Кусл ~ sredn Крез = min KBn ~ max KHTn ~ max
17 Кусл ~ sredn Крез ~ sredn KBn = min KHTn ~ min
18 Кусл ~ sredn Крез ~ sredn KBn = min KHTn ~ max
19 Кусл ~ sredn Крез ~ sredn KBn ~ max KHTn ~ min
20 Кусл ~ sredn Крез ~ sredn KBn ~ max KHTn ~ max
21 Кусл ~ sredn Крез ~ max KBn = min KHTn ~ min
22 Кусл ~ sredn Крез ~ max KBn = min KHTn ~ max
23 Кусл ~ sredn Крез ~ max KBn ~ max KHTn ~ min
Поддержание мощности на достигнутом уровне Перевооружение и техническая модернизация Реконструкция с изменением схем вскрытия и подготовки Перевооружение и техническая модернизация Поддержание мощности на достигнутом уровне Перевооружение и техническая модернизация Реконструкция с изменением схем вскрытия и подготовки Проведение текущих мероприятий Поддержание мощности на достигнутом уровне Перевооружение и техническая модернизация Реконструкция с изменением схем вскрытия и подготовки Проведение текущих мероприятий Поддержание мощности на достигнутом уровне Перевооружение и техническая модернизация Реконструкция с изменением схем вскрытия и подготовки Перевооружение и техническая модернизация Поддержание мощности на достигнутом уровне Перевооружение и техническая модернизация Реконструкция с изменением схем вскрытия и подготовки Проведение текущих мероприятий Поддержание мощности на достигнутом уровне Перевооружение и техническая модернизация Реконструкция с изменением схем вскрытия и подготовки
198
24 Кусл.= 8геёп Крез ~ тах Квп ~ тах Кнтп ~ тах Закрытие и консервация
25 Кусл ~ тах Крез = тіп Квп= тіп Кнтп ~ тіп Поддержание мощности на достигнутом уровне
26 Кусл ~ тах Крез = тіп Квп = тіп Кнтп ~ тах Перевооружение и техническая модернизация
27 Кусл ~ тах Крез = тіп Квп ~ тах Кнтп ~ тіп Путь к закрытию
28 Кусл ~ тах Крез = тіп Квп ~ тах Кнтп ~ тах Путь к закрытию
29 Кусл ~ тах Крез = sredn Квп = тіп Кнтп ~ тіп Поддержание мощности на достигнутом уровне
30 Кусл ~ тах Крез = sredn Квп = тіп Кнтп ~ тах Перевооружение и техническая модернизация
31 Кусл ~ тах Крез~ sredn Квп ~ тах Кнтп ~ тіп Путь к закрытию
32 Кусл ~ тах Крез = sredn Квп ~ тах Кнтп ~ тах Закрытие и консервация
33 Кусл ~ тах Крез ~ тах Квп = тіп Кнтп ~ тіп Путь к закрытию
34 Кусл ~ тах Крез ~ тах Квп = тіп Кнтп ~ тах Закрытие и консервация
35 Кусл ~ тах Крез ~ тах Квп ~ тах Кнтп ~ тіп Закрытие и консервация
36 Кусл ~ тах Крез ~ тах Квп ~ тах Кнтп ~ тах Закрытие и консервация
Таблица 2
Закрытие и консервация Поддержание мощности на достигнутом уровне Реконструкция Техническое перевооружение и модернизация На пути к закрытию
шахта Аяч-Яга шахта Октябрьская 1 шахта Подмосковная шахта Бельковская шахта №1 Вертикальная шахта №410 шахта Воргашорская шахта имени Кирова шахта Октябрьская2 шахта Полысаевская шахта имени 7 ноября ш/у Котинское шахта Баренцбург, Северная шахта Воркутинская, Комсомольская 1 шахта Заполярная, Капитальная 1 шахта Восточная, Гуковская шахта им. 50 лет Октября шахта Ростовская, Алмазная шахта Интинская шахта Листвяжная шахта Тырганская шахта Ургальская шахта Замчаловская шахта Западная ш/у Анжерское шахта Чертинская шахта №12 шахта Краснокамен-ская
Окончание таблицы 2
шахта Южная шахта №7
Чертинская- ш.
Талдинская-
Западнаяі
ш.
Талдинская-
шахта Юнал
Западная 2 шахта Заречная
Правобережное ш/у Шахтерское
шахта Кыргайская шахта Абашевская
ш/у Юбилейное ш/у Есаульское ш/у Грамотеинское шахта Распадская шахта Полосухинская
шахта им. Ленина
шахта Дальняя, Центральная
шахта им. Ворошилова
шахта Зиминка
ш/у Обуховская
ш/у Садкинское
шахта Красногорская
шахта Капитальная 2, Комсомольская2 шахта Коркинская, Березовская шахта Первомайская, Красноярская ш/у Физкультурник ш/у Сибирское
шахта Комсомолец, Егозовская шахта Тайжина, ш. Анжерская-Южная бл.№ 2
шахта Салек, шахта Зеленогорская ш/у Ленинское, Солнцевское ш.№1 шахта Антоновская, шахта Томусинская шахта Колмогоровская, Большевик ш. Конюхтинская-Южная, Котуй шахта Дальние Горы, Джебарики-Хая шахта Коксовая, Нагорная шахта Зенковская, Угольная шахта им. Дзержинского шахта Томская, Осинниковская Гидрошахта Липовецкая шахта Алардинская Быковуголь (ш. Долинская)
относительных оценок частных показателей - критериев оценки, а в общем случае подчинение их нормальному закону распределения.
Определение параметров и характеристик, а также вида теоретических кривых распределений было произведено путём применения стандартных программ пакета прикладных программ аппроксимации различными кривыми распределения.
Результаты, полученные в результате исследований позволяют принять в качестве функции свертки квадратичную среднеарифметическую функцию вида
К
инт і
г {'а , Ф і } = ^ (5 г Ф-}:
пі 2
Х(5а -Фі) ^ тіп,
/=1
(4)
можны 2187 сочетаний интегральных показателей
п .т у. с.
К 88 К
инт инт
инт
К в. н .
инт
!г н .тн. инт
После проведения расчетных процедур (числовых значений интегральных функций) формируется довольно большой объем содержательной информации, анализ которой требует соблюдения определенной последовательности, так как конечной целью анализа является выделение структурно-определенных групп шахт и принятия решении по их закрытию, консервации или развитию. Следует отметить, что в общем случае воз-
которые однозначно предопределяют выбор одного из стратегических направлений развития и совершенствования шахтного фонда (закрытие, путь к закрытию, техническое перевооружение и модернизация, реконструкция, поддержание мощности на достигнутом уровне). Некоторые из сочетаний однозначно никогда не встречаются в практике функционирования горнодобывающих предприятий, поэтому исходя из статистических исследований всю исходную совокупность интегральных функционалов в обобщенном виде можно свести в табл. 1.
В интегральную оценку состояния шахтного фонда России были вовлечены 90 шахт, за исключением строящихся.
Исходные данные (номенклатура всех оценочных показателей-критериев) представлены ЗАО «Росинформ-уголь».
Разбиение шахт по стратегическим направлениям обновления и развития приведено в табл. 2. [ДШ
— Коротко об авторе ------------------------------------------------------------------
Агафонов В.В. - кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 13 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.В. Мельник.
