Учебно-методический комплекс дисциплины преподавателя (стр. 6 )

Стандартизация является одним из важнейших средств улучшения качества проектов. Эффективность стандартизации обусловлена тем, что стандарт сочетает в себе технический регламент, организующий и вносящий единство в соответствующую область деятельности, с обязательной силой закона.

В зависимости от сферы действия и уровня утверждения установлены следующие категории стандартов:

Государственные стандарты — ГОСТ.

Отраслевые стандарты — ОСТ.

Стандарты предприятий — СТП.

Другие нормативные и методические документы для проектирования.

Особую группу нормативных документов для проектирования составляют разрабатываемые отраслевыми научно-исследовательскими институтами технологические схемы (например, «Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах», подготовленные Институтом горного дела им. ) и методики (например, по расчету нагрузок на очистные забои, по расчету температуры воздуха в горных выработках).

Рекомендуемая литература: основная [1-6], дополнительная [1-10].

Контрольные задания для СРМ (тема 2) [1- 6]

1. Основные направления совершенствования проектирования

2. Типовое проектирование

3. Основные принципы организация проектных работ

4. Этапы проектирования

5. Экспертиза и утверждение предпроектной и проектной документации

6. Основные нормативные и директивные материалы

Раздел 3 Критерий оптимальности при проектировании строительства и реконструкции шахт.

Тема 3 Критерий оптимальности при проектировании строительства и реконструкции шахт (4 часа)

План лекции

1. Количественные и качественные параметры.

2. Понятие критерия эффективности. Критерии эффективности. Совокупность критериев эффективности при решении многоцелевых задач.

3. Основные требования к критерию эффективности.

Горное предприятие характеризуется комплексом качественных и количественных параметров (характеристик).

Качественные параметры характеризуют конструктивные, организационные и технические стороны технологии разработки угля. К ним относятся схема и способ вскрытия, схема подготовки, вентиляции и транспорта, система разработки и средства механизации производственных процессов, порядок отработки пластов и выемочных участков и др.

Характерным для качественных параметров шахты является их дискретность. Переход от одного качественного параметра к другому происходит дискретно и в целом.

Качественные параметры, как правило, не имеют натуральной размерности. Их выбор носит альтернативный, взаимоисключающий характер. В зависимости от того, применяется или не применяется соответствующий качественный параметр в варианте технологической схемы разработки, ему можно придать значение соответственно 1 или 0. Совокупность качественных параметров шахты можно объединить в дискретное множество {Хкач. д}.

Количественные параметры характеризуют шахту, производственные процессы, технологическую схему шахты, горно-геологические и горнотехнические условия с количественной стороны и они имеют количественную меру.

Одни количественные параметры могут изменяться непрерывно (длина лавы, нагрузка на очистной забой, размеры панелей, блоков, горизонтов и др.), другие — дискретно (число блоков в шахтном поле, число горизонтов, число очистных забоев в одновременной работе). Количественные параметры, изменяющиеся непрерывно, условно можно объединить множеством {Хкол. н}, а параметры, изменяющиеся дискретно — множеством {Хкол. д}.

Отдельную группу качественных и количественных характеристик шахты представляют горно-геологические данные месторождения:

конфигурация месторождения или шахтного поля и его размеры; пространственное расположение угольных пластов свиты в шахтном поле, их число, гипсометрия, мощность, углы падения, газоносность и крепость; распределение запасов в шахтном поле и их объем; устойчивость пород почвы и кровли пластов и их крепость; характер покрывающих запасы пород и глубина залегания пластов и т. д.

Эти данные можно разделить на управляемые (например, водообильность, газоносность) и неуправляемые (расположение пластов, их гипсометрия и др.)

Природные характеристики не являются, однако, постоянными в шахтном поле. Их изменчивость носит случайный характер. Кроме того, информация об этих характеристиках имеет разную достоверность в зависимости от степени разведанности.

Одни характеристики изменяются дискретно (число пластов в свите, конфигурация шахтного поля), другие — непрерывно (газоносность, углы падения пластов и др.).

Качественные и количественные параметры шахты изменяются во времени. Темпы изменения параметров не одинаковы. Медленнее происходит обновление качественных параметров. Особенно это касается общешахтных элементов технологической схемы (вскрытие, подготовка, схемы транспорта, вентиляции). Это объясняется тем, что их изменение связано с весьма значительными затратами.

Поэтому основные общешахтные элементы технологической схемы пересматриваются через 15—20 лет.

Средства механизации очистных и подготовительных работ, элементы систем разработки и др. изменяются через 5—7 лет.

Более подвержены изменению количественные параметры: мощность шахты, нагрузка на очистной забой, длина лавы, скорость подвигания очистных забоев, размеры выемочных участков, панелей и др.

При большом количестве возможных вариантов технологической схемы шахты возникает проблема выбора окончательного. А так как надо выбрать наилучший вариант, то возникает необходимость оценки эффективности вариантов (общей полезности, выгодности, экономичности).

Разнородность осуществляемых в шахте производственных процессов и вместе с тем их органическая взаимообусловленность делают сложным само понятие эффективности технологической схемы, технологии. Отдельные элементы технологической схемы шахты должны удовлетворять целому комплексу общих и частных требований, некоторые из них могут иметь противоречивый характер.

Наиболее общие требования, предъявляемые к технологической схеме шахты:

1. Достаточная производительность - достаточная пропускная способность всех элементов технологической схемы: транспортных и вентиляционных горных выработок, средств механизации производственных процессов в шахте и на поверхности.

2. Безопасность.

3. Поточность технологии - способность технологической схемы обеспечить непрерывное выполнение основных производственных процессов по выемке, транспорту и подъему угля.

4. Концентрация разработки - достижение наибольшей нагрузки на горизонт, угольный пласт, транспортную выработку, выемочный участок и очистной забой. Чем больше добычи выдается из одного очистного забоя, тем меньшее число их вовлекается в работу, тем меньшее число горных выработок нужно поддерживать в каждый момент времени, тем меньшее число выемочных и транспортных машин и установок необходимо обслуживать.

Концентрация разработки достигается за счет:

·  интенсификации основных производственных процессов (очистные работы, проходческие работы, транспорт, проветривание и др.);

·  сосредоточения максимального объема горных работ в пределах одного горизонта, пласта, панели.

5. Надежность. Общая продолжительность безаварийной непрерывной работы шахты в течение каждых суток определяет производительность предприятия. Однако технологическая схема подземной разработки настолько сложна и многоэлементна, а природные условия настолько изменчивы, что возможна остановка любого процесса. Поэтому конструирование технологической схемы должно сводиться к применению таких элементов, при которых возможность наступления аварийных ситуаций становится маловероятной.

6. Динамичность. Технический прогресс и научные достижения непрерывно совершенствуют технологию подземной разработки. В этих условиях отдельные элементы и даже вся технологическая схема шахты могут оказаться устаревшими, затрудняющими применение передовых форм и способов ведения разработки, сдерживающими улучшение технико-экономических показателей по шахте.

Поэтому требование динамичности технологической схемы шахты предполагает предпочтение вариантов, отличающихся гибкостью к возможному изменению параметров отдельных элементов, к конструктивным переменам в топологии горных выработок, в особенности к росту пропускной способности тех или иных элементов схемы (подъемные стволы, схема вентиляции, система транспорта). Способность к объективному развитию, совершенствованию технологической схемы — качество, имеющее не только технический смысл, но и важное экономическое значение.

7. Наименьшая трудоемкость. Данное требование имеет обобщающий смысл, так как уровень трудоемкости разработки является показателем прогрессивности выбранных решений, средств механизации и состояния механизации производственных процессов на шахте и технологии в целом. Мерой эффективности технологической схемы шахты с точки зрения трудоемкости горных работ служит относительный показатель — трудоемкость добычи в человеко-сменах на 1000 т добычи. В равных условиях более низкая трудоемкость разработки обеспечивается поточностью технологии, полной конвейеризацией транспорта и подъема, высокой концентрацией горных работ, а значит — применением вариантов технологических схем, удовлетворяющих этим условиям.

8. Экономичность. Это требование в некоторой степени отражает предыдущее. Однако требование экономичности предполагает наряду со снижением трудоемкостью снижение материальных затрат на машины и механизмы, энергию, подготовку кадров т. д. Технологическая схема разработки считается экономичной не только вследствие малых эксплуатационных затрат на выполнение всех производственных процессов технологии, но также и одновременно вследствие невысоких капитальных затрат на строительство и развитие шахт. Часто в качестве меры экономичности технологической схемы принимают себестоимость 1 т угля и удельные капитальные затраты, т. е. затраты на 1 т годовой добычи.

9. Наименьший, но экономически оправданный уровень потерь угля. При разработке неизбежны частичные потери угля. Часть из них технически необходима (потери в охранных целиках под coopужениями на поверхности, в охранных целиках капитальных горных выработок.).