Пособие_ПШ_САПР

Аmax M(Au ) 3 (Au ) M( A) 3 ( A) ,

(4.3)

де Аmax – максимальне значення потужності шахти, т;

М(Аи) – математичне очікування потужності шахти, визначене з ураху-

ванням мінливості чинників, щовпливають на неї, т;

σ(Аи) – стандартне відхилення потужності шахти, т;

М(ΔА) – математичне очікування похибки визначення середньої потуж-

ності шахти, т;

σ(ΔА) – стандарт похибки визначення середньої потужності шахти, т.

Розглянутий спосіб урахування похибок вихідних даних віднос-

но нескладний, але він не розповсюджується на випадки, коли до скла-

ду багатомірної цільової функції належать чинники, вплив яких на результівний показник нелінійний.

У цьому випадку можливим є коливання чутливості такого по-

казника до похибок чинників, що впливають залежно від інтервалу зміни їх значень. Наприклад, відхилення потужності шахти від опти-

мального значення в той чи інший бік у 2 рази може змінювати питомі витрати не більш ніж на 25% [13], що свідчить про невелику чутли-

вість цього критерію до зміни впливового на нього показника в обра-

ному інтервалі. У зв’язку з цим перед тим, як визначитись з необхідні-

стю врахування похибок значень чинників, треба дослідити їх вплив на результівні показники (критерії).

Для цього перш за все треба розрахувати базове значення ре-

зультівного показника для середніх значень чинників, що впливають на нього. При цьому за середні беруть значення, обчислені за відпові-

дною однорідною вибіркою. Потім встановлюють вид парних рівнянь,

які в чистому вигляді відбивають вплив на результівний показник ок91

ремо кожного чинника, що входять до цільової функції.

За цими рівняннями визначають вид формул для розрахунку ко-

ефіцієнтів еластичності. Далі встановлюють крок зміни відносних по-

хибок у межах їх загального діапазону. Після чого за формулою (4.4)

розраховують відповідні значення зміни результівного показника

Yі Эі Хі ,

(4.4)

де Эі – коефіцієнт еластичності впливу і-го чинника;

Хі – відносна похибка і-го чинника, %.

Хі		Хб Хі	100 ,	(4.5)
		Хб

де Хб – базове (середнє) значення і-го чинника;

Хі – абсолютне відхилення значення і-го чинника від його базової ве-

личини.

Величина Хі не повинна відрізнятися від Хб в той чи інший бік більш ніж на сумарну величину систематичної й випадкової похибок.

Розраховані за формулою (4.4) Yі подають у графічному або табличному вигляді. Вони становлять собою вихідну базу даних для врахування похибок.

Розглянемо наведений порядок оцінки чутливості результівного показника до помилок вихідних даних на умовному прикладі.

Припустимо, що маємо математичну модель вигляду (4.6), за допомогою якої розраховується результівний показник Y

92

	Y 0,5 Х1		10	20 .	(4.6)
			Х2

У цій моделі враховані два впливаючі на Y чинники Х1 і Х2.

Знайдемо частинні рівняння при базових значення цих чинників Х1б =2,

Х2б =4 і відповідному базовому значенні Yб = 23,5:Y1=0,5·Х1+22,5;

Y2=10/Х2+21. Тоді частинні похідні будуть мати вигляд dY1dX1 0,5 і

dY2 dX2 10Х22 .

Коефіцієнт еластичності для першого рівняння розраховується за

			Х б				10			Х б
формулою Э 0,5				1	, а для другого	Э				2		.
1	0,5	Х	б	22,5		2		Х2		10 21Х	б
			1								2

Вигляд формули для розрахунку Э2 показує, що його значення зміню-

ється в залежності від значень Х2, тобто не є постійним.

Розрахуємо зміни Y у відсотках при змінах				Х у межах від 0 до
±30%. Вони	обчислюються за		формулами		Y1=0,04·ΔХ1 і
Y2 = (-0,42·ΔХ2)/Х2. Отримані результати наведені в таблиці 4.3.
Таблиця 4.3 – Результати розрахунку Y1 і Y2
Y1	Х1		Y2		Х2
0	0		0		0
-0,4	-10		1,2		-10
-0,8	-20		2,6		-20
-1,2	-30		4,5		-30
0,4	10		-0,9		10
0,8	20		-1,8		20
1,2	30		-2,4		30
	93

З неї видно, що відхилення Хі від базового значення на ±30%

веде до коливання Yі не більше ніж ±1,2 і +4,5%. Таким чином можна вважати, що врахування похибок вихідних даних про Х1 і Х2 недоціль-

не через низьку чутливість до них результівного показника Y.

Виконані дослідження чутливості вартісних показників до мін-

ливості значень геологічних чинників та похибок їх визначення пока-

зали, що вони найменш чутливі до зміни максимального припливу во-

ди в шахту та міцності бокових порід [14]. Усі інші чинники потребу-

ють урахування похибок їх вихідних даних.

У тих випадках, коли доведено чутливість результівних показ-

ників до похибок вихідних даних, отримані на стадії геологічної роз-

відки значення геологічних чинників корегуються на величину встано-

влених похибок. Це корегування здійснюється за формулою (4.7)

ХіФ ХіП

S i ,

(4.7)

де ХіФ – скореговане значення чинника;

ХіП – прогнозне значення чинника за даними геологорозвідки;

– систематична похибка;

S i – випадкова похибка.

Систематична похибка враховується зі своїм знаком у тому ви-

падку, коли визначена її статистична значущість. Знак випадкової по-

хибки береться в залежності від спрямованості впливу чинника на ре-

зультати розрахунків показників. Оскільки в процесі ведення гірничих робіт найбільш небезпечними є раніш не передбачені несприятливі ситуації, які характеризуються похибками II-го роду, то знак випадко-

вої похибки береться з урахуванням тільки цих ситуацій. Наприклад, 94

якщо зі зменшенням товщини пласта знижується навантаження на ла-

ву, то, розраховуючи цей показник, знак випадкової похибки необхід-

но брати від'ємним. Якщо зі зростанням значень цього чинника знижу-

ється стійкість порід безпосередньої покрівлі, то знак випадкової по-

хибки слід брати додатним. Такий підхід до врахування знаків випад-

кових похибок забезпечує гарантований мінімум чи максимум прогно-

зованого показника за найбільш несприятливих природних ситуацій.

Скореговані значення чинників використовуються в подальшо-

му під час розрахунків різних показників і критеріїв, за допомогою яких приймаються відповідні проектні рішення.

4.5 Запитання й завдання для самоконтролю

1.Чим зумовлена ймовірнісна природа вихідної інформації, що використовується під час проектування шахт?

2.Які ви знаєте основні засоби підвищення вірогідності вихідної інформації?

3.Які види похибок Ви знаєте?

4.Що розуміють під систематичними й випадковими похибками?

5.З чим пов’язані похибки інтерполяції?

6.На підставі чого встановлюють технічні похибки?

7.Яким чином виявляють похибки інтерполяції?

8.Як визначають технічні похибки геологічних даних?

9.За якої товщини пласта та кута його падіння забезпечується найвища точність вимірювання значень цих чинників?

10.За яких умов найбільш надійно виявляються тектонічні ди-

з'юнктивні порушення?

11. У який бік переважно відхиляються геологічні дані про міц-

95

ність порід від даних, отриманих під час ведення гірничих робіт?

12.Укажіть середнє відхилення фактичних даних метановості виробок від прогнозних і поясніть причину цього відхилення.

13.Як змінюється величина відхилення прогнозних даних про зольність вугілля від фактичних у залежності від її інтервалів?

14.Основні причини відхилення прогнозних даних від фактич-

них у менший і більший боки.

15. Дайте загальну характеристику етапів визначення похибок

інтерполяції.

96

5 ОЦІНКА СТУПЕНЯ СПРИЯТЛИВОСТІВУГІЛЬНИХ РОДОВИЩ ДЛЯ ІНВЕСТИЦІЙ В ЇХ ОСВОЄННЯ

5.1 Оцінка технологічності гірничо-геологічних умов розробки родовищ

Важливою складовою інформаційного забезпечення проекту-

вання шахт є визначення ступеня сприятливості геологічних умов за-

лягання вугільних пластів для їх першочергової розробки. Вирішення цього завдання дає можливість суттєво поліпшити економічний стан вугільного підприємства, оскільки відпрацювання спочатку кращої частини розвіданих запасів вигідна з позицій одного з найважливіших понять теоретичної економіки – фактора часу [7], згідно з яким будь-

які ефекти завжди вигідно, як тільки можливо, наближати в часі. А

витрати й збитки – віддаляти.

На теперішній час розроблено декілька методів оцінювання ву-

гільних родовищ за їх сприятливістю до освоєння. На підставі цієї оці-

нки можна об’єктивно скласти кадастр родовищ, який відбиває відно-

сну ступінь їх цінності.

У загальному вигляді всі методи можна поділити на дві групи:

методи, основані на використанні технічних, і методи, основані на ви-

користанні економічних критеріїв.

Серед методів першої групи найбільш відомим є метод порівня-

льного інтегрального оцінювання технологічності гірничо-геологічних умов розробки родовищ [13].

Алгоритм цього оцінювання виходить з того, що потрібно ви-

нести оцінку технологічності геологічних умов родовища, для якого планується розробити проект шахти.

97

На першому етапі складається таблиця 5.1, у якій наводяться значення Iijгг гірничо-геологічних чинників т для п-ї кількості резерв-

них ділянок розвіданих родовищ.

		гг	гг	i 1,2,...,m;
		Аij	Iij	j 1,2,...,п.
Таблиця 5.1 –		Значення гірничо-геологічних чинників для
		кожного родовища, що порівнюється
	Символ	Коефіцієнт			Значення чинників для кожного
Найменування		важливості					j-го родовища
	чинника
чинників		чинника
	Ii				1	2	3	…	j	…	п
			φі
Чинник 1	I1		φ1		I11	I12	I13	…	I1j	…	I1п
Чинник 2	I2		φ2		I21	I22	I23	…	I2j	…	I2п
Чинник 3	I3		φ3		I31	I32	I33	…	I3j	…	I3п
…	…		…		…	…	…	…	…	…	…
Чинник і	Iі		φі		Iі1	Iі2	Iі3	…	Iіj	…	Iіп
…	…		…		…	…	…	…	…	…	…
Чинник т	Iт		φт		Iт1	Iт2	Iт3	…	Iтj	…	Iтп

У таблицю заносять найбільш загальні кількісні гірничо-

геологічні чинники (середньозважена товщина пласта, щільність вугіл-

ля, об’єм промислових запасів, середньозважений кут падіння та інші).

Перелік гірничо-геологічних характеристик повинен ураховувати чин-

ники, які найбільш впливають на техніко-економічні показники роботи шахти. Це питання можна вирішити за допомогою експертних оцінок.

Після складання таблиці встановлюють еталонні значення гір-

ничо-геологічних чинників Iiэт .

98

У кожному рядку таблиці по кожному чиннику виділяють кра-

ще значення, незалежно від того, до якого родовища воно належить.

Для чинників з оптимумом-максимумом Iij → max це значення найбі-

льше, а для чинників з оптимумом Iij → min, найкращим є найменше його значення.

Під оптимумом-максимумом розуміють ситуацію, коли збіль-

шення значення чинника веде до покращення техніко-економічних показників роботи шахти. Для оптимума-мінімума це покращення спо-

стерігається, коли значення чинника зменшується.

У зв’язку з цим визначення еталонних значень можливе лише на підставі вивчення напрямку впливу чинників на техніко-економічні показники. Так, наприклад, збільшення товщини пласта призводить до збільшення навантаження на лави й зменшення собівартості видобутку вугілля. Тому цей чинник відносять до аргументів інтегральної оцінки з оптимумом-максимумом. Для нього за еталон треба брати найбільше значення товщини пласта.

Кут падіння пласта в межах 0-40о належить до аргументу з оп-

тимумом-мінімумом, оскільки його зменшення веде до покращення техніко-економічних показників. Тому в цьому інтервалі зміни кута падіння за еталонне треба брати найменше його значення.

Аналогічним чином встановлюється еталонне значення всіх чинників, які занесені в таблицю 5.1. У ній вони затушовані.

Після встановлення еталонних значень чинників формується умовний еталонний варіант гірничо-геологічних чинників для порів-

няння з ним реальних умов кожного родовища:

Iijгг эт I11,I2п,I3п,...,Iij ,...,Im .

99

Далі обчислюються відносні відхилення по кожному значенню геологічного чинника за формулою (5.1):

	ijгг			Iijэт Iijф		; j 1, 2,...,n.	(5.1)
			Iimax Iimin

Величина ijгг змінюється в межах від 0 до 1.

За результатами розрахунків ijгг формується їх матриця (табл. 5.2).

Таблиця 5.2 – Матриця значень ijгг

Символ	Відносні відхилення значень чинників							Коефіцієнт
		для кожного j-го родовища						важливості
чинника								iгг
	1	2	3	…	j	…	п
I1	δ11	δ12	δ13	…	δ1j	…	δ1п	φ1
I2	δ21	δ22	δ23	…	δ2j	…	δ2п	φ2
I3	δ31	δ32	δ33	…	δ3j	…	δ3п	φ3
…	…	…	…	…	…	…	…	…
Iі	δі1	δі2	δі3	…	δіj	…	δіп	φі
…	…	…	…	…	…	…	…	…
Iт	δт1	δт2	δт3	…	δтj	…	δтп	φт

За даними останнього стовпчика розраховується середнє зна-

чення сргг

m

сргг		iгг
		i 1	.	(5.2)
		т

Після чого обчислюється інтегральні показники технологічності геологічних умов залягання вугільних родовищ Kінт j

100