4 Выбор рациональной системы разработки

Выбор возможных вариантов систем разработки следует осуществлять по нормативным документам [10, 12]. Для этого необходимо сравнить область их применения с заданными горно-геологическими условиями.

Отобранные варианты следует оценить с помощью критериев функционально-структурной организованности [2] и выбрать из общего их числа конкурентоспособные.

Выбор конкурентоспособных вариантов осуществлять с помощь процедуры Парето [2].

Рассмотрим процедуру выбора рациональных систем разработки на конкретном примере.

Допустим, что для заданных условий по нормативному документу [11] выбрано четыре варианта систем разработки, соответствующие технологическим схемам №1 - 3, №6. Для каждой из них составим функционально-структурные модели (ФСМ), представленные в таблицах 4.1–4.4. Расшифровка функций горных выработок представлена в таблице 4.5. Знаком (+) обозначаются потенциально возможные функции для горной выработки.

По данным таблиц 4.1–4.4 рассчитаем значения критериев совмещения функций k_с.f их широты k_ш.f и концентрации структурных элементов k_n

(4.1)

где - количество выработок, которые выполняютi-й наборсочетаний функций ;

Таблица 4.1 – Функционально-структурная модель системы разработки по схеме №1

Наименование выработки

Функции

F2

F3

F23

F31

F32

F33

F34

F35

F36

F37

F38

F39

f 231

f 232

f 233

f 311

f 312

f 361

f 362

f 371

f 372

f 373

f 374

f391

f392

Ярусный конвейерный штрек

+

+

+

+

(+)

+

+

+

+

+

(+)

+

+

+

+

+

Ярусный воздухоподающий штрек

+

+

+

(+)

+

+

+

+

(+)

+

+

+

Таблица 4.2. - Функционально-структурная модель системы разработки по схеме №2

Наименование выработки

Функции

F2

F3

F23

F31

F32

F33

F34

F35

F36

F37

F38

F39

f 231

f 232

f 233

f 311

f 312

f 361

f 362

f 371

f 372

f 373

f 374

f391

f392

Ярусный воздухоподающий штрек

+

+

+

(+)

+

+

+

+

(+)

+

+

+

Ярусный вентиляционный штрек

(+)

(+)

+

+

+

Ярусный конвейерный штрек

+

+

+

+

(+)

+

+

+

+

+

(+)

+

+

+

+

Таблица 4.3 – Функционально-структурная модель системы разработки по схеме №3

Наименование выработки

Функции

F2

F3

F23

F31

F32

F33

F34

F35

F36

F37

F38

F39

f 231

f 232

f 233

f 311

f 312

f 361

f 362

f 371

f 372

f 373

f 374

f391

f392

Ярусный конвейерный штрек

+

+

+

+

(+)

+

+

+

+

+

(+)

+

+

+

+

+

Ярусный воздухоподающий штрек

+

+

+

(+)

+

+

+

+

(+)

+

+

+

Таблица 4.4 – Функционально-структурная модель системы разработки по схеме №6

Наименование выработки

Функции

F2

F3

F23

F31

F32

F33

F34

F35

F36

F37

F38

F39

f 231

f 232

f 233

f 311

f 312

f 361

f 362

f 371

f 372

f 373

f 374

f391

f392

Ярусный конвейерный штрек

+

+

+

+

(+)

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Ярусный вентиляционный штрек

+

+

+

(+)

+

+

+

+

+

+

Таблица 4.5 – Расшифровка функций сети горных выработок

Символ функции	Класс функции	Уровень функции	Содержание функции
F1	главная	I	Обеспечить добычу полезного ископаемого
F2	основная	П	Обеспечить доступ с поверхности к месту добычи полезного ископаемого
F3	основная	П	Обеспечить извлечение полезного ископаемого на поверхность
F21	вспомогат.	Ш	Вскрыть шахтное поле
F22	вспомогат.	Ш	Подготовить шахтное поле
F23	вспомогат.	Ш	Сформировать лавы
F31	вспомогат.	Ш	Обеспечить перемещение людей
F32	вспомогат.	Ш	Обеспечить размещение оборудования
F33	вспомогат.	Ш	Обеспечить транспорт угля
F34	вспомогат.	Ш	Обеспечить доставку материалов и оборудования
F35	вспомогат.	Ш	Обеспечить энергоснабжение
F36	вспомогат.	Ш	Обеспечить транспорт породы
F37	вспомогат.	Ш	Обеспечить проветривание мест ведения работ
F38	вспомогат.	Ш	Обеспечить водоснабжение мест ведения работ
F39	вспомогат.	Ш	Обеспечить водоотлив
F310	вспомогат.	Ш	Повысить безопасность отработки выбросоопасных пластов
f211	вспомогат.	IУ	Обеспечить с поверхности к транспортному горизонту
f212	вспомогат.	IУ	Обеспечить доступ с поверхности к вентиляционному горизонту
f213	вспомогат.	IУ	Обеспечить доступ с поверхности к дренажному горизонту
f214	вспомогат.	IУ	Обеспечить доступ к угольным пластам

Продолжение таблицы 4.5

Символ функции	Класс функции	Уровень функции	Содержание функции
f221	вспомогат.	IУ	Разделить шахтное поле на части
f222	вспомогат.	IУ	Сгруппировать пласты
f223	вспомогат.	IУ	Подготовить пласты
f231	вспомогат.	IУ	Сформировать выемочные поля
f232	вспомогат.	IУ	Сформировать выемочные участки (столбы)
f233	вспомогат.	IУ	Задать направление ведения очистных работ
f311	вспомогат.	IУ	Обеспечить транспортирование людей
f312	вспомогат.	IУ	Обеспечить запасной выход
f361	вспомогат.	IУ	Переместить породу в ОКД
f362	вспомогат.	IУ	Выдать породу на поверхность
f371	вспомогат.	IУ	Подать свежую струю воздуха
f372	вспомогат.	IУ	Подсвежить исходящую струю воздуха
f373	вспомогат.	IУ	Удалить исходящую струю воздуха
f374	вспомогат.	IУ	Обеспечить дегазацию углепородного массива
f391	вспомогат.	IУ	Переместить воду к главному водосборнику
f392	вспомогат.	IУ	Откачать воду на поверхность

m – количество вариантов сочетаний функций;

N_o – общее количество выработок;

F_{o -} общее количество выполняемых функций.

(4.2)

где - количество элементов, которые выполняетi-й набор сочетаний потенциальных функций

(4.3)

где N_i – количество выработок, которые обслуживает i-й набор частей шахтного поля n_i;

n_о – общее количество частей шахтного поля, которое обслуживается всеми выработками.

Для ФСМ, представленной в таблице 4.1 величина

,

,

.

При расчете k_n по ФСМ (табл.4.1) учтено, что для технологической схемы №1 воздухоподающий ярусный штрек 1-го яруса обслуживает только один 1-й ярус, а ярусный конвейерный обслуживает два яруса – 1-й и 2-й, поскольку при отработке 2-го яруса он используется повторно в качестве воздухоподающего.

Аналогичным образом рассчитаем k_с.f, k_ш.f и k_n для ФСМ (табл.4.2, 4.3, 4.4). В результате получаем для технологической схемы №2: k_с.f= 0,521; k_ш.f= 0,125; k_n= 0,5Для технологической схемы №3 значения критериев будут соответственно равны: 0,750; 0,125; 750, а для схемы №6: 0,733; 0,067; 0,50.

При расчетеk_n для схемы №2 было учтено, что два яруса обслуживаются уже тремя выработками. При чем каждая из них обслуживает только один ярус. Для схемы №6 при расчете k_n было учтено, что ярусный конвейерный штрек не используется повторно.

На основе полученных результатов расчетов k_с.f, k_ш.f и k_n с использованием процедуры Парето [2] формируется подмножество предпочтительных вариантов систем разработки. Для этого запишем рассчитанные значения критериев в таблицу 4.6.

Таблица 4.6 – Результаты расчетов критериевk_с.f, k_ш.f и k_n

Номер технологической схемы	Значения критериев
	kс.f	kш.f	kn
1	0,750	0,125	0,750
2	0,521	0,125	0,500
3	0,750	0,125	0,750
4	0,733	0,067	0,5.

Сравнение системы разработки разных технологических схем производится следующим образом.

Значение критерия k_с.f равное значению 0,750 схемы №1 сравнивается с k_с.f равным 0,521 для схемы №2. Поскольку 0,750 > 0,521, то по этому критерию схема №1 предпочтительнее схемы №2. Значения критерия k_ш.f для схем №1 и №2 равны (0,125 = 0,125). Следовательно по нему указанные схемы равноценны.

Значение критерия k_n для схемы №1 составило 0,750 и оказалось больше 0,500 для схемы №2. Следовательно первая схема предпочтительнее второй.

В результате сравнения схем №1 и №2 по всем критериям необходимо сделать вывод о том, что схема №1 предпочтительнее схемы №2. Поэтому схема №2 из дальнейшего сравнения исключается.

Далее необходимо сравнить схемы №1 и 3. Приведенные в таблице 4.6 значения критериев для обеих схем оказались равны. Поэтому обе схемы считаются равноценны и их следует оставить для последующего анализа.

Сравнение значений критериев схемы №3 и №4 показало, что все они для схемы №3 выше по сравнению со схемой №4. Следовательно, схема №4 безусловно хуже схемы №3.

На основе выполненных расчетов значений k_с.f , k_ш.f и k_n и их сравнения окончательно выбираем для дальнейшего анализа системы разработки, соответствующие схемам №1 и №3.