Пособие_ПШ_САПР
.pdfМІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНБАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
В.М. Окалєлов, В.Г. Красник, В.Д. Рева
ПРОЕКТУВАННЯ ШАХТ. САПР
Начальний посібник
Рекомендовано Міністерством освіти і науки,
молоді та спорту України
Алчевськ
2012
УДК 622.2(076.5)
ББК 33.1
О 51
Окалєлов Василь Миколайович – професор кафедри розробки родовищ корисних копалин Донбаського державного технічного університету;
Красник В'ячеслав Григорович – заступник директора Депар-
таменту технічної політики та розвитку шахтного фонду; Рева Вадим Дмитрович – директор інституту "Луганськ-
діпрошахт".
Рецензенти:
В.І. Бондаренко – докт. техн. наук, професор, завідувач кафедри підземної розробки родовищ Національного гірничого університету м. Дніпропетровськ;
М.М. Касьян – докт. техн. наук, професор, завідувач кафедри розробки родовищ корисних копалин Державного вищого навчального закладу "Донецький національний технічний університет".
Рекомендовано Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України як навчальний посібникдля студентів вищихнавчальних закладів (Лист № 1/11-3595 від 20.03.2012 )
О 51 Окалєлов В.М. та ін.
Проектування шахт. САПР: Навч. посібник / В.М. Окалєлов, В.Г. Красник, В.Д. Рева. – Алчевськ : ДонДТУ, 2012. – 315 с.
ISBN 978-966-310-278-8
УДК 622.2(076.5) ББК 33.1
© В.М. Окалєлов, В.Г. Красник,
В.Д. Рева, 2012 © ДонДТУ, 2012
ISBN 978-966-310-278-8
ЗМІСТ |
|
ПЕРЕДМОВА |
7 |
1 ШАХТНИЙ ФОНД УКРАЇНИ Й ПЕРСПЕКТИВИ ЙОГО |
|
РОЗВИТКУ………………………………………………………. |
9 |
1.1Узагальнені показники гірничо-геологічних умов залягання вугільних родовищ………………………………………….. 9
1.2Сучасний стан шахтного фонду……………………………. 14
1.3 |
Перспектива розвитку вугільної промисловості України... |
16 |
1.4 |
Запитання й завдання для самоконтролю…………………... |
25 |
2 ОРГАНІЗАЦІЯ ПРОЕКТНИХ РОБІТ…………………………… |
27 |
|
2.1Основні терміни й визначення……………………………....... 27
2.2Порядок розроблення проектної документації…………......... 30
2.3Техніко-економічне обґрунтування кондицій на мінеральну сировину……………………………………............................. 32
2.4Техніко-економічне обґрунтування й техніко-економічні розрахунки…………………………………………………… 38
2.5Завдання на проектування…………………………………...... 40
2.6Зміст проекту…………………………………………………. 41
2.7Інвестиційні проекти та бізнес-плани……………………....... 43
2.8Робоча документація…………………………………………. 52
2.9Порядок погодження, експертизи й затвердження
проектів………………………………………………………. 53
2.10Авторський нагляд проектних організацій……………….. 56
2.11Проектні організації………………………………………… 57
2.12Оцінювання ефективності проектів……………………….. 59
2.13 Запитання й завдання для самоконтролю ………………… 64
3
3 ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ ШАХТ……………… 70
3.1Загальні відомості…………………………………………..... 70
3.2Вихідні геологічні дані………………………………………. 71
3.3 Вихідні загальнобудівельні матеріали……………………… |
73 |
|
3.4 Інженерно-геологічні дані…………………………………… |
74 |
|
3.5 Вихідні дані з електропостачання….………………………… |
75 |
|
3.6 |
Вихідні дані щодо зовнішнього транспортута водопостачання, |
|
|
каналізації, теплопостачання, опалення й вентиляції……… |
75 |
3.7 |
Основні положення на будівельне проектування…………... |
76 |
3.8Основні нормативні документиз проектування…………….. 77
3.9Запитання й завдання для самоконтролю ………………….. 81
4 ВІРОГІДНІСТЬ ВИХІДНОЇ ІНФОРМАЦІЇ І ЇЇ ВПЛИВ
83
НА ЯКІСТЬ ПРОЕКТНИХ РІШЕНЬ……………………………
4.1 Імовірнісна природа вихідної інформації……………………. 83
4.2Технічні похибки геологічних даних………………………....... 84
4.3Похибки інтерполяції………………………………………….. 88
4.4Методи врахування похибок вихідних даних під час обґрунтування проектних рішень………………………….. 89
4.5Запитання й завдання для самоконтролю ………………….. 95 5 ОЦІНКА СТУПЕНЯ СПРИЯТЛИВОСТІ ВУГІЛЬНИХ
РОДОВИЩ ДЛЯ ІНВЕСТИЦІЙ В ЇХ ОСВОЄННЯ…………. 97
5.1Оцінка технологічності гірничо-геологічних умов розробки родовищ…………………………………………………….. 97
5.2Імовірнісна оцінка сприятливості умов залягання
вугільних родовищ…………………………………………. |
103 |
5.3 Геолого-економічна оцінка родовищ……………………… |
108 |
4 |
|
5.4 Інформаційне забезпечення геолого-економічної оцінки
вугільних родовищ………………………………………… 120
5.5Алгоритм оцінки ступеня сприятливості умов залягання вугільних пластів…………………………………………… 166
5.6Обґрунтування раціональних геометричних параметрів
технологічної схеми шахти………………………………… |
166 |
5.7 Запитання й завдання для самоконтролю ………………….. |
171 |
6 КРИТЕРІЇ Й МЕТОДИ ОПТИМІЗАЦІЇ ПРОЕКТНИХ |
|
РІШЕНЬ…………………………………………………………. |
173 |
6.1Критерії оптимальності ……………………………………... 173
6.2Методи вибору оптимальних проектних рішень..…………. 179
6.3Запитання й завдання для самоконтролю ………………….. 207 7 МЕТОДИ ПРОГНОЗУ УКРУПНЕНИХ ВАРТІСНИХ
ПОКАЗНИКІВ ГІРНИЧИХ РОБІТ…………………………… 210
7.1Прогноз вартості проведення виробок……………………… 210
7.2Прогноз вартості підтримання виробок……………………. 211
7.3Прогноз витрат на транспорт та водовідлив………………. 213
7.4Прогноз витрат на провітрювання шахти…………………. 215
7.5Методи прогнозування вартісних показників на підставі їх моделювання…………………………………………………. 217
7.6Запитання й завдання для самоконтролю ………………….. 220 8 МЕТОДИ ФОРМУВАННЯ КОНКУРЕНТОСПРОМОЖНИХ
ВАРІАНТІВ ПРОЕКТНИХ РІШЕНЬ…………………………… 221
8.1 Методи формування ідей проекту…..……………………… 221
8.2Конструювання вихідної множини варіантів проектних рішень………………………………………………………… 229
5
8.3Формування підмножини конкурентоспроможних варіантів проектних рішень……………………………………………. 234
8.4Запитання й завдання для самоконтролю ………………….. 238 9 ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ РЕКОНСТРУКЦІЇ ТА
ТЕХНІЧНОГО ПЕРЕОСНАЩЕННЯ ВУГІЛЬНИХ ШАХТ….. 240
9.1Економічна й технічна сутність реконструкції та технічного переоснащення вугільних шахт…………………………….. 240
9.2 Раціональні технічні рішення під час реконструкції та
технічного переоснащення вугільних шахт……………….. |
242 |
|
|
9.3 Модернізаціядіючоїмережі гірничихвиробоквугільнихшахт.. |
249 |
9.4 Обґрунтування навантаження на очисні вибої діючих шахт |
261 |
9.5Обґрунтування виробничої потужності діючих шахт при їх технічному переоснащенні………………………………….. 265
9.6Запитання й завдання для самоконтролю ………………….. 268 10 СИСТЕМА АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ВУГІЛЬНИХ ШАХТ……………………………………………….. 270
10.1Мета й основні принципи створення системи автоматизованого проектування…………………………… 270
10.2 |
Характеристика процесу автоматизованого проектування |
273 |
10.3 Основні види забезпечення САПР………………………… |
277 |
|
10.4 |
Ефективність створення й упровадження САПР…………. |
283 |
10.5 |
Запитання й завдання для самоконтролю ………………… |
286 |
11 ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ………………… |
289 |
|
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ…………………………………………… 309
6
ПЕРЕДМОВА
Навчальна дисципліна "Проектування шахт. САПР" відіграє ва-
жливу роль у підготовці фахівців з гірництва й ґрунтується на знаннях,
отриманих під час вивчення професійноорієнтованих курсів "Вища математика", "Геологія", "Процеси підземних гірничих робіт", "Управ-
ління станом масиву гірських порід", "Технологія підземної розробки родовищ корисних копалин", "Метрологія, стандартизація, сертифіка-
ція", "Організація, планування та управління виробництвом".
Її особливістю є те, що вона узагальнює отримані знання та на-
вички й формує в студентів уміння комплексно підходити до обґрун-
тування найкращих у конкретних умовах технологічних рішень з ви-
добутку корисних копалин.
У зв’язку з цим основними завданнями, що стоять перед студен-
том під час вивчення дисципліни "Проектування шахт. САПР" є: фор-
мування альтернативних проектних рішень; комплексне оцінювання їх конкурентоспроможності; вибір оптимального варіанта; обґрунтування оптимальних параметрів і показників технології видобутку корисних копалин; оцінювання їх інвестиційної привабливості.
Вирішення вказаних завдань потребує від студента оволодіння сучасною методологією проектування вугільних шахт.
У посібнику наведені матеріали, які характеризують:
узагальнені показники геологічних умов залягання вугільних родовищ України;
сучасний стан шахтного фонду й перспективи його розвитку;
структуру проектної установи та організацію проектних робіт;
інформаційне забезпечення проектування;
методи формування альтернативних варіантів проектних рішень; 7
методики пошуку оптимальних варіантів;
методи оптимізації параметрів і показників технології видобут-
ку корисних копалин;
застосування сучасних прикладних програм для вирішення ок-
ремих проектних задач за допомогою ПЕОМ.
Після кожного розділу подаються запитання для самоконтролю,
які становлять основу тестів першого рівня складності. Окрім цього окремо виділені завдання, які потребують самостійного використання навчального посібника, а також завдання, розв’язання яких можливе за умови самостійного залучення додаткової довідкової та навчальної літератури. Вказані завдання є основою тестів другого та третього рів-
нів складності.
8
1 ШАХТНИЙ ФОНД УКРАЇНИ Й ПЕРСПЕКТИВИ
ЙОГО РОЗВИТКУ
1.1Узагальнені показники гірничо-геологічних умов залягання вугільних родовищ
На території України основні запаси кам’яного вугілля та ан-
трациту зосереджені в Донецькому та Львівсько-Волинському басей-
нах, що розташовані в межах Луганської, Донецької, Дніпропетровсь-
кої, Львівської та Волинської областей.
Окрім цього на території Житомирської, Вінницької, Київської,
Черкаської, Кіровоградської, Дніпропетровської та Запорізької облас-
тей розташований Дніпровський басейн бурого вугілля [1].
Найбільше значення для економіки України мають запаси кам’яного вугілля й антрациту, які використовуються в металургійній,
хімічній, енергетичній галузях, а також для задоволення комунально-
побутових потреб. У зв’язку з цим основний видобуток вугілля здійс-
нюється в Донецькому та Львівсько-Волинському басейнах.
Узагальнення умов залягання вугільних пластів у цих басейнах
[2, 3], наведене в таблиці 1.1, свідчить про достатньо велику їх різно-
манітність та складність. Цим, насамперед, можна пояснити складно-
щі, які виникають під час проектного забезпечення високих техніко-
економічних показників роботи шахт-новобудов, а також тих, що прой-
шли технічне переоснащення або реконструкцію. Окрім цього наведені в таблиці 1.1 дані вказують і на те, що внаслідок простого порівняння умов залягання вугільних родовищ складно визначати найбільш сприят-
ливі з них для інвестицій. Можна лише виділити групи об'єднань з ура-
хуванням класифікації за кутом падіння пластів та їх газоносності.
9
Таблиця 1.1 – Основні показники геологічних умов залягання вугільних пластів
|
|
Виробниче єднання'об |
Узагальнені показники основних геологічних умов залягання вугільних пластів |
||||||
|
Вугільний басейн |
середня |
середня |
середня |
м3/т |
м3/т |
середня |
|
|
|
|
|
Товщина пласта, м |
Глибина за- |
Відносна середня |
Кут падіння, |
Середня об- |
||
|
|
|
геологічна |
виймана |
лягання, м |
метано- |
метано- |
град |
|
|
|
|
від - до |
від - до |
від - до |
вість, |
носність, |
від - до |
водненість, |
|
|
|
м3/г |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Краснодон- |
0,3-2,6 |
0,5-2,6 |
188-732 |
19,1 |
6,5 |
0-67 |
1,6 |
|
|
вугілля |
1,1 |
1,15 |
455 |
22 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Луганськ- |
0,5-1,8 |
0,4-1,8 |
240-612 |
6,5 |
9,5 |
0-75 |
3,9 |
|
|
вугілля |
0,97 |
0,76 |
444 |
20 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Первомайськ- |
0,3-2,7 |
0,6-2,7 |
386-917 |
5,8 |
5,6 |
0-53 |
1,3 |
|
|
вугілля |
1,07 |
1,1 |
607 |
25 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
10 |
|
Лисичанськ- |
0,5-3,0 |
0,6-2,9 |
375-840 |
7,1 |
4,6 |
8-41 |
0,9 |
|
вугілля |
1,22 |
1,26 |
670 |
19 |
||||
|
|
|
|
||||||
|
Донецький |
Красноармій- |
0,6-3,0 |
0,6-3,0 |
335-970 |
5,8 |
4,6 |
3-15 |
1,1 |
|
ськвугілля |
1,4 |
1,37 |
680 |
10 |
||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Донецьк- |
0,4-4,0 |
0,6-4,0 |
200-1130 |
16,8 |
13,0 |
2-30 |
0,9 |
|
|
вугілля |
1,03 |
1,1 |
642 |
12 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Макіїв- |
0,2-2,3 |
0,4-2,2 |
251-1034 |
22,8 |
14,5 |
0-75 |
0,8 |
|
|
вугілля |
1,03 |
1,05 |
537 |
13 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Добропілля- |
0,6-2,4 |
0,6-2,0 |
374-740 |
11,6 |
6,2 |
7-17 |
0,8 |
|
|
вугілля |
1,47 |
1,39 |
526 |
10 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Селидів- |
0,6-1,9 |
0,7-1,9 |
330-710 |
0 |
2,5 |
5-18 |
2,1 |
|
|
вугілля |
1,12 |
1,1 |
490 |
12 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Артем- |
0,3-2,5 |
0,4-2,5 |
500-970 |
15,2 |
15,5 |
42-72 |
1,6 |
|
|
вугілля |
0,93 |
0,95 |
792 |
59 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Орджонікідзе- |
0,3-2,8 |
0,4-2,8 |
265-865 |
13,5 |
18,3 |
32-74 |
1,0 |
|
|
вугілля |
0,99 |
1,0 |
578 |
62 |
|||
|
|
|
|
|
|||||