УДК 622:658.011.56 Кравченко Игорь Александрович аспирант кафедры АСУ Научный руководитель:

УДК 622:658.011.56
Кравченко Игорь Александрович
аспирант кафедры АСУ
Научный руководитель: Шек Валерий Михайлович
проф., д.т.н.
Московский государственный горный университет
МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ
A MODEL OF THE COAL MINE
Для
оптимизации
раскроя
шахтного
поля
необходимо
промоделировать основные процессы, связанные с добычей угля, а так же
рассчитать
стоймость
ведения
различных
работ.
Модель
функционирования угольной шахты будет включать данные блочной
модели угольного месторождения.
Определение нагрузки на лаву и мощность шахты
Нагрузка на лаву
Нагрузка на очистной забой является главнейшим фактором,
оказывающим решающее влияние на технико-экономические показатели
работы очистного забоя. [1]
На примере доказанных формул я вывожу формулы, которые
позволяют учесть дополнительные данные, полученные с помощью ГИС.
Например, место средней мощности будут браться мощности призм
пласта.
Рассмотрим среднесуточную нагрузку(
, т/сут) на очистной забой
для разных способов добычи:
Узкозахватный комбайн с механизированной крепью, по Бурачкову:
(1)
,
где
– среднесменная нагрузка на очистной забой т/смену;
– число рабочих смен по добыче в сутки;
– коэффициент уменьшения нагрузки при работе очистного забоя
в особо сложных горно-геологических условиях;
– коэффициент уменьшения нагрузки с увеличением угла
падения пласта.
За среднесменную нагрузку на лаву при устойчивой и
среднеустойчивости непосредственной кровле принимается меньшее из
значений, рассчитанных по скорости подачи комбайна и скорости
крепления:
44
(2)
где
– длительность смены, мин;
– расчетная минутная производительность комбайна т/мин;
– коэффициент машинного времени;
– мощность пласта, м;
– плотность угля, т/м3;
r – ширина захвата комбайна, м;
– коэффициент использования захвата;
– коэффициент готовности крепи ;
– скорость крепления, м/мин.
Формула (2) приведенная для применения данных ГИС модели:
(3)
где
– время добычи i-ой призмы пласта, мин; при чем:
;
– мощность i-ой призмы пласта, м;
– плотность угля i-ой призмы пласта, м;
Коэффициенты будут рассчитываться по методу Монте-Карло для
определения наиболее приближенных к реальным имитационных моделей
добычи.
Щитовой агрегат, по Бурачкову:
(5)
,
где
– среднесменная нагрузка на очистной забой т/смену;
– число рабочих смен по добыче в сутки;
– длительность смены, мин;
– длина очистного забоя, м;
– мощность пласта, м;
– плотность угля, т/м3;
– шаг выемки, м;
с – коэффициент извлечения угля из заходки, с= 0,7÷0,8;
– длительность технологического цикла, мин.
Формула (5) приведенная для применения данных ГИС модели:
,
(6)
45
где – время добычи i-ой призмы пласта, мин;
при чем:
– мощность i-ой призмы пласта, м;
– плотность угля i-ой призмы пласта, м;
Коэффициенты будут рассчитываться по методу Монте-Карло для
определения наиболее приближенных к реальным имитационных моделей
добычи.
Мощность шахты
Несмотря на то, что производственная мощность шахты является
суммарной нагрузкой на действующие лавы и суточной добычи угля из
подготовительных забоев.
Необходимо учитывать, что мощность шахты определяется
наименьшей пропускной способностью основных технологических
звеньев, а именно:

Фронт горных работ.

Подземный транспорт.

Околоствольного двора.

Подъем.

Технологического комплекса на поверхности.

Вентиляции.
При моделировании работы шахты на данный момент я буду
учитывать значения подъема (конвейерной производительности, с учетом
угла наклона) и значения необходимой вентиляции для обеспечения
необходимого значения безопасности по метану. Данные значения будут
ограничивать максимально возможную скорость добычи, а так же
изменять значение надежности оборудования.
Определение основных параметров вскрытия шахтного поля
Для подсчета запасов я буду использовать значения модели в i-ый
момент времени, что позволит мне провести подсчет затрат по
существующим выработкам и по тем выработкам что будут проложены в
результате изменения i-ой итерации.
Затраты на проведение выработок
,
(7)
где – это суммарная стоимость проведения выработок;
– стоймость проведения одного метраj-ой выработки, тыс. руб.;
– длина j-ой выработки, м;
Затраты на поддержание выработок
,
(8)
где
– это суммарная стоимость поддержания j-ой выработки, тыс.
руб.;
46
– стоймость поддержания одного метраj–ой выработки в i–ый
момент времени, тыс. руб./(м*мин);
– длина j-ой выработки в i–ый момент времени, м;
– время итерации, мин.
Затраты на транспортирование и водоотлив
,
(9)
где – суммарные затраты на транспортирование и водоотлив, тыс.
руб.;
– стоймость транспортирования для одного метраj-ой выработки,
тыс.руб;
– длина j-ой выработки, м;
– стоймость водоотлива для одного метраj-ой выработки, тыс.
руб.;
– длина j-ой выработки, м.
Заключение
Рассмотрены не все параметры функционирования угольной шахты,
но наиболее важные для задачи раскроя шахтного поля. Фундаментальные
формулы
Бурчакова
приведены
к
возможности
использовать
геоинформационную модель угольного месторождения.
Литература
1. Бурчаков А.С., Жежелевский Ю.А., Ярунин С.А. Технология и
механизация подземной разработки пластовых месторождений. - М.:
"Недра", 1989. - 431 с.
Аннотация
Рассмотрены основные параметры и затраты при функционирование
угольной шахты. Данные для расчетов рассматриваются с применением
ГИС.
The main parameters and costs for the operation of coal mines. These
calculations are considered with the application of GIS.
Ключевые слова
Бурчаков,
ГИС,
имитационная
модель,
Монте-Карло,
функционирование шахты, затраты, лава
Burchakov, GIS, simulation model, Monte Carlo, the operation of the
mine, the cost of the lava
47