Разработка программно-методического обеспечения для цифровизации процессов проектирования горнотехнических систем для открытых и подземных горных работ

Объект исследования – подземные горные работы комбайновой и буровзрывной технологиями проведения горизонтальных и наклонных горных выработок. Цель работы – разработка программно-методического обеспечения для комплексной оптимизации параметров технологий проведения горных выработок комбайновой и буровзрывной технологиями при автоматизации и роботизации технологических процессов, для минимизации нахождения людей в опасных зонах при минимальных затратах на внедрение. Методы исследований: анализ и обобщение литературных источников по проблематике исследований; методы геофизических исследований; методы математического моделирования, включая теорию массового обслуживания, дискретно-событийное имитационное моделирование, эвристическую многофакторную оптимизацию; методы математической статистики и теории вероятностей; объектно-ориентированное программирование. Важнейшие результаты, полученные за второй этап работы лаборатории: - Полученные результаты акустических исследований подтверждают принципиальную возможность применения данных, фиксируемых регистратором искробезопасного портативного акустического сигнала для обеспечения контроля состояния углепородного массива в ходе выполнения проходческих работ, и определяет перспективы их интеграции в комплекс автоматизации и роботизации основных производственных процессов. - По итогам выполненных сейсмоакустических измерений сформированы рекомендации по применению параметров автоматизированных проходческих горнотехнических систем с учетом данных контроля состояния углепородного массива для условий угольных шахт. - Выявлено, что задача дискретной оптимизации параметров типовых комбайновых и буровзрывных технологий проведения горных выработок с элементами автоматизации и роботизации, с учётом динамики и вероятностной природы технологических процессов не поддаётся аналитическому решению из-за многофазной и многоканальной структуры системы, а также невозможности аналитической свёртки законов распределения времени выполнения технологических операций. - Разработана концепция программного комплекса оптимизации параметров проходческих работ при автоматизации и роботизации основных процессов. Реализован модуль оптимизации параметров проходческих работ для длинностолбовой технологии отработки угольных месторождений. Выявлено, что для проходческих работ при длинностолбовой технологии отработки угольных месторождений наилучшими вариантами являются варианты частичной автоматизации и роботизации основных процессов. - Разработана специализированная система оптимизации параметров перегона экскаватора, которая имитирует отработку развала взорванной горной массы при ведении открытых работ по добыче угля, полным перебором оптимизируя параметры перегона экскаватора. - Построены имитационные модели механизированной крепи с контролируемым подкровельным выпуском угля и забойного конвейера в среде Rocky DEM, в которых раздробленный массив горных пород представлен в качестве неоднородной гранулированной сыпучей среды с учетом законов ее динамики и взаимодействия частиц. - Разработано клиентское приложение на языке программирования C#, учитывающее требования конечного пользователя. Область применения результатов – разработанные решения рекомендуется использовать на предприятиях, занимающихся проектированием и добычей угля подземным способом.