книги / Методология проектирования строительства подземных сооружений

ность гибкого и своевременного реагирования на изменения элементов системы "массив — технология подземное со­ оружение" в процессе проектирования всего жизненного цикла объекта.

Общая схема формирования технологических вариантов проектирования как набора типовых функциональных моду­ лей приведена на рис. 3.22. Приведенная блочно-иерар­ хическая схема позволяет генерировать варианты из типо­ вых функциональных модулей ( А и Б ) в зависимости от на­ бора частных задач и их постановок, а также структуриро­ вать описания и расчленять представления о проектируемом объекте на некоторые уровни и аспекты.

Одним из главных аспектов развития методологии проек­ тирования является создание механизма соответствия вари­ антов проектных решений динамике внешних условий (блок В). Большие резервы в развитии этого направления находят­ ся в области структуризации горно-геологических условий, методов подготовки и способов воздействия на массив гор­ ных пород способов строительства и организационно­ технических решений при строительстве подземных соору­ жений в сложных горно-геологических условиях, а также размещаемых в них объектов, предназначенных для повтор­ ного использования. Значительные достижения в решении конкретных технологических задач, позволяющих путем их группировки по основным функциональным характеристи­ кам, представляют возможность адекватно определять иден­ тификационные признаки природно-техногенных явлений, являющихся доминирующими в процессах изменения свойств массива и его взаимодействий с подземным соору­ жением. То есть, реализовывать взаимосвязи в элементах динамической модели "массив - технология подземное со­ оружение " на базе анализа и обобщения сгруппированных частных задач.

Общая схема формирования модели соответствия элемен­ тов системы показана на рис. 3.23. В схеме показаны области структуризации классификаций (условий, технологий, под­ земных объектов). Разработка структурных областей являет­ ся самостоятельной задачей исследования. В данной работе мы только выявляем направления развития методологии

Рис. 3.22. Схема формирования технологических вариантов проектирования

Рис. 3.23. Схема формирования модели соответствия элементов системы "массив - технология - подземное сооружение"

проектирования, сознательно переводя ее с семантической области горного дела в семантику информационных техно­ логий, поскольку, как показывает современная тенденция развития науки и техники, в области сопряжения информа­ ционных технологий с горным делом лежит область разви­ тия последнего.

Реализация информационного подхода к методологии проектирования подземных сооружений требует дальнейше­ го развитая системной методологии в области формирования собственно методологии проектирования как набора проце­ дур, каждая из которых должна соответствовать функцио­ нальному назначению проектируемого элемента (процесса)

это соблюдение условия декомпозиции и, одновременно, со­ ответствовать взаимосвязям на уровне функциональных ха­ рактеристик всем элементам системы "массив - технология - подземное сооружение".

Многофакторность условий, множественность стохасти­ чески возникающих задач проектирования создают условия, в которых многокритериальная оптимизация проектных ре­

шений становится трудно выполнимой без предварительной оценки постановки проектного задания. Такая оценка долж­ на предшествовать началу проектирования и технологически представляет собой формирование информационной модели объекта проектирования, ее адекватности внешним условиям и возможности ее реализации. Содержание этой модели включает сопряженные элементы системы "массив - техно­ логия - подземное сооружение" в границах проектируемого объекта. Схема такой модели приведена на рис. 3.24 и вклю­ чает основные содержательные элементы, которые должны участвовать в предварительной оценке постановки проектно­ го задания. Эта элементы отображают необходимый набор исходных данных (или требований к составу и содержанию исходных данных), содержательный анализ которых позво­ лит уже на предпроектной стадии оценить затраты на проек­ тирование, последующее создание и функционирование подземного сооружения.

На рис. 3.24 приведены 7 стадий и видов проектирования подземных сооружений, начиная с проведения инженерных изысканий и заканчивая его возможным повторным исполь­ зованием. Структурная модель проектирования строительст­ ва и повторного использования подземных сооружений при­ ведена на рис. 3.25. В общем случае проектирование может осуществляться по двум основным вариантам. Первый вари­ ант предполагает проектирование строительства подземных сооружений для добычи полезных ископаемых с учетом только основного функционального назначения. Проектиро­ вание же повторного использования подземного сооружения выполняется уже на последующих стадиях его существова­ ния, начиная со строительства, эксплуатации и заканчивая консервацией.

Второй вариант предполагает проектирование строитель­ ства подземных сооружений для добычи полезных ископае­ мых уже с учетом повторного использования. В обоих вари­ антах необходимым элементом является мониторинг за состоянием подземного сооружения в процессе строительст­ ва и эксплуатации, позволяющий использовать управляе­ мые технологические процессы путем оперативного регу­ лирования их входящих и выходящих параметров.

©

Стадия и вид проектирования

^ Изыскания |*—^роаггнроваяне |

А к

1Г

Р е * у л ь «г а т (проект, строительство, эксплуатация подземного сооружения)

- прямая продукция; (и) - повторное использование; §- требования к проектным решениям; (Т) - реализация требований

Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостат­ ки. Так, первый вариант требует меньших затрат на само проектирование и значительно меньших капитальных затрат для собственно строительства подземных сооружений. По­ мимо этого, в процессе строительства поступает дополни­ тельная геологическая информация о вмещающем подземное сооружение породном массиве, что повышает достоверность проектирования повторного использования техногенного подземного пространства. Имеющийся при этом резерв вре­ мени позволяет без ущерба принять решение о переориен­ тации нового функционального назначения подземного со­ оружения при повторном использовании с учетом постоянно изменяющейся экономической, социальной и экологической обстановки.

Однако при цервом варианте резко возрастают затраты на переоборудование подземного сооружения для его по­ вторного использования. В общем случае выбор того или иного варианта проектирования определяется технико­ экономическими показателями каждого конкретного под­ земного сооружения за весь срок его существования.

Учитывая сложившуюся ставку кредитования в мировой практике и в России, вложение капитальных затрат имеет смысл при их отдаче в течение 2-3 лет в России и 8-10 лет в мире. Поэтому капитальные горные выработки с большим первоначальным сроком службы целесообразно проектиро­ вать для повторного использования по первому варианту. По части этого варианта для повторного использования необхо­ димо проектировать и уже существующие горные выработ­ ки.

Второй вариант является более предпочтительным для горных выработок, имеющих небольшой срок службы (очи­ стные и подготовительные) и ежегодно погашаемых.

На рис. 3.26 приведена общая блок-схема методологии проектирования повторного использования подземного тех­ ногенного пространства. Объектами проектирования явля­ ются пригодные для повторного использования существую­ щие горные выработки на действующих и закрываемых гор­ ных предприятиях, а также вновь сооружаемые горные вы­ работки на строящихся, эксплуатируемых и реконструируе-

зывает технология строительства, которая является третьим элементом системы. Причем, технология строительства во многом определяет характер взаимодействия подземного со­ оружения и окружающего породного массива на период все­ го его жизненного цикла.

2. Эффективность проектирования строительства подзем­ ного сооружения как элемента сложной геосистемы «массив - технология - подземное сооружение» определяется уровнем типизации как самих элементов системы, так и их взаимо­ связей, позволяющих гибко реагировать на изменение тех­ ногенных и антропогенных факторов путем оперативного регулирования технологических параметров, обеспечивая тем самым устойчивое функционирование подземного со­ оружения на период всего жизненного цикла.

3.Концепция эффективного управления геосистемой "массив - технология - подземное сооружение" в сложных горно-геологических условиях должна базироваться, с одной стороны, на заранее запрограммированных проектных ре­ шениях, минимизирующих изменение равновесного состоя­ ния системы, а с другой - на реализации активного геомеханического мониторинга.

4.В основе концепции эффективного информационного обеспечения строительства подземных сооружений в слож­ ных горно-геологических условиях должно лежать разумное сочетание базовой (априорной, полученной до начала строи­

тельства) информации о ПТГС и информации о динамике ее структуры, свойствах и состояний в процессе жизненного цикла подземного сооружения.

5. Проектирование любых подземных сооружений должно включать в себя возможность их повторного использования в новом функциональном качестве. Для вновь проектируе­ мых горнодобывающих предприятий это должно заклады­ ваться на стадии проекта строительства горного предпри­ ятия; для эксплуатируемых горнодобывающих предприятий - на стадии разработки ежегодных планов развития горных работ; для ликвидируемых шахт на стадии технико­ экономического обоснования их закрытия.

6. Подземные сооружения, расположенные в сложных горно-геологических условиях, в новом'функциональном ка­