Ю.А. Шпургалов, 2004 УДК 621.385 Ю.А. Шпургалов ИНФОРМАЦИОННАЯ ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ОСЕДАНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ПОДРАБОТКИ т у яд выполненных автором исследова- -Ł ний, например, [1, 2], позволяют за- юіючнть, что современная система управления калийным рудником будет эффективной лишь в том случае, если она будет базироваться на совместном решении задач планирования пока­ зателей производства, организации работ очи­ стных и проходческих комплексов, выбора технологии ведения горных работ, проектиро­ вания развития горных работ, минимизации отрицательных последствий от ведения горных работ. Такая сложная задача, представляющая собой комплекс взаимосвязанных подзадач, как показано в [1, 2], должна решаться исходя из представлений системного анализа на базе ис­ пользования информационных технологий. Для численного решения вышеназванной задачи необходимо формирование в автомати­ зированном режиме соответствующего инфор­ мационного обеспечения. Одним из важней­ ших разделов этого обеспечения являются дан­ ные, характеризующие оседание и деформацию земной поверхности в зависимости от вариан­ тов развития горных работ. Одним из способов создания такого раздела информационного обеспечения является разработка специальной информационной-имитационной модели по­ зволяющей получить численное значение ха­ рактеристик оседаний и деформаций земной поверхности в зависимости в любой точке шахтного поля в зависимости от выбранного варианта развития горных работ. Следует также учесть, что самым значи­ тельным отрицательным влиянием на окру­ жающую среду в условиях Старобинского ме­ сторождения калийных руд, расположенного в равнинной местности, являются оседания и деформации земной поверхности, приводящие к заболачиваемости сельхозугодий и других ценных земель. Кроме того, при значительных оседаниях возможно нарушение водозащитной толщи и, как следствие, проникновение грун­ товых вод в рудник. Разработанная и представ­ ленная в статье модель позволяет не только формировать необходимый раздел информаци­ онного обеспечения в автоматизированном ре­ жиме, но и проводить исследования в автоном­ ном режиме, направленные на обоснование применения того или иного варианта организа­ ционно-технологической схемы отработки ка­ ждого конкретного участка шахтного поля, ис­ ходя из позиций природоохранных мероприя­ тий. Вышеназванная имитационная модель реализована на персональном компьютере типа PC/AT, работающего под управлением опера­ ционной системы MS DOC и представляет со­ бой пакет программ, позволяющих по опреде­ ленным входным данным, представляющим собой варианты развития горных работ, моде­ лировать оседания и деформации земной по­ верхности как вдоль заданной оси, так и по площади. Вся входная информация, используемая моделью, условно разделена между собой на оперативную и нормативно-справочную. К оперативной информации относятся ко­ ординаты углов участков шахтных полей (па­ нелей, блоков) или их составных частей, кото­ рые уже были отработаны или предполагаются к отработке, согласно плана развития горных работ. Скорость подвигания фронта добычных работ на каждом заданном участке или его со­ ставной части предполагается постоянной. Па­ нель или блок разбивается на условные состав­ ные части для того, чтобы таким образом учесть изменение во времени скорости подви­ гания фронта добычных работ на различных участках блока или панели. К входной инфор­ мации также относятся: глубина расположения выработок относительно поверхности земли и 53 Рис. 1. Изолинии оседания земной поверхности от подработки время начала и окончания добычных работ на каждой выработке или ее составной части. Связь между входной и выходной инфор­ мацией обеспечивается за счет автоматизации расчетов по утвержденной соответствующими инстанциями методике определения оседаний и деформаций земной поверхности от подра­ ботки на Старобинском месторождении. Для проверки адекватности и достоверно­ сти модели был проведен численный экспери­ мент. Сравнивались результаты расчетов полу­ ченных традиционным способом и результаты, полученные с помощью имитационной модели. На рис. 1 представлены в качестве примера функционирования модели расчетные изоли­ нии оседаний земной поверхности. Полное совпадение результатов расчетов полученных с помощью имитационной модели с результата­ ми расчетов, полученных традиционным мето­ дом по утвержденным методикам, позволяет сделать вывод об адекватности и достоверно­ сти модели моделируемому процессу. Как уже указывалось выше, разработанная имитационная модель функционирует в составе автоматизированной системы оптимального управления производственной деятельностью рудника. Входная информация для модели обес­ печивается выходной информацией других информационных моделей системы и ин­ формацией базы данных системы. Вместе с тем, модель оседаний и деформа­ ций земной поверхности может функциониро­ вать и автономно. В результате проведения с ее помощью имитационного эксперимента, могут быть обосновано выбраны те варианты организа­ ционно-технологических схем для отработки ка­ ждого конкретного участка шахтного поля, кото­ рые наиболее полно удовлетворяют требовани­ ям природоохранных мероприятий. Все применяемые на рудниках РУН “ПО” Беларуськалий” организационно­ технологические схемы добычи руды можно разбить по их влиянию на оседание земной по­ верхности на 3 группы: • камерная система отработки (КСО); • селективная система отработки (ССО); • валовая система отработки (ВСО). Следует отметить, что наиболее значитель­ ные оседания земной поверхности присущи применению валовой системе отработки. На рис. 2 представлен алгоритм проведения такого имитационного эксперимента. Данный алгоритм начинается с определения стратегии развития горных работ (бл.1). Затем, вдоль вы­ бранных осей наблюдения и по площади в це­ лом в результате работы модели, сравниваются прогнозируемые результаты оседаний и де­ формаций земной поверхности с допустимыми (бл.2-бл.6). Если максимальные значения осе­ даний и деформаций земной поверхности не превышают допустимых значений, то рассмат­ риваемый вариант развития горных работ счи­ тается принятым и все соответствующие ему организационно-технологические схемы отра­ батываемых или предполагаемых в дальней­ шем к отработке участков шахтных полей счи­ таются обоснованными (бл.7, бл. 12-бл.14). В том случае, если значения результатов оседаний и деформаций поверхности превыша­ ет допустимые ограничения, то в результате имитационного эксперимента определяются для каждого конкретного участка шахтного поля соответствующие варианты организаци­ онно-технологических схем, обеспечивающие значения максимальных оседаний и деформа­ ций земной поверхности не превышающие до­ пустимых (бл.8-бл.П). Это достигается за счет замены валовой системы отработки некоторых или всех участков шахтных полей на камерную систему отработки или селективную систему отработки по указанному алгоритму. В том случае, если в результате описанных процедур не удается определить такие органи­ зационно-технологические схемы отработки участков шахтных полей, которые 54 обеспечивали бы приемлемые, с точки зрения природоохранных мероприятий, оседания и деформации земной поверхности, согласно, предложенного алгоритма, следует изменить саму первоначальную стратегию ведения гор­ ных работ (бл. 10,бл. 1). В результате выполненных исследований могут быть сделаны следующие выводы: Рис. 2. Алгоритм имитации- онного эксперимента по обос­ нованию варианта организаци- онно-технологи-ческой схемы отработки участка шахтного поля 1. Для формирования в автоматизированном ре­ жиме информационного обеспечения численного решения ряда оптимизаци­ онных задач горного про­ изводства, решаемых на основе использования ин­ формационных технологий, может быть использована разработанная и представ­ ленная информационная- имитационная модель осе­ даний и деформаций зем­ ной поверхности. 2. В результате числен­ ного эксперимента уста­ новлена адекватность и достоверность модели мо­ делируемому процессу. 3. Разработан алгоритм проведения имитационного эксперимента для обоснования применения в каждом конкретном случае применяемого с точки зрения природо­ охранных мероприятий типа организационно­ технологической схемы отработки шахтного поля. СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ 1. Богатов Б.А., Шпургалое Ю.А. Математическое моделирование и обоснование решений в горном произ­ водстве. - Минск: Белорусская горная академия,2002. - 367 с. 2. Шпургалое Ю.А. Оптимизационное моделирова­ ние производственной деятельности калийных рудни­ ков// Горный журнал,2003.№7.-С.55-56. — Коротко об авторах Шпургалое Юрий Анатольевич — кандидат технических наук, доцент. Белорусский национальный технический уни­ верситет. 55