Наукові основи забезпечення надійності функціонування очисного вибою як керуємого геомеханічного об’єкту - Автореферат

Тому, досить актуальною є розробка методичного забезпечення геомеханічного прогнозу й керування рівнем промислової безпеки очисного вибою, в основу роботи якої входило б використання комплексної системи контролю та керування - системи нового технічного рівня. Таку функцію повинна виконувати комплексна система контролю і керування, яка б дозволила здійснювати своєчасний і оперативний прогноз зміни стану і умов функціонування очисного вибою як керованого геомеханічного обєкту. Дисертація виконана відповідно до програм науково-дослідних робіт ІГТМ НАН України: держбюджетних тем № 44 «Розробити наукові основи видобутку вугілля і газу шляхом використання внутрішньої енергії гірського масиву з метою створення безпечних і малоенергоємних технологій», № держреєстрації: 0199U001753; №45 «Розробити фізико-технічні основи використання енергії гірського тиску управлінням стану масиву на межі руйнування», № держреєстрації 0199U001751; госпрозрахункової теми 7-21-0910202000-191 «Розробка засобів і систем автоматизації і компютеризації технологічних процесів і устаткування вугледобувних і інших підприємств, управління виробництвом на всіх рівнях, а також засобів і систем звязку», яка проводилась під час спільної роботи інституту «Автоматгірмаш ім. Антипова» і ІГТМ НАН України при підготовці технічного завдання на «Систему дистанційного керування з безпечної відстані для очисних машин і комплексів, що забезпечує їх роботу в умовах викидонебезпечності» в 2002 р. у рамках програми «Розробка засобів і систем автоматизації і компютеризації технологічних процесів і устаткування вугледобувних і інших підприємств, управління виробництвом на всіх рівнях, а також засобів і систем звязку»; і в Національному гірничому університеті при виконанні госпдоговірної теми НДІ гірничих проблем Академії інженерних наук України АД - 262 «Аналіз технічних і організаційних рішень по відпрацюванню виїмкових стовпів понад 700 м щодо забезпечення порятунку людей і безпечного виконання робіт рятувальників в умовах шахт Західного Донбасу». Виконати аналіз ефективності існуючих елементів систем контролю та сформулювати основні вимоги до комплексної системи контролю й керування надійністю функціонування очисного вибою.Для прогнозування поведінки гірських порід і можливих масштабів їх руйнування найбільш доцільно використовувати методи вірогідності дослідження з відповідною фізико-статистичною моделлю руйнування. Хоча така модель і є ефективним засобом вирішення деяких практичних задач механіки гірських порід, але в більшості випадків вона обмежена і не відображає фізичної сутності процесів деформації і руйнування гірських порід. Гірська порода є неоднорідним стохастично тріщинуватим матеріалом, який складається з великої кількості структурних звязків різного ступеня міцності з функцією вірогідності руйнування Р(s), за допомогою якої визначається відносна кількість зруйнованих звязків при напруженнях, що не перевищують межі міцності. Інформаційна ентропія містить інформацію про кількість зруйнованих в гірській породі структурних звязків, однак вона не є однозначною характеристикою енергії, що витрачається на руйнування гірської породи. Аналітичний вираз ентропійно-інтегрального критерію руйнування гірських порід, отриманий в результаті обєднання методу скінчених елементів і інтегрального термодинамічного критерію має наступний вигляд: , (26) де - критичне значення ентропії, відповідне руйнуванню гірської породи; - обєм гірської породи, для якого визначається величина ентропії; - еквівалентне напруження (); - розмір структурних елементів породного масиву, в яких відбуваються елементарні акти руйнування (в припущенні, що всі елементарні елементи породного масиву мають кубічну форму, причому між ними немає будь-яких пустот, включень і т.п., тобто вони прилягають один до одного практично ідеально).Надано наукове обґрунтування нового наукового підходу до вирішення комплексної проблеми забезпечення надійності й ефективності функціонування очисних вибоїв як основної виробничої одиниці сучасної вугільної шахти, виходячи з потреб держави в камяному вугіллі. Показано, що надійність функціонування очисного вибою визначається функцією від множини ймовірностей надійної роботи за групами чинників: «газовому», «стійкості приконтурної області», «роботи технологічного устаткування» і «людському». Встановлено, що приріст ентропії порід приконтурної області масиву при їх відбиванні від масиву знаходиться в лінійній залежності від обєму відбиваємих порід, коефіцієнта Пуассона, діючих напружень, зміни внутрішньої енергії і в обернено пропорційній залежності від модуля Юнга і температури відбиваних порід, є інтегральним параметром, що характеризує напружено-деформований стан порід приконтурної області масиву, їх фізико-механічні та термодинамічні властивості. Розроблена структурна модель комплексної системи контролю й керування надійністю функціонування очисного вибою і математична модель надійності його функціонування, котрий як основна виробнича одиниця вугільної шахти, на

Основний зміст роботи