Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Системология создания высокоэффективных горных предприятий

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Системология создания высокоэффективных горных предприятий"

г. Го «Л

, 7 да

На правах рукописи

КАФОРИН Леонард Алексеевич

СИСТЕМОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 11.00.11 - "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

г. Москва, 1997 г.

Работа выполнена в МГГУ, ЦНИИЭУголь и АОЗТ "Граунд-ГСГ"

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ю.А. Чернегов

доктор технических наук, профессор В.В, Кармазин

доктор технических наук, профессор Д.И.Боровский

Ведущая организация - институт "Центрогипрошахт".

Защита диссертации состоится на заседании Ученого совета Д - 183.01.01. в государственном предприятии НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России (НТЦ "Промышленная безопасность") по адресу: г. Москва, ул. Лукьянова, д. 4, корп. 8, зал коллегии

1997 г. в //ч. ¿>У мин. %

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НТЦ "Промышленная безопасность".

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь совета ^^г^—^каид.техн.наук

Колесникова Е.М.

Общая характеристика работы

В диссертации представлены методологические разработки, обосно-вануые с их использованием предложения автора по решению проблемы создания п функционирования горных предприятий и изложенные в его работах , которые опубликованы в 1968 - 1991 гг. по результатам выполненных им исследовании и экспертных заключении по проектам строительства , реконструкции , поддержания мощностей объектов горнодобывающих отраслей промышленности.

Разработки автора по проблеме охватывают вопросы изучения горло - геологических условии; выбора проектных решений горнодобывающих и обогатительных предприятий с использованием оптимизационных методов и проведением экспериментов на ЭВМ; учета развития объектов производственной и непроизводственной инфраструктур; создания новых техники и*технологии; разработки критериев оптимизации; оценки качества и эффективности проектных решений при экспертизе проектов.

Актуальность проблемы. Отличительной чертой горнодобывающих предприятий является непрерывное перемещение места работы основного и ряда вспомогательного оборудования, практически постоянное изменение качества добываемой продукции и необходимость не только непрерывных текущих затрат на поддержание действующего фронта горных работ, но и перманентных капитальных вложений на его простое воспроизводство, связанных с отработкой запасов, длительностью создания и функционирования основных фондов.В связи с воздействием этих факторов происходят изменения потребностей в природных, трудовых, материальных и финансовых ресурсах, что вызывает необходимость учета адекватного изменения состояния производящих их объектов или учета накладываемых ими ограничений. Функционирование горнодобывающих объектов связано с воздействием горногеологических и горнотехнических факторов, нзмен'ш-

вость которых незакономерна и весьма велика, а зачастую в значительной степени неопределенна.

•Большое влияние на само горнодобывающее предприятие и на инфраструктуру, обеспечивающую его функционирование, оказывают топографические и климатические условия.

Изменение горногеологнческих условий' функционирования объекта, предъявляет определенные требования как к технологии работ, так и к используемому оборудованию, а изменение качества добываемого сырья - к технологии и оборудованию обогатительных производств и использующих их продукцию предприятий [ ¿'Ч-].

Отмеченные особенности горнодобывающих предприятий и вызываемые ими воздействия на работу сопряженных с ними объектов требуют разработки таких методов научно - обоснованного выбора прогрессивных решений при создании этих предприятий, которые позволяли бы не только учитывать изменчивость во времени и пространстве сочетаний элементов технологических структур, средств механизации работ и регулярную перманентность воспроизводственных работ на самих предприятиях, но и на объектах их воздействия.

Раз[ >отке теории проектирования и строительства объектов горнодобывающих отраслей,начиная от проведения геолого - разведочных работ и кончая функционированием предприятий, уделялось большое внимание учеными н специалистами МГИ, ИГД им. А. А. ;очинского, СО АН СССР, ЛГИ, ДПИ, ДГИ, ЦНИЭИуголь, ИПКОН АН СССР, ВНИИКТЭП Госплана СССР, ИЭП АН УССР, Центрогипрошахта, Дону-ги, КарПИ, Днепрогипрошахтг,гипрошахтагснбгилрошахт2и др.

Эти работы позволили существенно повысить обоснованность принимаемых решений путем внедрения в практику проектирования и планирования методов оптимизации, использования элементов САПР и зависимостей различных параметров горнодобывающих предприятий от отдельных факторов, полученных учеными и специалистами.

Вместе с тем. как показывает опыт экспертизы проектов по объектам горнодобывающих отраслей, качество проектных решений не удовлетворяет требованиям надежности гслиико - экономических показателей или высокой эффективности предприятий, в результате чего 30 - 50 "^проектов возвращается на доработку или пересматривается в процессе строительства пли эксплуатации с ухудшением технико - •жономичсскн.ч показателен [12, 16, 29.30 31 34,36,33, 55,56,69].

Аналт показывает, что основными причинами этого является неприспособленность разработанных методов к широкому диапазону изменчивости условии создания и функционирования горных предприятий во времени и пространстве, недостаточный уч<гг взаимодействия сопряженных предприятии и неопределенности используемой информации на всех стадиях проектирования, строительства н эксплуатации всего круга сопряженных производств. Необходимость устранения этих недостатков породила проблему радикального совершенствования способов создания предприятий горной промышленности, обеспечивающих учет всех взаимо-влияющих факторов.

Цель работы - разработка аппарата использования систсмолопш научного формирования , выбора и оценки технических решений и экономических показателей применительно к специфике горнодобывающих предприятий , обогатительных фабрик, ' и объектов инфраструктуры при создании высокопроизводительных предприятий горной промышленности и круга сопряженных производств, допускающих учет отклонений текущих условий про^ изводства от средних на стадии ка-лендар н о шинирования и программи зания работ на длительную перспективу.

Основная идея работы заключается ' в разработке сово-

купности методов учета всех взаимосвязей, влияющих на уровень технических решений и соответствующих им экономических показателей, основанной на системологип ( системной методологии). "

Метод)»! исследования. При выполнении исследований использовались методы технике - экономического сравнения, экономико - математическою моделирования, аналитических и коллективных экспертных оценок, экспертных систем, нечетких множеств, морфологического , системного, программно - целевого, функционал - стоимостного анализов, аналогии п морфологического синтеза решений в подчинении идее системоло-гпи.

Научные положения, выносимые на защиту:

- предприятия горной промышленности являются сложными объектами с большим количеством взаимосвязанных технологических процессов и производств. Учет этой взаимосвязи целесообразно осуществлять не в модели рассматриваемого предприятия, а системой самостоятельных моделей для всего круга сопряженных предприятий. Выбор наиболее эффективного решения при создании таких предприятий необходимо производить с оценкой всех влияющих факторов, в том числе целей и задач объекта fl3-30-34.39.49,57 ]'>

- обоснование состава влияющих факторов может быть осуществлено только при условии выявления всех возможных элементов ( качественных характеристик ) предприятий и их связи между собой и с условиями функционирования объекта; выявление всех совокупностей элементов целесообразно производить путем их двухмерной "классификации с выделением, пзоморфиых классов, которые состоят из элементов, эквивалентных с позиции конкретной их функции, распределенных по эпистемологическим классам и их уровням, т. е. по уровням знания относительно рассматриваемых элементов; выделение эпистемологических классов и их уровней должно быть выполнено по классификационным признакам, верхний из коюрых подчиняет себе все остальные. Нижний уровень представляет собой качественные характеристики, дробление которых дальше невозможно ¡30];

,/

- выбор оптимального варианта сочетания элементов сложных многовариантных систем целесообразно осуществлять в несколько этапов: на нервом - отбором рациональных по качественным критериям или на основе сопоставлений, на втором - формированием множества вариантов но экономическим критериям при статичности параметров и показателей их элемент-ов и иа третьем - выбором уровней количеств-еипых параметров и показателеиэлементов качественных характеристик;

- для целей долгосрочного программирования работы горных предприятий необходимо 'учитывать, отклонение текущих характеристик участков отрабатываемого месторождения or средних. При это^кобходнмо : учитывать стадию функционирования горного предприятия; построение комплексной - технологе - экономической модели, формализующей функционирование предприятия на всех стадиях его развития; модель строить из подмоделей технологических звеньев и объектов производства, а не из технологических процессов; в .модели отражать лишь тс стороны функционирования объекта, которые являются существенными для установления его итоговых показателен; учитывать скачкообразные качественные и количественные изменения параметров состояния предприятия;

- при календарном планировании технико - экономические показатели работы предприятия следует определять не в среднем за расчетный

(пятилетний ) период, а за интервалы времени , равные одному году,на базе научно-обоснованных количественных показателей и индивидуальных для каждого объекта вариантов развития, учитывающих технологические связи и ограничения, формализуемые в вше таблиц данных;

- для совершенствования выбора , обоснования и оценки проектных и программных решений по горным предприятиям рекомендуется морфологический метод аналитической экспертной оценки, а для ее уточнения и выявления взаимосвязей - дельфийский метод коллективной экспертной опенки.

Обоснованность н достоверность положений и выводов доказаны С подшор'лсдаются):

-'большим объемом и представительностью объектов исследований: рассмотрено более 500 научно - исследовательских работ и свыше 1000 проектов предприятий горной промышленности;

- применением предложенных принципов научного обоснования при выполнении научно - исследовательских работ;

- представительным внедрением конкретных предложений и разработанных методик 1» утвержденных проектах отечественных и зарубежных предприятии:

- использованием системологических положений и конкретных разработок автора в методических и нормативных документах органов управления экономший,конструированием и обоснованием с использованием разработанной методики эффективности применения принципиально нови'! технологической схемы, одобренной президиумом НТС Мннуглепро-ма СССР и защищенной авторским свидетельством на изобретение № 2666В8 от 13 января 1970 года;

- использованием основ разработанной классификации в учебниках;

- пер. одом н изданием монографии, отражающей методологические положения исследований, за рубежом;

- включением раздела по созданию системы моделей для круга сопряженных предприятии в труды XIII Всемирного горного к гресса;

-удовлетворительной сходимостью расчетных и фактических данных;

награждением ряда разработанных методик'решения частных задач системологии в условиях горной промышленности дипломами ВДНХ СССР.

Научная новизна заключается в следующем:

- разработаны способы построения системы моделей самостоятельных объектов дтя крута сопряженных производств в горной промышленности;

- разработаны методы конструирования элементов качественных характеристик горных предприятий, предложены признаки разделения их на классы и на принципах системолоши составлены классификационные структуры сложных объектов ( шахт и обогатительных фабрик ) , обеспечивающие отражение их взаимосвязей и применение системологии для научно-обоснованного выбора варианта;

- обоснована необходимость применения при классификации качественных характеристик понятия "система", "схема", "способ" для выделения эпистемологических классов, предложены для шахт и обогатительных фабрик конкретные системы, схемы и способы;

- разработаны требования к высокопроизводительным шахтам и фабрикам: доказана необходимость включения в состав методических принципов обоснования вариантов требований к ним, позволяющих применить программно - целевой подход при переходе от начального состояния системы к конечному; разработана методика поэтапного системно -структурного выбора вариантов горных предприятий вместо их назначения априори; предложена процедура разделения технологических схем на группы эпистемологических классов и исследования возможных вариантов сочетании групп и изоморфных классов внутри каждой группы, что позволяет сократить количество н упростить состав одновременно рассматриваемых вариантов, обозначить их отличительные признаки, увеличить общее число альтернатив путем решения задачи на совместимость'( сочетаемость методологических отличий ) вариантов между группами; обоснована целесообразность поэтапности процедуры выбора вариантов;

- " примененный дня обоснованиг эоектных альтернатив критерий оценки эффективности включены коэффициенты , учитывающие омертвление капиталовложений на период строительства и обеспечивающие учет эффективности конечного продукта [ 17,1 ];

- составлены структуры изоморфных классов горных предприятии для поиска при экспертизе проектов аналог ов, сопоставления принятых решений и их оценки с применениеиперсональных ЭВМ;

- обоснованы новые технологические решения и оборудование, защищенные авторскими свидетельствами №№ 26688, 1190083, 1254174, 1267127, 1273593, 1314114, 1494612, 1502841 и обеспечивающие повышение

эффективности функционирования предприятий [ 5~;6 ) С , /Л. Л, Щ ]; *

применены рекомендации по улучшению технических решений и экономических показателей в конкретных проектах предприятий горной промышленности при долгосрочном программировании и календарном планировании их развития;

- разработан аналоговый метод , обеспечивающий применение ЭВМ

V

для автоматизированного сопоставления вариантов проектных решений, отбора рациональных вариантов и оценки проектных решений при экспертизе проектов.

Научное значение работы заключается в теоретическом обосновании и формулировании в рамках сиегтемологии комплекса методов формирования, выбора и оценки качественных характеристик и экономических показателей с: жных производственных систем 31а примере постоянно развивающихся во времени и пространстве предприятий горной промышленности, в разработке метода создания высокоэффективных горнодобывающих и обогатительных предприятий.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- сконструированы иерархические уровни эпистемологических и изоморфных классов и установлены связи между ними, разработаны классификационные признаки эпистемологических классов технологических схем и составления их двухмерных классификаций для шахт и обогатительных фабрик;

,- предложена матричная форма представления информации и составлена структура базовой и вариантных матриц информации, обеспечи-

накипая упрощение математической модели , возможность исследования в одной модели неограниченного числа качественных характеристик и ее применения для любых горногеологических условий; выявлены функциональные связи технологических схем подземных работ с комплексом поверхности и системы взаимовлияния предприятий горной промышленности и сопряженных отраслей; ,

- разработана система моделей, подмоделей и их информационного обеспечения для долгосрочного программирования и календарного планирования развития горных предприятии.

Реализация методологических положений и рекомендаций работы осуществлена внедрением их в проектных, научно - исследовательских институтах горнодобывающих министерств и ВУЗах страны.

Предложенный автором метод описания вариантов качественных характеристик шахты в виде морфологической схемы использован в учебных пособиях "Методика выбора подмножества предпочтительных ( рациональных ) вариантов технологических схем угольных шахт"[ ] и "Инструкция по подготовке и сравнительной оценке решений в задачах управления качеством продукции" [ 21 ], разработанных с участием автора и одобренных методическим советом факультета подземной разработки угольных месторождений МГИ.

Рекомендации об учете взаимосвязей добывающих, обеспечивающих и потребляющих отраслей в критерии совокупных затрат, формировании требований к системе опережающей разработки прогрессивных техники и технологии отражены в утвержденных в 1981 году техуправлением Минуг-лепромч С С С Р"М етодологических поло -едиях научно - технического прогнозирования по основным подотраслям и угольной промышленности в

целом"[45].

Принципы построения моделей на основе классификации качественных характеристик и представительного их перечня, представления информации в виде эпистемологических и изоморфных классов , матричной

формы представления информации включены в разработанные под научным руководством и с участием автора "Методические положения формирования и экономической оценки шахтовариантов с помошыо математического моделирования", утвержденные Мннуглспромом СССР 28. 12. 83 года^].

Методика поэтапного выбора вариантов путем формирования параметрических множеств и последующей их оптимизации отражена в "Мстоди чсскнх положениях оценки действующего потенциала шахтного и карьерного фондов при разработке перспективного плана развития угольной отраслиГутвержденных Мннуглспромом СССР 30 мая 1986 года.

Рекомендации об учете потерь от замораживания капиталовложений на период строительства использованы в "Рекомендациях по определению в проектах экономических показателей по этапам строительства и годам эксалуатации", разработанных Гипромезом в соответствии с "Программен коренной перестройки экономической работы и повышения рентабельности черной металлургии" .утвержденной коллегией Минчерме-та СССР и ЦК профсоюзов рабочих металлургической промышленности (Постановление от 13.02.88 №35/ 26 , п. 16 ).

Про тожепне определять народнохозяйственный эффект продукции горного предприятия и потребителя по показателю эффективности конечной продукции одобрено секцией ученого совета института ЦНИЭИуголь при рассмотрении работы.

Предложение об учете качесям угля через цену угля и срока строительства приведением к условно одинаковому периоду сопоставления вариантов нашли отражение в отраслевой "Инструкции по определению эффективности капиталовложений" [бй].

Предложения по применению аналогового метода и принципам его использования при экспертизе проектов являются основой "Методики структуризации проектных данных для реализации задач поиска аналогов и их сопоставительного анализа с применением средств вычислительной

техники", утвержденной Управлением государственной экспертизы Госстроя СССР в 1989 году [S6 ].

Методика выбора схем и способов вскрытия и подготовки полой« пластов средней мощности использована в составе научных основ "Шахты будущего " на примере условий Чичербаевского месторождения в Кузбассе

[7,3,5.11].

По методике разработки тсхнолого - и экономнко - математических моделей Гнпропгахтом были разработаны конкретные модели и произведены расчеты для схемы развития добычи угля на месторождении в долине р. Годовари ( Индия ) и в ТЭО строптет.стг.л шахты Воргашорскяя № 4 п. о. " Воркутауголь Кроме того, эти модели были использованы Ростов-гнпрошахтом при разработке ТЭО строительства ГОФ при шахте Октябрьская - Южная. Использование методики только по шахте Воргашор-скня Л« 4 дало экономию капиталовложений в размере 24, 2 млн. рублей (по курсу тех лет).

Способ классификации технологических схем угольных шахт использован в учебнике для ВУЗов .

Приемы построения системы моделей на основе выделения качественных характеристик , матричного принципа формирования исходного множества вариантов отражены в справочнике "Методология проектирования горных предприятий" [35], учета взаимовлияния сопряженных предприятий на создание объектов в процессе строительства - в справочнике "Определение продолжительности строительства объектов угольной промышленности" {6{ ], требования к проектированию горнодобывающих irpenni ятин включены в "Горную энци! опедиго " [67 ].

Схемы вскрытия шахтных полей с транспортом угля на верхний горизонт нашли широкое применение в проектах институтов Днепрогипро-шахт, Донгипрошахт, Ростовгипрошахг, Ворошиловградгипрошахт, Сибгипрошахт.'

Реализация предложении автора при экспертизе проектов, выполненных им лично или под руководством, обеспечила значительное снижение сметной стоимости строительства предприятий горной промышленности за период с 1970 по 1990 гг.

Анроба ш 1я работы.Результаты проведенных исследований и основное содержание опубликованных работ докладывались и были одобрены на:

Бюро научно - технического совета Минуглепрома СССР (г. Москва, 1969г.); совместном заседании секции по применению экономике - математических методов и вычислительной техники в угольной промышленности и секции проектирования и шахтного строительства Минуглепрома СССР ( г. Ленинград. 1970г.); Совете по присуждению ученых степеней МГЦ ( г. Москва, 1971 г. ) ; Научно - техническом совете по проектированию и строительству Постоянной комиссии СЭВ по угольной промышленности (г. Катовице, ПНР, 1975г.); Всесоюзной научно - технической конференции по " разработке и внедрению С ЛИР предприятий отрасли, организации строительства и конструировании горио - шахтного оборудования" ( г. Москва, 1986 г.); Всесоюзном совещании по вопросам развития техники и технологи - дробления, измельчения и обогащения руд ( г. Ленинград, 1986 г.); 13 - ом Всемирном горном конгрессе ( г. Стокгольм, 1987г. ); секции проектирования;!! шахтного строительства Минуглепрома СССР (г. Кемерово, 1989 г.); научно - техническом совете института " 'еханобр " Мин-цзетмета СССР ( г. Ленинград , 1989 г.); коллегиях Минуглепрома СССР , в производственных объединениях и проектных институтах Минуглепрома; секции проектирования и шахтного строительства Госстроя СССР ( г. Костомукша, г. Лени; д-р ад, г. Ворошиловград, г. Кривой Рог ); на встрече советских и чехословацких специалистов по экспертизе проектов ( г. Прага, 1989 г.) ; совещании руководителей экспертных подразделений союзных республик ( г. Москва, 1990 г.); в филиале ЦИПК для группы начальников инспекции Гоегортехнадзора СССР (г. Москва, 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации имеется 82 работы, из них дне монографии, 12 отчетов о научно - исследовательских работах, депонированных во ВНИИТИнентре, 8 авторских свидетельств на изобретения, 60 брошюр, научных статей и разделов в справочниках.

Связь работы с планами НИР. Работа выполнялась в составе Государственной научно - исследовательской программы разработай научных основ шахты будущего ( тема 22 плана ПИР МГИ 1968 - 1970 гг.) , в которой автор являлся исполнителем; Государственного плана НИР по разработке Генеральной схемы развития народного хозяйства ( темы 0901060000 - 007, 0900104000, 0900100000, 0900200000, 0900201000, 0900204000, 0900202000, 09002020002, 0900202003; плана ЦННЭИуголь в 1980 -1985 гг.), в которых автор был научным руководителем; плана НИР Госстроя СССР(тема 07 - 0411 - 88 1988 - 1990 гт. и 22 - I - 1 - 90 1989 - 1991 it. ). Большая часть работы выполнена в процессе проведения экспертизы конкретных проектов.

Автор выражает искреннюю благодарность всем коллегам, совместно с которыми выполнялись работы.

Особую признательность он выражает Лауреату Государственной премииСССР, проф., докт. техн. наук А. С. Бурчакову, проф., докт. техн, наук В. А. Харченко, проф., докт. техн. наук А. С. Малкину, советы и помощь которых способствовали выполнению работы и завершению диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I, Методические положения выбора прогрессивных технологических - элементов и оптимизации параметров горных предприятий.

Анализ причин корректировки проектов, неосвоения проектных показателей в процессе строительства и функционирования объектов покали, что основной из них является несбалансированность потребности предприятий в различных ресурсах с возможностями их приобретения. Это в большой мере вызвано тем, что в процессе принятия решении не учитываются все взаимосвязи и взаимообусловленность развития и размещения объектов из - за сложности реализации этого требования, вызванной объемом доступной информации.

Существующие методики принятия решений по созданию предприятий основаны на проведении расчетов по основным производствам. Необходимость развития объектов обслуживающих производств учитывается только долей затрат, относящихся к конкретным производствам. Это имеет ряд негативных сторон, дает возможность выбрать вариант конечного состояния системы, а не динамики ее создания.

Мете "1,нческие положения, разработанные автором для выбора технологических схем горных работ предприятий, а также их инфраструктуры шпионили предложить новый метод к разрешению противоречий системы оптимизационных расчетов. Он состоит в разделении раг-етов на отдельные этапы и создании таких оптимизационных моделей, которые, с одной стороны, обеспечивают расчеты параметров и показателей по вариантам создания объектов, а , с другой - позволяют достаточно просто осуществлять взаимоувязку показателей взаимозависимых решений различных объектов, создать информационное, алгоритмическое и программное обеспечение расчетов. Обоснована концепция комплексного рассмотрения всех решений но созданию предприятий в их взаимосвязи при максимально возможном расширении альтернативных решений и их оптимизации.

Главные требования к системе: достаточная достоверность информации для принятия решения о создании предприятии и разработка такой структуры моделей, которая позволяет моделировать варианты состояния предприятий на различных уровнях оптимизации, для переменных потребностей, уровней материальных, финансовых , трудовых и других ресурсов. Комплексность решения следует осуществлять взаимоувязкой всех задач оптимизации в единую систему на основе учета особенностей задач и предъявляемых к системе требований по внутренним и внешним ее связям. Задачи оптимизации делятся на две части. К одной относятся те, решения по которым целесообразно принимать на уровне региона ( водные, ремонтная база, трудовые, инфраструктура и т. д. - подсистема нижнего уровня - 11НУ ). К другой следует отнести такие, решения по которым выходят за рамки региона и должны приниматься на более высоких уровнях (потребность в угле, возможности машиностроительных и строительных организаций, лимиты капиталовложений и ряд других ). Это предопределило двухуровневое построение оптимизационных расчетов.' подсистема верхнего уровня - ПВУ и подсистема нижнего уровня - ПНУ. Структуры обоих уровней построены с выделением блоков основного производства (шахты, разрезы, фабрики ) , основных подотраслей ( машиностроение, строительные организации ) - для ПВУ; потребителей, инфраструктуры -для ПНУ. На верхнем уровне решаются задачи оптимального распределения добычи и ресурсов и развития регионов с определением необходимых ресурсов, а на нижнем - формирования вариантов, расчета показателей, отбора рациональной совокупности вариантов по каждому объекту. Функционирование системы осуществляется поэтапно: на первом формируются группы предприятий по каким - либо определенным признакам; на втором - формируются варианты и производится их оценка технолого - и экономике - математическим моделированием; на третьем - осуществляются оптимизационные расчеты и определяются пределы изменения показа-

телей; на четвертом - для распределительных задач производится минимизация ресурсов для задашюп потребности , для задач возможных объемов производства - определение потребности в ресурсах .

Система моделей построена ие только по принципу разделения на уровни оптимизации, но и по технологическому назначению объектов. Тогда взаимосвязи моделей, несмотря на их сложность, легко обеспечиваются путем построения такой структуры каждой модели, которая позволяет определять потребность объекта во всех видах ресурсов в качестве выходных показателей, а в качестве одного из входных исходных показателей или ограничения использовать потребность в ресурсе, создаваемом оптимизируемым обектом. Такой принцип позволяет, с одной стороны, обеспечить декомпозицию глобальной модели и построить модели объектов достаточно независимыми, а, с другой - обеспечить учет потребности отдельных видов ресурсов всех предприятий. Кроме того, такое построение системы дает возможность принять для каждой из доделен такое методиче-скос, информационное VI программное обеспечение,которое позволяет наиболее эффективно решить задачи его моделирования.

Обоснован принцип разработки технолог.о - математических и экономике - атематических моделей для всех,видов основных и вспомогательных предприятий, основными слагаемыми которого являются следующие: методы ее формирования и реализации Должны обеспечивать не только сопоставление и выбор вариантов, но и расчет парам -ров и показателей , достаточных для принятия и выполнения решения о создании и деятельности предприятия; преемственность решений расчетов верхнего и нижнего уровня на базе общности моделей , единства исходной информации и методики расчетов; многовариантность расчетов с учетом затрат всех подотраслей и сопряженных отраслей на верхнем уровне и развития производственных единиц, инфраструктуры, эффективное распределение ресурсов - на нижнем; полный учет связей и факторов; учет динамичности процессов; простота замены вариантов и пересчета показателей; возмож-

иость использования разных критериев и о^аничении. Установлено, что предъявляемым требованиям отвечает максимальная декомпозиция расчетов.

Одним из важнейших вопросов, определяющих выбор оптимального варианта, является система критериев. На их выбор влияет несколько факторов: цели и задачи оптимизационных расчетов; изменчивость качества продукции; изменчивость сроков строительства; адаптируемость к моделям и системам моделей. Они могут быть качественными и количественными.

Качественными критериями выступали требования к техническим решениям: качественные преимущества элементов ( изоморфных классов ) одноименных уровней ( эпистемологических классов ) ; характеристики технологических схем, шкалы оценок которых имеют качественный вид (минимальные, средние, значительные и т. д. ) . Количественные критерии можно разделить на два крупных класса: технологические и экономические. Технологические критерии представляют собой уровни показателей отдельных звеньев, оборудования, процессов ( например, протяженность поддерживаемых выработок на 1000 т суточной добычи ) ; соответствие друг другу различных видов оборудования в технологической цепи,' входные и выходные параметры моделей; выход продуктов обогащения и т. д. Наиболее полными и важными для принятия решения о создании предприятия и его варианте являются экономические критерии. Методы опти-миащш сводятся в конечном счете к однокритериальной задаче по свернутому критерию. Экономические критерии можно разделить на частные и

общие. К частным критериям относятся тс, которые являются достаточны-

«

ми для "ешения отдельных задач. Обн критерии делятся на два типа: минимума затрат и максимума эффекта. Для предприятий горнодобывающих отраслей, технологические схемы которых влияют на изменение качества продукции или сроков строительства, следует применять критерий максимума эффекта. В качестве отраслевого критерия в расчетах принимается отклонение прибыли от нормативного уровня. Так как качество

горной продукции оказывает значительное влияние на показатели работы потребляющих предприятии, необходимо определять народмоАогяксхвеп-ный Эффект использования ее у потребителя, т. е. определять эффективность конечной продукции. Г)

Предложен следующий вид критерия: К общ = ——, гдс/^Й- суммарное производство энергии у потребителя, а ^ - суммарные средие-взвешенные затраты на ее производство от геологоразведки до потребителя. Проведено опытно - промышленное внедрение разработанных методик, их сопоставление подтвердившее приемлемую достоверность получаемых результатов.

Предложен методический подход к научно - техническому прогнозированию и выбору путей научно - технического прогресса, на основании которого разработан ряд новых технологических и конструктивных решений.

Целью ¡тучно - технического прогнозирования является определение и выбор'для использования прогрессивных технологий и направлений разработки новых. Методика прогнозирования включает : структурирование объектов прогнозирования; определение задач, ограничений и целей про-пюзиров; ля; установление последовательности выполнения работ по подотраслям применительно к периодам прогноза ( по пятилетиям, Ю лет, 20 лет). Г \

Коренное улучшение в вопросах НТП возможно п I кардинальном изменении-вектора системы, при котором научные разработки должны осуществляться в соответствии с заданиями проектных организаций.

Предложено установить порядок, при котором проектная организация при разработке проекта по головному предприятию определяет вопросы, без решения которых она не сможет обеспечить требуемую эффективность работы, и на этой основе не только разрабатывает технологическое задание на исследования и создание необходимой техники н технологии, но и финансирует эти работы.

Оценка технического уровня ТЭО и проектов в соответствии с требованиями, предъявляемыми к экспертизе проектов, показала, что в связи с увеличением экологической напряженности , ухудшением качества исходного сырья применение современных технологии даже при использовании оборудования самой высокой производительности, не позволяет запроектировать высокоэффективное обогатительное предприятие. Проектные проработки позволили установить, что такое оборудование по соотношению своих параметров и показателей превысило границу оптимальности и его удельные показатели начали снижаться. В связи с этим возникла необходимость в разработке и создании новых нетрадиционных решении и технологии, ряд которых был успешно осуществлен под руководством автора.

Использование последних достижений фундаментальной паукп и конверсионных разработок оборонного комплекса открывают дополнительные возможности дня повышения полноты, комплексности и средоза-шитных характеристик технологии извлечения минеральных компонентов и сырья.

II. Методика выбора айда и параметров сопряженных технологических блоков предприятий.

Основной причиной несовпадений н несоответствии рекомендации научных и проектных работ явилось отсутствие комплексного системного подхода к создашпо и выбору технологических схем уг ольных шахт и методики учета взаимовлияния всех факторов. Чтобы избавиться от этого недостатка, для учета взаимовлияния всех внутренних влияющих и ограничивающих факторов разработана и реализована методика следующего поэтапного проведения работ:

- анализ горногеологических условий, разработка технико - эксплуатационных требований к технологическим схемам, выбор критерия оценки технологических схем;

- эскизная проработка возможных схем и способов вскрытия и подготовки шахтного поля с варьированием размещения промплощадок, направлением выемки участков поля, транспорта грузов, движения вентиляционной струн и т. д. ;

- систематизация проработанных вариантов и решение задачи на совместимость элементов схем, компоновка вариантов технологических схем шахты в целом е иерархическую структуру по определенным признакам, позволяющая составить классификацию качественных характеристик угольных шахт; ^ .

- отбор из технически возможных вариантов рациональных, принимаемых к оценке тсхнйко - экономическими расчетами;

- группирование отобранных вариантов по основным отличительным признакам, принятым при классификации технологических схем;

- разработка и реализация стати .ческой экономике - математической модели, выбора наилучшего варианта технологической схемы шахты. Результатами реализации статической экономике - математической модели должны быть группы вариантов ( параметрическое множество ) , дальнейший выбор из которых осуществляется с помощью оптимизационных эконс .;ико - математических моделей. ;

Учет особенностей развития шахт как технологически противоречивых систем осуществляется путем разработки и обеспечения при выборе вариантов конечных требований к технологическим схем I, что обеспечит программно - целевой подход к созданию угольной шахты.

Исследование влияния исходной горногеологической информации доказало, что при принятии решения о создании горнодобывающего предприятия анализ горногеологических условий является одним из важнейших этапов работы. Это требование использовалось автором.

Изучение научных работ и рассмотрение проектных материалов позволило установить отсутствие терминологической стройности и систем-ностн в значениях отдельных понятии и вынудило автора устранить этот

недостаток. В предшествующих работах выявлено большое разнообразие предлагаемых и применяемых схем и способов вскрытия и диапазонов рекомендуемых параметров даже для примерно аналогичных условий. Автором предложено конструировать технически возможные в конкретных условиях варианты схем и способов вскрытия и подготовки их путем эскизной проработки.

В методическом плане автором разработаны принципы группирования изоморфных классов качественных характеристик на основе терминологических понятий. Предложены их определения.

При эскизной проработке намечаются варианты размещения выработок относительно шахтного поля, пластов, элементов их залегания, отметок поверхности; типы выработок и их сочетание ; назначение выработок и их сочетание; направление грузопотоков и вентиляционных пот оков; последовательность отработки шахтпого поля, движения очистных и подготовительных забоев.

Реализация этих принципов была осуществлена применительно к наиболее сложной форме месторождения - брахисииютилальной ассимет-ричной незамкнутой складке свиты пластов. Общее число качественных характеристик, определяющих схему и способ вскрытия шахтного поля, составляет 46, а возможное количество вариантов вскрытия, которые могут быть сконструированы из этих характеристик, оценивается более чем в 800 альтернатив.

Вторым крупным комплексом качественных характеристик, определяющих технологическую схему шахты, является система подготовки шахтного поля ( или пластов ). Под сксмои:. подготовки предложено понимать совокупность диспозиций расположения горных выработок, характеризующих форму выемочного поля, а иод способом - расположение выработок относительно пласта, их виды, назначение в схеме. Упорядочена терминология по наименованиям схем и способов подготовки.

Конкретные варианты качественных характеристик и их количественных показателен ( параметров ) должны разрабатываться для каждого конкретного случая.

Большое число допустимых ( технически возможных ) вариантов,' отсутствие методов, позволяющих в одной модели оценивать их эффективность и зависимость между " затратами " и " результатами " потребовало разработал методических подходов по выбору оптимального из них. Предложено первоначально проводить сокращение вариантов методом логических исследований, основанном на оценке соответствия качественных характеристик разработанным требованиям к технологическим схемам. Сокращение вариантов производилось , начиная с высших эпистемологических классов, путем сопоставления между собой изоморфных классов и ■ позволило выделить для моделирования 74 варианта из 23 тысяч. Проф. В. А. Харченко с участием автора разработана методика отбора вариантов, основанная на положениях теории принятия решения на базе морфологической схемы и технико - эксплуатационных требований в качестве т-рите-риев оценки с расширением их перечня. Анализ морфологических схем предложенным методом позволил сократить количество вариантов с 8 тысяч до 21 .¡ля Чичербаевского участка и с 4-тысяч до 4 для шахты им. Ленина в Кузбассе.

Ранее созданные методики оптимизациибыли разработаны для варьирования количественными показателями в основном дного - двух вариантов технологических схем шахты и совершенно не приспособлены для варьирования качественными характеристиками, при котором количественные параметры изменяются скачкообразно и недетерменированно.

. Возникшее противоречие между необходимостью рассмотрения . большого числа технологических схем и увеличением сложности модели автором предложено разрешить разделением процесса оптимизации на два этапа: 1) проводить локальнук оптимизацию качественных характеристик; 2) для них оптимизировать количественные показатели.

11редложснное выделение схем и способов было положено в основу эскпзцрй проработан вариантов системы подготовки пластов.

При эскизной проработке шмчале для каждой т схем по;ц огонкп для принятой брахиенпклипальнои склада! вычерчивались варианты, учжмваншше схему проветривания выемочного учпсткл. расположение транспортных и вентиляционных выработок, направление выемки утля, одиночное и сдооеннос размещение лав.

• 'Затем для каждой из схем вычерчивалось возможное число способов подготовки по признаку проведения выработок относительно пласта.

На третьем этапе варианты способов подготовки углублялись рас-емшрепнем схем проветривания, а па чсгвсрюи - учетом схем транспорта угля на выемочных участках или столбах.

Использование такого приема позволило сократить число одновременно рассматриваемых вариантов до носшшимаемого. а при решении задачи на их еовмеешмость получить все технически возможные варианты работ. Общее число вариантов составило: но планировке выработок для ногоричоптнон схемы - 65. панельной - 24, этажной - 16, по вариантам проветривания . соответственно - 26, 14 и 8.

Систематизация сконструированных вариантов технологических элементов и решение задачи на их совместимость обеспечивают выявление их взаимосвязей и взаимовлияния. Для систематизации вариантов был предложен и применен следующий методический подход: разрабатываются отличительные признаки, используемые для объединения групп элементов качественных характеристик одинакового назначения ( изоморфные классы ) и одновременно для установления различия между такими группами (эпистемологическими классампп их элементами ) , приобретая, таким образом. классифицирующее значение: эпистемологические классы распола-I аются в соответствии с их иерархической подчиненностью; более общие, значительные классы располагаются выше менее значительных, образующих элементы ( уровни ) эпистемологических классов , п самым нижним

уровнем являются классы, наиболее детализирующие рассматриваемый эпистемологический класс; усташшшшаются связи между элементами изоморфных классов различных уровнен. Для иерархически организованной систематизации используются методология морфолошчсского анализа и синтеза. Технологические схемы горных работ шахты ммут быть представлен!,1 в этом случае в виде морфологической схемы. Каждый ряд вершин морфологической схемы будет составлен возможными вариантами качественных характеристик, соответствующих определенным признакам, а отделы»ьк. ъч/тшыы представляют конкретное решение. Наличие ребра между вершинами определяет технологическую совместимость решений соседних верхнего и нижнего радов ( уровней иерархии ). Допустимый вариант технологической схемы шахти представляет из себя одну ветвь дерева, в которую входит только одна из вершин каждого взаимосвязанного уровня.

Как показали расчеты, проредеппые иа основе систематизации схем и способов вскрытия и подготовки, только по этим качественным характеристикам может быть составлено более 23000 вариантов технологических схем, последовательное описание которых для практических расчетов просто невозможно: Это привело к выводу о необходимости классификации технических решений шахты. Автор принимает как более правильную классификацию" по качественным характеристикам, а не по технологической направленности.

На основании анализа технологических схем шахт обосновано разделение горной части технологических схем шахты на четыре крупные взаимосвязанные системы ( отработки шахтного поля, вскрытия шахтного поля, подготовки пластов, разработки пластов ), 53 классификационных признака, структура классификации и на их основе разработана классификация.

Для оптимизации качественных характеристик обоснован и разработан новый принцип построения экономико - математической модели , при котором ряд показателей шахты для всех технологических схем принимались постоянными ра основе предварительных расчетов.. Для учета терминологического отличия разработанной модели от экономико - математической в общепринятом смысле, она была названа статической.

Дискретность изменения количественных параметров качественных характеристик потребовала разработки новых методичес.;;;:; подходов к построению информационной базы, алгоритмов и программы. Впервые в практике моделирования предложено построить модель на основе матричной формы представления информации.

При этом, помимо необходимости учета дискретности,изучалась возможность и предложен способ упрощения структуры модели и программы. Предложенная структура экономико - математической модели , в отличие от "существовавших, позволяет применить ее для жобых горногеологичс-ских условий за счет того, что информационная и расчетная части являются самостоятельными и увязаны только решающим алгоритмом.

Анализ результатов моделирования показал, что даже отобранные для экономических обоснований рациональные варианты имеют диапазон изменения критерия до 69 %, наибольший удельный вес в составе критерия (до 80 %) имеют эксплуатационные затраты.

Проведенные исследования позволили сконструировать принципиально новую технологическую схему с расположением транспортного горизонта у верхней границы, экономическая эффективность которой подтверждена расчетами.

Основные положения метода выбора технологических схем и параметров предприятий с отркрытым способом добычи полезных ископаемых сохраняются теми же , что и при проектировании угольных шахт. Отличается методическая сторона, которая касается выбора элементов технологических схем, отражая специфику открытых горных разработок н эксплуй-

тяпни различных типои месторождений. Эга специфика учтена в методах рзгьйТОБ и отражена в диссертации.

•Обогатительные фабрики,« отличие от горнодобывающих предприми! - шахт и раэрезов -, будучи построенными, занимают стационарное пололсниса пространстве. Разумеется, в процессе эксплуатации они подпер! а;ото: реконструкции и техническому перевооружению, однако содержание этих стадии развития фабрики нельзя достоверно предвидеть ирисе проектировании.

С: разных участков поля шахты или разреза может поступать полезное ископаемое, отличающееся качественными характеристиками. Диапазон колебаний этих характеристик должен быть заложен в проект обогатительной фабрики, а регулирование режима работы оборудования должно обеспечивать выход продукции проектного качества. В этих условиях,создание обособленных моделей обогатительной фабрики для целей проектирования и ятя целей программирования преимуществ не имеет. Поэтому в настоящей работе создана универсальная модель , котоую можно, корректируя параметры процессов, использовать и при проектировании , и при программировании. Обоснование модели и полученные результаты представлены в разделе III. 1 ;

Так как здания и сооружения промплощадок призваны обеспечивать ведение работ под землей, то их основной 'взаимосвязью является функциональная. В связи с этим, в отличие от существовавшего подхода к проектированию по техническим узлам ( шахтный подъем, погрузочно -складское хозяйство и т. д. ) , для учета взаимовлияния смежных, звеньев ^■"•"•»логической схемы, выполняющих одноименные функции! выдача уг-;и, выдача породы, транспорт материалов и т. д.), предложено разделить хехнологнческие схемы поверхности по их функциональному назначению и а1-регпро,вать относящиеся к ним здашн!, сооружения, оборудование и т. д. и комплексы по признаку законченности технологического никла.

;(чч !чтсп'ро!!нио учета пчпнмогвячеи рачработлна и реачнчонана методика следующею по панною проведения рабош:

- обоснование фактором, пиияюших на' создание тсхнолш ичсских схем поверхности;

- конструирование технологических структур надшахтных комичек-сов и формирование морфологических схсм вариантов;

- разработка технолого - экономических требований;

- отбор рапи(41ял».|1ых вариантов:

- определение аналитических и логических зависимости нарамефо» технологических решений от факторов;

- группирование вариантов надшахтных комплексов;

-разработка информационных матриц;

- разработка технолого - математических моделей комплексов;

- эскизная проработка решений по блокировке, объединение надшахтных комплексов по признаку выполнения одной технологической функции и но обьектам инфраструктуры;

- подготовка исходной информации для экономике - математического моделирования;

- выбор критерия оценки;

• - разработка и реализация экономико - математической модели.

Реализация методики выбора комплексов поверхности угольных ;шахт была осуществлена применительно к вариантам технологических схем угольных шахт Чичербаевского месторождения. Всего при моделировании рассмотрено 18 тыс. ьи>пашов.

Установлено, что требованиям высокопроизводительной поверхности отвечают: I) наклонные стволы, оборудуемые конвейерами или конвейерными поездами, при устройстве в них монорельсового самоходного транспорта или тележек', перемещающихся по станинам конвейера; 2) главные угольные стволы, нейтральные по вентиляции, с оптимальным распЛожеиием подъемных установок относительно ствола, рациональным

соотношением между емкостью скипов и производительностью подъемов; 3) главные материальные стволы с рациональным сочетанием клетей, лестничных отделений, трубопроводов; 4) перегрузочные пункты • с простой технолог!¡ческой схемой ; 5) конвейерные галереи с простыми конструкциями п технологией обслуживания конвейеров и т. д.

11олученные но надшахтым комплексам показатели суммируются при помощи логических моделей в целевой функции. В результате экономнко -математического моделирования было отобрано одиннадцать локально оптимизированных вариантов поверхности шахты, из которых наиболее эффективным является вариант с двумя наклонными главными угольным и материальным стволами, грузо - материальным стволом для обслуживания водоотлива, че^тыръмя комплексами в^уяягюдающих и двумя комплексами воздуховыдамщнх стволов при нагнетательном способе проветривания -вариант IV.

Вариант имеет следующие основные технологические и технические решения по поверхности шахт: передачу угля на центральную обогатительную фабрику в виде горной массы ленточным конвейером; транспортирование оборудования и материалов большегрузными автомобилями и трейлерами; хранение суточного запаса материалов в контейнерах, пакет» тах, других упаковках; централизацию складского, ремонтного хозяйства, стирки и химчистки одежды; теплоснабжения; монорельсовын транспорт материалов по наклонному стволу и на поверхности шахты;*использоваиие для вентиляции стволов по схеме "ствол - вентилятор"; применение строительных конструкций из облегченных элементов.

Даже по рациональным вариантам, образующим параметрическое множество, технико - экономические показатели различаются весьма существенно. Экономическая эффективность локально оптимального варианта, по сравнению с остальными,составляет по капиталовложениям от 5 % до 168 % от затрат на объекты поверхности, по текущим затратам от I, 5% до 137 %.

В модели шахты необходимо отображать лишь те стороны функционирования объекта исследования, которые являются существенными при установлении его итоговых показателей.

Функционирование шахты связано со скачкообразными качественными и количественными изменениями параметров, ее состояния. Поэтому задача генерирования множества различных направлении развития шахт является динамической. Для ее решения необходимы имитационные математические модели.

В соответствии с требованиями пятилетнего программирования,техник о - экономические показатели по вариантам развития шахт необходимо определять не в среднем за весь расчетный период( пятилетне ) , а за отдельные интервалы времени, равные одному году.

В задачах программирования на более дальнюю перспективу технпко - экономические показатели вариантов развития шахт следует определять в среднем за пятилетня.

Периоды имитации работы шахт на моделях должны быть продолжительнее расчетных периодов на 3 - 5 лет.

Наличие системы научно-обоснованных технико - экономических норм и нормативов является основополагающей базой построения техно-лого - и экономике - математических моделей.

. В целях уменьшения трудоемкости работ и упрощения моделей шахт необходимо при их построении использовать результаты научных исследований по вопросам установления параметров технологии горного производства на шах^х.

Расчетный период не превышает среднюю длительность эксплуатации горных машин и способов производства горных работ до наступления их морального старения. Поэтому в моделях шахт достаточно учитывать плавный технический прогресс освоенной технологии горного производства.

Разработанная методика позволила поставить и решить задачу создания самостоятельных блоков расчс1а тсхинко - экономических показателей и смешон стоимости инринпюв шахт.

Мет.шка построения объектов инфраструктуры осуществлена исходя in iiuo. Mio пни должны позволяй, адекватно оценивать все их уровни во взаимосвязи с развитием материальною производства, и что они могут oiiwiiiiUH к локальным ( ооелуживаюшим отдельные преднрнишя ) или ¡■ei нона'и-пым I обслуживающим группу предприятии ) . Исследования для каждого in расемоipeiiiii.ix типов обьсктов инфрасфуктуры ( водоснабжение и канализация, электроснабжение, связь, ремонтная база I включают анализ существующих меюдов , установление возможных схем обслуживания, определение технических решении по схемам обслуживания. В моде.»! объектов инфраструктуры включаются затраты, не вошедшие в модели обслуживаемых ими прслнриянш. Информация делится на входную Споказа1с.'ш потребности в данном виде ресурса ) и выхо.шую ( перечень и значение пока inuvieii, необходимых для отбора варианта инфраструктуры ( ннфраварианта ) и выбора решении по „фугич объектам). Оптимизационные расчеты также осуществлен технолого - матемнi н четким моделированием для ряда шахт Донецкого бассайна

Оicv клипе в угольно»! промышленности методов обоснования рациональных объемов ввода предприятии и их последовательности приводи! к замораживанию средств иди некомнлсксиому вводу очередей строи-' тельства. Особенно негативно это проявляется в регионах с мсайадансиро-ваппыми между собой мощностями строительных организаций и стон-мостыо объектов. Разработка методики осуществлена из необходимости такой очередности ввода мощности, при которой, одновременно с основ-Hw\f производством,должны быть построены соответствующие им обслуживающие производства; структура вводимых объектов должна обеспечивал. максимпымзацию эффекта и возможность дапьнейшего разнитня предприятий; критерии оценки эффектиг.прсти должен отражать' £>т до/г.го-'

срочного плода или ущерб от его отсрочки. Решены задачи: эффективности распределения лимитов строительных орханизацпй между шахтами; формирования рациональных обьемон вводимых этапов ( пусковых комплексов ) ; уточнения объемов основных фондов каждого этана, ресурсов строительных и эксплуатационных организации и даны практические рекомендации.

III. Технологе - математические и экопомико - математические модели шахт, разрезов и обогатительных фабрик для целей.среднесрочною и долгосрочного программирования развития.

В условиях проведения в нашей экономике рыночных реформ сокращается перечень oipac.^". которые определяют спою программу и программы входящих в них предприятии па основе i эсударсгвснною заказа. Основная масса экономических агентов действуют но законам рынка, где объемы потребления продукции балансируются спросом на рынке, уровнем цен, затрат и тарифов. Угольная промышленность,» основных чертах,относится к числу этих отраслей . Однако, специфика функционирования угольной'промышленности определяется рядом особых характеристик-. Большая часть предприятии угольной промышленности может функционировать только при получении дотаций из государственного бюджета,если не на покрытие текущих издержек, то практически всегда на обеспечение простого и расширенного воспроизводства; дотации остаются мощным рычагом управления деятельностью угольных предприятий со стороны государства. Угольная промышленность является частью топливно - энергетического комплекса, руководящие органы которого,наряду с "Росуглем" осз'щсствляют прогнозирование развития конкурирующих взаимозаменяемых отраслей комплекса с учетом тенденции мирового развития в этой области.

Это одна сторона проблемы. Другая часть прогноза строится в направлении от производственных возможностей низовых производств.

включающих геолого - ртвслочиые организации, участки и предприятия в целом: шахты, разрезы, обогатительные фабрики. Именно этой стороне обшей задачи программирования уделяется основное титание в настоящем исследовании. Основным способом решения задачи принято тсхноло-- мли-матическое и экономик« - математическое моделирование варианте!', развития горных предприятий с учетом взаимодействия их структурных единиц но времени и в пространстве! шахтоиарианты, разрезоварнан-ты. фабрнковарианты

Весь срок службы шахты характеризуется стадиями развития: строительство ее: развитие горных работ на первом горизонте и отработка его запасов; по;иотовка запасов нового горизонта; отработка запасов второго горизонта и т. д. Заключительной стадией функционирования шахты яв-лястся-затухание юрпых работ на последнем горизонте. Начало расчетно-' í о периода может совпасть с любой из перечисленных стадий , а длительность расчетного периода может превышать длительность одной иди более стадии разкишя шахты. Формировать шахтовариант с помощью нескольких моделей весьма затруднительно. Поэтому необходимо построс[тие комплексной технолого - математической модели, в которой должно быть формализовано функционирование шахты иа всех стадиях ее развития.

Модели шахт необходимо строить из подмоделей технологических звеньев и объектов производства, но не из технологических процессов. Перечень подмоделей соответствует перечню основных технологических звеньев шахты: "очистной забой", "выработки, примыкающие к лапам"; "наклонные выработки панелей"; " вентиляционные и транспортные коренные штреки"; "околосгвольный двор"; "главный и вспомогательные стволы"', "поверхностный комплекс", "вспомогательные процессы общешахтного характера ( водоотлив, дегазация, кондиционирование воздуха, теплоснабжение) ".

Состав исходной информации определяется постановкой чадами и требованиями существующей системы показателей про1раммы.

Степень детализации исходной информации о шахте зависит от глубины прогнозирования показателен и длительности интервалов времени , на которые разделяется весь расчетный период.

Перечень шахтоварнаптов необходимо формировать индивидуально для каждой конкретной шахты.

Построение модели шахты связано с решением следующих наиболее важных задач: формализация календарного планирования очистных и проходческих работ: установление пропускной способности транспортных и вентиляционных сетей, а также выбор мероприятий по расширению "'узких" звеньев: определение зольности угля. В работе приводятся методические положения решения каждой из псречислепннх задач.

В задачах долгосрочного и среднесрочного программирования объемов добычи угля важнейшее место занимает календарное шинирование направлений развития горных работ. Тот или иной календарный план развития горных работ шахты обусловливает по плановым интервалам времени объемы i орных работ и добычи, зольность угля и экономические показатели при обязательном соблюдении норм технической эксплуатации и безопасности. Необходимо учитывать ряд технологических ограничений, исключающих подработку запасов вышележащих пластов горными работами нижележащего. Задачу календарного планирования в технолого -экономической модели шахты необходимо решать посредством метода вариантов.

Варианты направлений развития горных работ формируются в процессе имитацииработы шахты с помощью изменения следующих параметров: адресов возмещения выбывающего фронта очитных работ, числа одновременно действующих лав в границах разрабатываемых пластов по отдельным интервалам расчетного периода, технологии очистных работ, систем разработки, режимов работы лав.

Время выбытия лав устанавливается путем слежения за величиной оставшихся па конец интервала времени запасов выемочного столба, панели, пласта.

Адрес места возмещения выбывшего фронта очистных работ, включающий номер пласта и ею крыла,устанавливаем исходя из следующих предпосылок: при наличии свободных ( резервных ) выемочных столбов в выемочном поле выбывший фронт очистных работ возмещается в хранн-ца\ этого же поля; если же п выемочном поле свободных столбов пет, то вместо выбывших в результате отработки запасов лав подготавливаются очистные забои и млсмо"!"*» :ч\\1нх шахтопластов. Направления

перемещении выбывающего фронта очистных работ ;стя каждого пласта задаются по двум адресам: первый - для лав. выбывающих в результате отработки запасок выемочного поля ( напели ) ; второй - для лав, выбывающих в роулътате отработки запасов всего пласта. Направления развития горных работ в границах пласта регламентируются уровнями приоритета и темпах о[работки запасов его крыльев.

Информация о вариантах направлении движения фронта очистных работ конкретной шахты представляется в виде таблицы, структура которой покачана в работе.

Уровень добычи шахгы во времени может изменяться как за счет изменения нагрузок на лапы в свямсотработкой различных по горногеологическим характеристикам выемочных столбов и полей, так и за счет ввода дополнительных или уменьшения действующих очистных забоев. Первый фактор проявляется в направлениях движения фронта очистных работ. Воздействие второго фактора на уровень добычи в модели шахты реализуется путем анализа вариантов изменения нагрузок на пласты за счет изменения числа одновременно действующих лав. Варианты изменения нагрузок на пласты формируются па стадии подготовки исходных данных о конкретной шахте с учетом уровня развития ее горных работ и наличия запасов по отдельным выемочным полям и пластам шахтного поля.

Расчеты ¡ю подземному транспорту должны включать : проверку пропускной способности действующих транспорт пых звеньев; выбор мероприятий по увеличении» пропускной способности звена, если она окажется меньше величины грузопотока; выбор типа и производительности транспортных средств для вновь подготавливаемых к- разработке элементов шахтного поля; определение количества транспортных средств для доставки грузов к пунктам назначения; определенно капитальных и эксплуа!анионных затрат па функционирование подземного транспорта.

Возможности вентиляционной сети шахты необходимо выявляй, но трем критериям: скорость движения воздута по каждому звену не должна превышать допустимую по требованиям "Правил безопашосш" : суммарная депрессия вентиляционных звеньев любого направления воздушной струн не должна превышать уровень, установленный "Правилами технической эксплуатации ; параметры вентилятора главного проветривания должны соотвстс; вовать параметрам вентиляционной сети шахты.

Зольность выдаваемого на поверхность угля рассчитывается в зависимости от природных характеристик разрабатываемых пластов и технологии ведения горных работ.

В общем случае,процесс разработки разрезовариантов включает следующие виды работ:

- сбор и обработка данных о геологическом строении месторождения, качественных характеристиках полезного ископаемого и вскрышных порол, гидрогеологических условиях, разведанности месторождения, величине запасов;

- подготовка информации и расчеты по :

а) обоснованию производственной мощности, сроков службы разреза, общей организации вскрышных и добычных работ;

б) вскрыл по карьерного поля во взаимосвязи с порядком развития рабочей зоны;

ц| структуре парка выомочно - тнрузочиого, транспортного, отваль-нсчо н вспомогательного оборудования;

г! усыновлению основных элементов системы разработки; календарному плану горных работ;

д) формированию качественных и количественных показателей добываемых углей;

с! установлению обьемов отналообразовашш и мест размещения отвалов, определению параметров отвалов и схем их развития, рекультивации оииыьнмх тыощидеп;

Ж1 выбору и расчету компрессорного хозяйства, буро - и долотоза-правочных мастерских и их оборудования, насосного хозяйства; рсмонтно - механических предприятий, складского хозяйства;

з) ьыбору и обоснованию схемы защиты разреза от поверхностных вод и осушения, расчету элементов и количества дренажных устройств, осушению отаалотз, механизации и организации проведения дренажных нырабоюк, расчету притоков воды в разрез и потребной производительности водоотливных установок;

и) обеспечению устойчивости бортов и отвалов, противопожарной технике;

к,| обеспечению усреднения угля, организации его складирования и отгрузки, контроля веса и качества;

л) электроснабжению горных работ, электрификации железнодорожного транспорта, электрооборудованию вспомогательных цехов, общему электроснабжению и освещению разреза;

м) выбору решений по объемам и схеме водоснабжения, схеме канализации и очистки сточных вод с установлением объемов работ, а также обоснованию решений по внутренней сантехнике и теплоснабжению;

и) обоснованию генерального алана и промпдощадки ( планировка, размещение зданий, транспортные связи, благоустройство);

о) обоснованию решений о сроках строительства разреза и основных его объектов, объемах, методах, последовательности и продолжительности выполнения подготовительных, вспомогательных и основных строительно - монтажных работ.

Длительность расчетного периода, на который разрабатывается раз-резовариант, должна превышать длительность календарного планового периода, поскольку при их совпадении , как правило, не удается избежать ситуации, когда вне оптимизационных расчетов оказываются те затраты, которые должны быть понесены по данному варианту развития предприятия за пределами календарного планового периода, равно как не будет учтен эффект от затрат календарного планового периода за его пределами.

Многообразие названных выше работ по формированию разрезопа-риантов, неравнозначность уровня их формализации сегодня и неопределенность перспективы моделирования некоторых из них в будущем обусловливают необходимость использования при разработке разрезовариан-тов человеко - машинных процедур.

Необходимо пополнение библиотеки моделей , обеспечивающих формирование разрезовариантов.

Следует применять блочный принцип построения моделей, согласно

\

которому ведется, где это сегодня осуществимо, разработка локальных моделей, взаимоувязываемых в модели разреза.

В настоящее время накоплен значительный опыт в области моделирования смежных технологических процессов с учетом фактора извлечения угля. Он оправдал себя, в частности, при разработке ТЭО проектов кондиций для подсчета запасов углей разрезов им. 50 - летая Октября и "Киселевский". Разработанная методика должна быть использована в рамках ее функциональной принадлежности при разработке модели разреза для целей оптимального планирования.

Приведенная модифицированная процедура формирования разрезовариантов в принципе пригодна и для вариантов развития компаний, если

принять порядок построения программы "снизу - вверх". Следует отметить ее восприимчивость к учету уровня риска при оценке программ, что должно быть следующим этаном исследований.

Исходшлм этапом процедуры создания математических моделей обогатительной фабрики является формирование множества подлежащих тех-ннко - экономическому анализу вариантов технологических процессов (схем ).

Формулировка задачи в общем виде может быть представлена следующим образом: разработать методику, позволяющую выделить из всего множества допустимых вариатов технологических схем переработки угля некоторое подмножество их , включающее предпочтительные-варианты. Их множество должно включать в себя оптимальный. Для этого необходимо обеспечить возможность рассмотрения каждого варианта исходного множества. Полный перебор их требует разработки специального способа представления вариантов, удобного для сравнения на ЭВМ. Общая задача распадается на ряд частных задач, решение которых позволит формализовать первый этап выбора оптимальной технологической схемы обогатительной фабрики:

- разработать форму представления технологической схемы, удобную для осуществления полного перебора исходного множества ;

- разработать процедуру формирования исходного множества вариантов;

- сформулировать крхггерии оценки качества технологических схем и процедуру формализованной оценки вариантов;

- построить процедуру выбора оптимальной схемы.

Технологические схемы обогащения можно рассматривать как системы, которые могут быть разбиты на конечное число элементов ( подсистем ), связанных иерархически.

Продукты разделения предыдущих процессов являются исходными для последующих, что соответствует последовательному расположению

подсистем. Качество продуктов, полученных в предыдущих процессах, влияет на качество разделения в последующих процессах.

В основу декомпозиции положен принцип организации уровней по общности операций, расположенных последовательно по направлению технологических потоков и не зависящих от характера преобразования продукта.

Однако,большое число вариантов технологических схем ОФ не позволяет составить картину о качественных отличиях или количественных возможностях при последовательном их описании. Это возможно, если провести их систематизацию или классификацию. Классификация звеньев технологических процессов фабрики наиболее полно осуществляется но технологической направленности с учетом качественных характеристик, так как последние детализируют отдельные процессы.Качественные характеристики, увязанные в определенной последовательности, дают полное' представление о компановочном решении технологической схемы фабрики.

Углеобогатительная фабрика как сложная система состоит из восьми более простых систем ( уровней ): углеприема, подготовки горной массы к обработке, подготовки рядового угля к обогащению, обогащения угля, обезвоживания продуктов обогащения, регенерации оборотной воды, складирований отходов и конечных продуктов.

Каждый уровень в соответствии со своими классификационными признаками можно разбить на подуровни, а, для каждого уровня перечислить все допустимые реализации, из которых для каждого варианта выбирается только одна. Все возможные варианты могут быть представлены в виде морфологической схемы. Каждый допустимый вариант технологической схемы фабрики представляется на морфологической схеме цепочкой элементов (по одному из каждого уровня ).

Для любого конкретного слу чая сырьевой базы каждый уровень содержит конечное число определенных элементов, из которого для 1 - го варианта технологической схемы выбирается только один элемент.

'['акая форма представления вариантов технологической схемы на-шядна и позволяет не запоминать все их исходное множество, а достаточно просто и быстро формировать любой вариант на ЭВМ и осуществлять полный перебор альтернативных вариантов.

Для решения задачи оптимизации иерархической системы невозможна формулировка критерия оптимизации для низшей ступени без рассмотрения следующей за ней высшей ступени. При переходе от одной ступени к другой изменяется количество и номенклатура параметров, а также целевые функции. Необходимость последовательной оптимизации вытекает из сложности схемы и процесса переработки, т. е. наличия большого числа варьируем!,IX параметров и их взаимодействий, которые не могут быть одновременно включены в одно уравнение, представляющее модель процесса.

В общем случае,технолого - математические модели являются аппаратами, формализующими технологические процессы, главные технологические и технические параметры.

Результаты технолого - математического моделирования представляются в виде логических формул технологических моделей отдельных звеньев или технологической схемы фабрики в целом.

Расчет схемы технологического процесса обогащения производится в логически и математически определенной последовательности. Определение затрат и результатов по процессам выполнено институтом УкрНИИ-углеобогащение. Результаты оптимизации индивидуальны для каждой фабрики и состава перерабатываемых углей.

Для обоснования необходимой доли ресурсов, направляемых на развитие инфраструктуры, необходимо установить, каков существующий уровень развития инфраструктуры, насколько он обеспечивает потребность

отраслей горной промышленности в ее услугах и каким этот уровень должен быть.

Эта задача может быть решена при условии разработки системы расчетов, позволяющей адекватно оценивать все уровни развития инфраструктуры в увязке с развитием материального производства.

На данном этапе работы производственная инфраструктура представлена следующими элементами: водоснабжение и канализация; электроснабжение; спязь; ремонтная база.

Исследования по оценке затрат на инфраструктуру выполнены для различных бассейнов с открытым и подземным способами добычи. Они позволили рационализировать инженерные решения, повысить их срсдо-охранные характеристики и обеспечили значительную экономию расходов.

IV. Выбор и опенка проектных решений на основе метода аналогий

Предложены способы выбора и оценки проектных решений путем комплексной , системно - целевой структуризации проектов на основе изложенной ранее методики классификации качественных характеристик шахт, разрезов и обогатительных фабрик. Целью структуризации проектов было выделение таких их частей ( отдельных проектных решений ) , самостоятельные входные и выходные данные которых встречались бы в нескольких или хотя бы в одном проекте, на действующем предприятии, в нормативном документе или во вновь создаваемой технологии. Комплексность подхода основана на рассмотрении всех систем, комплексов, процессов, их элементов. Системность состоит в выявлении всех внешних и внутренних структурообразующих факторов для учета их взаимовлияния на уровень значений параметров и показателей. Для упрощения или устранения сложности учета взаимовлияния использован предложенный ранее методический прием декомпозиции сложной модели на систему простых.Это

обеспечивается декомпозицией проекта на отдельные проектные решения и отражением их взаимосвязей через факторы и параметры.

Декомпозиция проектов шахт,-разрезов и обогатительных фабрик на отдельные проектные решения осуществлена с использованием морфологического метода аналитической экспертной оценки, а ее уточнение и выявление взаимосвязей - дельфийского метода коллективной экспертной оценки. На этой основе установлены перечень отдельных проектных решении, состав входных и выходных показателен, отражаемых в специально разработанных картах. Такой подход позволяет перейти от картотеки проектных данных к целостной информационной структуре проектных решений для их автоматизированного выбора и оценки и предложить научно обоснованный метод выбора и оценки проектных решений на основе их сопоставления с аналогами. Декомпозиция проекта на отдельные решения обеспечивает наличие аналогов без необходимости их приведения в "сопоставимый вид" , а наличие в карте проектного решения всех входных и выходных данных - сопоставимость принимаемого решения и аналога. Предложенный способ структуризации данных позволяет использовать для выбора и оценки проектных решений метод информационных интеллектуальных систем. Под научным руководством автора, сотрудниками ряда институтов выполнены работы по декомпозиции проектных решений и их взаимосвязей для шахт, разрезов и обогатительных фабрик и разработана методика использования персональных ЭВМ для поиска и сопоставления аналогов проектных решений, внедренная в институте Днепроги-прошахт. '

Выполненные работы кардинально меняют функции проектировщика: автоматизированный поиск аналогов дает ему возможность использовать свой инженерный потенциал и накопленный опыт для аналитической экспертной оценки, а не для расчетных работ. Меняются и условия работы эксперта, т. к. он может быстро сопоставить представленный проект по всем проектным решениям, их параметры и показатели с аналогами.

Предложенный метод многоуровневой структуризации и учет функционирования такого объекта, как обогатительная фабрика, позволил предложить модульный метод ее проектирования и строительства. Как показали расчеты, проведенные институтом "ЦНИИпромзданип" совместно с "Спбгипрошахтом" и "Цептрогиирошахтом", для углеобогатительной фабрики развернутая площадь зданий сокращается в 4 раза, расход металла - в 2 раза, сметная стоимость и срок строительства - в 4 раза. Аналогичное сокращение сметной стоимости и срока строительства получено по расчетам, проведенным "ЦНИИпромздашш" и "Механобром" для обогатительной фабрики цветной металлургии. Строительный объем здесь сокращается на II %. Помимо экономического эффекта, получаемого за счет новых проектных решений, модульный пршщип дает эффект и при строительстве, так как позволяет повысить сборность и агрсгированность конструкций и оборудования.

При всех достоинствах,этот метод может быть рекомендован как справочно - вспомогательный, поскольку с момента разработки решения аналога могла измениться конъюнктура рынка, и потребовать нахождения еще более эффективных решений как по отдельным узлам, так и по объектам в целом. Методы нахождения таких решений достаточно разработаны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации выполнено теоретическое обобщение и решение важной научной проблемы разработки методологических основ создания высокопроизводительных горных предприятий, что имеет важное народнохозяйственное значение.

Основные выводы и результаты исследований сводятся к следующему:

1. Особенность функционирования горнодобывающих предприятий, выражающаяся в необходимости непрерывного перемещения оборудования. используемого на основных процессах, в практически непрерывном изменении качества добываемого продукта, неизбежности перманентного выполнения работ капитального характера, вызывает необходимость адекватного изменения потребности в природных, трудовых, материальных, финансовых и других ресурсах. Поэтому методология создания горных предприятий должна обеспечивать учет влияния их функционирования на показатели функционирования смежных производств. А это значит, что горное предприятие является частью большой системы, и решения о его создании могут приниматься только на основе определения состояния функционирования всей системы.

2. Многовариантность возможностей создания и функционирования любого горного предприятия, а тем более круга взаимосвязанных предприятий, предопределяет необходимость для принятия решения оптимизационных расчетов на ЭВМ. Однако дискретность изменения данных и гро-моздскость взаимосвязей не позволяет на современном этапе проводить такие расчеты в одной модели. Поэтому потребовалась разработка специальных методов проведения оптимизации.

3. Предложенная автором для оптимизационных расчетов система моделей построена по принципу создания оптимизационных моделей по производственной направленности основных (шахты, разрезы) и сопуг-

стпуюших ( транспорт, электроснабжение, водоснабжение, ремонтное хозяйство и т. д. ) объектов. Взаимосвязь моделей осуществляется на информационном уровне и на уровне критерия оптимальности.

4. Установлено, что горное предприятие представляет собой сложную систему, в связи с чем последовательное рассмотрение вариантов их создания невозможно из - за громоздкости информации, протяженности и раз-ветвленности процесса создания объектов.

Автором предложено осуществлять рассмотрение вариантов сложной системы па основе классификации возможных ее элементов ( качественных характеристик ) безотносительно их параметров.

5. Классификацию качественных характеристик наиболее целесообразно осуществлять на основе использования положений морфологического анализа. Качественные характеристики, обеспечивающие выполнение одинаковых задач ( изоморфные классы ), предложено объединять в группы, отличающиеся выполняемыми задачами и имеющие определенные классификационные признаки - эпистемологические классы.

6. Формирование вариантов сложной системы представляет собой нахождение связей между изоморфными классами соседних эпистемологических классов. В качестве необходимого условия в данном случае выступает присутствие в рассматриваемом варианте только одного изоморфного элемента ( вершины морфологической схемы родного эпистемологического класса и одной связи его ( грани морфологической схемы ) с изоморфным элементом другого эпистемологического класса.

7. На основе изложенной методологии представления сложной системы разработаны признаки эпистемологических классов и классификации качественных характеристик шахт, разрезов и обогатительных фабрик. Обосновано, что при определении признаков классификации целесообразно ввести понятие "система", состоящее из таких признаков , как "схема" и "способу и установлено, что , например, шахта имеет четыре системы: отработки шахтного поля, вскрытия шахтного поля, подготовки

пластов, разработки пластов. При этом разработке иластов лавами по падению или восстанию впервые присвоено название "погоризонтная схема подготовки" . широко применяемое в настоящее время.

8. Отбор для оптимизации рациональных вариантов технологических схем,из технически возможных, целесообразно осуществлять методом аналитической экспертной оценки на основе морфологической схемы вариантов. методом теории принятия решения или методом аналитической ">кснсри;ен опенки на основе аналогов.

Непременным условием снстемологнческого обоснования решении предложено считать разработку требовании к системам. Для конкретных уаивиИ зги т ребования могут выступать нли критериями, шнг ограничениями.

Методом аналитической экспертной оценки из 23 тысяч возможных вариантов технологических схем, разработанных для Чичербасвского месторождения Кузбасса,были отобраны для оптимизации 74, а методом теории принятия решении из 8 тысяч - 21.

9. Большое число вариантов, дискретность изменения параметров, их элементов и показателей потребовали разработки нового подхода к их оптимизации. Предложено применить матричную форму информации. В базовую часть матрицы вносятся постоянная информация, исходные данные любого из оптимизируемых вариантов и поисковые коды. В вариантную часть вносится переменная информация или код базовой матрицы, если данные вариантной части полностью совпадают с базовой.

Такое построение обеспечивает существенное упрощение имитационной модели и даже возможность включать в расчеты дополнительные варианты заданием новых показателей в вариантную часть матрицы.

10. Впервые в практике оптимизации проектных решений предложен, разработан и использован способ разделения процесса экономике - математического моделирования на два этапа. На первом этапе осуществляется технологе - математическое моделирование. Задачей этого этапа является

определение показателен и потребностей в ресурсах и ранжирование вариантов по выбранному критерию оптимальности. Д.тн шахт на л 011 стадии предложено не варьировать некоторыми параметрами ( мощность шахты, длина лавы, нагрузка на забой ). На втором этапе осуществляется оптимизация вариантов путем их генерирования в системе-экономико - математических моделей. По разработанной методике для Чнчсрбаспского месторождения Кузбасса выбран вариант технологической схемы, новизна которого подтверждена авторским свидетельством па изобретение.

11. Обосновано, что создание новых высокоэффективных предприятий возможно только при разработке для них специального оборудования и технологий и разработаны такие решения, защищенные авторскими свидетельствами. Предложено па этой основе внедрить такую систему создания нивой техники, при которой финансирование этих работ осуществляется через проектную организацию, разрабатывающую конкретный проект. Применение этой системы ? по расчетам института "Гипрошахт" по шахте Воргашорская № 4 позволит увеличить проектную мощность с 4, 5 до 5, 1 млн. тонн угля в год, снизить капиталовложения с 740 до 640 млн. рублей ( по курсу тех лет ) и улучшить остальные показатели работы шахты. А по расчетам института "Мехапобр" для Капрактин-ского ГОКа, этот принцип позволит уменьшить объем корпуса обогащения с 4, 2 до 2,1 млн. куб. м, а площадь застройки с 93 до 47 тыс. га.

12. Помимо шахт, разработанные системологические подходы использованы при выполнении Генеральной схемы развития угольной про-мышленноспг также для разрезов, обогатительных фабрик и объектов инфраструктуры и показали их применимость практически для любых производств.

13. Для целей долгосрочного программирования работы горных предприятий предложен метод, учитывающий стадии развития объекта, состояние во времени и пространстве звеньев и объектов производства,

способ выхода на итоговые показатели его функционирования, скачкообразные качественные и количественные изменения параметров системы.

14. В составе методики календарного планирования отличительным является обоснование годичной продолжительности интервала, индивидуального пообъектного подхода к подбору сравниваемых вариантов, табличной формы представления технологических связей и ограничений.

15. Наиболее распространенный в проектной практике критерий при- ■ веденных затрат может использоваться только в рамках технологе - математических моделей или для простых объектов с коротким сроком строительства и постоянным качеством продукции. Обосновано применение критерия отклонения прибыли от его нормативного уровня , в который предложено ввести коэффициент эффективности периода строительства .

(аналога процентов за кредит).

Отраслевой методикой эффективности капиталовложений предусмотрен учет качества с использованием цены на продукцию. Для системы оптимизационных расчетов предложен критерий максимума эффекта у потребителя на единицу совокупных затрат от геологоразведки до использования топлива.

16. В связи с принятием решении по горным предгшитпям в условиях нечетких множеств и невозможностью использовать расчетные методы , для оценки проектных решении разработан математический аппарат с применением ПЭВМ, позволяющий осуществлять автоматизированный поиск аналогичных проектных решений с использованием информационных интеллектуальных систем.

В целом по объекту не может быть двух аналогичных решений. Поэтому аналоги сформированы как части ( элементы или их совокупности ) морфолог ической схемы. Для каждого ее уровня ( эпистемологического класса ) выявлено число и наименование факторов, влияющих или зависящих от него. Уст ановлено, что наименьшее число таких факторов - 2. Под руководством автора разработаны институтом "Днспрогипрошахт"

информационные карты аналогов, используемые в работе при обосновании проектных решений.

17. Результаты исследований внедрены в конкретные проекты при их экспертизе на отраслевом и государственном уровнях.

г Основные научные положения изложены в 102-х работах, важнейшими из которых являются:

1. Кафорин Л.А. Об угольной шахте будущего.-Уголь, 1968 г.,Лгз, 9.

2. Кафорин Л.Л., Харченко В.Л., Казаков В.Б., Хаустов Е.Е. Исследование и выбор горно-геологических условий для строительства крупной угольной шахты. В сб.: Процессы и управление при подземной разработке полезных ископаемых. - М: МГИ. 1968 г.

3. Кафорин Л.А., Бурчаков A.C., Харченко В.А. Некоторые предложения по проветриванию шахт.-Уголь, 1968 г., №12.

4. Кафорин Л.А., Харченко В.А. Технологические схемы для шахт Кузбасса,- В сб.: Проектирование и строительство угольных предприятий.-М.:ЦНИЭИУголь, 1970 г., № 6.

5. Кафорин Л.А., Харченко В.А. Анализ схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей Кузбасса.- В сб.: Проектирование и строительство угольных предприятий,-М.: ЦНИЭИУголь, 1970 г., №№ 7-8.

6. Кафорин Л.А., Харченко В.А. К вопросу классификации схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей.- Уголь, 1970г., № 10.

7. Кафорин Л.А., Бурчаков А.С, Харченко В.А. Методика выбора параметров шахт, разрабатывающих пологие пласты,- В сб.: Проектирование и строительство угольных предприятий.- М.: ЦНИЭИУголь, 1970 г., №№ 11-12.

8. Кафорин Л.Л-> Килячкоь А.П., Харченко В.А. Технологические схемы шахты будущего,- В сб.: Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных шахт с вычислительно-логическим управлением.- Мю: МГИ,1970 г., вып.З.

9. Кафорин Л А. Выбор технологических схем для Чичербаевского геологического участка Кузбасса.- В сб.: Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных шахт с вычислительно-логическим управлением.- М.: МГИ, 1970 г., вып.З.

10. A.c. 26688 (СССР). Способ вскрытия и подготовки пологих угольных пластов. Л.А.Кафорин, А.С.Еурчаков, А.П.Килячков, В.А.Харченко.- Опубл. в Б.И., 1970 г.

11. Кафорин Л.А., Бурчаков A.C., Харченко В.А. О существенности влияния отдельных параметров на выбор схемы вскрытия и подготовки при статическом моделировании.-В сб.: Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных шахт с вычислительно-логическим управлением,-М.: МГИ, 1971 г.

12. Кафорин Л.А.,Бурчаков A.C., Харченко В.А. Совершенствование методов выбора технологических схем и их оптимальных параметров при проектировании высокопроизводительных угольных шахт.- В сб.: Проектирование и строительство угольных предприятий.- М.: ЦНИЭИУголь, 1971 г.

13. Кафорин Л.А. Исследование и выбор рациональных схем и способов вскрытия и подготовки пластов пологого падения средней мощности (на примере условий Чичибаевского месторождения Кузнецкого бассейна).-Дис.канд.техн.наук.- М.:1971 г.

14. Кафорин Л.Л., Бурчаков Л.С., Харченко В.А., Гафт М.Г., Лаоричев

О.И., Озерной В.М. Выбор рациональных вариантов технологических схем шахт.-В сб.: Проектирование и строительство горных предприятий.- М.: ЦНИЭИУголь, 1971, №10.

15. Кафорнн Л.Л., Бурчаков A.C., Харченко В.А., Гафт М.Г., Ларичев

О.П.. Озерной В.М. Методика выбора рационально» технологической схемы.- В сб.: Проектирование и строительство угольных предприятий.- М.: ЦНИЭИУголь, 1971 г.

16. Кафорнн Л.А. Улучшение проектных решений - важнейший резерв повышения эффективности производства. - Шахтное строительство, 1972 г., № 3.

17. Емельянов С.В..Озерной В.М.. Ларичев О.И.. Гафт М.Г., Бурчаков A.C., Харченко В.А.. Кафорнн Л.А. Выбор рациональных вариантов технологических схем шахт с учетом большого числа критериев,- Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 1972. №5.

18. Кафорнн Л.А., Бурчаков A.C.. Гафт Ф.Г., Ларичев О.И., Озерной В.И., Харченко В.А. Методика выбора подмножества предпочтительных (рациональных) вариантов технологических схем угольных шахт.-Учебное пособие по курсу "Основы проектирования угольных шахт".- М.: МГП. 1972 г.

19. Кафорнн Л.А., Харченко В.А. Вскрытие и подготовка шахтных полей, системы разработки угольных пластов.- В сб.: Технология разработки месторождений полезных ископаемых.-Итоги науки и техники, 1972 г., т. 10.

20. Кафорнн Л.А., Горбачев Д.Т.. Харченко В.А., Качевский H.A.. Исследование метода статистического моделирования при проектировании шахт будущего. - В сб.: Проектирование и реконструкция угольных предприятий. М.: ЦНИЭИУголь. 1975 г. .N5 6.

21.Кафорнн Л.А..ОзерноиВ.М.,Ларичев О.И., Гафт М.Г.,Бурчаков A.C., Харченко В.А. Рекомендации по подготовке и сравнительной оценке решении в задачах упраатения качеством продукции.- ВНИИС, 1973 г.

22. Kaforin L.A. Metodika wuboru charakterustuk iakosciowuch shematow tecnoloqieznuch kopain vvegla.- Proiektu - Problemu. Katowice,' 1973,.Nb№ 7-8.

23. Кафорнн Л.А., Бурчаков Л-С„ Харченко В.А. Классификация качественных характеристик угольных шихт,- Уголь, 1974 г., Na 4.

24.Кафорнн Л.А., Харченко В.А., Селезнев В.В. Оптимальное проектирование угольных шахт,- В сб.: Проектирование и реконструкция угольных предприятий.- М.: ЦНИЭИУголь. 1974 г._№ 4.

25. Кафорнн Л.А., Басурнм В.А. Влияние качественных характеристик шахты на структуру первоначальных капитальных затрат,- В сб.: Экономика угольной промышленности.- М.: ЦНИЭИУголь. 1975 r. Ms 6.

26. Кафорнн Л.А., Бурчаков A.C., Харченко В.А. Методология на выбор технологични схеми на въглищните рудннци.- Въеглище, 1975 г., №10.

27. Kaforin. Системный подход при выборе проектных решений угольных шахт,- Proiektu-Problemu. Katowice, 1975 г., № 11.

28. Кафорнн Л.А. Отраслевая методика оценки экономической эффективности капиталовложении в угольной промышленности.- М.: ЦНИЭИУголь, 1975г.

29. Кафорнн Л.А. За дальнейшее улучшение проектирования угольных шахт.- Шахтное строительство, 1975 г., Ns 11.

30. Кафорнн Л.А., Бурчаков A.C., Харченко В.А. Выбор технологических схем угольных шахт.- М.: Недра, 1975 г.

31. Кафорин Л.А. Повышение качества проектно-сметной документации и требования к автоматизированной системе проектирования угольных предприятий,- В кн.: Тезисы докладов семинара "Соеотояние разработки и внедрения систематизированной системы проектирования",- М.: ЦГШ, 1976 г.

32. Кафорин Л.А., Кункель H.A., Харченко В.А. Основные принципы создания высокопроизводительной поверхности угольных шахт.-Уголь, 1975 г., Кг 4.

33. Кафорин Л.Л. Методика оценки экономической эффективности использования производственных ресурсов проектируемыми предприятиями,- М: Мн-нуглепром СССР. 1977 г.

34. КафорннЛ.А.,Кункель Н.А.Хзрченко В.А. Новые технологические схемы поверхности шахт.- М.: Недра. 1978 г.

35. Кафорин Л.А. Методические основы оптимального проектирования угольных шахт на стадии ТЭО.- Шахтное строительство. 1У78 г. № 2.

36. Кафорин Л.А. Совершенствование качества проектов и ТЭО на строительстве предприятий угольной промышленности.-Шахтное строительство, 1978, № 12.

37. Кафорин Л.А., Уманский П.Я., Топольский В.И. Автоматизированные системы расчетов забойных и общешахтных расходов для проходки и углубки вертикальных стволов шахт.- УПИ: Межвузовски тематический сборник.-Свердловск, 1978 г.

38. Кафорин Л.А., Медянский Г.Е. Обобщение результатов рассмотрения проектно-сметной документации Минуглепромом СССР в 19.76 г.- В сб.: Строительство предприятий угольной промышленности.- Экспресс-информация.- М.: ЦНИЭИУголь, 1978 г.

39. Кафорин Л.А. Совершенствование перспективных планов.-Уголь, I980.N5) 7.

40. Кафорин Л.А., Ефремов В.И. Оптимизация параметров системы горных выработок шахты .- В сб.". Строительство предприятий угольной промышленности.-М.: ЦНИЭИУголь, 1981 г., №6.

41. Кафорин Л.А. Принципы автоматизации расчета технико-экономических показателей в проектах угольных шахт.- В сб.: Экономика и управление угольной промышленностью. М.: ЦНИЭИУголь, 1981 г., № 8.

42. Кафорин Л.А., Пожариская С.И. Ускорение получения эффекта капитальных вложений в реконструкцию шахт.- В сб.: Экономика и управление угольной промышленностью.- М.: ЦНИЭИУголь, 1982, № 1.

43. Кафорин Л.А. Методологические принципы построения системы оптимизационных расчетов развития и размещения предприятий угольной промышленности.- В сб.: Вопросы перспективного развития уголыюрй промышленности СССР.- М.: ЦНИЭИУголь, 1982 г,

44. Кафорин Л.А., Курносое A.M., Несенко В.Д. Развитие угольной промышленности в 1981 - 2000 г.г,- В сб.: Вопросы перспективного развития угольной промышленности СССР.- М.: ЦНИЭИУголь, 1982 г.

45. Кафорин Л.А. Методические положения научно-технического прогнозирования по основным подотраслям и угольной промышленности в целом (раздел 4.8).-Г&:НГДйм. А.А.Скочинского, 1982 г.

46. Кафорин ЯЛ.. К°ренев В.Г. Основные принципы построения системы оптимизационных расчетов перспективных планов развития угольной промышленности,- 3 сб.: Допросы перспективного развития угольной промышленности СССР.- фжЩШЭМУгэль, 1983 г.

47. Кафорин Л.Д-фторичные Материальные ресурсы угольной промышленности» Справочник. Под редакцией 8£урносова A.M. -М-". Экономика, 1984 г.

48. Кафорин Л.А. Методические положения "формирования и экономической оценки шахтовариантов с помощью математического моделирования,- М.: ЦНИЭИУголь, 1984 г.

49. Кафорин Л.А. Оптимальное планирование в угольной промышленности и рекомендации по совершенствованию его методов,- Обзорная информация.- М.: ЦНИЭИУголь, 1984 г., № 8.

50. Кафорин Л.А. Отраслевая методика определения эффективности капиталовложений.

51. Кафорин Л.Л.. Русская Э.П. Методические принципы оптимизации технологических схем углеобогатительных фабрик,- Шахтное строительство, 1985 г., Ла У.

52. Кафорин JI.A. О комплексном использовании минерального сырья в проектах промышленных предприятии,- М.: ИПКОН АН СССР, 1985 г.

53. Кафорин Л.А., Тишеико В.М., Курносое А.И., Песенка В.Д. Экономическая эффективность, темпы и уровни развития Донецкого и Кузнецкого бассейнов до 2000 года.- В сб.: Совершенствование анализа и планирования в угольной промышленности.- М.: ЦНИЭИУтоль, 1985г.

54. Кафорин Л.А., Семешкин С.С., Красномовец A.B.. Русская ЭИ. Совершенствование проектных решений на современном этапе создания предприятий высокого технического уровня.- В кн.: Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Научно-технический прогресс горно-обогатительных предприятий".- Л.: Ме-ханобр, 1986 г.

55. Кафорин Л .А. Требования экспертизы к качеству проектов, разрабатываемых с использованием средств САПР.-В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и внедрение САПР предприятий отрасли, организации строительства и конструирование горношахтного оборудования",- М.: ЦНИЭИУтоль. 1986 г.

56.Кафорин Л.А., Войков Б.А. О совершенствовании норм технологического проектирования предприятий горнодобывающих отраслей промышленности.-Бюллетень строительной техники.- М.: Стройиздат, 1987 г., h's 1.

57. Кафорин Л.А.. Русская Э.И., Александрова И.В. Методика построения экономико-математических моделей углеобогатительных фабрик,- Уголь, 1987 г., Лз 5.

58.Кафорин Л.А., Александрова И.В.. Русская Э.И. К методике построения экономико-математических моделей углеобогатительных фабрик,- Уголь, 1987 г., № 5. г

59. Астахов A.C.. Раихель В .Я., Пожарнская С.И., Чекина В.Б., Аршинова В.И.. Виленский А.Г., Гриднев А.П., Бранчугов В.И., Кафорин Л.А., Еремеев В.М., Волчек Г.З., Кириллова Е.Е., Капрунов Ю.В. Отраслевая инструкция определения экономической эффективно«.™ капитальных вложений в угольной промышленности.-М.: ЦНИЭИУтоль. 1987 г.

60. Кафорин Л.А.. Русская Э.И. Использование моделей оптимизационных расчетов углеобогатительных фабрик при модульном проектировании.- В кн.: Тезисы докладов Всесоюзного совещания,-Л.: Механобр. 1988 г.

6!. Кафорин Л.А. Определение продолжительности строительства объектов угольной промышленности. Справочник,-М.: Недра, 1988 г.

62. Кафорин Л.А., Жданова А.П. Выбор аналогов при проектировании и экспертизе.- Проектирование и инженерные изыскания.-Стройиздат. 1989 г., №4.

63. Кафорин Л.А., Жданова А.П. Принципы построения информационной структуры проектных решений для автоматизированного выбора аналогов,-Шахтное строительство, 1989 г., № 7.

64. Кафорин Л.А., Свирский Ю.Н., Иофис М.А. О проблеме управления движением слоистого вмещающего массива при подземной разработке месторождений,-Шахтное строительство, 1989 г., № 9.

65. Кафорин Л.А., Жданова А.П. Принцип построения информационной системы проектных данных для автоматизированного выбора аналогов.- Мате- -риалы научно-практической конференции "Повышение технического уровня проектов, строительного производства и научных разработок".- Кемерово, 1989 г.

66. Кафорин Л.А.,Шгнатов В.П., Ланьшин A.B., Жданова А.П., Методика структуризации проектных данных для реализации задач поиска аналогов и их сопоставительного анализа с применением средств вычислительной техники.- М.: ЦНИИПроект, 1989 г.