Синтез технологических систем угольных шахт при обосновании проектных решений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.21, кандидат технических наук Езерский, Михаил Юрьевич

• Езерский, Михаил Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Езерский, Михаил Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ , ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ опыта проектирования технологических систем угольных шахт и формирования стратегий развития горного производства.

1.2 Оценка состояния методической базы синтеза технологических систем угольных шахт на стадиях проектирования и разработки программ развития горного производства.

1.3 Обоснование целевого направления и задач и методов исследований.

ВЫВОДЫ

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ И СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ УГОЛЬНЫХ ШАХТ.

2.1 Иерархическая структура технологической системы угольной шахты.

2.2 Основные принципы совместимости элементов технологической системы шахты.

2.3 Условия и диапазоны вариабельности состояний элементов технологической системы шахты.

2.4 Методические принципы реализации прогностических возможностей при синтезе технологической системы шахты.

2.5 Формирование критериальной базы оценки корректности синтеза технологической системы шахты.

ВЫВОДЫ

3 РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ШАХТЫ

3.1 Формирование структуры сети, моделирующей технологическую систему шахты.

3.2 Разработка алгоритма реализации сети нечеткого вывода, моделирующей технологическую систему шахты.

3.3 Программное обеспечение нечеткого моделирования технологической системы.

3.4 Реализация нечеткой модели технологической системы шахты применительно к производственному объекту исследований.

3.5 Анализ результатов моделирования технологической системы шахты.

ВЫВОДЫ

4 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Рекомендации по использованию результатов исследований в практике обоснования параметров технологических систем угольных шахт.

4.2 Рекомендации по реализации программы нечеткого моделирования технологической системы угольной шахты при обосновании проектных решений.

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез технологических систем угольных шахт при обосновании проектных решений»

Актуальность работы. Высокая степень неопределенности ситуаций на рынке угольной продукции в настоящее время существенно усложняет процесс объективизации объемов ее производства. При наличии противоречивости диагностической информации, при отсутствии работоспособных методов маркетинговых исследований осуществление корректной оптимизации характеристик функционирования коммерческо-производственной системы «спрос — предложение» весьма затруднительно. В контексте с этим следует рассматривать и неопределенность ценовой политики в сфере сбыта готовой продукции угледобывающих предприятий, а также существенную вольность пользования стандартами в сфере ее потребления.

Традиционные технологические системы угольных шахт, сформированные в условиях директивной модели экономики, на данный момент времени не соответствуют постоянно изменяющимся требованиям рынка. В современных экономических условиях технический, и особенно технологический уровень, большинства предприятий не позволяет отрасли без реализации масштабных изменений сохранить свои рыночные позиции. Результатом этих изменений должно быть существенное улучшение показателей функционирования технологических систем угледобывающих предприятий, что, в свою очередь, будет являться импульсом для выхода отрасли на уровень ведущих зарубежных стран.

Вопросу обоснования рациональных вариантов технологических систем шахт посвящены многочисленные работы ведущих ученых и специалистов горного профиля. Однако большинство из них направлено на решение одной и той же задачи — непременное™ вывода проектных решений на их заранее определенный оценочный уровень.

Одним из возможных путей объективизации базовых проектных решений, определяющих "технологический образ" шахты, следует считать переход на использование принципиально нового научно-методического подхода к формированию технологических систем угольных шахт с объектно-прогностическим выходом на конечные результаты их функционирования.

При решении задач синтеза технологических систем угольных шахт важное место отводится технологиям нечеткого вывода и построения экспертных систем, минимизирующих неопределенность исходной информации.

В связи с изложенным задача синтеза технологических систем угольных шахт при обосновании проектных решений может квалифицироваться как достаточно актуальная.

Целью диссертации является установление функциональных связей элементов технологических систем угольных шахт для разработки методических принципов синтеза их рациональных вариантов при обосновании проектных решений с учетом неопределенности исходной информации

Основная идея работы состоит в использовании теории нечетких множеств при синтезе технологических систем угольных шахт, позволяющей работать в условиях неопределенности горно-геологической и горнотехнической информации. i

Основные научные положения, разработанные лично соискателем: определение рациональных вариантов, в отличие от традиционной повариантной оценки назначенных альтернатив проектных решений, следует осуществлять на заключительной стадии синтеза технологических систем угольных шахт по разработанному алгоритму; минимизация роли фактора неопределенности исходной информации при синтезе технологических систем угольных шахт с учетом сложности взаимодействия их элементов является базовым условием объективизации проектных решений; методическую основу формирования алгоритма декомпозиции и последующего синтеза технологической системы шахты составляет учет совместимости и адаптивности структурных элементов системы условиям ее функционирования; использование теории нечетких множеств при синтезе технологических систем угольных шахт позволяет объективно оценить уровень значимости "вклада" каждого из их структурных элементов для результативной выработки проектных решений.

Научная новизна работы состоит в следующем: разработана иерархическая структура технологической системы угольной шахты на базе учета стадийности освоения месторождения; разработаны методические принципы декомпозиции технологических систем угледобывающего предприятия и последующего синтеза их структурных элементов; разработан алгоритм синтеза технологических систем угольных шахт с использованием теории нечетких множеств; предложена критериальная база и методика оценки результатов синтеза рациональных вариантов технологической системы шахты.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: представительностью объектов исследований (четыре высокопроизводительные угольные шахты с технологическими системами "шахта - лава"); корректным использованием современных методов исследований (теории нечетких множеств и нечеткой логики, метода анализа иерархии, технологического и компьютерного моделирования); адекватностью результатов исследований технологической системы угольной шахты реальным проектным решениям.

Научное значение диссертации заключается в разработке методических принципов синтеза технологических систем угольных шахт с учетом влияния фактора неопределенности исходной информации для целей обоснования проектных решений.

Практическое значение диссертации состоит в разработке рекомендаций по повышению уровня обоснованности проектных решений с учетом специфики рыночных условий функционирования современных угольных шахт.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика синтеза технологических систем угольных шахт рекомендована к использованию при формировании программ развития горного производства на шахте "Котинская" ОАО "СУЭК-Кузбасс".

Апробация работы. Основное содержание диссертации и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах в рамках «Недели горняка», проводимых в Московском государственном горном университете (Москва, 2007-2008 гг.), на шахтах "Котинская", "№7", "Талдинская-Западная №1" ОАО "СУЭК-Кузбасс" и научных семинарах кафедры подземной разработки пластовых месторождений МГГУ (Москва 2005-2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 научных статей (в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованной литературы из 76 наименований, включает 6 таблиц и 17 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Теоретические основы проектирования горно-технических систем», Езерский, Михаил Юрьевич

Основные выводы, научные и практические результаты заключаются в следующем.

1. Выполнен анализ опыта формирования стратегий развития горного производства. Осуществлена оценка состояния методической базы синтеза технологических систем угледобывающих предприятий. Определена значительная роль фактора неопределенности при системном подходе к обоснованию проектных решений.

2. Осуществлено обоснование необходимости использования современных информационных технологий для повышения качества решений при проектировании угольных шахт.

3. Разработана иерархическая структура декомпозиции технологической системы угольной шахты, являющаяся топологической основой синтеза ее рациональных вариантов.

4. Разработаны методические принципы совместимости, определены диапазоны и условия вариабельности элементов технологической системы угольной шахты.

5. Разработана структура алгоритма синтеза технологических систем с учетом фактора неопределенности исходной информации. Предложена критериальная база оценки качества проектных решений.

6. Представлена структура и разработан алгоритм сети нечеткого вывода, моделирующей технологическую систему угольной шахты.

7. Предложены рекомендации по использованию разработанной методики синтеза технологических систем угольных шахт при обосновании решений на различных стадиях проектирования.

8. Результаты исследований использованы при оценке обоснованности принятия решений на долгосрочную перспективу по типовому проекту строительства шахты "Котинская" в направлении реализации комбинированного вскрытия запасов шахтного поля.

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи синтеза технологических систем угольных шахт при обосновании проектных решений, имеющей существенное значение для угольной промышленности России.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Езерский, Михаил Юрьевич, 2008 год

1. Абрамов ВМ, Западинский J1.P. и др. О повышении уровня извлечения запасов угля в Кузбассе. //Уголь, 1986 -№7, с. 12-15.

2. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике.- М.: Финансы и статистика.2000-368 е.: ил.

3. Ануфриев И. Е., Смирнов А. Б., Смирнова Е. Н. MATLAB 7. СПб.: БХВ-Петербург, 2005.- 1104 с : ил.

4. Арене К.Б. Горное дело объект науки. М.:изд. ВНИМИ 1990.

5. Братченко Б.Ф., Устинов М.И., Гапанович А.Н. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей./ Под ред. Братченко Б.Ф. М.: Недра 1985 494с.

6. Бромберг Т.Л., Бузова Н.И., Крейер Т.Б. Перспективное планирование производства в объединении. М: Экономика, 1978-135с.

7. Бурчаков А.С, Харченко В.А., Кафорин JI.A. Выбор технологических схем угольных шахт. М.»Недра», 1975.

8. Бурчаков А.С., Жежелевский Ю.А., Яруиин С.А., Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений. Учебник для вузов. М.: Недра, 1989.431 е.: ил.

9. Бурчаков А. С., Малкин А. С., Еремеев В. М. и др. Проектирование предприятий с подземным способом добычи полезных ископаемых. Справочник- М.: Недра , 1991. -399 е.: ил

10. Бурчаков А.С., Воробьев Б.М., Малкин А.С. и др. Проектирование и комплексная оптимизация параметров шахт.- М.:Недра, 1972.- 368 с.

11. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука 1968.

12. ВНТП 1-92. Временные нормы технологического проектирования угольных и сланцевых шахт. Минуглепром СССР. 1991.

13. Вылегжанин В.Н. Новые представления о проектном обеспечении шахт на весь период их развития и санации.// Вестник ГМС РАЕН.-М. 1996, с. 159-165.

14. Гальчев Ф. И. Экономическое обоснование формирования регионального рынка сбыта угля. Канд. Дисс. МГГУ.- М.: 1999.

15. Голдовский Б.И., Вайнерман В.И. Комплексный метод поиска решений технических проблем. М.1990.

16. Голубков Е.П. Использование системного анализа в принятии плановых решений. М: Экономика, 1982

17. Грошенкова О.В. Оптимизация функциональных подсистем технологической схемы шахты.: Учебное пособие. М. -Издательство МГГУ, -2005

18. Грошенкова О.В., Решетов С.Е., Осыка Я.С., Изучение технологической шахты как объекта проектирования.-М. -Издательство МГГУ, -2006

19. Гурьянов В.В. Научные основы технологического моделирования как метода оптимизации горного производства. М: ИПКОН 1996.

20. Гурьянов В.В. Основные направления научно-технического прогресса в топливных отраслях промышленности.//Теплоэнергетика 1994 №11 с. 11-16.

21. Домрачев А.Н. Разработка гибких геотехнологических систем эффективного освоения угленосных складчатых структур. Автореферат дисс. д.т.н.-: Новокузнецк СибГИУ,2002.-37с.

22. Евтошенко А.Е. Алгоритм и программа оптимизации технологической системы производственно территориального комплекса в условиях перехода к рыночной экономики. М: изд. МГГУ-1995 64 с.

23. Еремеев В.М., Краснянский Г.Л. Эталоны ТЭО строительства предприятий по добыче и обогащению угля. Изд. Акад. наук 1998, т. 1 -439с.

24. Еремеев В. М., Диколенко Е. Я. Автоматизированное проектирование угольных шахт / Под ред. проф., д-ра техн. наук Кузнецова Ю. Н. — Липецк : Липецкое издательство , 1997 .- 192 с

25. Жежелевский Ю.А., Федаш А.В., Федорова М.А. Методология выбора технологических схем угольных шахт -М. -Издательство МГГУ, -2006

26. Журнал «Уголь», август 2001, с. 22-24.

27. Зайденварг В.Е. и др. Угольная промышленность за рубежом М.: Горная промышленность 1993.

28. Ильюшенко В.Г., Лев Е.И., Манжула С.А. Повышение стабильности работы угольных шахт (объединений) Донбасса в условиях рыночных отношений. М, 1992.

29. Кафорин JI.A. Исследование и выбор рациональных схем и способов вскрытия и подготовки пологих пластов средней мощности.- Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МГИ, 1972.

30. Козовой Г.И., Кузнецов Ю.Н. , Рыжов А. М. Гибкие технологические системы высокопроизводительных угольных шахт М.:2003 . 501 с. - Ил

31. Козлова И.Д. Обоснование комплекса технологических решений по совершенствованию производства в угольной компании на основе анализа перспективности шахтного фонда, канд. дисс. МГГУ 2001.

32. Козловский Е.А. Минерально-сырьевые проблемы России накануне 21 века. -М.:Русский биографический институт при уч. Изд. МГГУ, 1999 -401 с.

33. Круглов В.В., Борисов В.В Искусственные нейронные сети. Теория и практика. 2-е изд., стереотип. — М.: Горячая линия — Телеком , 2002. - 382 с.

34. Круглов В. В., Дли М. И., Голунов Р. Ю. Нечеткая логики и искусственные нейронные сети: Учеб. пособие. — М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001. ~ 224 с.

35. Кузнецов К.К., Еремеев В. М. Эффективность освоения проектных показателей угольных шахт.- М.: Недра, 1985 -247 с.

36. Кузнецов Ю.Н. Обоснование технологических решений по рациональному использованию ресурсного потенциала неперспективных шахт. М.:МГГУ-1998

37. Кузьмич А.С, Горбачев Д.Т. Совершенствование горного хозяйства- снова технического перевооружения отрасли.// Уголь 1986 №5, с. 11-15.

38. Кузьмич А.С., Бетанели К.П., Бутыльков М.Н. и др. Создание шахт нового экономического уровня .М.: Недра 1976.

39. Кузьмич А.К. Исследование и разработка методических принципов синтеза высокопроизводительных технологических схем выемочного участка пологих пластов средней мощности: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. МГИ. М., 1977 -15 с.

40. Лаврик В.Г., Ногих С.Р., Домрачев А.Н. Моделирование развития сложной производственной системы. «Угольная компания «Кузнецкуголь».- Новокузнецк СибГИУ,2000.-49с.

41. Лаврик В.Г., Ногих с.Р., Домрачев А.Н. Разработка модели развития системы угольных предприятий на примере АО УК «Кузнецкуголь»//- Уголь, 2000, №5. с.33-34.

42. Ларичев О. И. Теория и методы принятия решений: Учебник. М.: Логос, 2000. 296 с : ил.

43. Леоненков А. В. Нечеткое моделирование среде MATLAB и Fuzzy TECH. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 736 е.: ил.

44. Лурий В.Г. Исследования технологии добычи угля в сложных горно-геологических условиях. В сб. Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. М: МГИ 1990.

45. Мазикин В.П. Решетов СЕ. Развитие вспомогательных производств в условиях реструктуризации угольной промышленности на предприятиях АООТ «Ленинскуголь». М.:ГИАБ. Вып. 4 МГГУ, 1995 с.62-66.

46. Мазикин В.П., Решетов С. Е., Красюк Н.Н.: «Оптимизация хозяйственной деятельности системы предприятий угледобывающего региона». М.:изд. МГГУ 1995

47. Мазикин В.П., Решетов СЕ. Основные направления создания системы социальной защищенности работников и их семей в условиях рыночных отношений. М.:ЦНИЭИуголь 1993 60с.

48. Малкин А.С. Разработка методов поэтапного проектирования оптимизации параметров и интервальной оценки проектов угольных шахт: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. МГИ. М., 1979 -36 с.

49. Малкин А.С., Пучков Л.А. Проектирование шахт М: Издательство Академии горных наук ,2000 - 375 с.

50. Махраков И.В. Обоснование направлений повышения интенсивности горного производства на шахтах высокого технического уровня, канд. дисс. МГГУ : 1999.

51. Методология проектирования горных предприятий: Справочник. / Ред. кол.: И.К. Станченко и др. М.: Недра. 429с.

52. Теоретические основы системного анализа. Новосельцев В.И. и др.//под ред. В. И. Новосельцева. -М. : Майор, 2006. 592 с.: ил.

53. Парамонов В.И. Подземная добыча длинными лавами в Австралии.// Уголь №11, 1995, с.64-65.

54. Парамонов В.И. Эксплуатация длинных лав в США в 1994 г. //Уголь №5,1996, с.66-67.

55. ПБ 05-618-03 Правила безопасности в угольных шахтах. Госгортехнадзор России. НТЦ «Промышленная безопасность». Серия 05. выпуск 11

56. Плакиткин Ю.А, Выбор технологических схем разработки пологих пластов тонких и средней мощности с учетом усложнения горно-геологических условий: Автореф. дисс. На соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Моск. горн. ин-т. — М., 1982. -15 с.

57. Подземный транспорт шахт и рудников. Справочник. М, «Недра», 1985.

58. Решетов С.Е., Красюк Н.Н. Устойчивое и эффективное функционирование угольной компании в период реструктуризации шахтного фонда. МГГУ 2002г.

59. Рогов Е.И. Теория и методы математического моделирования производственных процессов в горном деле. Алма-Ата, «Наука», 1973.

60. Рыжов A.M. Повышение интенсивности горного производства на базе гибких технологических систем угольных шахт. Докт дисс. МГГУ 1999.

61. Салли В.И., Малов В.И., Бычков В.И. Поддержание мощности угольных шахт при ограниченных объемах строительства. -М.: «Недра» , 1994.

62. Сребный М.А., Харченко В.А., Еремеев В.М. Развитие горных работ на действующих шахтах. М: Недра , 1980 , 184 с

63. Стариков А.В. Научные основы оптимизации развития горных работ на угольных шахтах. Автореферат дис. М., 1978.

64. Технологические схемы очистных и подготовительных работ. Отчет и НИР МГИ ДП-209. М.1990. 79 с.

65. Технологические схемы заблаговременной подготовки шахтных полей и добычи метана. Методические разработки. М.: 1987-49с.

66. Тулеев A.M., Шатиров СВ. Уголь в России в 21 в.: Проблемы и решения: М:2002.-304с.

67. Черноморов Г.А. Теория принятия решений:Учебное пособие/ Юж.-Рос. Гос. техн. унт. Новочеркасск: Ред. журн.- "Изв. вузов. Электромеханика, 2002, 276 с.

68. Шундулини И.А. Разработка интегрированных технологических систем двухстадийной отработки запасов мощных угольных пластов. МГГУ 2002 г.

69. Штовба С.Д. Проектирования нечетких систем средствами MATLAB. -М.: Горячая линия Телеком, 2007. -288 е., ил.

70. Джексон П., Введение в экспертные системы. — М .: Вильяме — 2001. 624 с.

71. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский JI. Нейронные сети, нечеткие алгоритмы и нечеткие системы/ Пер. с польск. — М. Горячая линия — Телеком, 2006. — 452 е.: ил.

72. Саати Т., Керне К. Аналитическое планирование. Организация систем. Пер. с англ. — М. Радио и Связь, 1991 — 224 с: ил.

73. Саати Т. Принятие решений: Метод анализа иерархий. Перевод с англ. М. Радио и Связь, 1993 -278 с.

74. Вопросы анализа и процедуры принятия решений. // Сборник переводов. М. Издательство "Мир" 1976 стр. 173-215

75. Peter Bauer ,Stephan Nouak ,Roman Winkler. Краткий курс по нечеткой логике и нечеткому управлению. Версия: 1.2. Декабрь 4,1996. CcbDiKa:flp://ftp.flll.uni-linz.ac.at/pub/info/.