Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Оптимизация размещения регуляторов воздухораспределения в вентиляционной сети подземного рудника на основе анализа взаимосвязи параметров сети и применения генетического алгоритма

ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация размещения регуляторов воздухораспределения в вентиляционной сети подземного рудника на основе анализа взаимосвязи параметров сети и применения генетического алгоритма"

На правах рукописи

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ

ЭКЗЕМПЛЯР

ОСИНЦЕВА Анастасия Викторовна

ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ ПОДЗЕМНОГО РУДНИКА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ И ПРИМЕНЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА

Специальность 25.00.20 — Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О НОЯ 2011

Апатиты 2011

4859035

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Горном институте Кольского научного центра РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук Козырев Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гендлер Семен Григорьевич

кандидат технических наук Амосов Павел Васильевич

Ведущая организация:

ОАО «Гипроруда»

Защита состоится «_»_2011 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 002.029.01 при Учреждении РАН Горном институте КНЦ РАН по адресу: 184209, г. Апатиты, ул. Ферсмана, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения РАН Горного института КНЦ РАН.

Автореферат разослан « »_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

О. Е. Чуркин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Регулирование воздушных потоков в вентиляционной системе рудника с помощью местных регуляторов — перемычек различных типов и вспомогательных вентилирующих устройств — позволяет организовать оптимальное распределение воздуха внутри сети выработок и обеспечить добычные участки необходимым по санитарным нормам количеством свежего воздуха.

Экономически целесообразно минимизировать эксплуатационные расходы на обслуживание местных регуляторов, включая затраты на потребляемую вспомогательными вентиляторами электроэнергию. Осуществить проверку эффективности выбранного варианта расположения регуляторов в сети необходимо еще на стадии проектирования, а для этого требуется создать модель вентиляционной системы с установленными регуляторами и рассчитать распределение воздуха в ней. Для максимального облегчения решения этой задачи требуется использовать автоматизированную систему проектирования вентиляционных систем.

Вопросам регулирования воздухораспределения в вентиляционных сетях рудников посвящено значительное число работ, среди которых можно выделить труды А. Д. Вассермана, С. П. Алехичева, Г. В. Калабина, Ф. А. Абрамова, В. А. Бойко, Р. Б. Тяна, А. А. Потемкина, С. Цоя, А. Д. Багриновского, Б. И. Рогова, С. И. Петровича, С. М. Цхай, М. Н. Бодягина, А. Г. Евдокимова, А. А. Мясникова, С. И. Луговского, Г. К. Рязанцева, Е. Г. Давыдова.

Анализ теоретических исследований и разработанных программных продуктов в этой области показал, что проблема оптимизации размещения регуляторов в протяженной вентиляционной сети рудника решена не полностью и остается важной научно-технической задачей.

Цель работы— обоснование эффективных вариантов регулирования вентиляционной системы подземного рудника на основе выбора параметров регуляторов и оптимизации их размещения в вентиляционной сети.

Основная идея работы заключается в выборе параметров регуляторов и оптимизации их размещения в вентиляционных сетях подземных рудников на основе анализа взаимосвязи параметров сети и применения генетического алгоритма.

Задачи исследований:

1. Разработка метода оптимизации размещения регуляторов в вентиляционной сети рудника на основе анализа взаимосвязи параметров сети и применения генетического алгоритма и реализация метода в системе автоматизации проектирования вентиляционных систем.

2. Совершенствование метода расчета распределения воздуха в сети с действующими регуляторами для моделирования вариантов расположения регуляторов в вентиляционной сети.

3. Совершенствование критериев оптимальности размещения регуляторов в вентиляционной системе.

4. Разработка средств автоматизации создания и редактирования топологической модели рудника.

Методы исследований. В работе применен комплексный метод исследований, включающий анализ и обобщение научного и практического опыта по проблеме вентиляции подземных рудников, численное моделирование воздухораспределения, анализ данных воздушно-депрессионных съемок, системный анализ, генетические алгоритмы.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод оптимизации размещения регуляторов воздушных потоков, основанный на анализе взаимосвязи параметров вентиляции и применении генетического алгоритма, дает возможность эффективно распределить потоки воздуха в подземных выработках.

2. Усовершенствованный метод расчета распределения воздуха в вентиляционной системе с учетом естественной тяги, утечек воздуха в зонах обрушения и аэродинамических характеристик вентиляционных устройств, основанный на применении метода простых итераций и уточнении поправок расхода воздуха для каждого контура с помощью модифицированного метода Ньютона, позволяет достоверно определить потоки воздуха в вентиляционной сети рудника за малое количество итераций.

3. Разработанные алгоритмы и программы упрощают процесс расстановки регуляторов в вентиляционной сети по заданной трехмерной модели и позволяют произвести оценку эффективности регулирования вентиляционной системы рудника.

Научная новизна работы:

- разработан новый метод оптимизации размещения регуляторов в сложных вентиляционных сетях подземных рудников на основе анализа взаимосвязи параметров вентиляции и применения генетического алгоритма;

- установлена возможность эффективного размещения регуляторов в вентиляционной сети рудника с помощью разработанного метода;

- показана высокая точность, надежность и быстрая сходимость итерационного процесса расчета воздухораспределения с помощью усовершенствованного метода расчета распределения воздуха в сети, учитывающего действие регуляторов;

- установлены критерии оптимальности размещения регуляторов с учетом суммарной невязки расходов воздуха по ветвям с заданными ограничениями скорости воздушных потоков.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами численного моделирования при проведении научно-исследовательских и проектных работ. Использованные методы численного моделирования базировались на корректных математических моделях, отражающих известные законы аэродинамики.

Практическое значение работы состоит в использовании разработанного метода размещения регуляторов в вентиляционных сетях подземных рудников при проектировании вентиляции рудников. Предложенные методы и алгоритмы реализованы в модулях системы автоматизированного проектирования вентиляционных систем САПР ВС, использованной при проектировании расчетных сетей и систем проветривания рудников ЗАО «СЗФК» (Олений ручей и Партомчорр).

Апробация работы. Научные положения и основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научных семинарах Горного института КНЦ РАН, на Всероссийской научной конференции с международным участием «Компьютерные технологии при проектировании и планировании горных работ» (Апатиты, 2008), на межрегиональной научно-практической конференции КФ ПетрГУ (Апатиты, 2008), на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов» (2010), были изложены в научно-исследовательских отчетах Горного института КНЦ РАН, опубликованы в научных статьях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, включая тезисы конференций. Одна статья опубликована в издании, рекомендованном ВАК Минобрнауки РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографического списка, изложенных на 129 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 25 рисунков и список литературы из 105 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы.

В первой главе представлен литературный обзор и анализ современного состояния вопроса по методам расчета и регулирования распределения воздуха в подземных рудниках, а также обзор программных продуктов в области автоматизации проектирования вентиляции.

Во второй главе представлено теоретическое обоснование разработанного метода оптимизации размещения и параметров регуляторов. Изложен усовершенствованный алгоритм расчета распределения воздуха в сети.

В третьей главе приведены результаты практической реализации разработанных методов и алгоритмов в модулях системы автоматизированного проектирования.

В четвертой главе представлен анализ применения разработанных методов и алгоритмов к регулированию вентиляции рудников Олений ручей и Партомчорр.

В заключении кратко охарактеризованы основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Разработанный метод оптимизации размещения регуляторов воздушных потоков, основанный на анализе взаимосвязи параметров вентиляции и применении генетического алгоритма, дает возможность эффективно распределить потоки воздуха в подземных выработках.

В настоящее время существует ряд программных продуктов, предназначенных для автоматизации проектирования вентиляционных систем рудников. Некоторые программные пакеты позволяют решать задачу регулирования воздухораспределения. Например, комплекс «Аэросеть», разработанный в Горном институте УрО РАН (Круглов Ю. В. и др.), позволяет определять параметры автоматических вентиляционных дверей с целыо минимизации потребления электроэнергии главными вентиляционными установками, а также производить оценку рециркуляции, возникающей в сети.

В последние годы в Великобритании, США и Китае разрабатывается программное обеспечение для решения задачи оптимального расположения регуляторов в сети на основе применения в данной предметной области генетических алгоритмов с целью преодолеть проблемы, связанные с одновременным анализом влияния на сеть большого количества регуляторов, параметры которых варьируются в широком диапазоне. В 1998-2005 годах в Великобритании была разработана первая программа оптимизации вентиляционных систем с помощью генетических алгоритмов. Исследование расположения пассивных регулирующих устройств авторами не производилось. Полученные результаты показывают интересные перспективы приложения генетических алгоритмов к решению задачи регулирования.

Существующие методы регулирования распределения воздуха в сети обладают рядом недостатков, не позволяющих применять их для автоматизации процесса принятия решений по выбору мест расположения, типам и параметрам регуляторов для сложных вентиляционных сетей при комбинированном способе проветривания. Очевидно, что в наиболее общей постановке задача регулирования воздухораспределения в рудничной вентиляционной сети является сложной и решение ее в аналитическом виде не

представляется возможным. Основные недостатки разработанных и реализованных на ЭВМ методов заключаются в следующем:

• необходимость предварительного указания мест установки и параметров регуляторов (решение в этом случае сводится лишь к уточнению величин сопротивления);

• задача решается только в том случае, когда количество объектов проветривания равно количеству независимых контуров и в каждом из них при этом имеется только один объект;

• невыполнение условия по допустимому отклонению потока от заданного по отдельным объектам проветривания;

• отсутствие реакции на опрокидывание вентиляционной струи и, как следствие, невозможность решения задачи при комбинированном способе проветривания;

• невозможность совместного осуществления положительного и отрицательного регулирования;

• отсутствие способа учета утечек воздуха и естественной тяги в процессе регулирования.

Таким образом, функциональные возможности современных программных пакетов автоматизации проектирования вентиляции рудников не позволяют решать задачу оптимизации размещения и параметров регуляторов при комбинированном способе проветривания в протяженной вентиляционной сети с учетом утечек воздуха и действия естественной тяги.

Разработанный метод оптимизации размещения регуляторов заключается в следующем.

Определение эффективных вариантов регулирования осуществляется с помощью анализа взаимосвязи параметров вентиляции. В основу матриц взаимосвязи положен коэффициент взаимосвязи, который характеризует степень влияния изменения потока воздуха в одной ветви на расход воздуха в другой ветви:

А йф 1 \Qrt-Q,

где ()2]п и — начальный и конечный расход воздуха в у -ой заданной ветви, м3/с; ()гШ и ()п — начальный и конечный расход воздуха в г-ой

регулируемой ветви, м3/с; к — индекс вида регулирования.

Анализ взаимосвязи параметров вентиляции представляет ценность как предварительная оценка и поиск наиболее эффективных вариантов расположения регуляторов в ветвях вентиляционной системы. Определение оптимальных

параметров регуляторов осуществляется на основе применения генетического алгоритма.

Основными параметрами оптимизации являются сопротивления перемычек и депрессии вентиляторов. Для решения задачи оптимизации параметров регуляторов предложены следующие критерии.

1. Критерий оптимальности, учитывающий суммарную невязку расходов воздуха в заданных ветвях при интервальном ограничении потоков воздуха:

Мге= тт(Х|й-б;|), (2)

/=1

где — расход воздуха в /-ой ветви, м3/с; — предельный

(максимальный или минимальный) расход воздуха в I -ой заданной ветви, м3/с. 2. Критерий, учитывающий полезную мощность, затрачиваемую на проветривание сети:

Мро„ = тш(£ (Якв£? + Лли„а2)). (3)

/

где Якв1 — квадратичная составляющая аэродинамического сопротивления / -ой ветви, Н-с2/м8; ЯлиШ — линейная составляющая аэродинамического

сопротивления / -ой ветви, Н-с/м5.

3. Взвешенный критерий, для использования которого необходимо задать весовые коэффициенты:

Ы = + (4)

| /=1

где /лге$ — весовой коэффициент для суммарной невязки расходов воздуха; №Ром> — весовой коэффициент для мощности.

Для решения задачи поиска оптимальных параметров регуляторов применяется стандартный генетический алгоритм. Кратко суть алгоритма заключается в последовательной рекомбинации битовых строк («хромосом»), в которых закодированы оптимизируемые параметры, с учетом вероятности выгодности варианта регулирования с данными параметрами, определяемой по представленным выше критериям. Варианты, позволяющие добиться лучшего значения критерия оценки, с большей вероятностью комбинируются между собой, что позволяет на некоторой итерации («поколении») сгенерировать вариант регулирования, дающий хорошие значения критерия оптимизации. Блок-схема генетического алгоритма поиска оптимальных параметров регуляторов представлена на рис. 1.

Рис. 1 Блок-схема генетического алгоритма поиска оптимальных параметров

регуляторов

На рис. 2 представлен график зависимости суммарной невязки расходов воздуха по заданным ветвям от номера итерации («поколения») генетического алгоритма при поиске оптимальных значений параметров регуляторов для вентиляционной системы рудника Олений ручей. Хорошая сходимость к нулю позволяет судить об успешности регулирования потоков воздуха в сети с помощью регуляторов, параметры которых найдены генетическим алгоритмом. Таким образом, приложение генетического алгоритма к решению задачи регулирования распределения воздуха в вентиляционной системе помогает разрешить проблему перебора большого количества возможных значений параметров регуляторов с учетом нескольких критериев оптимальности.

Разработанный метод, в основу которого положен итерационный процесс применения анализа взаимосвязи параметров вентиляции и генетического алгоритма с оценкой результатов на каждом этапе пользователем, способствует гибкому регулированию распределения воздуха в сети.

Рис. 2. График минимизации суммарной невязки потоков воздуха с помощью генетического алгоритма

2. Усовершенствованный метод расчета распределения воздуха в вентиляционной системе с учетом естественной тяги, утечек воздуха в зонах обрушения и аэродинамических характеристик вентиляционных

устройств, основанный на применении метода простых итераций и уточнении поправок расхода воздуха для каждого контура с помощью модифицированного метода Ньютона, позволяет достоверно определить потоки воздуха в вентиляционной сети рудника за малое количество итераций.

Задача расчета стационарного воздухораспределения в вентиляционной системе рудника ставится следующим образом.

Дан граф сети с указанными или рассчитанными сопротивлениями всех ветвей, заданными расходами воздуха или депрессиями в ветвях с ВГП. Необходимо определить расходы воздуха и депрессии всех ветвей при ограничениях, накладываемых по законам сетей:

- система линейных уравнений по узлам сети

1>//=0' (5)

./'ел

- система нелинейных уравнений по контурам сети

2>//=0> (6)

/уеА/

где^у — расход воздуха в ветви, соединяющей / и ] узлы, м3/с; п — множество узлов сети; — депрессия ветви, соединяющей г и ] узлы и

входящей в контур ¡л , Па; М — множество независимых контуров сети.

Полное представление депрессии отдельной ветви, учитывающее утечки воздуха в зонах обрушения, естественную тягу и напор источника тяги имеет вид:

Я(0 - км2 + КМ+с(0+Я, (7)

где — квадратичная составляющая аэродинамического сопротивления ветви, Н-с2/м8; Л1Ш1 — линейная составляющая аэродинамического сопротивления ветви, Н-с/м5; О — расход воздуха в ветви, м3/с; с(()) — полином, аппроксимирующий аэродинамическую характеристику вентилятора в ветви; Нест тяги — депрессия естественной тяги в ветви, Па.

Наиболее распространенными методами решения данной задачи являются методы последовательного приближения, предложенные В. И. Беловым, М. М. Андрияшевым, В. Г. Лобачевым, П. Ренуар и др.

В настоящее время развитие данных методов продолжается, например, Кругловым Ю. В., Казаковым Б. П. Актуальным направлением является разработка программных продуктов, учитывающих характерные особенности

конкретных рудников— естественную тягу, газоперенос, рециркуляцию воздуха. Схожей задачей является выбор рациональных схем проветривания транспортных тоннелей с учетом различных факторов, решению которой посвящены работы Гендлера С. Г.

Решение задачи распределения воздуха в сети было осуществлено уже в ранних версиях системы автоматизированного проектирования вентиляционных систем (САПР ВС) — программного продукта, разработанного в Горном институте КНЦ РАН. Однако, численный метод расчета, реализованный в данном программном пакете, не позволял за малое количество итераций получить решение с нужной точностью.

Анализ вариантов размещения регуляторов и генетический алгоритм поиска оптимальных параметров регуляторов связаны с многократным расчетом распределения воздуха в руднике. Поэтому метод расчета должен позволять достаточно надежно и быстро определять потоки воздуха в ветвях сети с учетом естественной тяги, утечек воздуха, аэродинамических характеристик вентиляторов. Проведенный анализ существующих методов расчета показал, что задача разработки такого метода остается актуальной.

Суть усовершенствованного алгоритма расчета состоит в следующем. Составляется система линейных уравнений по узлам сети и нелинейных уравнений по контурам сети, причем контуры определяются по дереву графа сети, в которое входят ветви с минимальным аэродинамическим сопротивлением и, следовательно, максимальными потоками воздуха. Начальное приближение расходов воздуха по всем ветвям находится путем решения системы линейных уравнений стандартным методом Гаусса.

Затем численным методом решается система контурных уравнений. В качестве численного метода был выбран метод простых итераций, заключающийся в последовательном расчете поправок расходов воздуха для ветвей, входящих в определенный контур. На каждой итерации определяются поправки расходов воздуха для всех контуров.

Поправка находится с заданной точностью для каждого контурного уравнения на каждом шаге (итерации) последовательного приближения. Для этого использован так называемый «итерационный» или модифицированный метод Ньютона, заключающийся в том, что на каждой итерации вложенного цикла для контурного уравнения рассчитывается значение поправки расходов воздуха и невязка депрессии по контуру:

- £ + КишЧг + С,) А? = - ' угч, I ^ -, (8)

Дй =

(9)

где д _ квадратичная составляющая аэродинамического сопротивления / -ой ветви, Н-с2/м8; — линейная составляющая аэродинамического сопротивления

/ -ой ветви, Н-с/м5; С^ — депрессия вентилятора в г-ой ветви с учетом естественной тяга, Па; Ц, — расход воздуха в г-ой ветви, м3/с; — знак расхода воздуха

в г -ой ветви с учетом направления обхода контура.

До тех пор, пока невязка депрессии на контуре и поправка расходов остаются значимыми, и общее количество итераций на вложенном цикле не превышает установленное значение, осуществляется расчет новых значений расходов воздуха для ветвей контура и переход к следующей итерации вложенного цикла:

qi=ql+sign(qi)^q. (Ю)

Расчет по основному циклу итераций продолжается до тех пор, пока приращения расходов на ветви и невязка на контуре остаются значимыми, и количество итераций не превышает установленное значение. Коррекция входных потоков с заданным расходом по вентиляторам главного проветривания (ВГП) заключается в последовательном изменении депрессии источников и пересчете распределения воздуха в соответствии с матрицами взаимосвязи расходов воздуха в ветвях с ВГП.

Таблица 1

Результаты тестирования метода расчета распределения воздуха

№ теста Кол-во ветвей Кол-во контуров Кол-во итераций Макс, невязка депрессии на контуре, даПа Макс, приращение на ветви, м3/с Макс, кол-во итераций на контуре

на 1-ой итер. на поел, итер. на 1-ой итер. на поел, итер.

1 22 6 13 3,83 0,006 122,82 0,044 8

?. 113 30 47 3,38 0,045 102,05 0,046 8

3 138 34 16 9,54 0,051 63,6 0,037 9

4 500 161 36 40,96 0,053 389,97 0,047 10

5 493 160 23 33,78 0,058 101,11 0,038 8

По проведенным в процессе разработки программы численным экспериментам, количество итераций для достижения точности поправки 0,01 м3/с для потоков воздуха в самых сложных случаях не превышает 10 для контурного уравнения, общее число итераций не превышает 50 (табл. 1). Время счета составляет дня всех случаев несколько мс. Все тесты были произведены на компьютере с установленной операционной системой Microsoft ХР SP2, процессором Intel Pentium Dual CPU E2160 1.8 ГТц, операционной памятью 1 ГБ.

На рис. 3 представлен график зависимости максимальной невязки депрессии на контуре, полученный в процессе расчета описанным методом распределения воздуха для рудника Олений ручей. Таким образом, усовершенствованный метод расчета распределения воздуха в вентиляционной сети рудника с зонами обрушения, действующей естественной тягой и работающими вентиляторами дает возможность получить достоверные значения расходов воздуха и депрессий в ветвях сети с требуемой точностью за малое количество итераций.

Зависимость макс, невязки депрессии на контуре от номера общей итерации

га" Ю-

5 Ч-

S

о. н ^

X О с

X 5-

01 £ э-

о> 1 2-

О S 1-

1 '"' ' ' I ■ 1 м 2 3 4 | ' ' ' ■ м 6 7 н ' ' ' 8 эмер и -■'Mi' 9 1 герации ■..... 1 ....... i | " i ' и 12 13 14 1

Рис. 3. График зависимости максимальной невязки депрессии на контуре от номера общей итерации

3. Разработанные алгоритмы и программы упрощают процесс расстановки регуляторов в вентиляционной сети по заданной трехмерной модели и позволяют произвести оценку эффективности регулирования вентиляционной системы рудника.

Решение задачи оптимизации параметров и размещения регуляторов выполнено на примере двух моделей: рудника Олений ручей и рудника Партомчорр.

Результаты показали, что задача регулирования сети при грамотном выборе регулируемых и заданных ветвей, может быть решена автоматизировано. Анализ взаимосвязи параметров вентиляции позволяет получить список вариантов, каждый из которых приводит к определенному регулированию потоков воздуха в нужном направлении, однако, не обязательно сводит невязку к нулю при практически реализуемых значениях параметров регуляторов.

Расчет распределения воздуха по разработанному методу в системе с заданными депрессиями вентиляторов осуществляется достаточно быстро (несколько мс). Это позволяет производить за реальное время минимизацию выбранного критерия посредством генетического алгоритма. Сходимость суммарной невязки по заданным ветвям к нулю достигается в среднем за 70 итераций при параметрах генетического алгоритма, установленных по умолчанию: 100 комбинаций параметров («хромосом») для 1 итерации («поколения»), разрядность параметра («гена»)— 16 бит. В среднем оптимальные параметры регуляторов для 300-500 вариантов их размещения в сети определяются за 1-2 часа.

При проектировании вентиляционной системы рудника Олений ручей проектной организацией рассматривалось два варианта размещения регуляторов.

В соответствии с первым вариантом в модели вентиляционной системы рудника Олений ручей было установлено 2 вентилятора главного проветривания и 7 перемычек. Общее количество ветвей— 138. Единственные ветви с заданными расходами воздуха, в которых возможно регулирование по условиям задания, это две ветви входа-выхода с ВГП. Всего определено 13 заданных ветвей, в которых потоки воздуха не соответствуют требуемым, и 21 регулируемая ветвь. Рассчитана исходная невязка по всем заданным ветвям, которая составляет 119,1 м /с. Полезная мощность, затрачиваемая на проветривание сети, составляет 1423 кВт.

Анализ взаимосвязи параметров сети показал, что подходящих по направлению регулирования вариантов 405. Далее для того, чтобы уменьшить количество ручных процедур, был осуществлен автоматический подбор оптимальных параметров с помощью генетического алгоритма для каждого варианта. Этот процесс занял около часа.

Были получены значения невязки по всем заданным ветвям, близкие к нулю, для 41 варианта. Далее по всем вариантам с минимальной невязкой был проведен ручной запуск генетического алгоритма с предельным количеством итераций от 300 до 500 с целью определения оптимальных параметров регуляторов и минимальной невязки по потокам воздуха в заданных ветвях. Для каждого варианта была рассчитана мощность, затрачиваемая на проветривание.

По количеству регуляторов и минимальной мощности, затрачиваемой на проветривание, был выбран вариант с дополнительной установкой вентилятора и двух перемычек. На рис.4 жирными стрелками выделены ветви с данными регуляторами. Мощность, затрачиваемая на вентиляцию системы, увеличилась

незначительно и составила 1494 кВт. Достигаемая суммарная невязка по заданным ветвям равна 0,04 м3/с, а это доказывает, что произведено требуемое перераспределение воздушных потоков.

Рис. 4. Вентиляционная система рудника Олений ручей с установленными регуляторами

С учетом развития горных работ принят второй вариант регулирования, а именно дополнительная установка девяти вентиляторов и двух перемычек (рис. 5).

Невязка по заданным ветвям при таком регулировании может быть уменьшена только до 47,46 м3/с, а мощность, затрачиваемая на проветривание сети, составит 7293,35 кВт. Преимуществом данного варианта является перспективность при расширении фронта работ, но для решения конкретной задачи регулирования потоков воздуха по заданным ветвям на горизонте отработки вполне подходят и более экономичные варианты, найденные автоматизированным путем по предложенному методу, в том числе и тот вариант, который был выбран при апробации метода.

При проектировании вентиляционной сети рудника Партомчорр была разработана модель из 152 ветвей. Было установлено 12 перемычек и один вентилятор вспомогательного проветривания, а также один вентилятор главного проветривания. Определено 5 заданных ветвей, в которых не обеспечиваются необходимые потоки воздуха. Общее количество регулируемых ветвей — 11, не считая ветви с ВГП, и из них 3 ветви являются заданными. Суммарная невязка потоков по заданным ветвям до начала -

регулирования составила 13,18 м3/с, рассчитанная мощность, затрачиваемая на проветривание системы — 2672 кВт.

Рис. 5 Вентиляционная система рудника Олений ручей с установленными регуляторами (по проекту)

В результате анализа взаимосвязи параметров вентиляции определен список из 118 вариантов. Автоматический подбор оптимальных параметров регуляторов с помощью генетического алгоритма показал хорошую сходимость к нулю суммарной невязки потоков по заданным ветвям для 80 вариантов размещения регуляторов в сети.

Выбран вариант с установкой дополнительно двух перемычек и вентилятора, выделенных жирными стрелками на рис.6. Мощность, затрачиваемая на проветривание системы, составляет 2679 кВт, что не намного превышает исходную мощность, затрачиваемую на проветривание системы до регулирования. Достигаемая невязка потоков воздуха по заданным ветвям равна 0,2 м3/с, а это доказывает, что достигнуто требуемое перераспределение потоков воздуха.

Рис. 6. Вентиляционная система рудника Партомчорр с установленными регуляторами

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа является законченной научно-квалификационной работой, в которой представлено решение актуальной при проектировании горнодобывающих предприятий задачи — оптимизации размещения и параметров перемычек и вентиляторов в сети выработок с целью улучшения проветривания рабочих зон и уменьшения мощности, необходимой для организации проветривания всей вентиляционной системы.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований:

1. Разработан метод выбора параметров регуляторов и оптимизации их размещения, основанный на анализе взаимосвязи параметров сети и применении генетического алгоритма, который позволяет решить задачу регулирования воздушных потоков с точностью по расходам воздуха до 0,5 м3/с.

2. Усовершенствован алгоритм расчета распределения воздуха в вентиляционной сети рудника с учетом естественной тяги, утечек воздуха в

зонах обрушения и аэродинамических характеристик вентиляторов на основе метода простых итераций и модифицированного метода Ньютона, что позволяет сократить общее количество итераций — до 50, количество итераций расчета контура — до 10, и время счета — до нескольких мс для сложных сетей выработок с вентиляторами и перемычками с увеличением точности по расходам воздуха — до 0,05 м3/с и по депрессии — до 0,5 Па.

3. Усовершенствован метод комплексной оценки оптимальности регулирования проветривания рудника посредством конкретного варианта размещения регуляторов с учетом мощности, затрачиваемой на проветривание и суммарной невязки расходов воздуха по заданным ветвям.

4. Разработанные алгоритмы реализованы в модулях системы автоматизированного проектирования вентиляционных систем и применены для оптимизации количества, размещения и параметров регуляторов в вентиляционных системах рудников Олений ручей и Партомчорр.

Основные научные положения и научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. ОсинцеваА. В. Обоснование эффективных вариантов регулирования вентиляции подземного рудника и оптимизации параметров регуляторов посредством генетического алгоритма / А. В. Осинцева, С. А. Козырев // Вестник МГТУ. — Мурманск: Изд. МГТУ, 2011. — Том 14, № 3. — С. 530534.

2. Козырев С. А. Автоматизация проектирования вентиляции подземного рудника / С. А. Козырев, А. В. Осинцева // Вестник МГТУ. — Мурманск: Изд. МГТУ, 2009. — Том 12, № 4. — С. 677-682.

3. Осинцева А. В. Оптимизация количества и мест расположения регуляторов в вентиляционной системе рудника для обеспечения заданного распределения воздуха / А. В. Осинцева, В. В. Осинцев, С. А. Козырев // Компьютерные технологии при проектировании и планировании горных работ: сб. тр. Всероссийской научной конференции с международным участием. — Апатиты; СПб.: Реноме, 2009. — С. 233-237.

4. Осинцев В. В. Система автоматизированных расчетов (САПР ВС) при проектировании вентиляции подземного рудника / В. В. Осинцев, А. Д. Вассерман, С. А. Козырев, А. В. Осинцева // Компьютерные технологии при проектировании и планировании горных работ: сб. тр. Всероссийской научной конференции с международным участием. — Апатиты; СПб.: Реноме, 2009. — С. 229-232.

5. Осинцева А. В. Анализ вариантов регулирования распределения воздуха в подземном руднике // Добыча и переработка руд в условиях ухудшения их

залегания и снижения качества: тез. докл. научной школы молодых ученых и специалистов. — Апатиты: ГоИ КНЦ РАН, 2009. — С. 19-20.

6. Осинцева А. В. Оптимизация регуляторов воздухораспределения в вентиляционной сети подземного рудника // труды XI межрегиональной научно-практической конференции КФ ПетрГУ. — Апатиты: Изд. КФ ПетрГУ, 2008, —С. 90-91.

7. Козырев С. А. Комплекс программ для автоматизированных расчетов (САПР-ВС) при проектировании и организации вентиляции подземных рудников / С. А. Козырев, А. Д. Вассерман, В. В. Осинцев, А. В. Осинцева // Инновационные технологии и современные методы инженерного обеспечения горно-обогатительного производства: сб. инновационных проектов. — Апатиты: КНЦ РАН; СПб, 2010. — С. 14-16.

8. Осинцева A.B. Применение генетического алгоритма для оптимизации параметров регуляторов распределения воздуха в руднике // VI научно-практическая конференция молодых ученых «Информационные технологии поддержки сбалансированного природопользования»: тезисы докладов. — Апатиты: КНЦ РАН, 2011. — С. 37-38.

Автореферат

Осинцева Анастасия Викторовна

ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ ПОДЗЕМНОГО РУДНИКА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ И ПРИМЕНЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА

Технический редактор В.И. Бондаренко

Лицензия ПД 00801 от 06 октября 2000 г.

Подписано к печати 19.10.2011 Формат бумаги 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Times/Cyrillic Усл.изд.л. 1,22 Заказ № 39 Тираж 100 экз.

Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова 184209, г.Апатиты, Мурманская область, ул.Ферсмана, 14

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Осинцева, Анастасия Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Анализ методов расчета воздухораспределения в сети и оптимизации вентиляционной системы.

1.2 Обзор существующих программных комплексов для проектирования вентиляции рудников.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ В ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ РУДНИКА.

2.1 Анализ взаимосвязи параметров вентиляционной системы.

2.2 Генетический алгоритм поиска оптимальных параметров регуляторов.

2.3 Совершенствование метода расчета воздухораспределения.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ РЕГУЛЯТОРОВ ВЕНТИЛЯЦИИ РУДНИКА В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

3.1 Трехмерное моделирование вентиляционной сети в системе автоматизированного проектирования вентиляции.

3.2 Расчет воздухораспределения.

3.3 Модуль регуляторов.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4. ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ В ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ РУДНИКОВ.

4.1 Пример регулирования вентиляционной сети рудника Олений ручей.

4.2 Пример регулирования вентиляционной сети рудника Партомчорр.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оптимизация размещения регуляторов воздухораспределения в вентиляционной сети подземного рудника на основе анализа взаимосвязи параметров сети и применения генетического алгоритма"

Эффективное, качественное и устойчивое проветривание горных выработок является одним из главных факторов, определяющих безопасные условия труда в подземном руднике.

Рудные месторождения часто имеют неправильную форму и непостоянные элементы залегания, в ряде случаев они состоят из обособленных и взаимно удаленных залежей с различной горногеологической характеристикой. Эти особенности рудных месторождений обуславливают необходимость применения сложных схем вскрытия глубоких горизонтов, что приводит к образованию весьма протяженной и разветвленной сети подземных выработок.

На устойчивость режима проветривания влияет также наличие на одном и том же руднике нескольких обособленных залежей, расположенных сравнительно далеко одна от другой и обслуживаемых несколькими вентиляционными стволами, оборудованными разными вентиляционными установками. В таких условиях на отдельных участках вентиляционной сети могут образовываться застойные зоны.

К специфическим особенностям разработки рудных месторождений относится то, что в рудниках одновременно находится в действии большое число блоков, эксплуатационные работы в которых могут проводиться с применением разных систем разработки. Интенсивный вынос пыли и газов можно обеспечить только при подаче в рудник и отдельные забои достаточно большого количества воздуха. Для преодоления общего сопротивления рудника при этом необходимо применять высокопроизводительные и высоконапорные вентиляторы огромной мощности.

Вместе с тем увеличение количества воздуха имеет предел. Этому пределу соответствует наибольшая допустимая скорость движения воздуха по горным выработкам, превышение которой влечет за собой сдувание дисперсной пыли и увеличение ее концентрации в рудничном воздухе.

С углублением горных работ управление вентиляцией рудника усложняется. Подаваемый в рудник воздух по выработкам и очистным блокам распределяется неравномерно, чему способствует весьма сложная и сильно разветвленная сеть горных выработок, особенно в случаях одновременной отработки нескольких этажей. Обычно для регулирования распределения воздуха используют местные регуляторы — вспомогательные вентиляторы и вентиляционные окна. Однако размещение регулирующих устройств в сети выработок далеко не всегда оказывается достаточно эффективным для решения задачи правильного распределения воздуха в рудничной вентиляционной сети и приводит к образованию застойных зон или, напротив, резкому увеличению скорости воздуха и превышению предельных по требованиям техники безопасности значений в отдельных выработках.

Для отработки новых горизонтов требуется пересматривать схемы вентиляции горных работ, учитывая связность вентиляционной сети и взаимосвязи вентиляционных параметров разных выработок. По мере развития технологических процессов разработки месторождений, появления нового оборудования, ужесточения требований надзорных органов является необходимым и совершенствование методического и программного обеспечения проектирования вентиляционных систем. Современные возможности вычислительной техники позволяют ставить задачи по проведению сложных процедур многокритериальной оптимизации вентиляционной сети, традиционно решаемых проектировщиками преимущественно на основе эмпирических подходов.

Усложняют процесс регулирования вентиляционной сети следующие факторы:

• наличие зон обрушения, через которые происходят утечки воздуха;

• многодиагональные соединения выработок сложной конфигурации;

• работающие на сеть вентиляторы главного, вспомогательного и местного проветривания, создающие нестабильность при регулировании распределения воздуха и риск опрокидывания струи;

• действие естественной тяги.

Особенно сложным вопросом является определение устойчивости и эффективности проветривания в сложных многодиагональных соединениях, так как зачастую очистные выработки, требующие максимально устойчивой и надежной подачи воздуха, представляют собой многочисленные диагонали. Процесс распределения воздуха между диагональными соединениями — наиболее сложная задача расчета и управления. Наличие в сети пространственных диагоналей — наклонных и вертикальных выработок, между подэтажами и этажами, как, например, на Хибинских апатитовых рудниках, усугубляет сложность регулирования распределения воздуха, так как в различных частях сети появляются обратные запланированным направлениям потоки и выработки с нейтральным режимом.

Проектирование вентиляционной системы в таких условиях требует детального расчета воздухораспределения в сети с учетом всех перечисленных выше факторов, а значит, требуются и средства автоматизации проектирования вентиляционных сетей, позволяющие упрощать процесс оптимизации регулирования воздуха в сети.

Осуществить проверку эффективности выбранного варианта расположения регуляторов в сети необходимо еще на стадии проектирования, а для этого требуется создать модель вентиляционной системы с установленными регуляторами и рассчитать распределение воздуха в ней. Для максимального облегчения решения этой задачи требуется использовать автоматизированную систему проектирования вентиляционных систем, учитывающую при моделировании перечисленные выше факторы.

Вопросам регулирования воздухораспределения в вентиляционных сетях рудников посвящено значительное число работ, среди которых можно выделить труды А. Д. Вассермана, С. П. Алехичева, Г. В. Калабина, Ф. А. Абрамова, В. А. Бойко, Р. Б. Тяна, А. А. Потемкина, С. Цоя, А. Д. Багриновского, Е. И. Рогова, С. И. Петровича, С. М. Цхай, М. Н. Бодягина, А. Г. Евдокимова, А. А. Мясникова, С. И. Луговского, Г. К. Рязанцева, Е. Г. Давыдова.

Анализ состояния вопроса показал, что в настоящее время в России и за рубежом активно разрабатываются и внедряются системы автоматизации проектирования вентиляционных систем на основе применения современных компьютерных технологий и развивающихся методов математического моделирования. Однако проблема оптимизации размещения регуляторов разных видов в протяженной вентиляционной сети рудника решена не полностью, и остается важной научно-технической задачей.

Эти обстоятельства указывают на необходимость разработки методов и средств оптимизации размещения местных регуляторов в вентиляционной сети для системы автоматизированного проектирования вентиляционных систем. Следовательно, необходимо разработать средства автоматизации создания и редактирования топологической модели, совершенствовать методы расчета распределения воздуха в сети с действующими регуляторами для моделирования вариантов расположения регуляторов в вентиляционной сети, разработать метод оптимизации размещения и параметров регуляторов в вентиляционной системе рудника, совершенствовать методы оценки эффективности проветривания рудника с заданным размещением регуляторов.

Цель работы— обоснование эффективных вариантов регулирования вентиляционной системы подземного- рудника на основе выбора параметров регуляторов и оптимизации их размещения в вентиляционной сети.

Основная идея работы заключается в выборе параметров регуляторов и оптимизации их размещения в вентиляционных сетях подземных рудников на основе анализа взаимосвязи параметров сети и применения генетического алгоритма.

Задачи исследований:

1. Разработка метода оптимизации размещения регуляторов в вентиляционной сети рудника на основе анализа взаимосвязи параметров сети и применения генетического алгоритма и реализация метода в системе автоматизации проектирования вентиляционных систем.

2. Совершенствование метода расчета распределения воздуха в сети с действующими регуляторами для моделирования вариантов расположения регуляторов в вентиляционной сети.

3. Совершенствование критериев оптимальности размещения регуляторов в вентиляционной системе.

4. Разработка средств автоматизации создания и редактирования топологической модели рудника.

Объект исследования — вентиляционные системы рудников со сложной топологией.

Предмет исследования — методы оптимизации системы регуляторов вентиляционных сетей.

Методы исследований. В работе применен комплексный метод исследований, включающий анализ и обобщение научного и практического опыта по проблеме вентиляции подземных рудников, численное моделирование воздухораспределения, анализ данных воздушно-депрессионных съемок, системный анализ, генетические алгоритмы. Основные научные положения, выносимые на защиту;

1. Разработанный метод оптимизации размещения регуляторов воздушных потоков, основанный на анализе взаимосвязи параметров вентиляции и применении генетического алгоритма, дает возможность эффективно распределить потоки воздуха в подземных выработках.

2. Усовершенствованный метод расчета распределения воздуха в вентиляционной системе с учетом естественной тяги, утечек воздуха в зонах обрушения и аэродинамических характеристик вентиляционных устройств, основанный на применении метода простых итераций и уточнении поправок расхода воздуха для каждого контура с помощью модифицированного метода Ньютона, позволяет достоверно определить потоки воздуха в вентиляционной сети рудника за малое количество итераций.

3. Разработанные алгоритмы и программы упрощают процесс расстановки регуляторов в вентиляционной сети по заданной трехмерной модели и позволяют произвести оценку эффективности регулирования вентиляционной системы рудника. Научная новизна работы;

- разработан новый метод оптимизации размещения регуляторов в сложных вентиляционных сетях подземных рудников на основе анализа взаимосвязи параметров вентиляции и применения генетического алгоритма;

- установлена возможность эффективного размещения регуляторов в вентиляционной сети рудника с помощью разработанного метода;

- показана высокая точность, надежность и быстрая сходимость итерационного процесса расчета воздухораспределения с помощью усовершенствованного метода расчета распределения воздуха в сети, учитывающего действие регуляторов;

- установлены критерии оптимальности размещения регуляторов с учетом суммарной невязки расходов воздуха по ветвям с заданными ограничениями скорости воздушных потоков.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами численного моделирования при проведении научно-исследовательских и проектных работ. Использованные методы численного моделирования базировались на корректных математических моделях, отражающих известные законы аэродинамики.

Практическое значение работы состоит в использовании разработанного метода размещения регуляторов в вентиляционных сетях подземных рудников при проектировании вентиляции рудников.

Предложенные методики и алгоритмы реализованы в модулях системы автоматизированного проектирования вентиляционных систем САПР ВС, использованной при проектировании расчетных сетей и систем проветривания рудников ЗАО «СЗФК» (Олений ручей и Партомчорр).

Апробация работы. Научные положения и основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научных семинарах Горного института КНЦ РАН, на Всероссийской научной конференции с международным участием «Компьютерные технологии при проектировании и планировании горных работ» (Апатиты, 2008), на межрегиональной научно-практической конференции КФ ПетрГУ (Апатиты, 2008), были изложены в научно-исследовательских отчетах Горного института КНЦ РАН, опубликованы в научных статьях.

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 8 статьях, включая тезисы конференций. Одна статья — в издании, рекомендованном ВАК Минобрнауки РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографического списка.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Осинцева, Анастасия Викторовна

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Тестирование разработанного методического и программного обеспечения на моделях реальных вентиляционных сетей показала, что решение задачи регулирования сети при грамотном выборе регулируемых и заданных ветвей, может быть упрощено.

2. Анализ взаимосвязи параметров сети позволяет получить список вариантов, каждый из которых, действительно, приводит к определенному регулированию потоков воздуха в нужном направлении, однако, не обязательно сводит невязку к нулю при практически реализуемых значениях параметров регуляторов.

3. Расчет распределения воздуха в системе с заданными депрессиями вентиляторов осуществляется достаточно быстро (несколько мс даже для сложных сетей), чтобы производить за реальное время минимизацию выбранного критерия посредством генетического алгоритма.

4. Сходимость суммарной невязки по заданным ветвям к нулю достигается в среднем за 70 «поколений», что служит основой для проведения автоматизированного прогона генетического алгоритма до малых невязок для 300-500 вариантов за 2-3 часа, при параметрах алгоритма, установленных по умолчанию (100 «хромосом» для 1 «поколения», разрядность «генов» — 16 бит).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа является законченной научно-квалификационной работой, в которой представлено решение актуальной при проектировании горнодобывающих предприятий задачи — оптимизации размещения и параметров перемычек и вентиляторов в сети выработок с целью улучшения проветривания рабочих зон и уменьшения мощности, необходимой для организации проветривания всей вентиляционной системы.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований:

1. Разработан метод выбора параметров регуляторов и оптимизации их размещения, основанный на анализе взаимосвязи параметров сети и применении генетического алгоритма, который позволяет решить задачу регулирования воздушных потоков с точностью по расходам о воздуха до 0,5 м /с.

2. Усовершенствован алгоритм расчета распределения воздуха в вентиляционной сети рудника с учетом естественной тяги, утечек воздуха в зонах обрушения и аэродинамических характеристик вентиляторов на основе метода простых итераций и модифицированного метода Ньютона, что позволяет сократить общее количество итераций — до 50, количество итераций расчета контура — до 10, и время счета — до нескольких мс для сложных сетей выработок с вентиляторами и перемычками с увеличением точности по расходам о воздуха - до 0,05 м /с и по депрессии - до 0,5 Па.

3. Усовершенствован метод комплексной оценки эффективности проветривания рудника посредством конкретного варианта размещения регуляторов с учетом мощности, затрачиваемой на проветривание и суммарной невязки расходов воздуха по заданным ветвям.

4. Разработанные алгоритмы реализованы в модулях системы автоматизированного проектирования вентиляционных систем и применены для оптимизации количества, размещения и параметров регуляторов в вентиляционных системах рудников Олений ручей и Партомчорр.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Осинцева, Анастасия Викторовна, Апатиты

1. Абрамов Ф. А. Воздухораспределение в вентиляционных сетях шахт / Ф. А. Абрамов, Р. Б. Тян, В. Я. Потемкин. — Киев: Наук, думка, 1971. — 136 с.

2. Абрамов Ф. А.Расчет сложных вентиляционных сетей методом касательных гипербол / Ф. А. Абрамов, Р. Б. Тян, В. Я. Потемкин // Изв. вузов. Горн. журн. — Екатеринбург: изд. УГГУ, 1969. —№12. — С. 65-69.

3. Алехичев С. П. Воздухораспределение в рудниках с зонами обрушения / С. П. Алехичев, А. Д. Вассерман. — Ленинград: Наука, 1973. — 84 с.

4. Алехичев С. П. Методические указания по расчету вентиляции при проектировании нагорных рудников с большими площадями зон обрушения / С. П. Алехичев, А. Д. Вассерман. — Апатиты: изд. КНЦ АН СССР, 1968. —56 с.

5. Алехичев С. П. Естественная тяга и тепловой режим рудников / С. П. Алехичев, Г. В. Калабин. — Ленинград: Наука, 1974. — 110 с.

6. Аналитические технологии для прогнозирования и анализа данных Электронный ресурс. // сайт НейроПроект. 1999-2005. URL: http://www.neuroproiect.ru/genealg.php. (Дата обращения: 20.10.09).

7. Андрияшев М. М. Техника расчета водопроводных сетей. — М.: Советское законодательство, 1932. — 65 с.

8. Багриновский А. Д. Основы теории распределения воздуха в шахтных вентиляционных сетях // Рудничная аэрология: сб. научных трудов. — М.: изд. АН СССР, 1962. — С. 5-10.

9. Багриновский А. Д. Регулирование распределения воздуха в диагональных соединениях выработок // Проблемы рудничной аэрологии: сб. научных трудов. — М.: изд. АН СССР, 1963. — С. 9-17.

10. БакО. Проектирование и расчет вентиляторов. — М.: Углетехиздат, 1958. —363 с.

11. Белан А. Е. Универсальный метод расчета кольцевых вентиляционных сетей // Изв. вузов. Строительство и архитектура. — Новосибирск: изд. НГАСУ, 1964. — № 4. — С. 69-73.

12. БеловВ. И. Новый способ расчета вентиляции диагональных соединений методом последовательных приближений // Труды Дон. инст. — Донецк: изд. ДТУД959. — Т. XXV, вып. 4. — С. 43-50.

13. Бодягин М. Н. Проветривание шахт. — М.: Госгортехиздат, 1961. — 231 с.

14. Вассерман А. Д. Методы оценки вентиляционных систем рудников. — Ленинград: Наука, 1974. — 109 с.

15. Вассерман А. Д. Проектные обоснования параметров вентиляции рудников и подземных сооружений. — Ленинград: Наука, 1988. — 153 с.

16. Вассерман А. Д. Расчет депрессии естественной тяги в условиях горной местности / А. Д. Вассерман, М. А. Резников // Шахт, строительство. — М.: Наука, 1984.— №12. — С. 10-11.

17. Вентиляция и газопылеподавление на рудниках Казахстана: сб. научных трудов. — Алма-Ата : Наука, 1971. — 115 с.

18. Вентиляция и очистка воздуха: сб. научных трудов // НИИРудвентиляция; под ред. В.В. Недина.— М.: Недра, 1972. — 230 с.

19. Воропаев А. Ф. Решение сложных диагональных соединений вентиляционной сети // Труды Харьковского гос. инст. — Харьков: изд. ХГИ, 1961. —Т. X. — С. 67-72.

20. Гендлер С. Г. Исследование вентиляционного и теплового режимов Лысогорского железнодорожного тоннеля/ С. Г. Гендлер, В. В. Смирняков, А. Н. Соловьев // Горный инф.-анал. бюл. — Москва: ММГУ, 2006. — № S3. — С. 133-145.

21. Гипроуголь— вентиляция шахт Электронный ресурс.: URL: http://www.giprougol.ru/technologies/software/ventsh/ (Дата обращения: 20.04.11).

22. Гладков Л. А. Биоинспирированные методы в оптимизации: монография / Л. А.Гладков, В. В. Курейчик, В. М. Курейчик. — М.: Физматлит, 2009. — 384 с.

23. Гладков Л. А., Курейчик В. В., Курейчик В. М. Генетические алгоритмы/ Л. А.Гладков, В. В. Курейчик, В. М. Курейчик. — М.: Физматлит, 2006. —320 с.

24. Евдокимов А. Г. Оперативное управление потокораспределением в инженерных сетях / А. Г. Евдокимов, А. Д. Тевашев. — Харьков: Высшая школа, 1980. —130 с.

25. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом // ПВО 3-553-03. — С.Пб.: изд. «Российская газета», 2003. — 104 с.

26. Емельянов В. В. Теория и практика эволюционного моделирования /

27. B. В. Емельянов, В. В. Курейчик, В. М. Курейчик. — М.: Физматлит, 2003. —432 с.

28. Жумахов И. М. Насосы, вентиляторы и компрессоры. — М.: Углетехиздат, 1958. — 598 с.

29. Иванова Л. И. Анализ и обоснование выбора численного метода для решения вентиляционных задач // Эффективность вентиляционных систем подземных рудников. — Апатиты: изд. КФ АН СССР, 1974. —1. C. 88-96.

30. Ильин В. Г. Расчет совместной работы насосов водопроводных сетей и резервуаров. — Киев: Госстройиздат УССР, 1963. — 136 с.

31. Казаков Б. П. Разработка программно-вычислительного комплекса «Аэросеть» для расчета вентиляционных шахт и рудников / Б. П. Казаков, Ю. В. Круглов, А.Г. Исаевич, JI. Ю. Левин // Горный инф.-анал. бюл. — Москва: ММГУ, 2006. —№ S3. — С. 21-33.

32. Кирин Б. Ф. Рудничная и промышленная аэрология / Б. Ф. Кирин, К. 3. Ушаков.—М.: Недра, 1983. —256 с.

33. Красноштейн А. Е. Аэрогазодинамика подземных рудников большой единичной мощности // Горные науки на рубеже XXI века. — Пермь: изд. УрО РАН, 1998. — С. 223-246.

34. Круглов Ю. В. Сравнительный анализ современных алгоритмов расчета вентиляционных сетей / Ю. В. Кругл ов, А. Г. Исаевич, JI. Ю. Левин // Изв. вузов. Горный журнал. — Екатеринбург: изд. УГГУ, 2006. —№ 5. — С. 32-37.

35. Кузьмин В. С. Новая методика расчета кольцевых сетей при установившемся течении // Электротехника и вычислительная техника в нефтяной, газовой и химической промышленности. — М.: Недра, 1965. —С. 45-50.

36. Курейчик В. М. Поисковая адаптация: теория и практика / В. М. Курейчик, Б. К. Лебедев, О. К.Лебедев. —М.: Физматлит, 2006.272 с.

37. Л евин Л. Ю. Исследование рециркуляционного способа проветривания калийных рудников и его экономическая эффективность / Л. Ю. Левин, Ю. В. Круглов // Горный инф.-анал. бюл. — Москва: ММГУ, 2008. — № 10. —С. 39-48.

38. Лобачев В. Г. Вопросы рационализации водопроводных сетей. — М.;Л.: ОНТИ, 1936.—52 с.

39. Луговский С. И. Проветривание глубоких рудников. — М.: Госгортехиздат, 1962. — 323 с.

40. Медведев И. И. Методика расчета проветривания выработок с использованием вентилятора эжектора // Тепловые и механические процессы при разработке полезных ископаемых: сб. научных трудов.

41. М.: Наука, 1965. — С. 88-94.

42. Медведев И. И. Проветривание калийных рудников. — М.: Недра, 1970. —207 с.

43. Мустель П. И. Рудничная аэрология. — М.: Недра, 1970. — 215 с.

44. Мясников А. А. Повышение эффективности и безопасности горных работ / А. А. Мясников, А.Ф.Павлов, В. А. Бонецкий. — М.: Недра, 1979. —216 с.

45. B. В. Осинцев, А. Д. Вассерман // Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и освоения подземного пространства северо- запада России: мат-лы межд. конф. — Апатиты: изд. КНЦ РАН, 2001. —Ч.2.—С. 130-136.

46. Осинцев В. В.Автоматизированное проектирование и организация проветривания рудника / В. В. Осинцев, А. Д. Вассерман,

47. Осинцева А. В. Оптимизация регуляторов воздухораспределения в вентиляционной сети подземного рудника // сб. трудов XI межрегиональной научно-практ. конф. КФ ПетрГУ. — Апатиты: изд. КФ ПетрГУ, 2008. — С. 90-91.

48. Пейгин С. В. Применение генетических алгоритмов для оптимизации формы тела по тепловому потоку/ С. В. Пейгин, І. Регіаих, С. В. Тимоченко // Математическое моделирование. — М.: Наука, 1998.—Т. 10, № 9. — С. 111-122.

49. Пигида Г. Л. Анализ совместной работы шахтных вентиляторов. — М.: Недра, 1976.— 206 с.

50. Попов А. С. Проектирование рудничной вентиляции при диагональном соединении проводов воздуха. — М.: изд. Союзугля, 1930.—68 с.

51. Потемкин В. Я. Метод декомпозиции сетевых законов для оптимизации потокораспределения в шахтных вентиляционных сетях /

52. B. Я. Потемкин, М. П. Комаров // Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах : сб. научных трудов ИГД СО АН СССР. — Новосибирск: изд. ИГД СО АН СССР, 1977 — С. 50-52.

53. Россочинский В. И. Расчет вентиляции для гидроучастков // Рудничная аэрогазодинамика и безопасность горных работ. — М.: Наука, 1964. —1. C.39-45.

54. Рудничная вентиляция: Справочник / Гращенков Н. Ф. и др.; под ред. К. 3. Ушакова. — М.: Недра, 1988. — 440 с.

55. Рутковская Д. К. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / Д. К. Рутковская, М. Б. Пилиньский, Л. К. Рутковский — М.: Горячая линия-Телеком, 2008. — 452 с.

56. Скочинский А. А. Рудничная вентиляция / А. А. Скочинский, В. Б.Комаров. — Москва, Ленинград: Углетехиздат, 1949. —443 с.

57. Слепых В. Ф. Прогнозный расчет вентиляционных систем рудников / В. Ф. Слепых, Е. В. Вязниковцев. — Алма-Ата: Наука, 1973. —189 с.

58. Теоретические основы системного анализа / Новосельцев В. И. и др.; под ред. В. И. Новосельцева. — М.: Майор, 2006. — 592 с.

59. Трофимов В. А. Повышение устойчивости проветривания при пожаре поезда в тоннеле метрополитена / В. А. Трофимов, В. А. Гулаков // Известия ДГУ. — Донецк: ДонНТУ, 2001. — № 2. — С. 23-24.

60. Тян Р. Б.Управление проветриванием шахт / Р. Б. Тян, В. Я. Потемкин.

61. Киев: Наукова думка, 1977. — 200 с.

62. Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах : сб. научных трудов. — Новосибирск: изд. ИГД СО АН СССР, 1983. — 185 с.

63. Физико-технические проблемы управления воздухообменом в горных выработках больших объемов: тезисы докладов. — М.: Недра, 1976. — 148 с.

64. Цой С. Автоматическое управление вентиляционными системами шахт. — Алма-Ата: Наука, 1975. — 335 с.

65. Цой С. Основы теории вентиляционных сетей/ С. Цой, Е. И. Рогов. — Алма-Ата: Наука, 1965. — 281 с.

66. Цой С. Синтез оптимальных сетей горных выработок / С. Цой, Г. П. Данилина. — Алма-Ата: Наука, 1969. — 211 с.

67. Цой С. Принцип минимума и оптимальная политика управления вентиляционными и гидравлическими сетями/ С. Цой, Г. К. Рязанцев.

68. Алма-Ата: Наука, 1968. — 257 с.

69. Шепелев С. Ф. Современный комплекс рудничных воздухорегулирующих средств. — Алма-Ата: Наука, 1971. — 166 с.

70. Back Т. Evolutionary algorithms in theory and practice. — New York, Oxford : Oxford University Press, 1996. — 310 p.

71. BanikJ. Ventilation control of self-heating in retreating longwall coal mines/ J. Banik, M. J. MkPherson, E. Topuz // SME: Proc. of the 7-th US Mine Ventilation Symposium, 1995. — Ch.53. —P. 16-23.

72. Boulos P. Optimal pump operation of water distribution systems using genetic algorithms Электронный ресурс. // Proc. of the AWWA conf. Seattle: WA. 2000. — pp. 126-131.

73. URL:www.rbfconsultinR.com/papers/genetic algo.pdf. (Дата обращения : 12.04.09).

74. Coley D. A. An introduction to genetic algorithms for scientists and engineers. — Singapore, London: World Scientific Publ, 1999. — 230 p.

75. Haupt R. L. Practical genetic algorithms / R. L Haupt, S. E. Haupt. — Hoboken, New Jersey : Wiley-Interscience, 2004. — 253 p.

76. Holland J. H. Adaptation in natural and artificial systems. An introductoryanalysis with application to biology, control, and artificial intelligence. — London: Bradford book edition, 1994. — 211 p.

77. Mitchell M. An introduction to genetic algorithms. — Cambridge, Massachusetts; London, England : A Bradford Book The MIT Press, 1999.158 p.

78. The practical handbook of genetic algorithms : complex coding systems. Vol. Ill / ed. by Lance D. Chambers. London, NewYork : CRC Press, 1999.659 p.

79. The practical handbook of genetic algorithms : the new frontiers. Vol. II / ed. By Lance D. Chambers. London, NewYork : CRC Press, 1995. — 421 p

80. The practical handbook of genetic algorithms: applications. / ed. By Lance D. Chambers. London, NewYork : CRC Press, 2001. — 520 p.

81. Van Vuuren S.G. Application of genetic algorithms — determination of the optimal pipe diameters Электронный ресурс. // Water SA., 2002. — Vol. 28, № 2. — pp. 217-227. URL : http://www.wrc.org.za/. (Дата обращения : 2.12.09).

82. VentSim Mine Ventilation Электронный ресурс.: URL: www.ventsim.com. (Дата обращения: 20.04.11).

83. Whitley D. A. A genetic algorithm tutorial Электронный ресурс. // Сотр. science dep. Colorado State University, 1995. — 37 p. URL: www.cs.colostate.edu/~genitor/MiscPubs/tutorial.pdf. (Дата обращения: 09.05.10).

84. Yang Z. A. Optimization of subsurface ventilation systems application of genetic algorithms / Z. A. Yang, I. S. Lowndes, B. Denby // Proc. of the 27-th Int. Symp. On Сотр. Appl. In the Min. Ind. — London: 1998. — p. 753-764.

85. Yang Z. A. The optimal design and operation of multi-level fan ventilation systems Электронный ресурс. / Z. A. Yang, I. S. Lowndes, B. Denby // Proc. of the 7-th International Mine Ventilation Congress. — Cracow: EMAG, 2001. — p. 739-745.

86. URL: http://www.immage.org/abstractl000.asp?Linel=7600077002. (Дата обращения : 12.04.2010).

87. Zhou F.-b. Fuzzy Optimum Selection and Analysis for Optimization and Evaluation of Mine Ventilation Systems Электронный ресурс. // Journal of china university of mining and technology, 2002. — Vol. 31, part 3.— pp. 262-266.

88. URL:www.crcnetbase.com/doi/pdf/10.1201/9781439833742.ch41. (Дата обращения: 25.10.10).