psh.sap53[1]

Реконструкция шахты, как правило, приурочена к вскрытию новых горизонтов. При этом может быть произведено увеличение объемов добычи или же воспроизводство производственной мощности путем подготовки соответствующего фронта очистных работ на новом горизонте.

При вскрытии и подготовке нового горизонта проектируются: все горные работы, связанные со вскрытием и подготовкой

нового горизонта – стволы, шурфы, скважины, ОКД, камеры, горнокапитальные выработки по подготовке линии очистных забоев;

подъемные и вентиляционные установки, котельные, калориферные, кондиционеры и т.п.;

оборудование для проектируемого горизонта, замена устаревшего оборудования в общешахтных звеньях.

В случае увеличения производственной мощности дополнительно могут проектироваться:

расширение и переустройство действующих промышленных зданий, сооружений и внешних коммуникаций или строительство новых, необходимых для нормальной работы шахты после её реконструкции;

замена устаревшего оборудования во всех шахтных звеньях добычи и переработки угля.

7.2 Методы выбора технологических решений при проектировании вскрытия новых горизонтов и реконструкции шахт

До настоящего времени предложен целый ряд методов конструирования вариантов и оптимизации решений в проектах

91

вскрытия и подготовки новых горизонтов.

Наиболее часто выбор систем разработки, схем подземного транспорта, число действующих лав и панелей, размеры горизонтов решается с помощью метода экономико-математического моделирования.

Так же достаточно распространенным является и метод технико-экономического сравнения вариантов. Применяются хотя и очень редко методы поэтапного принятия проектных решений. При их реализации на первом этапе с помощью методов решения многокритериальных задач выбирают наиболее предпочтительные варианты. На втором этапе обычным сравнением вариантов выбирают оптимальный и определяют соответствующие ему количественные характеристики.

Производственная мощность шахты при её реконструкции или техническом перевооружении определяется чаще всего путем определения пропускной способности основных технологических звеньев.

Таким образом, применяемые при реконструкции методы оптимизации проектных решений практически не отличаются от методов, применяющихся при проектировании новых шахт. Принципиальные отличия чаще всего наблюдаются при конструировании конкретных вариантов вскрытия новых горизонтов и блоков.

7.3 Методы конструирования вариантов при реконструкции

шахт

Предложенные к настоящему времени методы конструирование вариантов проектных решений при реконструкции и техническом

92

перевооружении угольных шахт принципиально мало отличаются от методов, применяемых при проектировании новых шахт.

Наиболее распространенным является метод, основанный на использовании опыта технолога-проектировщика с учетом требований и рекомендаций нормативных документов. Поскольку даже в этом случае количество сформированных вариантов может быть достаточно большим, выбор из них предпочтительных рекомендуют осуществлять с помощью метода экспертных оценок, в частности методом «Дельфи».

Сучетом изложенного более интересным является перечень конкретных технологических решений, которые применяются на уровне вскрытия, подготовки, системы разработки угольных пластов, механизации горнопроходческих и очистных работ, схем транспорта и проветривания.

При вскрытии новых горизонтов могут применяться различные способы и схемы [18, 19].

Так при вскрытии новых этажей на крутопадающих пластах чаще всего применяется углубка действующих стволов. Основной его особенностью является закладка на каждом горизонте нового ОКД в полном объеме. При применении данного способа для вскрытия пластов на больших глубинах чаще всего приходится менять горнопроходные машины и ремонтировать действующие стволы.

Возможен и способ вскрытия, предусматривающий проведения дополнительного нового скипового ствола. Его проведение позволяют

вдальнейшем вскрывать последующие горизонты без существенного влияния на функционирование шахты. В то же время этот способ весьма капиталоемок.

Сцелью уменьшения затрат на сооружение ОКД предложен

93

способ, согласно которому нижележащий горизонт вскрывается наклонным главным квершлагом и углубленным вспомогательным стволом. Объем горно-капитальных работ в этом случае заметно уменьшается, но возникает проблема пересечения квершлагом выбросоопасных пластов, а так же возможность его выхода за пределы свиты при угле наклона квершлага 180 . Кроме того наклонный квершлаг образует дополнительную ступень в подземном транспорте угля, что отрицательно сказывается на его производительности.

Избежать этого недостатка можно путем проведения в лежачем боку свиты пластов полевого уклона, оборудованного скиповым подъемом для капитальных выработок, но в этом случае еще более негативно проявляется недостатки ступенчатого транспорта. Если же заложить уклон в плоскости напластования пород под углом 180 , то это приведет к отклонению нижней приемной площадки уклона в сторону от этажного квершлага, что потребует дополнительного проведения полевого штрека.

Возможно также вскрытие и слепыми стволами; наклонными и вертикальными. Их применение требует дополнительных затрат на сооружение верхних и нижних приемо-отправительных площадок или же ОКД, что связано с дополнительными затратами.

Еще один из способов предусматривает вскрытие нового горизонта комплексом наклонных квершлагов или уклонов. В этом случае не производится углубка вспомогательных стволов, но в то же время растут затраты на проведение наклонных выработок и ухудшается пропускная способность вспомогательного транспорта.

При вскрытии пологопадающих пластов на новых горизонтах применяется углубка действующих стволов, как и при крутопадающих

94

пластах; проведение нового скипового ствола.

Кроме того возможно проведение транзитного уклона с одновременным углублением действующего или проведением нового вспомогательного ствола. Последние два варианта более предпочтительны, так как практически не влияют на эксплуатационную деятельность шахты, исключают ступени во вспомогательном транспорте и не предусматривают проведения ОКД на новом горизонте в полном объеме.

При выборе способов подготовки предпочтение следует отдавать погоризонтному с отработкой лавами по восстанию.

Если учесть, что в большинстве случаев с увеличением глубины пласты выполаживаются такой способ подготовки может быть доминирующим. На крутопадающих пластах неизменным остается этажный способ подготовки.

При выборе систем разработки предпочтение следует отдавать столбовым или комбинированным системам с прямоточным проветриванием выемочных участков при отработке газоопасных пластов.

При выборе очистного оборудования ставку следует делать на высокопроизводительные механизированные комплексы, которые в заданных условиях могут обеспечить максимальную нагрузку на лаву.

Проведение горных выработок целесообразно осуществлять комбайновым способом, если позволяет крепость пород.

При соответствующих углах падения участковый и магистральный транспорт целесообразно принимать конвейерным. Вспомогательный транспорт по наклонным выработкам должны быть преимущественно монорельсовым или с применением напочвенных моноканатных дорог.

95

8 СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

8.1 Цели и основные принципы создания систем автоматизированного проектирования

САПР – организационно-техническая система, включающая комплекс взаимоувязанных с подразделениями проектной организации средств автоматизированного проектирования [3].

Под средствами автоматизированного проектирования подразумевают ЭВМ и различные виды оргтехники, предназначенные для обработки информации и её передачи пользователям как в машинном так и в бумажном виде, а также для размножения.

Основной целью САПР является повышения качества проектирования и, как следствие, технико-экономического уровня проектов.

Кроме этого САПР направлена на повышение производительности труда проектировщиков, что ведет к снижению стоимости проектных работ.

Для достижения указанных целей необходимо совершенствование технологии и организации проектирования на основе широкого применения современных математических методов, средств вычислительной и иной оргтехники. Помимо этого САПР предусматривает обязательное применение многовариантного проектирования и существенное расширение количества прорабатываемых вариантов проектных решений.

Еще одной отличительной особенностью САПР является создание электронной базы данных для проектирования и

96

соответствующих информационно-поисковых систем (ИПС). Электронная база данных включает в себя данные об объекте проектирования, действующие эталоны проектов, нормативнотехнические документы, типовые проектные решения, пакеты прикладных программ, справочную информацию о различных видах техники и технологии, материалах, ценах и т.п.

ИПС позволяют оперативно находить в базе данных необходимую информацию, формировать локальные базы данных для их обработки с помощью прикладных программ и выполнении необходимых расчетов.

САПР направлена так же на обеспечение качественного оформления и выдачи заказчикам проектной документации с помощью различных видов оргтехники: плоттеров, ксероксов, сканеров.

Еще одним важным аспектом САПР является повышение доли творческого труда проектировщиков за счет существенного уменьшения объема рутинных вычислительных и оформительских работ.

В настоящее время различают САПР-Т (технологического проектирования). При проектировании строительства используют САПР-П (строительного проектирования). При проектировании шахт используют САПР обеих видов. САПР-Т в свою очередь подразделяют на САПР-Тн (проектирования предприятий с непрерывным характером производства) САПР-Тд (с дискретным характером производства) и САПР-Тн.д (непрерывно-дискретный характер производства). Последний вид САПР - применяется для проектирования угольных шахт.

По месту и роли человека в системе различают САПР советчики

97

и проектировщики. Первые системы выдают проектные решения и рекомендации по нескольким вариантом предоставляя право проектировщику принимать окончательные решения. Вторые выдают окончательные решения и необходимую документацию и позволяют вмешиваться в процесс проектирования только в сбойных ситуациях.

При этом реализуются системы с визуальным и без визуального контроля процесса проектирования, без обратной связи. Они не позволяют оперативно вмешиваться в данный процесс. Системы с визуальным контролем и обратной связью позволяют оперативно вмешиваться в процесс проектирования.

По системотехническому уровню и способу проектирования выделяют системы, реализующие локальные, как правило, информационно и программно не взаимосвязанные проектные задачи или комплексы задач. Именно эти системы нашли широкое применение при проектировании шахт. Кроме этого существуют и системы, основанные на комплексном подходе к проектированию с использованием интегрального банка данных. Эти системы чаще всего используются при проектировании предприятий с непрерывным характером производства и являются более совершенными.

8.2Структура САПР

Основными структурными звеньями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем. По назначению они подразделяются на проектирующие и обслуживающие.

К первым относят подсистемы, направленные на разработку проектно-сметной документации по соответствующим разделам проекта.

98

Обслуживающие подсистемы выполняют вспомогательные функции и предназначены для поддержания работоспособности проектирующих подсистем. К их числу относят подсистемы: графического отображения объектов проектирования; документирования; информационного поиска и др.

Указанные подсистемы в свою очередь включают в себя функциональные и обеспечивающие части.

Функциональная часть–совокупность информационновзаимосвязанных проектных процедур и операций, выполнение которых обеспечивают разработку документации заданного качества и объема по соответствующему разделу проекта.

Обеспечивающая часть состоит из проблемно-ориентированных компонентов, объединенных целевой функцией и создающих условия для нормального функционирования конкретной подсистемы.

Компонент-элемент обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме.

Основными компонентами по видам обеспечения являются: методическое – методы, математические модели и алгоритмы

решения проектных задач и документы, отражающие состав, правила создания, освоения, ввода в действия и эксплуатации средств автоматизации;

информационное - базы данных, инструкции, справочники и

т.п.;

программные - тексты программ, программы на машинных носителях, инструкции пользователей программ;

организационное – логические модели и технологические карты автоматизированного проектирования, различные положения,

99

инструкции, приказы, штатные расписания и другие документы, регламентирующие организационную структуру проектных подразделений и их взаимодействие с комплексом САПР.

8.3 Характеристика процесса автоматизированного проектирования

Процесс автоматизированного проектирования представлен на следующей схеме.

Задание на проектирование

Формирование идей проекта

Формирование исходного множества вариантов

Формирование базы данных

Расчет и оценка вариантов

Детализация решений и документирование

Согласование проектной документации

Рисунок 8.1 − Схема автоматизированного проектирования

Формирование идей проекта предусматривает составление и согласование задания на проектирование объекта и определение

100