CC BY
73
Оригинальная статья
УДК 338:51.001.57:622.33:624:658.512 © О.Е. Астафьева, 2020
Возможности цифровой трансформации
угольной промышленности на этапе строительства и проектирования опасных производственных объектов, входящих в инфраструктуру угольной отрасли
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-3-44-48
АСТАФЬЕВА О.Е.
Канд. экон. наук, заведующий кафедрой
«Экономика и управление в строительстве» ФГБОУ ВО «Государственный университет управления», 109542, г. Москва, Россия, e-mail: [email protected]
В статье определены возможности цифровой трансформации процессов организации проектирования и строительства угольных шахт с применением технологий В1М-моделирования. Представлены схема оптимизации этапов проектирования и проектная детализация входящих в модель информационного моделирования этаповжизненно-го цикла угольной шахты. Представленные предложения по применению технологий информационного моделирования позволяют снизить сроки разработки проектной документации и снизить риски, связанные с эксплуатацией угольного месторождения. Цифровая платформа позволяет увязать в единую информационную среду технологические, экономические, производственные, экологические, технические, инфраструктурные, финансовые и проектные системы. В1М-модель содержит детальное представление этапов проектирования опасных производственных объектов, к которым относится угольная промышленность, и обеспечивает проработку проекта проектирования, строительства и эксплуатации с четким соблюдением требований стандартов и правил по обеспечению безопасности объекта, а также разработкой технико-экономического обоснования строительства.
Ключевые слова: шахта, цифровая платформа, геологическое моделирование месторождения, безопасность, BIM-моделирование, проект строительства шахты. Для цитирования: Астафьева О.Е. Возможности цифровой трансформации угольной промышленности на этапе строительства и проектирования опасных производственных объектов, входящих в инфраструктуру угольной отрасли // Уголь. 2020. № 3. С. 44-48. 001: 10.18796/0041-5790-2020-3-44-48.
ВВЕДЕНИЕ
Угольные шахты относятся к опасным производственным объектам, перед строительством которых требуется серьезная подготовительная работа, основывающаяся на геологоразведочных исследованиях. Геологоразведка позволяет выявить объем балансовых и промышленных запасов угольных месторождений и при разработке генерального плана, определить размещение на площадке зданий, сооружений, инженерно-технических коммуникаций, транспортных систем. При разработке месторождений образуются взрывоопасные среды, поэтому шахты считаются потенциально опасными, что требует постоянного контроля с целью обеспечения безопасной производительной среды для сотрудников, занимающихся непосредственно добычей угля. Данное обстоятельство также следует учитывать и при проведении проектно-строительных работ [1, 2].
При проектировании шахт проводится технико-экономическое обоснование строительства, определяются коммерческая ценность участка месторождения полезных ископаемых, инвестиционная привлекательность, определяются затраты на строительство шахты, структура запасов природных ресурсов, сроки проектной производственной мощности в период активной эксплуатации месторождения. В результате применения технологий информационного моделирования можно прогнозировать возможные изменения в период эксплуатации угольных шахт и своевременно корректировать технологические, организационные и ремонтно-профилактические мероприятия [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8].
В последнее время при проектировании строительства шахт целесообразно формировать базы данных по буровым скважинам, чтобы иметь возможность провести геологическое моделирование месторождения.
ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ
ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Выбор оптимальных решений по проектированию и созданию опасных производственных объектов требует комплексного подхода к разработке проектов строи-
тельства и последующей эксплуатации [9, 10]. Применение В1М-моделирования при проектировании опасных производственных объектов позволяет снизить риски негативного воздействия угольных предприятий на окружающую среду и обеспечить оптимизацию производственных и эксплуатационных процессов.
При разработке проекта строительства шахт учитываются технические и технологические решения, представленные в технико-экономическом обосновании проекта. Проект строительства шахты, разработанный с помощью В1М-технологий, позволяет не только решить проблемы проектирования опасных производственных объектов, но и обеспечить разработку месторождения в строгом соответствии с действующими стандартами, правилами и национальным законодательством. Проект строительства шахты на основе технологий информационного моделирования позволяет более детально рассмотреть вопросы механизации, строительства, безопасности и других аспектов добычи.
Планирование проекта строительства шахты на основе технологий информационного моделирования позволяет совместить процессы определения затрат с этапами проектирования и оптимизировать не только распределение ресурсов, но и процесс проектирования, а также провести корректирующие воздействия на процесс развития угольного предприятия при строительстве [6] или реконструкции.
На рисунке представлена оптимизация этапов проектирования шахт с учетом использования технологий информационного моделирования.
Увязка различных блоков в единую модель информационного моделирования позволяет исключить из разработки предварительное технико-экономическое обоснование параметров добычи и проектную документацию,
разрабатываемую по инициативе разработчика месторождений, к которой относятся технико-экономическое сравнение вариантов освоения месторождений, технико-экономические расчеты, технико-экономические предложения в связи с включением их в В1М-модель.
Таким образом, вся информация по проекту строительства шахты находится в едином информационном пространстве [8, 11, 12], в котором соединена вся документация по объекту строительства, включая технико-экономические данные, сметы, календарный график, период эксплуатации и консервации угольной шахты. Проектная документация, разрабатываемая на основе В1М-технологий, более подробно отражена в таблице.
Проект строительства и реконструкции угольной шахты разрабатывается саморегулируемой организацией, имеющей разрешение на проведение работ. Проектная документация для строительства шахты включает разработку проектной и технической документации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В1М-модели позволяют при проектировании шахты включать разделы по планировке земельного участка, архитектурную концепцию, структурные и пространственные концепции, коммунальные системы, распределительные сети, п роцесс управления стро ител ьством, план сноса, природоохранные мероприятия, мероприятия по обеспечению безопасности и оценку стоимости строительства, представляя их в виде единой информационной модели.
Проектирование и строительство горных предприятий с помощью В1М-технологий позволяют объединять в единую информационную площадку оценку разведки месторождения и оценку запасов, этапы проектирование шахты с технико-экономическим обоснованием строительства и увязывать этапы, отражающие жизненный цикл шахты.
Оптимизация этапов проектирования шахт на основе BIM-технологий Fig. Optimization of mine design stages based on BIM technologies
МАРТ, 2020, "УГОЛЬ"
45
Детализация проектной документации, разрабатываемой при проектировании угольной шахты
Область проектирования Обоснование инвестиций, технико-экономическое обоснование Проектирование с применением BIM
Данные о месторождении полезных ископаемых Основная информация Подробное описание всех значимых аспектов для включения в информационную модель на основе исследований, проведенных во время посещения месторождения
Местоположение Основная информация Экологическая документация (база данных по природоох- угольной шахты ранным мероприятиям) (территория)
Запасы полезных ископаемых Данные о структуре месторождения, структуре рудного тела; приблизительный тоннаж ресурсов Горно-геологическое моделирование, оценка потерь с учетом разубоживания, определение запасов полезных ископаемых на основе детального анализа
Параметры выработки Общие данные о строении Данные о горных породах, параметры выработок, меропри-месторождения и свойствах горных пород ятия по контролю опасных геодинамических и газовых процессов, деформаций выработок.
Гидрогеология Общие данные о гидрогеологических условиях и поверхностных водотоках Данные о гидрогеологических условиях и поверхностных водоемах; оценка качества шахтных вод; программа водоотве-дения; данные по емкости дренажных сооружений
Технологические Предварительные данные о техноло- Исследования по переработке руды; методы извлечения по-свойства руд гических свойствах руды лезного компонента из рудной массы; требования к качеству товарной продукции, получаемой из различных типов руды
Инфраструктура Ограничения и потребности в развитии внутренней и внешней инфраструктуры; определение целей капитального строительства В1М-модели расположения рудника; архитектурные и планировочные решения по инфраструктуре
Хвосты Потребности в хвостохранилищах Детальная оценка основных параметров хвостохранилищ, шламовых насосов и объема строительства; точная локализация хвостохранилищ, графические модели хвостохранилищ, параметры транспортной системы хвостохранилищ
Методы добычи Варианты освоения месторождения; оценка производственных мощностей шахты Детальные модели добычи в 30-моделях [8, 13, 14], схемы доступа и оптимальной производительности шахты; комплексная оценка потерь и разбавления; модели расположения шахты для различных этапов
Основные требования Не рассматривается 30-модели информационного моделирования дорог, систе-к работам мы вентиляции шахты, транспортные операции
Бурение и взрывные работы Оценка потребности в бурении и проведении взрывных работ Оценка потребности в буровых работах и буровом оборудовании; параметры бурения и взрывных работ
Система вентиляции Мероприятия по контролю качества Модели системы вентиляции шахты, дегазации и газового воздуха контроля
Планирование Примерные планы Календарный план добычи полезных ископаемых с оценкой объема производства, объема вскрыши, качества руды. Цифровая модель добычи по этапам, модели отдельных элементов горных выработок
Горное оборудование Определение затрат на оборудова- Выбор оборудования с учетом жизненного цикла угольной ние по основным этапам работ шахты, представленного в виртуальной трехмерной модели
Переработка полезного ископаемого Определение производственных мощностей Показатели товарной продукции
Охрана окружающей Экологические требования, оценка Оценка воздействия на окружающую среду, разработка ком-среды воздействия на окружающую среду плексных природоохранных мероприятий, база данных ме- (ОВОС), план природоохранных роприятий по реконструкции и закрытию шахты мероприятий
Потребность в кадрах Фонд оплаты труда Распределение кадров по подразделениям и производственным процессам. Оценка фактического труда и фонда оплаты труда.
Обеспечение Определение факторов риска Комплексные меры по охране труда и технике безопасности; безопасности мероприятия по снижению риска; проверка всех технологий на соответствие требованиям и стандартам охраны труда и техники безопасности
Рациональное природопользование Определение современных технологий разработки месторождений Минимизация потерь природных ресурсов
Проектные риски Перечень рисков Учет рисков в В1М-модели на этапе проектирования; база данных по минимизации рисков
Экономическая оценка Модель денежного потока (финансовая модель); обзор рынка Корректировка расчетов с учетом проектной модели строительной площадки, технологий разработки месторождения и эксплуатации
Цифровые технологии объединяют данные об операционных процессах угольного предприятия, определяют отклонение процессов разработки месторождений, обеспечивают рациональное использование полезных ископаемых и позволяют осуществлять операционное планирование в режиме реального времени и своевременно оптимизировать блоки, отражающие жизненный цикл угольного месторождения, входящие в информационную платформу и обеспечивающие оптимальное распределение объектов угольной промышленности на строительной площадке, применять 30-модели при формировании геологической среды.
Список литературы
1. Управление инновационным развитием предприятий в отраслях экономики: Монография / О.Е. Астафьева, В.Н. Гришин, В.В. Дегтярева и др. М.: Издательский дом ГУУ, 2019.
2. Ордин А.А., Метельков А.А. Оптимизация длины лавы и производительности комплексно-механизированного очистного забоя угольной шахты // ФТПРПИ. 2013. № 2. С. 100-113.
3. Прогнозирование горно-геологических условий проектируемых шахт на базе цифровых трехмерных моделей угольных месторождений: Отдельная статья / Ю.Н. Кузнецов, Д.А. Стадник, Н.М. Стадник и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. № 12 (ОВ 3). C. 3-9.
4. Теоретические основы формирования и реализации адресно-ориентированной информационной базы для автоматизированного проектирования технологической системы шахты / Ю.Н. Кузнецов, Д.А. Стадник, Н.М. Стадник и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 1. C. 77-87.
5. Стадник Н.М. Основные методические принципы формирования интегрированной геоинформационной базы
прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений // Горная промышленность. 2016. № 3. C. 73-76.
6. Стадник Д.А. Разработка структуры единой отраслевой системы автоматизированного проектирования угольных шахт // Горная промышленность. 2017. № 4. C. 65-66.
7. Кулак В.Ю. Совершенствование технологии проектирования угольных шахт в современных рыночных условиях // Вестник КузГТУ. 2017. № 5. С. 91-97.
8. Ордин А.А., Тимошенко А.М. Нелинейные зависимости метановыделения от природной метаноносности угольного пласта и кинематических параметров резцов очистного комбайна // ФТПРПИ. 2017. № 2. С.110-117.
9. Астафьева О.Е. Анализ рисков при внедрении в управление строительной отраслью цифровых платформ / 23-я Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы управления - 2018» (Сборник трудов). М.: ГУУ, 2018.
10. Ордин А.А., Никольский А.М., Метельков А.А. Моделирование и оптимизация технологических параметров очистных и подготовительных работ в панели угольной шахты // ФТПРПИ. 2013. № 6. С. 117-127.
11. Krog R.B., Schatzel S.J., Dougherty H.N. Methane emissions and airflow patterns along longwall faces and through bleeder ventilation system // International Journal of Mining and Mineral Engineering. 2014. Vol. 5(4). P. 328-349.
12. Song G., Yang S. Investigation into strata behaviour and fractured zone height in a high-seam longwall coal mine // The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2015. Vol. 115. Р. 781-788.
13. Li L., Wu K., Zhou D.-W. AutoCAD-based prediction of 3D dynamic ground movement for underground coal mining // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Vol. 71. P. 194-203.
14. 3D geological modeling for prediction of subsurface Mo targets in the Luanchuan district, China / G. Wang, R. Li, E.J.M. Carranza et al. // Ore Geology Reviews. 2015. Vol. 71. P. 592-610.
ECONOMIC OF MINING
Original Paper
UDC 338:51.001.57:622.33:624:658.512 © O.E. Astafyeva, 2020
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 3, pp. 44-48 DOI: http://dx.doi.org/! 0.18796/0041 -5790-2020-3-44-48
Title
opportunities for digital transformation of the coal industry at the stage of construction and design of hazardous production facilities included in the infrastructure of the coal industry
Authors
Astafyeva O.E.'
1 State University of Management, Moscow, 109542, Russian Federation
Authors' Information
Astafyeva O.E., PhD (Economic), Head of Economics and management in construction department, e-mail: [email protected]
Abstract
The paper identifies the possibilities of digital transformation of the processes of organizing the design and construction of coal mines using BIM-modeling technologies. The scheme of optimization of design stages and design detailing included in the model of information modeling of the stages of the life cycle of a coal mine is presented. The presented proposals on the use of information modeling technologies can reduce the time required to develop project documentation and reduce the risks associated with the operation of a coal field.
The digital platform allows you to link technological, economic, production, environmental, technical, infrastructure, financial and design systems into a single information environment. The BIM model contains a detailed presentation of the design stages of hazardous production facilities, which include the coal industry, and provides for the development of a design, construction and operation project with strict observance of the requirements of standards and rules for ensuring the facility's safety, as well as the development of a feasibility study for construction.
Keywords
Mine, Digital platform, Geological modeling of a field, Safety, BIM-modeling, Mine construction project.
MAPX 2020, "УГОЛЬ"
47
References
1. Astafyeva O.E., Grishin V.N., Degtyareva V.V. et al. Upravleniye innovatsion-nym razvitiyem predpriyatiy v otraslyakh ekonomiki: Monografiya [Management of innovative development of enterprises in economic sectors: Monograph]. Moscow, GUU Publ., 2019. (In Russ.).
2. Ordin A.A. & Metelkov A.A. Optimizatsiya dliny lavy i proizvoditel'nosti kom-pleksno-mekhanizirovannogo ochistnogo zaboya ugol'noy shakhty [Optimization of the length of the lava and the performance of the complex mechanized face of a coal mine]. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopayemykh - Journal of Mining Science, 2013, No. 2, pp. 100-113. (In Russ.).
3. Kuznetsov Yu.N., Stadnik D.A., Stadnik N.M. et al. Prognozirovaniye gor-no-geologicheskikh usloviy proyektiruyemykh shakht na baze tsifrovykh trekhmernykh modeley ugol'nykh mestorozhdeniy: Otdel'naya stat'ya [Prediction of mining and geological conditions of designed mines based on digital three-dimensional models of coal deposits: A separate article]. Gorny Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten (nauchno-teknicheskii zhurnal) - Mining Informational and Analytical Bulletin (scientific and technical journal), 2013, No. 12 (Separate Issue 3), pp. 3-9. (In Russ.).
4. Kuznetsov Yu.N., Stadnik D.A., Stadnik N.M. et al. Teoreticheskiye osnovy formirovaniya i realizatsii adresno-oriyentirovannoy informatsionnoy bazy dlya avtomatizirovannogo proyektirovaniya tekhnologicheskoy sistemy shakhty [Theoretical foundations of the formation and implementation of an address-oriented information base for computer-aided design of a mine technological system]. Gorny Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten (nauchno-teknicheskii zhurnal) - Mining Informational and Analytical Bulletin (scientific and technical journal), 2016, No. 1, pp. 77-87. (In Russ.).
5. Stadnik, N.M. Osnovnyye metodicheskiye printsipy formirovaniya integrirov-annoy geoinformatsionnoy bazy prognozirovaniya i otsenki zapasov ugol'nykh mestorozhdeniy [Basic methodological principles for the formation of an integrated geographic information base for forecasting and assessing coal reserves]. Gornaya promyshlennost' - Mining industry, 2016, No. 3, pp. 73-76. (In Russ.).
6. Stadnik D.A. Razrabotka struktury yedinoy otraslevoy sistemy avtomatizirovannogo proyektirovaniya ugol'nykh shakht [Development of the structure of a unified industry system for the automated design of coal mines]. Gornaya promyshlennost'- Mining industry, 2017, No. 4, pp. 65-66. (In Russ.).
7. Kulak V.Yu. Sovershenstvovaniye tekhnologii proyektirovaniya ugol'nykh shakht v sovremennykh rynochnykh usloviyakh [Improving the design technology of coal mines in modern market conditions]. Vestnik KuzGTU - Bulletin ofKuzSTU, 2017, No. 5, pp. 91-97. (In Russ.).
8. Ordin A.A. & Timoshenko A.M. Nelineynyye zavisimosti metanovydeleniya ot prirodnoy metanonosnosti ugol'nogo plasta i kinematicheskikh parametrov reztsov ochistnogo kombayna [Nonlinear dependences of methane evolution on the natural methane content of the coal seam and the kinematic parameters of the shearers of the shearer]. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopayemykh - Journal of Mining Science, 2017, No. 2, pp. 110-117. (In Russ.).
9. Astafyeva O.E. Analiz riskov pri vnedrenii v upravleniye stroitel'noy otrasl'yu tsifrovykh platform [Risk analysis in the implementation of digital platforms in the management of the construction industry]. 23rd International Scientific and Practical Conference "Actual Problems of Management-2018" (Proceedings). Moscow, GUU Publ., 2018. (In Russ.).
10. Ordin A.A. Nikolskiy A.M. & Metelkov A.A. Modelirovaniye i optimizatsiya tekhnologicheskikh parametrov ochistnykh i podgotovitelnykh rabot v paneli ugol'noy shakhty [Modeling and optimization of technological parameters of treatment and preparatory work in a coal mine panel]. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopayemykh - Journal of Mining Science, 2013, No. 6, pp. 117-127. (In Russ.).
11. Krog R.B., Schatzel S.J. & Dougherty H.N. Methane emissions and airflow patterns along longwall faces and through bleeder ventilation system. International Journal of Mining and Mineral Engineering, 2014, Vol. 5(4), pp. 328-349.
12. Song G. & Yang S. Investigation into strata behaviour and fractured zone height in a high-seam longwall coal mine. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2015, Vol. 115, pp. 781-788.
13. Li L., Wu K. & Zhou D.-W. AutoCAD-based prediction of 3D dynamic ground movement for underground coal mining. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2014, Vol. 71, pp. 194-203.
14. Wang G., Li R., Carranza E.J.M. et al. 3D geological modeling for prediction of subsurface Mo targets in the Luanchuan district, China. Ore Geology Reviews, 2015, Vol. 71. pp. 592-610.
For citation
Astafyeva O.E. Opportunities for digital transformation of the coal industry at the stage of construction and design of hazardous production facilities included in the infrastructure of the coal industry. Ugol'- Russian Coal Journal, 2020, No. 3, pp. 44-48. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-3-44-48.
Paper info
Received November 20,2019 Reviewed January 27,2020 Accepted February 17,2020
На предприятиях СУЭК стартовала Трудовая вахта памяти, посвященная 75-летию Великой Победы
75-летию Победы в Великой Отечественной войне АО «Сибирская угольная энергетическая компания» (СУЭК) посвятило Трудовую вахту памяти. Производственные соревнования начались на предприятиях СУЭК от Мурманска до Владивостока 1 февраля 2020 г. В течение трех месяцев - до конца апреля - горняки и коллективы сервисных подразделений будут стремиться к повышенным показателям, посвящая производственные достижения подвигу своих дедов, прадедов и всех участников и современников страшных исторических событий 1941-1945 гг. Итоги трудовой вахты памяти будут подведены накануне 9 мая.
Производственные соревнования, посвященные важным событиям в российской истории, в СУЭК проводят ежегодно. В 2019 г. Трудовая вахта была посвящена 85-летию со дня рождения Юрия Гагарина, в 2018 и 2017 гг. - Дню шахтера, причем 2017-й для профессионального праздника работников добывающей отрасли стал юбилейным - в России его отмечали в 70-й раз. В 2016 г. тематика также была «космической» - свои трудовые достижения сотрудники СУЭК посвящали 55-летию полета Юрия Гагарина в космос. В 2015
СУЭК
СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ
г. горняки крупнейшей в стране угольной компании ударным трудом славили подвиги поколения победителей в Великой Отечественной войне. «Итогом этой самой значимой Вахты памяти стали даже не профессиональные победы отдельных бригад, людей, а объединение всех сотрудников, трудовых коллективов общей идеей - поблагодарить наших ветеранов за возможность жить в мире, трудиться, ставить рекорды, растить детей и внуков», - прокомментировал ее результаты генеральный директор АО «СУЭК-Красноярск» Андрей Федоров.
В течение юбилейного года СУЭК планирует в Красноярском крае целый комплекс мероприятий в память о героях Великой Отечественной войны. Кроме коллективов предприятий в них будут задействованы все члены большой горняцкой семьи - «волонтерами Победы» станут дети сотрудников предприятий, трудовые отряды и классы СУЭК, советы молодежи угольных разрезов, добровольцы «серебряного» возраста. В шахтерских городах также планируется дополнительное обустройство памятных мест - мемориальные комплексы благодаря финансовой поддержке угольщиков дополнит военная техника.
МАРТ, 2020, "УГОЛЬ"
48
