Системні принципи та оціночний критерій надійності при оптимізації технологічних схем вугільних родовищ

Андрій Олександрович Хорольський, Володимир Герасимович Гриньов

Анотація


Питання оцінки надійності технології розробки вугільних родовищ пов’язане із вибором раціональних комплектацій очисного обладнання і є ключовим на всіх стадіях функціонування гірничого підприємства. Значну увагу приділено дослідженню існуючих методів та засобів оптимізації технологічних процесів у гірництві. Незважаючи на всі переваги розглянуті підходи мають недолік – удосконалення кожної технологічної схеми, процесу потребує побудови нової моделі, також не завжди можливо використовувати запропоновані підходи в якості експресаналізу на стадії проектування. В даній роботі основний акцент приділено системним принципам та критерію надійності при оптимізації технологічних схем вугільних родовищ. На противагу існуючим методикам запропоновано альтернативний підхід, який базується на застосуванні алгоритмів на мережах та графах. Для широкої реалізації методів дискретної математики в гірництві було розроблено відповідне програмне забезпечення. Слід зазначити, що наведені в роботі підходи можуть бути застосовані не тільки на вугільних шахтах, але і в суміжних галузях гірництва.

Ключові слова


надійність технологічної схеми; оптимізація параметрів експлуатації; граф; мережева модель

Повний текст:

PDF

Посилання


Petenko, Y.V. and Majdukova, S.S. (2014), «Problemы rentabel'nosty ugol'noj produkcyy», Ugol' Ukraynы, No. 10, pp. 18–27.

Markevych, K. (2015), Energetychna galuz' Ukrai'ny: pidsumky 2015 roku, Centr Rozumkova, Kyi'v, 71 p.

Jashhenko, Ju.P. (2011), «Dostizhenie jekonomicheskih proporcij rasshirennogo vosproizvodstva na dejstvujushhih shahtah Donbassa», Ugol' Ukrainy, No. 9, pp. 6–11.

Grebenkin, S.S., Kosarev, V.V., Topchij, S.E., Stadnik, N.I., Zenzerov, V.I., Steblin, V.V., Perepelica, B.A. and Popovskij, V.N. (2009), Osnovy sozdanija i jeffektivnoj jekspluatacii sistem zhizneobespechenija ochistnogo oborudovanija dlja ugol'nyh shaht, monografija, in Grebenkin, S.S. and Kosarev, V.V. (ed.), VIK, Doneck, 372 p.

Grinev, V.G., Nikolaev, P.P., Deulenko, A.I. and Cherepovskij, P.V. (2013), «Tehnologicheskie aspekty fiziki gornyh processov», Naukovі pracі UkrNDMІ NAN Ukraїni, No. 13, pp. 197–208.

Horol'skij, A.A., Grinev, V.G. and Synkov, V.G. (2014), «Racional'nyj vybor oborudovanija dlja shaht Donbassa», Vesti Doneckogo gornogo instituta, No. 1 (34), Vol. 2 (35), pp. 211–218.

Buzilo, V.I., Pojmanov, S.N. and Rasstriga, V.P. (2013), «Analiz vlijanija tehnologii i jelementov sistemy razrabotki na jenergosberezhenie v ugol'nyh shahtah», Rozrobka rodovishh–2013, shhorіchnij nauk.-tehn. zb-k, Dnіpropetrovs'k, pp. 115–120.

Litvinskij, G.G. (2003), «O metodike i kriterijah ocenki tehnicheskogo urovnja gornoj tehniki», Vestnik akademii stroitel'stva Ukrainy, pp. 62–67.

Kazakidis, V.N., «Planning for flexibility in underground mine production systems», Advances in Futures and Options Research, Vol. 4, JAI Press Inc., pp. 153–164.

Hoseinie, S.H. (2012), «Reliability analysis of drum shearer machine at mechanized longwall mines», Journal of Quality in Maintenance Engineering, Vol. 18, Emerald Group Publishing Limited, pp. 98–119.

Linnik, V.Ju. (2012), Metodologicheskie osnovy prognozirovanija podzemnoj razrabotki ugol'nyh mestorozhdenij s uchetom pokazatelej syr'evoj bazy, Abstract of diss. d-ra jekon. nauk, spec. 08.00.05 «Jekonomika i upravlenie narodnym hozjajstvom» (jekonomika, organizacija i upravlenie predprijatijami, otrasljami, kompleksami (promyshlennost')», Moskva, 39 p.

Antipov, I.V. (1996), Geomehanicheskie i tehnologicheskie osnovy sozdanija novogo urovnja krepej ochistnyh zaboev tonkih pologih plastov, Abstract of diss. d-ra tehn. nauk, spec. 05.12.02 «Podzemnaja razrabotka mestorozhdenij poleznyh iskopaemyh», Doneck, 39 p.

Grujic, M. and Tomasevic, A. (1996), «Choice of outside transportation system in underground coal mines by multiple criteria analysis», Underground Mining Engineering, Vol. 4, pp. 62–70.

Brzychczy, E.A. (2014), «Modern Tool for Modelling and Optimisation of Production in Underground Coal Mine», Science on Distributed Computing Infrastructure, pp. 317–334.

Bascetin, A. (2004), «An application of the analytic hierarchy process in equipment selection at Orhaneli open pit coal mine», Mining Technology, Vol. 113, pp. 192–199.

Behzadian, M., Kazemzadeh, R.B., Albadvi, A. and Aghdasi, M. (2010), «PROMETHEE: A comprehensive literature review on methodologies and applications», European Journal of Operational Research, Vol. 200, pp. 198–215.

Wang, Ch. and Tu, Sh. (2015), «Selection of an Appropriate Mechanized Mining Technical Process for Thin Coal Seam Mining», Mathematical Problems in Engineering, Vol. 1, pp. 100–109.

Serafettin, A. and Mahmut, Y. (2009), «Underground mining method selection by decision making tools», Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 24, pp. 173–184.

Bascetin, A., Oztas, O. and Kanli, A. (2006), «EQS: a computer software using fuzzy logic for equipment selection in mining engineering», The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 106, pp. 63–70.

Brazil, M. and Thomas, D.A. (2007), «Network Optimization for the Design of Underground Mines», Networks, pp. 40–50.

Morin, M.A. (2002), «Underground mine design and planning: complexities and interdependencies, Mineral Resources, pp. 197–215.

Brazil, M., Thomas, D.A., Weng, J.F., Lee, D.H. and Rubinstein, J.H. (2005), «Cost optimization for underground mining networks», Optimizat Eng., Vol. 6, pp. 241–256.

Grinev, V.G., Zubkov, V.P., Izakson, V.Ju. and Shkulev, S.P. (1999), Reshenie gornyh zadach na JeVM pri osvoenii rudnyh mestorozhdenij, monografija, Nauka, Novosibirsk, 215 p.

Valuev, A.M. (2007), «A new model of resource planning for optimal project scheduling», Mathematical Modelling and Analysis, Vol. 12, pp. 255–266.

Brazil, M. and Grossman, P.A. (2008), «A ccess layout optimisation for underground mines», Australian Mining Technology Conferense, pp. 119–128.

Haidar, A., Naoum, S., Howes, R. and Tah, J. (1999), «Genetic Algorithms Application And Testing For Equipment Selection», Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 1, pp. 32–38.

Grinev, V.G. (2008), «Ocenka perspektiv povyshenija jeffektivnosti poluchenija konechnoj produkcii iz uglja», Fiziko-tehnicheskie problemy gornogo proizvodstva, No. 11, pp. 126–135.

Mamajkin, O.R., Obg'runtuvannja parametriv tehnologichnyh shem antracytovyh shaht dlja i'h adaptacii' do innovacij, Abstract of dyss. kand. tehn. nauk, spec. 05.15.02 «Pidzemna rozrobka rodovyshh korysnyh kopalyn», Dnipropetrovs'k, 21 p.

Okalelov, V.N. (2008), «Metodika prognoza tehniko-jekonomicheskih pokazatelej raboty lav i shaht primenitel'no k ocenke ugol'nyh mestorozhdenij», Sb-k nauch. trudov DonGTU, No. 26, DonGTU, Alchevsk, pp. 33–49.

Kononenko, M.M., Homenko, O.Je. and Usatyj, V.Ju. (2013), Vybir i rozrahunok system pidzemnoi' rozrobky rudnyh rodovyshh, Derzhavnyj VNZ «NGU», NGU, Dnipropetrovs'k, 217 p.

Grinev, V.G. and Horol'skij, A.A. (2017), «Obosnovanie parametrov vybora komplektacij ochistnogo oborudovanija s uchetom oblasti racional'noj jekspluatacii», Vesti Doneckogo gornogo instituta, No. 1 (40), pp. 139–144.

Grinev, V.G. and Nikolaev, P.P. (2011), «Prilozhenie teorii grafov dlja jeffektivnogo vybora ochistnogo oborudovanija na shahtah Donbassa», Fiziko-tehnicheskie problemy gornogo proizvodstva, No. 14, Doneck, pp. 166–172.

Grinev, V.G. and Nikolaev, P.P. (2013), «Algoritmy optimizacii setevyh modelej dlja vybora racional'nyh tehnologicheskih cepochek ochistnogo oborudovanija», Materialy III mezhd. nauch.-tehn. konf. «Tehnogennye katastrofy: modeli, prognoz, preduprezhdenie», NGU, Dnepropetrovsk, pp. 90–95.

Horol'skij, A.A., Grinev, V.G. and Synkov, V.G. (2015), «Racional'nyj vybor ochistnogo oborudovanija dlja shaht Donbassa», Vesti Doneckogo gornogo instituta, Vol. 1 (36), No. 2 (37), pp. 130–136.

Horol'skij, A.A., Grinev, V.G. and Synkov, V.G. (2015), «Racional'nyj vybor sostava mehanizirovannyh kompleksov v uslovijah jekspluatacii zaboev Donbassa», Materialy mezhdunarodnoj konferencii «Forum gornjakov – 2015», ot 30 sentjabrja–3 oktjabrja, Vol. 1, NGU, Dnepropetrovsk, pp. 58–68.

Grіn'ov, V.G. and Horol's'kij, A.O. (2017), «Doslіdzhennja roboti mehanіzovanih kompleksіv, priznachenih dlja vijmannja plastіv potuzhnіstju 0,90–1,50 m, na osnovі zastosuvannja al'ternativnih grafіv», Materіali IV Vseukraїns'koї naukovo-praktichnoї konferencії studentіv, aspіrantіv ta molodih uchenih «Perspektivi rozvitku gіrnichoї spravi ta racіonal'nogo vikoristannja prirodnih resursіv», vid 12–13 kvіtnja, ZhDTU, Zhitomir, pp. 9–14.

Grinev, V.G. (2016), Grafy i seti dlja vybora gorno-shahtnogo oborudovanija, monografija, Porogi, Dnipro, 247 p.

Нorol'skij, A.A. and Grinev, V.G. (2017), «Issledovanie struktury gorno-shahtnogo oborudovanija s primeneniem grafov i setevyh modelej», Materialy mezhdunarodnoj konferencii «Sovremennye innovacionnye tehnologii podgotovki inzhenernyh kadrov dlja gornoj promyshlennosti i transporta 2017», ot 17–18 aprelja, NGU, Dnepr, pp. 72–82.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Петенко И.В. Проблемы рентабельности угольной продукции / И.В. Петенко, С.С. Майдукова // Уголь Украины. – 2014. – № 10. – С. 18–27.
  2. Маркевич К. Енергетична галузь України: підсумки 2015 року / К.Маркевич. – Київ : Центр Розумкова, 2015. – 71 с.
  3. Ященко Ю.П. Достижение экономических пропорций расширенного воспроизводства на действующих шахтах Донбасса / Ю.П. Ященко // Уголь Украины. – 2011. – № 9. – С. 6–11.
  4. Гребенкин С.С. Основы создания и эффективной эксплуатации систем жизнеобеспечения очистного оборудования для угольных шахт : монография / С.С. Гребёнкин, В.В. Косарев, С.Е. Топчий, Н.И. Стадник, В.И. Зензеров, В.В. Стеблин, Б.А. Перепелица, В.Н. Поповский ; под общ. ред. С.С. Гребенкина, В.В. Косарева. – Донецк : «ВИК», 2009. – 372 с.
  5. Технологические аспекты физики горных процессов / В.Г. Гринев, П.П. Николаев, А.И. Деуленко, П.В. Череповский // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. – 2013. – № 13. – С. 197–208.
  6. Хорольский А.А. Рациональный выбор оборудования для шахт Донбасса / А.А. Хорольский, В.Г. Гринев, В.Г. Сынков // Вести Донецкого горного института. – № 1 (34). – Вып. 2 (35). – 2014. – С. 211–218.
  7. Бузило В.И. Анализ влияния технологии и элементов системы разработки на энергосбережение в угольных шахтах / В.И. Бузило, С.Н. Пойманов, В.П. Расстрига // Розробка родовищ 2013 : щорічний наук.-техн. зб-к. – Дніпропетровськ, 2013. – С. 115–120.
  8. Литвинский Г.Г. О методике и критериях оценки технического уровня горной техники / Г.Г. Литвинский // Вестник академии строительства Украины. – 2003. – С. 62–67.
  9. Kazakidis V.N. Planning for flexibility in underground mine production systems / V.N. Kazakidis // Advances in Futures and Options Research. – Vol. 4. – JAI Press Inc. – Pp. 153–164.
  10. Hoseinie S.H. Reliability analysis of drum shearer machine at mechanized longwall mines / S.H. Hoseinie // Journal of Quality in Maintenance Engineering. – 2012. – Vol. 18. – Emerald Group Publishing Limited. – Pp. 98–119.
  11. Линник В.Ю. Методологические основы прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы : автореф. дис. … д-ра экон. наук : спец. 08.00.05 «Экономика и управление народным хозяйством» (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами (промышленность)» / В.Ю. Линник. – М., 2012. – 39 с.
  12. Антипов И.В. Геомеханические и технологические основы создания нового уровня крепей очистных забоев тонких пологих пластов : автореф. дис. … д-ра техн. наук : спец. 05.12.02 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» / И.В. Антипов. – Донецк, 1996. – 39 с.
  13. Grujic M. Choice of outside transportation system in underground coal mines by multiple criteria analysis / M.Grujic, A.Tomasevic // Underground Mining Engineering. – 1996. – Vol. 4. – Pp. 62–70.
  14. Brzychczy E.A. Modern Tool for Modelling and Optimisation of Production in Underground Coal Mine / E.А. Brzychczy // Science on Distributed Computing Infrastructure. – 2014. – Pp. 317–334.
  15. Bascetin A. An application of the analytic hierarchy process in equipment selection at Orhaneli open pit coal mine / A.Bascetin // Mining Technology. – 2004. – Vol. 113. – Pp. 192–199.
  16. PROMETHEE: A comprehensive literature review on methodologies and applications / M.Behzadian, R.B. Kazemzadeh, A.Albadvi, M.Aghdasi // European Journal of Operational Research. – 2010. – Vol. 200. – pp. 198–215.
  17. 17. Wang Ch. Selection of an Appropriate Mechanized Mining Technical Process for Thin Coal Seam Mining / Ch.Wang, Sh.Tu // Mathematical Problems in Engineering. – 2015. – Vol. 1. – Pp. 100–109.
  18. Serafettin A. Underground mining method selection by decision making tools / A.Serafettin, Y.Mahmut // Tunnelling and Underground Space Technology. – 2009. – Vol. 24. – Pp. 173–184.
  19. Bascetin A. EQS: a computer software using fuzzy logic for equipment selection in mining engineering / A.Bascetin, O.Oztas, A.Kanli // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. – 2006. – Vol. 106. – Pp. 63–70.
  20. Brazil M. Network Optimization for the Design of Underground Mines / M.Brazil, D.A. Thomas // Networks. – 2007. – Pp. 40–50.
  21. Morin M.A. Underground mine design and planning: complexities and interdependencies / M.A. Morin // Mineral Resources. – 2002. – Pp. 197–215.
  22. Brazil M. Cost optimization for underground mining networks / M.Brazil, D.A. Thomas, J.F. Weng, D.H. Lee, J.H. Rubinstein // Optimizat Eng. – 2005. – Vol. 6. – Pp. 241–256.
  23. Решение горных задач на ЭВМ при освоении рудных месторождений : монография / В.Г. Гринев, В.П. Зубков, В.Ю. Изаксон, С.П. Шкулев. – Новосибирск : Наука, 1999. – 215 с.
  24. Valuev A.M. A new model of resource planning for optimal project scheduling / A.M. Valuev // Mathematical Modelling and Analysis. – 2007. – Vol. 12. – Pp. 255–266.
  25. Brazil M. Access layout optimisation for underground mines / M.Brazil, P.A. Grossman // Australian Mining Technology Conferense. – 2008. – Pp. 119–128.
  26. Genetic Algorithms Application And Testing For Equipment Selection / A.Haidar, S.Naoum, R.Howes, J.Tah // Journal of Construction Engineering and Management. – 1999. – Vol. 1. – Pp. 32–38.
  27. Гринев В.Г. Оценка перспектив повышения эффективности получения конечной продукции из угля / В.Г. Гринев // Физико-технические проблемы горного производства. – 2008. – № 11. – С. 126–135.
  28. Мамайкін О.Р. Обґрунтування параметрів технологічних схем антрацитових шахт для їх адаптації до інновацій : автореф. дис. … канд. техн. наук : спец. 05.15.02 «Підземна розробка родовищ корисних копалин» / О.Р. Мамайкін. – Дніпропетровськ. – 21 с.
  29. Окалелов В.Н. Методика прогноза технико-экономических показателей работы лав и шахт применительно к оценке угольных месторождений / В.Н. Окалелов // Сб-к науч. трудов ДонГТУ. – Алчевск : ДонГТУ, 2008. – № 26. – С. 33–49.
  30. Кононенко М.М. Вибір і розрахунок систем підземної розробки рудних родовищ : навч. посібник / М.М. Кононенко, О.Є. Хоменко, В.Ю. Усатий ; Державний ВНЗ «НГУ». – Дніпропетровськ : НГУ, 2013. – 217 с.
  31. Гринев В.Г. Обоснование параметров выбора комплектаций очистного оборудования с учетом области рациональной эксплуатации / В.Г. Гринев, А.А. Хорольский // Вести Донецкого горного института. – 2017. – № 1 (40). – С. 139–144.
  32. Гринев В.Г. Приложение теории графов для эффективного выбора очистного оборудования на шахтах Донбасса / В.Г. Гринев, П.П. Николаев // Физико-технические проблемы горного производства. – Донецк, 2011. – № 14. – С. 166–172.
  33. . Гринев В.Г. Алгоритмы оптимизации сетевых моделей для выбора рациональных технологических цепочек очистного оборудования / В.Г. Гринев, П.П. Николаев // Материалы III межд. науч.-техн. конф. «Техногенные катастрофы: модели, прогноз, предупреждение». – Днепропетровск : НГУ, 2013. – С. 90–95.
  34. Хорольский А.А. Рациональный выбор очистного оборудования для шахт Донбасса / А.А. Хорольский, В.Г. Гринев, В.Г. Сынков // Вести Донецкого горного института. – 2015. – Вып. 1 (36), № 2 (37). – С. 130–136.
  35. Хорольский А.А. Рациональный выбор состава механизированных комплексов в условиях эксплуатации забоев Донбасса / А.А. Хорольский, В.Г. Гринев, В.Г. Сынков // Материалы международной конференции «Форум горняков – 2015», 30 сентября – 3 октября, Днепропетровск. – Д. : НГУ, 2015. – Т. 1. – С. 58–68.
  36. Гріньов В.Г. Дослідження роботи механізованих комплексів, призначених для виймання пластів потужністю 0,90–1,50 м, на основі застосування альтернативних графів / В.Г. Гріньов, А.О. Хорольський // Матеріали IV Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих учених «Перспективи розвитку гірничої справи та раціонального використання природних ресурсів», 12–13 квітня 2017 р., Житомир. – Ж. : ЖДТУ, 2017. – С. 9–14.
  37. Гринев В.Г. Графы и сети для выбора горно-шахтного оборудования : монография / В.Г. Гринев. – Днипро : Пороги, 2016. – 247 с.
  38. Хорольский А.А. Исследование структуры горно-шахтного оборудования с применением графов и сетевых моделей / А.А. Хорольский, В.Г. Гринев // Материалы международной конференции «Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта 2017», 17–18 апреля 2017 г., Днепр. – Днепр : НГУ. – С. 72–82.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2017-2(80)-225-233

Copyright (c) 2017 Андрій Олександрович Хорольський, Володимир Герасимович Гриньов

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.