Наукові основи управління геомеханічними системами із застосуванням рекурсивних методів при підземній розробці родовищ

Abstract

Дисертація присвячена розробці наукових основ управління станом гео-механічної системи із застосуванням рекурсивних методів при підземній розробці родовищ на підвалинах закономірностей взаємного впливу різнотипних оптимальних показників напружено-деформованого стану системи «гірський масив – кріплення та охоронні конструкції» виїмкових виробок на всіх етапах їх експлуатації. На базі багатопараметричної рекурсивної нелінійної моделі з використан-ням високоточного моделювання було розроблено узагальнений метод управ-ління взаємодією елементів системи «гірський масив – кріплення та охоронні конструкції» в різних гірничо-геологічних умовах. Розроблена методика визначення оптимальних параметрів розрахункових моделей вугледобуваючих підприємств та технологічний регламент кріплення й охорони виїмкових виробок з метою їх повторного використання. Впровадження багатопараметричної рекурсивної нелінійної моделі для пошуку оптимальних показників складних геомеханічних систем надало мож-ливість отримати на шахтах України фактичний та можливий економічний ефект понад 12 млн грн на рік.

Диссертация посвящена разработке научных основ управления состояни-ем геомеханической системы с применением рекурсивных методов при под-земной разработке месторождений на основе закономерностей взаимного влия-ния разнотипных оптимальных показателей напряженно-деформированного состояния системы «горный массив – крепление и охранные конструкции» вы-емочных выработок на всех этапах их эксплуатации. Идея работы заключается в использовании закономерностей взаимодей-ствия определяющих элементов структурной модели геомеханической системы для прогнозирования и формирования устойчивого состояния повторно исполь-зуемого выимочной выработкина протяжении ее эксплуатации Сформулирована научно-техническая проблема повышения устойчивости выемочных выработок при отработке пологих угольных пластов за счет слож-ных методов проведения вычислительного эксперимента при решении задач по управлению распределением влияния горного давления на элементы крепления и охранные конструкции. На базе многомерной рекурсивной нелинейной моде-ли с использованием высокоточного моделирования был разработан обобщен-ный метод управления взаимодействием элементов системы «горный массив – крепление и охранные конструкции» в разных горно-геологических условиях. Благодаря этому методу обоснован комплекс геомеханических элементов, обеспечивающих информационно-технический базис при решении задач гео-механики в моделях с высоким уровнем обобщений горно-геологических усло-вий. Путем логической коррекции системы управления многопараметрической рекурсивной модели было реализовано технологию проектирования элементов крепления выемочных выработок для решения прикладных задач подземной разработки угольных месторождений. Разработана новая модель зависимости энергетических, геометрических и статистических характеристик трещинова-тости породного массива и его остаточной прочности, что позволяет повысить точность вычислительных экспериментов на 20 - 25 % при принятии проектных технологических решений по крепи и охранным конструкциям. На базе анализа изменения состояния системы «горный массив – крепле-ние и охранные конструкции» реализована методика управления горным дав-лением, которая обеспечивает устойчивое состояние выемочных выработок с учетом подвигания очистного забоя на пологих пластах в слоистом массиве слабых пород. Разработанные методика определения оптимальных параметров расчет-ных моделей угледобывающих предприятий и технологический регламент крепления и охраны выемочных выработок с целью их повторного использова-ния. Внедрение многомерной рекурсивной нелинейной модели для поиска оп-тимальных показателей сложных геомеханических систем позволило получить на шахтах Украины фактический и возможный экономический эффект более 12 млн грн в год.

The thesis is devoted to development of scientific bases of geomechanical sys-tem management using recursive methods for underground deposits mining on the foundation of mutual influence patterns of different types of optimal stress-strain state parameters of the system "massif – mount design and security" excavation workings in all phases of operation. On the basis of multiparameter nonlinear recursive model using high-precision simulation method was developed generalized managing method of interacting sys-tem elements "massif - support and security structures" in various geological condi-tions. The developed method of determining the optimum parameters of calculation models of coal-mining enterprises and technological regulation of support and exca-vation works secure with aim of their reuse. The implementation of multiparameter recursive nonlinear model to find the optimal indicators of complex geomechanical systems provided an opportunity to get actual and possible economic effect of more than 12 ml. Uah. per year at Ukraine mines.