Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ПРОГРАММИРОВАНИЕ, УПРАВЛЕНИЕ И ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ ЗАБОЕВ ГАЗОУГОЛЬНЫХ ШАХТ
Жетесова Г. С., Бейсембаев К. М., Нокина Ж. Н., Телиман И. В.,
ВВЕДЕНИЕ
Угольные шахты к концу 2018 г. закрыты в Германии, Англии, и, как указывают некоторые аналитики, это связано с растущей себестоимостью добычи. Большое влияние на себестоимость оказывает оплата труда шахтеров, которая в западных странах существенно превышает, например, зарплату горняков в Китае и других развивающихся странах. Кроме того, на 1 п. м. лавы приходится до 15–20 т оборудования, и в традиционной европейской концепции развития техники очистного и вспомогательного оборудования нет видимых резервов сокращения его веса. Производительность добычи, в связи с ухудшающимися условиями разработки, снижается. Все чаще и чаще встречаются разрывы лав из-за природных нарушений, когда приходится демонтировать дорогостоящее оборудование. Но в США не планируют закрытие шахт и в соответствии с положительным опытом разработки угольных пластов камерными технологиями, намерены их развивать, преодолевая основной недостаток лав – их не мобильность. Применение камерных технологий в США ограничено небольшими глубинами разработки – до 200 м. Поэтому представляет интерес и развитие скважинных методов добычи (они широко используются для добычи газа из пластов, причем не только как метод, сопровождающий традиционную добычу, но и как независимая технология добычи из газо-угольных пластов). Перспективность технологии вытекает из совершенствования техники проведения буровых работ на основе автоматизации процессов бурения и развития приемов по управлению состоянием горного массива.
Методология диспергирования применяется для разрушения пород и управления его напряженно – деформированным состоянием. Заметим, что до применения таких специфических технологий, как превращение угля в тепло и газ или жидкое состояние прямо в пласте, еще далеко, несмотря на имеющийся еще в ХХ веке опыт на Ангренском месторождении в Узбекистане. Однако дегазация пластов, бурошнековая выемка и расширение объемов камерной выемки за счет управления массивом через скважины уже возможно сейчас. Применение для таких технологий поворотных конвейеров резко расширяет их возможности, обеспечивая эффективную разработку твердых минералов залегающих в сложных условиях, объемы которых сегодня не менее тех, что уже отработаны, создаёт платформу для активного вовлечения в разработку робототехники. По заявлениям некоторых специалистов, отечественное горное дело в области подземной разработки ждут нелегкие времена. Однако утверждать так – значит не понимать историю развития шахт Казахстана. Здесь многократно преодолевали кризисы, начиная от строительства в XIX веке компаниями царской России и Великобритании первых шахт. Во времена СССР, в тяжелые военные годы, используя оборудование из Кузбасса и Донбасса, Караганда обеспечила углем всю страну. А в конце ХХ в. были достигнуты мировые рекорды добычи с использованием собственного оборудования, изготовленного на мощном объединении КАРГОРМАШ. Горная отрасль умело преодолевала организационные и технологические проблемы. Ныне новые задачи, прежде всего затронут цифровизацию забоев и оборудования шахт. Расширится применение скважинных и камерных технологий, которые дополняя друг друга, обеспечат эффективное взаимодействие людей и робототехники, повышая безопасность и комфортность работ.
Механизированные комплексы Glinik, начиная с поставок в 2000 годах на ш. Костенко и Кузембаева, оборудованные промышленными компьютерами и электрогидравлическими 12–24-позиционными распределителями и датчиками, визуализирующими положение 150 секций в 200 метровой лаве фактически – роботы. Программное обеспечение таких систем может настраиваться и программироваться на задачи специфические для конкретных горно-геологических условий. Оно может перезагружаться при совершенствовании ПО. Однако необходимы новые схемы выемки, обеспечивающие мобильность техники и её способность к маневрированию при встрече с нарушениями.
Образовательный процесс же должен учитывать этот стремительный прогресс. И конечно, эти обстоятельства должны учитываться и на заводах, открывающихся в РК, где, особенно при небольших объемах производства, должны создаваться возможности проектирования оборудования различного назначения, с быстрой перестройкой программ и переналадкой оборудования за счет цифровых моделей. Специалист же, подготавливаемый по направлению «Технологические машины», должен разбираться и в программировании, и специфике горного производства, что ставит определенные задачи перед системой обучения для бакалавриата и магистратуры. Важным моментом этого должна быть её простота и универсальность.
Консультации при написании монографии оказывали доценты Мендикенов К.К. и Шманов М.Н. В написании работы участвовали А.Е. Окимбаева (раздел 3), Ж.Т. Акижанова (раздел 1).