книги / Моделирование технологических схем выемки калийных руд с закладкой
..pdf”ЭЛЕКОР”, г. Караганда). Выбор данной инструментальной системы определялся задачами разработки, необходимостью обеспечения быстродействия и экономии оперативной памяти, а также возможной адаптации в условиях требований заказчика.
С помощью "КРОКУСа”, можно проектировать объекты диалога типа ”меню”, "бланк”, "таблица”. Указанные формы диалога ре ализуются в составе ”КРОКУСа” редакторами бланков и таблиц. Схематично все объекты, обслуживаемые ”КРОКУСом”, можно представить в виде прямоугольного листа. По вершинам лист делится на строки одинаковой высоты. По горизонталям строка состоит из позиций, каждая позиция может содержать один из символов кода А8СН> либо быть незаполненной. Множество позиций, непосредственно следующих друг за другом и связан ных в содержательном смысле, называются элементами.
КарПТИ совместно с техническими службами ПО "Уралкалий” разработан проект автоматизированного рабочего места техно лога калийного рудника (АРМ технолого-горняка). В качестве исходной информационной модели используется система имита ционного моделирования очистной выемки калийных руд к за кладки выработанного пространства. Она включает в себя функ циональные модули имитации работы всех существующих машин выемочно-транспортного и закладочного комплексов - комбай нов, бункер-перегружателей, самоходных вагонов, конвейеров и сборных транспортных систем, закладочных машин. Перечис ленные функциональные модули образуют библиотеку, которая по мере развития системы имитационного моделирования непрерывно расширяется новыми алгоритмами описания машин и технологи ческих схем очистной выемки калийных руд и закладки вырабо танного пространства.
Организация работы системы имитационного моделирования осуществляется головной программой-монитором. С точки зрения вычислительного процесса подключение монитором модуля со стоит в том, что передается некоторый набор данных: парамет ры надежности, технические характеристики (минутный грузопо ток, емкости бункеров и вагонов, скорости загрузки и раз грузки, передвижения и т.д.). Для пользователя операции кор ректировки данных и задание на выполнение реализуется по средством диалога с некоторой промежуточной программой, об разующей пользовательский интерфейс.
Принципы организации диалоговой подсистемы ввода и кор ректировки исходных данных заключается в последовательном отображении на дисплее персональной ЭВМ бланков (экранов). Эти бланки (экраны) содержат информацию, полностью опреде ляющую действия пользователя. Экран прямоугольного формата разделен на четыре поля (см. на последующих страницах любой бланк). Нижнее поле с содержанием: "Если Вы нажмете клавишу Е8С, то Вам предоставится возможность откорректировать вспо могательные параметры работы (комбайна, бункераперегружателя, шахтного самоходного вагона)...” является до-
Производственное объединение "УРАЛИЛ ЛИИ"
Карагандимскип ордена Трудового Красного Знамени подитекническип институт
.1. Расчет технологических параметров очистной выемки
.2. Горно-геологические условия залегания калийных руд
.3. Планирование горных работ
.4. Оценка качества технологических схем «5. Учет парка горных машин •6* Закладка выработанного пространства
Вм можете использовать клавиши:
Р1 - для по
лучения под робной инфор нации о дан ном комплекс
чать работу
Рис. 7.1. Экран головного меню АРМ "Технолога-горняка"
полнителыюй, присутствует не во всех бланках и может без ущерба для точности рашений не использоваться технологом. Содержащиеся в нем параметры установлены в результате на учно-исследовательских и экспериментальных работ на калийных рудниках и будут периодически корректироваться сопровождаю щим программистом.
Верхнее поле содержит указания на вид выполняемой работы, тип оборудования (системы) и правило окончания операций кор ректировки на бланке.
Боковое поле содержит информацию о сервисных услугах диалоговой подсистемы - включения контекстной подсказки (”#евр”) с помощью клавиш Л , перехода от данного к данному для корректировки - с помощью стрелок и клавиши "ЕЫТЕК”.
Основное поле содержит бланк исходных данных, заполненный значениями последнего варианта расчета. Это позволяет упрос тить работу пользователя, так как случай полной смены данных встречается крайне редко. Запись значений можно выполнять либо удалением предыдущих цифр клавишей ”ИЕЬЕТЕ”, либо пе чатанием новых данных по старым.
Корректируемые данные выделяются на экране световым пят ном, которое передвигается по бланку с помощью стрелок и клавиши ’ТЗЮТЕЛ”.
Организация листованием бланков осуществляется через ос новной бланк-меню, который содержит следующую информацию в основном поле.
Параметры, которые можно откорректировать:
1.Технология очистной выемки.
2.Проходческо-очистной комбайн типа "Урал”.
3.Бункер-перегружатель (БП).
4.Шахтный самоходный вагон (ШСВ).
5.Ленточный конвейер (ЛК).
6.Подсистема “Организационно-технические простои’*.
7.Расчет, моделирование и выдача результатов.
После входа в каждый раздел меню (нажатием клавиши
Используя клавиши перемещении курсора, полоедите световое пятно к пункту, который вы хотите выб рать, и нажмите клавишу Еп*ег. Для того, чтобы закончить работу с системой, нажните клавишу Евс
Параметры, которые йомно откорректировать $
.1. Технология очистной выемки.
.2, Проходческо-очистной комбайн типа УРАЛ.
.3. Бункер-перегружатель (БП>.
.4. Шахтный самоходный вагон <ШСВ).
.5. Ленточный конвейер <ЛК).
и выдача результатов.
С м мпжг'ге
использовать
клавиши:
Р1 - для по
лучения под робной миф сэр мации. о чем идет речь .
.,. - переме темпе указа теля по пун ктам.
Епкег - выбо формы для корректмроек
Евс - закон чить работу системой.
Рис. 7.2. Экран меню раздела "Расчет технологических параметров
очистной выемки”
”ЕЫТЕК”) > например, в п, 1 "Технология очистной выемки", на дисплее появляется соответствующий бланк (в данном случае с содержанием в верхнем поле информации "Для решения задач Вы должны указать следующие параметры”). По завершении кор ректировки (или просмотра) экрана нажатием клавиши ”2?$С” пользователь возвратится в то же место основного меню.
Исключением из этого правила является п. 7 основного меню. К нему необходимо обращаться после того, как оконча тельно просмотрены и откорректированы все предыдущие разде лы. При входе в этот раздел происходит передача всех исход ных данных блоку решения. На дисплее возникает надпись "Из вините, Вам придется немного подождать. Идет расчет и моде лирование
На рис. 7.1 и 7.2 показано содержание экранов головного меню АРМ "Технолога-горняка” и раздела "Расчет технологи ческих параметров очистной выемки". В системе "Крокус” име ется редактор, с помощью которого можно последовательно по лучать файлы всех экранов. Их последовательное объединение в один текстовой файл позволит пользователю предварительно ознакомиться с их содержанием.
7.3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ КОНТЕКСТНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДИАЛОГОВОЙ ПОДСИСТЕМЫ
Контекстная информация диалоговой подсистемы - необходи мый элемент программного обеспечения - предоставляет поль зователю необходимые сведения в любом месте диалога и соз дает не только дополнительные удобства пользователю, но и способствует надежности корректировки данных и прохождения задач.
Система выдачи контекстной информации нашла широкое при менение во многих программных средствах (например, ЫОКТОЫ СОММАМВЕЯ, Рох ВАЗЕ) и стала стандартом.
Для получения необходимой справочной информации пользова телю необходимо нажать клавишу ”Р \” (напоминание об этом со держится в правой верхней части экрана). Характер выдаваемой информации зависит от содержания экрана и положения курсорауказателя в меню.
По своей структуре система выдачи контекстной информации представляет собой управляющую программу и текстовый файл, содержащий собственно справочную информацию. Такая организа ция структуры позволяет получить гибкую и легко адаптируемую к новым условиям систему.
Управляющая программа для обработки прерываний от клавиши ”Р\ ” написана на языке программирования ТигЬо Разса1 и включена в комплекс динамического проектирования интерфейса "КРОКУС”.
Тексты сообщений, выдаваемые на экран при нажатии клавиши ”Г1" размещены в файле С//Л кер. При необходимости изменить или дополнить эти сообщения новой информацией нужно указан ный файл откорректировать в любом текстовом редакторе (Лек сикон, Фотон и др.).
Из структуры файла контекстной подсказки следует, что каждый экран помещается в соответствующий раздел, обозначае мый м#ТВНМРСй. Для удобства в настоящем файле в левом верх нем углу находятся условные обозначения экрана (например, 4). Работая в системе и переходя из основного экрана в под сказку пользователь запоминает обозначения, а затем в текстовом редакторе заполняет соответствующий раздел нужными пометками - замечаниями, предложениями, рисунками.
7.4.СТРУКТУРА АРХИВА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Верхний уровень организации хранения программного обес печения и технической документации состоит в размещении на жестком диске В корневого раздела с именами ”КАЯРТГ\ а в нем - подразделов с именами ”АЯМ”, ”АЯМВОС”, ”8-1-МОВ” и возможно, некоторых других. В каждом подразделе организован файл ш/огт. и в котором дается краткая характеристика со держащихся текстов программ, управляющих программ {ЪаХ - файлов), трансляторов, процедур. В процессе разработки дан ный файл может быть пустым и заполняться после окончательной сдачи системы в опытно-промышленную эксплуатацию.
Собственно структура технической документации (включая прокомментированные исходные тексты программ) повторяет структуру основной системы. Соответственно, экран (см. рис. 7.2) в основном поле содержит следующую информацию.
Состав технической документации:
1.Управляющая программа системы моделирования.
2.Проходческо-очистной комбайн типа Урал.
3.Бункер-перегружатель (БП).
4.Шахтный самоходный вагон (ШСВ).
5.Ленточный конвейер (ЛК).
6.Подсистема "Организационно-технические простои”.
7.Обслуживающие подсистемы, процедуры сборки.
Каждый пункт данного меню клавишей ”Р\ " раскрывает кон текстную информацию, аналогичную АРМ "Технолога-горняка”,
т.е. имеется файл прямого |
доступа |
А/р, |
заполняемый в |
процессе разработки. Для |
этого пользователь |
подводит свето |
вое пятно к необходимому пункту меню, входит в него, и нажи мает клавишу На экран закружается контекстная инфор мация, соответствующая данному пункту меню. Если объем ин формации превышает один экран, то ее можно пролистывать с помощью клавиш (вперед) и "Р#1/р” (назад).
Ограниченный объем книги и технические возможности изда ния не позволяют в полном объеме дать описание программного продукта. Все заинтересованные организации могут получить более подробную информацию у разработчиков - КарПТИ (470061, Казахстан, г. Караганда, б. Мира, 56, Степанову П.Б.) и ПО "Уралкалий” (618418, г. Березники, Пермской обл., ул. Пяти летки, 63, Богодухову С.И.).
7.5. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Эффективность горного производства, связанная с функцио нированием сложных современных технологических комплексов, существенно зависит от качества прогнозирования и планирова ния технологических систем добычи полезного ископаемого. Обеспечение прогрессивного развития калийной промышленности должно опираться на высокоэффективные комплексные методы прогнозирования развития технологических горных систем, сущ ность которых заключается в переходе от прогноза на основе статистического анализа выходных показателей сложных систем как "черного ящика" к их прогнозированию с помощью машинного эксперимента на ЭВМ, реализующего имитацию функционирования подобных объектов на основе математического описания их структур и моделей работоспособности элементов структур в рамках целостной системы горного предприятия.
Структурно-поведенческие свойства подобных сложных си стем, к которым относятся технико-технологические горные системы, являются определяющим фактором использования прин ципов и методов системологии для установления и прогнозиро вания их поведения. В соответствии с современными представ лениями прогноз развития рассматривается как специфически
аргументированная информация о будущей технологической системе рудника. Содержание и степень достоверности такой прогнозируемой информации определяется возможностями реали зации прогнозируемых явлений и тенденций. Поэтому подобный прогноз должен базироваться на системной макромодели сто хастического процесса выемки, транспортирования и подъема руды, отражающий как структуру, так и параметры технико технологической горной системы на основе математического мо делирования на ЭВМ. Прогноз с помощью математического моде лирования - вычислительного эксперимента на ЭВМ - обеспечи вает предсказание поведения исследуемого горного объекта в условиях, где эксперименты вообще невозможны.
Возрастающие требования к качеству и эффективности функ ционирования сложных горных систем обусловливают в процессе прогнозирования и проектирования необходимость более широ кого учета реальных воздействий, факторов и ситуаций неоп ределенности. Прогноз характера и интенсивности проявлений геомеханических процессов в горном массиве как реакции среды
вусловиях конкретной разработки является основой геомеханического обеспечения при конструировании технологической схемы, которое должно найти отражение в системе ограничений при выработке пространственно-планировочных решений, а также
вкачестве входных констант и функций функционально структурной макромодели технологической схемы. Случайный ха рактер процесса выемки, обусловленный геомеханическими, тех ническими и организационно-технологическими факторами, зна чительная динамика подземных грузопотоков, стохастический характер работы многочисленных машин и механизмов, вариа
бельные и динамичные технологические схемы выемки, тополо гия, бункеризация определяют большой вероятностный комплекс взаимообусловленных связей и значимость реализации систем ного подхода.
Комплексное прогнозирование развития технологам и техники горного производства, опираясь на системный подход, органи чески объединяет методы математического и эвристического прогнозирования, которые в своей совокупности позволояют осуществлять прогноз развития целостных систем, какими яв ляются калийные рудники. На уровне эвристического прогноза осуществляется выбор вариантов (стратегий) технологических схем добычи угля и принципиальных технических решений, кото рые опираются на имеющийся научно-технический уровень раз вития горного производства, включающего такие аспекты как теоретические основы вскрытия и подготовки шахтного поля, технологических систем его разработки, выбора средств комп лексной механизации и т.п. В свою очередь, методы математи ческого прогнозирования должны базироваться на приемах иден тификации сложных технологических систем добычи руды, кото рые безусловно приводят к необходимости разработки и созда ния макромоделей технологических систем калийных рудников.
Системный подход к построению таких моделей требует объеди нения формальных и неформальных методов математического опи сания сложных вероятностных систем добычи, адекватно отра жающих как структурно-параметрическую композицию технологи ческой системы, так и аспекты конкретной технологии, органи зации и управления горным предприятием как единой системы. С учетом специфики горного производства разработка и созда ние научных основ прогнозирования, планирований и управления развития горного производства практически приводит к необ ходимости разработки основ анализа и синтеза вероятностных динамических структур. Таким образом, для достижения поставленной цели необходимо обосновать и разработать метод моделирования, построить набор моделей и создать практически доступный инструмент реализации этой макромодели на ЭВМ.
Один из эффективных методов системного анализа и синтеза стохастических технологических горных систем - метод их фун кционально-структурного моделирования на основе имитационных моделей потенциальных Т-преобразований грузопотока элемен тами данных систем. Функционально-структурная макромодель технологической системы рудника адекватно отражает характер целостного процесса добычи руды, начиная с выемочных забоев и кончая поверхностным комплексом. При этом учитываются в системе как пространственно-планировочные решения (через структурное построение набора Т-преобразований), так и ра бота комплекса выемочных, транспортных и подъемных машин. Таким образом, если набор и последовательность Т- преобразований отражают схему вскрытия, систему подготовки и отработки шахтного поля (причем глубина прогнозирования по зволяет в динамике отразить данные аспекты), то качественный (элементный) набор Т-преобразований отражает эвристический прогноз морфологического состава горнотранспортных комплек сов оборудования и процессов на базе как имеющихся типов и видов горных машин, так и перспективных (гипотетических), а конкретное содержание моделирующего алгоритма отражает функциональные операции и прогнозируемые характеристики со ответствующей машины в конкретных горнотехнических условиях. В развитие функционально-структурной макромодели необходимо добавить на уровне Т-преобразований геомеханические модели, идентифицирующие процессы в горных массивах и отражающиеся в соответствующих входных параметрах и функциях Т- преобразований.
Подобное содержание макромодели определяет ее свойства как системной, стохастической, функционально-структурной. Свободная от многочисленных ограничений, связанных с форма лизованным аналитическим представлением горного производст ва , функционально-структурная макромодель технологической системы рудника впервые в рамках целостного гориотранспортного процесса отражает преобразования грузопотоков по всей цепочке машин и процессов и на этой основе позволяет полу
чить широкий спектр параметров и характеристик моделируемой технико-технологической системы, В сущности, результат моде лирования - это поведение данной системы, количественные и качественные оценки выходных параметров функционирования системы добычи руды. Это производительность, надежность, пропускная спосоооность элементов схемы, техническая эффек тивность ее функционирования, скорость подвигания панелей, периоды отработки блоков и т.п. Модульное построение функ ционально-структурной макромодели позволяет за один ”про гон” на ЭВМ смоделировать набор структурно-параметрических и морфологических альтернативных вариантов технологической системы. Другими словами, ЭВМ выступает в качестве полигона испытаний различных технологических схем добычи, как единого производственного горного комплекса. Это принципиально но вый, качественно более высокий уровень расчетов, проектиро вания и прогнозирования целостных горных систем, обеспечи вающий эффективное использование машинных методов анализа и синтеза на ЭВМ. Результат этого более точный прогноз, пла нирование и расчет показателей технологических систем добычи на системном уровне, более дифференцированный учет значимых входных параметров (по руднику в среднем до 500 и более учи тываемых технических, эксплуатационных и организационно технологических параметров). Идентификация целостной техно логической системы рудника дает качественно более объек тивные оценки ее функционирования, так как эти оценки осно вываются на выходных показателях, т.е. "конечного резуль тата" работы рудника и учитывают практически все значимые геомеханические, технологические, технические и организа ционные факторы в рамках формальных и неформальных методов конструирования и описания потенциальных Т-преобразований с помощью имитационного моделирования на ЭВМ.
Все вышеизложенное подчеркивает практическую целенаправ ленность и перспективность метода функционально-структурного анализа и синтеза технологических систем рудников на ПЭВМ. Данная информационная методология положена в основу разра
ботанного |
интерактивного программного |
комплекса "Синотс” |
для ППЭВМ |
1ВМ представляющего ядро |
автоматизированного |
рабочего места для решения комплекса задач прогнозирования, планирования, проектирования и управления горным произ водством.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Айвазян С.А , Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка. Справочное издание. - М.: Финансы и статистика, 1983.
2.Алотин Л.М., Степане П.Б. Моделирование и расчет транспортных систем горных предприятий. - Алма-Ата, Наука, 1979.
3.Бусленко Н.Л., Калашников В.В., Коваленко И.А. Лекции по теории сложных систем. - М.: Советское радио, 1973.
4.Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1968.
5. |
Вунш Г Теория систем. Пер. с нем. М.: Сов. радио, |
1978. 228 с. |
|
6. |
Габдрахимов И.Х., Папулов Л.М., Кузьменко АС. |
К расчету |
меж |
ходовых поддерживающих целиков при комбайновой добыче калийных |
руд. |
Всб.: Промышленность горнохимического сырья. Вып. 1 М., 1977.
7.Гилл Л. Введение в теорию конечных автоматов. - М., Наука, 1966.
8.Голубев Б.М. Горно-геологические условия отработки сильвинитовых пластов Верхнекамского месторождения и рекомендации по выбору способов
выемки |
сильвинитовых руд. - В сб.> Разработка соляных месторождений. |
Пермь, |
1977. |
9. Грис Д. Конструирование компиляторов для цифровых вычислительных машин. Пер. с англ. '- М.: Мир, 1975.
10. Житков Э.Ф. Исследование рациональных параметров камерной системы разработки с плавным опусканием кровли на податливых целиках на примере Старобйнского месторождения калийных солей. Автореф. дис. канд. техн. наук. - Л., 1973.
11. Заде Л. Понятие состояния в теории систем. Пер. с анг. М.: 1966,
с.49-65.
12.Ланге О. Целое и развитие в свете кибернетики. - В кн.: Исследование по общей теории систем. М.: Прогресс, 1969, с. 181 - 215.
13.Меликов А.Н. Ориентированные графы и конечные автоматы. М., Наука, 1971.
14. Моделирование |
как метод научного |
исследования. Сб. науч. ста- |
тей / МГУ. - М.: МГУ. |
1965. |
|
15.Моисеев Н.Н. Неформальные процедуры и автоматизация проектиро вания / Новое в науке и технике. М.: Знание, 1979, № 3.
16.Разработка и внедрение технологии послойной комбайновой выемки
пласта Кр. П с магазинироваиием руды. Отчет о НИР. Стадия: заключи тельная. УФ ВНИИГ. Б08798400402. Этап 23. № гос. регистр. 81086621, инв. № 02820068563. Пермь, 1981.
17.Шеннон К Работы по теории информации и кибернетике. - М.: И.Л.,
1963.
18.Ямщиков В.С. Методы и средства исследования и контроля горных
пород и процессов. - |
М., |
Недра, |
1982. |
|
19. |
ЬозкотМ А. |
Ыото^гаш запсНготхаед Ро(1г1етпо^а 1гадзрогШ ко- |
||
1о\уе§о. |
5Ь. Ргге§1апс1 |
сопнсгу, № |
11, 1964. |
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие |
|
|
|
|
|
3 |
|
1. |
Проблемы совершенствования технологии отработки калийных плас |
||||||
тов |
|
. |
|
|
|
|
5 |
1.1. |
Краткая |
горно-геолошческая |
характеристика |
условий |
разработ |
||
ки Верхнекамского месторождения калийных солей................................... |
|
|
5 |
||||
1.2. |
Варианты |
камерной системы |
разработки и |
схемы |
закладочных |
||
р а б о т ..................................................................................................................... |
|
по* выемке рудных пластов |
с |
3 |
|||
1.3. |
Анализ схем и рекомендаций |
гадро- |
|||||
зак л ад к о й ................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
14 |
|
1.4. |
Оптимальные варианты разработки схем отработки пласта |
"Крас |
|||||
ный” - П с гидрозакладкой............................................................................. |
|
|
|
|
21 |
||
1.5. |
Камерная система разработки сильвинитовогб |
пласта |
Кр. П |
24 |
2.Технология выемки рудных пластов с гидрозаклдцкой выработан
ного пространства |
. |
. |
2.1. Схемы гидрозакладочных работ по пласту "Красный" - I I . .
2.2.Опытно-промышленная проверка технологии закладочных работ
2.3.Анализ наблюдений опытно-промышленной проверки системы раз работки .....................................................................
2.4. |
Экономическая эффективность внедрения схемы выемки пласта |
Кр. |
П с гидрозакладкой . |
3.Основы системного анализа выемочно-транспортного комплекса ма шин .
3.1.Проблематика системного анализа и основные понятия теории систем
3.2.Канонические уравнения* динамической системы ’
3.3.Операторы переходов и выходов
3.4.Редукция модели системы........................................
3.5.Общие принципы построения* моделей* элементов
3.5.Общие принципы построения моделей элементов системы*
4.Функционально-структурное моделирование выемочно-транспортного
комплекса |
. |
4.1.Структура и функция систем машин как основа системно-струк
турного моделирования процесса
4.2.Исходный принцип функционально-структурного моделирования
системы
4.3. |
Обобщённая модель транс'по'ртно-технолотческого * преобразова |
ния |
грузопотока |
4.4.Потенциальное Т-преобразование* как модель сопряжения элемен
тов системы
4.5.Фукционально-структурный анализ ’и синтез* системы*
4.6.Формализованная модель и адекватная структура процесса
5.Разработка математических методов и программного обеспечения
моделей схем очистной выемки с закладкой .
5.1. Обоснование метода моделирования процессов горных работ по технологическим состояниям
28
37
45
51
54
54
57
58
61
64
70
70
75
79
85
90
98
101