Методика повышения скорости и достоверности принятия решения при проектировании очистных работ в сложных горно-геологических условиях

Оригинальная статья

УДК 004.942; 622.3 c А.Н. Стародубов1,2, В.В. Зиновьев1,2, 2025

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь №10-2025 /1198/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-10-99-106

Авторы

Стародубов А.Н. канд. тех. наук, доцент, заместитель директора Института угля, ФГБНУ ?Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН?, 650065, г. Кемерово, Россия, доцент, ФГБОУ ВО ?Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева?, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: a.n.starodubov@gmail.com

Зиновьев В.В. канд. тех. наук, доцент, заведующий лабораторией, ФГБНУ ?Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН?, 650065, г. Кемерово, Россия, доцент ФГБОУ ВО ?Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева?, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: zv150671@gmail.com

Аннотации

Реализация перспективного направления – конструирования механизированных крепей с контролируемым выпуском угля подкровельной толщи на забойный конвейер позволит обеспечить добычу полезного ископаемого, сосредоточенного в сложных горно-геологических условиях – мощных пластах. Проблема учета высокой динамичности, нестабильности и стохастичности процесса выпуска угля при исследовании различных режимов выпуска угля и определении рациональных режимов обусловливает использование имитационного и численного моделирования с применением современных программных средств. Вместе с тем применение только одного вида моделирования может не дать адекватного результата ввиду невозможности учета, например, физико-химических свойств слагаемых горного массива либо потребует чрезмерно высоких вычислительных и временных ресурсов. В работе предложен подход итеративного применения разных видов компьютерного моделирования и программирования. Для первоначального единичного расчета максимального значения массового расхода при выпуске для определенных горно-геологических условий рекомендуется использование метода дискретных элементов с последующей передачей найденных значений для предварительного выбора режима технологии выемки мощных пологих пластов на основе теории массового обслуживания и дискретно-событийного моделирования. Затем с использованием метода дискретных элементов применительно к установленному режиму проводятся оценка найденного решения и вычисление массива крайних и ряда промежуточных значений параметров с учетом взаимовлияющих горно-геологических и горнотехнических условий. Для заполнения нерассчитанных значений массива возможных параметров предлагается использование методов интерполяции с последующим выбором наилучшего варианта методами перебора и окончательным уточнением методом дискретных элементов времени единичного выпуска с точки зрения комплексного сочетания показателей: выпущенной горной массы, процента разубоживания, потерь угля за крепью и частоты образования зависаний.

Ключевые слова

Метод дискретных элементов, компьютерное моделирование, подземные горные работы, выпуск угля подкровельной толщи, механизированная крепь, скорость выбора наилучшего варианта, мощный угольный пласт, очистные работы.

Список литературы

1. Клишин В.И., Фокин Ю.С., Кокоулин Д.И., Кубанычбек Б. Разработка мощных пластов механизированными крепями с регулируемым выпуском угля. Новосибирск: Наука, 2007. 135 с.
2. Клишин В.И., Шундулиди И.А., Ермаков А.Ю., Соловьев А. С. Технология разработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля. Новосибирск: Наука, 2013. 248 с.
3. Клишин В.И., Клишин С.В. Состояние и направление развития технологии разработки мощных угольных пластов механизированными крепями с выпуском // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. 2019. Вып. 1. С. 162-173. Klishin V.I., Klishin S.V. The state and direction of development of technology for the development of powerful coal seams with mechanized fasteners with release. Izvestiya TulSU. Earth Sciences. 2019;(1):162-173. (In Russ.)
4. К ельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. 847 с.
5. Конюх В.Л., Зиновьев В.В. Дискретно-событийное моделирование подземных горных работ. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. 243 с.
6. Aalst W., Stahl C. Modeling business processes: a petrinet-oriented approach, MIT Press, 2011, 400 р.
7. Девятков В.В. Методология и технология имитационных исследований сложных систем: современное состояние и перспективы развития. М.: Вузовский учебник, ИНФРА-М, 2013. 448 с.
8. Huo Y., Zhu D., Wang Z., Song X. Numerical investigation of top coal drawing evolution in longwall top coal caving by the coupled finite difference method–discrete element method. Energies. 2021;(14):219.
9. Jiachen Wang, Weijie Wei, Jinwang Zhang, Brijes Mishra, Ang Li. Numerical investigation on the caving mechanism with different standard deviations of top coal block size in LTCC. International Journal of Mining Science and Technology. 2020;30(5):583-591.
10. Клишин В.И., Худынцев Е.А. Создание механизированных комплексов с выпуском для подземной разработки мощных угольных пластов // Вестник КузГТУ. 2022 № 6. С. 96-106. (In Russ.).
11. Девятков В.В. Методология и технология имитационных исследований сложных систем: современное состояние и перспективы развития: монография. М.: Вузовский учебник, ИНФРА М, 2013. 448 с.
12. Элина-Компьюте: офиц. сайт. URL: http://elina-computer.ru (дата обращения: 15.09.2025).
13. Система имитационного моделирования горнопроходческих работ / А.Н. Стародубов, В.В. Зиновьев, М.В. Береснев и др. // Уголь. 2016. № 2. С. 20-24. DOI: 10.18796/0041-5790-2016-2-20-24.
14. Конюх В.Л., Зиновьев В.В. Дискретно-событийное моделирование подземных горных работ. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. 243 с.
15. Sinoviev V.V., Starodubov A.N., Dorofeev M.U., Okolnishnikov V.V. Simulation Application for Evaluating of Efficiency of Mining Systems Automatization. WSEAS Transactions on Systems. 2015;(14):261-267.
16. Стародубов А.Н., Зиновьев В.В., Клишин В.И., Крамаренко В.А. Применение имитационного моделирования для исследования режимов выпуска угля подкровельной толщи // ИММОД-2019. Труды конференции, 16-18.10.2019, Екатеринбург: УРГПУ, 2019. С. 540-547.

Для цитирования

Методика повышения скорости и достоверности принятия решения при проектировании очистных работ в сложных горно-геологических условиях / А.Н. Стародубов, В.В. Зиновьев. // Уголь. 2025;(10):99-106. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-10-99-106.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 23.04.2025

Поступила после рецензирования: 18.09.2025

Принята к публикации: 29.09.2025