Представлена дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій вирішено актуальну науково-технічну проблему вдосконалення методів вибору і обґрунтування проектних рішень підземного видобутку залізних руд на основі системної моделі рудопотоку, яка розроблена з використанням вперше встановлених закономірностей формування його характеристик у багатостадійному процесі виробництва товарної руди, що забезпечує оптимізацію схем і параметрів гірничовидобувного виробництва. Основні наукові і практичні результати роботи: Підземний спосіб розробки багатих залізних руд є однією з основ розвитку гірничо-металургійного комплексу України, що обумовлено великими промисловими запасами таких руд. Геотехнічні умови залягання і відпрацювання цих запасів характеризуються підвищеною складністю. На даний час у галузі підземного видобутку залізних руд розроблено велику кількість технічних і технологічних рішень, які надають саму технічну можливість і забезпечують економічну доцільність такої розробки у складних умовах. Але досягнення найвищої ефективності розробки можливе тільки при глибоко обґрунтованому виборі оптимальних проектних рішень основних виробничих об’єктів цього способу розробки при одночасному урахуванні умов їхнього функціонування, технічних особливостей кожного з припустимих рішень таких об’єктів і оцінюванні прогнозних результатів реалізації цих рішень на системному рівні гірничовидобувного виробництва. На даний час вирішення проектних задач вибору та обґрунтування оптимальних технологічних та технічних рішень підземних виробничих об’єктів і розрахунку їхніх параметрів здійснюється без застосування системного підходу, характеризується низьким методичним рівнем, відсутністю системної техніко-економічної моделі залізорудного видобувного виробництва та засобів автоматизації моделювання цього виробництва на системному рівні. Таке положення часто призводить до прийняття нераціональних проектних рішень і значних збитків для гірничо видобувних підприємств. Вперше сформульовано основні принципи системного проектування гірничотехнологічних об’єктів підземного видобутку залізних руд і розроблено методологію формування їхніх системних моделей, реалізація яких дозволяє вибирати найбільш ефективні технологічні та технічні рішення і розраховувати оптимальні параметри таких об’єктів. Вперше розроблено системну техніко-економічну модель гірничовидобувного виробництва при підземному видобутку залізної руди, яка дозволяє визначати технічні і економічні показники ефективності розробки при аналізі варіантів рішень виробничих об’єктів. Основним з таких економічних показників є норма прибутковості на інвестиції, а технічних показників – вихід товарного еквівалента балансового запасу у товарний продукт. Вперше встановлено гіперболічну залежність, за якою формується значення норми прибутковості на інвестиції, і яка описує одночасний вплив на цей показник характеристик технічної ефективності вилучення руди з надр, вилучення товарного продукту з видобутої рудної маси і вартісних характеристик гірничотехнологічних об'єктів різного призначення, що повинні функціонувати у єдиній виробничо-технологічній системі гірничовидобувного підприємства для здійснення розробки. Вперше встановлено експоненціальну залежність величини виходу товарного еквівалента балансового запасу залізної руди у товарний продукт від відношення вмісту металу у балансовому запасі до його необхідного вмісту у товарній руді з урахуванням коефіцієнта технологічних втрат руди балансового запасу, коефіцієнта технологічного засмічення рудної маси при її видобутку, коефіцієнта виходу товарного продукту з рудної маси при її первинній переробці, коефіцієнта міцності матеріалу рудної маси та різниці між вмістом заліза у рудній масі і його необхідним вмістом у товарній руді. Вперше розроблено підхід до системного економіко-математичного моделювання виробничих об’єктів в автоматизованому режимі на основі синтезу їхніх моделей за допомогою інформаційно-аналітичних засобів і економіко-технологічної паспортизації структурних елементів цих об’єктів. Вперше розроблено концепцію економіко-технологічного паспорта елементарних підземних гірничотехнологічних об’єктів. Удосконалено вибір проектних рішень і економіко-технологічних паспортів при моделюванні технологічних схем підземних виробничих об’єктів методом інтегрального хешування. Цей метод адаптовано до вирішення пошукових задач гірничотехнологічного проектування шляхом розробки системи формалізації різнотипних гірничотехнічних параметрів, що описують умови підземної розробки залізних руд і виробничі ситуації, і є аргументами хеш-функції для вибору рішень. Ця система формалізації дозволяє застосовувати метод інтегрального хешування для автоматизації моделювання виробничих об’єктів зі складною структурою і умовами функціонування. Вперше розроблено комплекс інформаційно-аналітичних засобів моделювання основних виробничих об’єктів підземного видобутку залізних руд на основі принципів системного проектування, методології системного моделювання, системної техніко-економічної моделі підземного видобутку руди, засобів автоматизації пошуку рішень методом інтегрального хешування. Впровадження розроблених засобів моделювання виробничих об’єктів у практику гірничотехнологічного проектування здійснено шляхом їх передачі у проектні відділи залізорудних шахт. З використанням цих засобів вирішено ряд проектних задач. Впровадження результатів вирішення цих задач дозволило одержати реальний економічний ефект у розмірі 973 тис.грн і очікуваний ефект – 18 млн.грн.
Основний зміст роботи та її наукові положення викладені в публікаціях: Попов С.О. Совершенствование методов оценки эффективности проектных решений подземных горнотехнологических объектов // Вісник КТУ. – Кривий Ріг: КТУ, 2006. – №14. – С. 28-32. Попов С.О. Разработка математической модели для определения оптимальных размеров конструктивных элементов добычных блоков на основании геомеханического состояния выемочных участков и их геометрических параметров // Системні технології. – Дніпропетровськ: НМА, 2006. – №4(45). – С. 144-152. Корж В.А., Попов С.О. Методичні основи системного проектування виробничих об’єктів підземної розробки залізних руд // Зб. наук. пр. НГУ. –Дніпропетровськ: НГУ, 2006. – №25. – С. 61-71. Попов С.О. Оптимизация геометрических параметров конструктивных элементов добычных блоков с использованием интеллектуализированной системы моделирования геомеханических условий их отработки // Зб. наук. пр. НГУ. – Дніпропетровськ: НГУ, 2004. – №20. – С. 78-84. Попов С.О. Методические основы нормирования показателей извлечения железных руд по критериям технико-экономической эффективности эксплуатации недр // Науковий вісник НГУ. – Днепропетровск: НГУ, 2004. –№10. – С. 22-25. Попов С.О. Использование методов автоматизированного поиска при решении задач защиты окружающей среды от вредного влияния подземных горных работ // Науковий вісник НГУ. – Дніпропетровськ: НГУ, 2004. – №9. – С. 21-22. Попов С.О., Фаустов Г.Т., Погорецкий П.А. Автоматизированная система определения оптимальних параметров буровзрывных работ при проектировании технологических схем отработки добычных блоков // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: КТУ, 2004. – №85. – С. 158-161. Попов С.О., Фаустов Г.Т. Автоматизированная система нормирования показателей извлечения руды из добычных блоков на стадии их проектирования и отработки // Науковий вісник НГУ. – Дніпропетровськ: НГУ, 2003. – №9. – С. 89-91. Попов С.О. Автоматизированная система технико-экономического мониторинга реализации проекных горно-технологических решений // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: КТУ, 2003. – №84. – С. 53-57. Попов С.О. Совершенствование методов экспертного выбора технологических решений при автоматизированном моделировании и проектировании сложных производственных систем // Системні технології. –Дніпропетровськ: НМА, 2001. – №1(12). – С. 29-32. Попов С.О., Фаустов Г.Т. Разработка экспертной системы для выбора вида крепи горных выработок при проектировании технологических схем подземной разработки рудных месторождений // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: КТУ, 2001. – №74. – С. 50-56.
Попов С.О. Экспертный выбор технологических схем отработки добычных блоков с использованием методов интегрального хеширования // Сб. научн. тр. НГА. – Днепропетровск: НГА, 2001. – №12. – Т. 2. – С. 120-123. Попов С.О. Методические основы динамического экспертного моделирования технологических схем подземной разработки месторождений полезных ископаемых // Сб. научн. тр. НГА. – Днепропетровск: НГА, 2001. –№11. – Т. 1. – С. 119-122. Попов С.О. Разработка системы экономико-математического моделирования технологических схем отработки добычных блоков с использованием экспертных компонент // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: КТУ, 2000. – №73. – С. 47-49. Попов С.О. Реализация принципа вариационно-оптимизационного ряда при выборе систем подземной разработки рудных месторождений // Сб. научн. тр. НГА. – Днепропетровск: НГА, 2000. – №10. – С. 29-36. Попов С.О. Принципи розробки компьютерного банка гiрничотехнологiчних iнформацiйних систем // Відомості АГН України. – Кривий Ріг: АГН, 1997. – №2. – С. 54. Попов С.О., Гулевич А.А. Подальше удосконалення проектування буровибухових робіт у видобувних блоках // Відомості АГН України. – Кривий Ріг: АГН, 1997. – №3. – С. 87-88. Фаустов Г.Т., Попов С.О. Разработка экспертной системы для выбора технологических схем подземной добычи железных руд // Разработка рудных месторождений. – К.: Техніка, 1996. – №58. – С. 62-65. Попов С.О. Разработка аналитического метода прогнозирования прочности твердеющей закладки // Разработка рудных месторождений. – К.: Техника, 1996. – №58. – С. 61-64. Фаустов Г.Т., Федько М.Б., Попов С.О., Маховский А.Д. Вскрытие и подготовка глубоких горизонтов шахт Кривбасса // Металлургическая и горнорудная промышленность. – Днепропетровск: НИИ Укрметаллургинформ, 1994. – №3. – С. 45-48. Фаустов Г.Т., Попов С.О. Ресурсосбережение при подземной разработке железорудных месторождений // Черная металлургия. – М.: ЦНИИИТЭИЧМ, 1991. – №5. – С. 4-19. Капленко Ю.П., Фаустов Г.Т., Попов С.О. Экологические проблемы подземной разработки рудных месторождений // Черная металлургия. – М.: ЦНИИИТЭИЧМ, 1992. – №9. – С. 3-12. Фаустов Г.Т., Попов С.О. Применение экономичных составов твердеющей закладки на отечественных и зарубежных рудниках // Черная металлургия. – М.: ЦНИИИТЭИЧМ, 1988. – №17. – С. 2-16. Аксюк В.Л., Попов С.О. Разработка автоматизированной системы контроля геометрических параметров добычных блоков при подземной разработке рудных месторождений // Сб. научных тр. КТУ. – Кривой Рог: Минерал, 2005. – С. 288-293. Фаустов Г.Т., Попов С.О. Опыт разработки железорудного месторождения в сложных экологическаих и горно-технических условиях // Черная металлургия. – М.: ЦНИИИТЭИЧМ, 1992. – №4. – С. 24-26. Фаустов Г.Т., Попов С.О. Исследование влияния технологи отработки месторождения шахты «Октябрьская» на притоки шахтних вод // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: КГРИ, 1992. – №53. – С. 112-115. Мазур И.А., Попов С.О., Фаустов Г.Т., Мандриченко Б.Б., Ткаченко Г.И., Соломяник С.А., Гломозда А.В. Влияние органических активаторов на прочностные свойства твердеющей закладки // Разработка рудных месторождений. – К.: Техника, 1990. – №50. – С. 21-24. Фаустов Г.Т., Попов С.О., Гломозда А.В., Наумов К.С. Оптимизация параметров вторичных камер по условиям разубоживания руды твердеющей закладкой // Разработка рудных месторождений. – К.: Техіка, 1987. – №44. – С. 75-77. Фаустов Г.Т., Мазур И.А., Попов С.О., Гломозда А.В. Мандриченко Б.Е., Кныш Е.Г., Ткаченко Г.И. Разработка методов нормализации теплового режима твердеющей закладки // Разработка рудных месторождений. – К.: Техника, 1991. – №52. – С. 62-65. Способ приготовления твердеющей закладки: А.с. 1689647 СССР, Е 21 F 15/00 / И.А.Мазур, Г.Т.Фаустов, С.О.Попов, Б.Е.Мандриченко, Г.И.Ткаченко (СССР). №4753620/03; Заявл. 23.10.89; Опубл. 07.11.91, Бюл. №41. – 2 с. Способ электроактивации шахтной воды, авторы: А.с. 1314129 СССР, Е 21 F 15/00 / Г.Т.Фаустов, С.О.Попов (СССР). №4000322/22-03; Заявл. 30.12.87, Бюл. №20. – 4 с. Способ приготовления строительного раствора: А.с. 1728200 СССР, С 04 В 40/00 / И.А.Мазур, Г.Т.Фаустов, С.О.Попов, В.И.Носоченко, В.И.Гайдаш (СССР). № 4780454/05; Зявл. 09.01.90; Опубл. 23.04.92, Бюл. №15. – 2 с. Инструкция по расчету на персональных ЭВМ технических параметров добычных блоков на основании отраслевых методик для определения проектных характеристик систем подземной разработки. Утв. концерном «Укррудпром» 17.03.97 / Разработчик – С.О.Попов. – Кривой Рог, Минерал, 1997. – 12 с. Инструкция по проектированию нарезных и очистных работ в добычных блоках при подземной разработке железорудных месторождений. Утв. концерном «Укррудпром» 20.07.98 / Разработчики – Г.Т.Фаустов, С.О.Попов. – Кривой Рог, Минерал, 1998. – 25 с. Инструкция по прогнозированию прочности закладки и выбору составов твердеющих смесей на основе метода реляционных характеристик. Утв. гл. инженером ВостГОКа 01.10.2002 / Разработчик – С.О.Попов. – Желтые Воды - Кривой Рог: Минерал, 2002. – 35 с. Инструкция по нормированию, прогнозированию и учету показателей извлечения руды при подземной разработке железорудных месторождений. Утв. Министерством промышленной политики Украины 01.03.06 / Разработчики – А.А.Азарян, А.В.Моргун, С.О.Попов и др. – Кривой Рог: Минерал, 2006. – 135 с.
Особистий внесок здобувача в публікаціях, написаних у співавторстві: [3, 18, 20] – розробка принципів, методології та моделей для прогнозування показників ефективності функціонування гірничо-технологічних об’єктів; [7, 17] – розробка моделей процесу відбійки руди; [8, 28, 36] – розробка принципів і моделей для визначення показників вилучення руди з урахуванням геометричних особливостей очисного простору; [11, 21, 23, 27, 30, 31, 32] – розробка підходів до зниження ресурсоємності розробки рудних родовищ; [22, 26, 29] – визначення особливостей техногенезу гірничих робіт; [24, 28] – розробка математичних основ оптимізації проектних параметрів і контролю характеристик очисного простру; [34] – розробка методологічних основ проектування виробничих об’єктів видобутку залізної руди. |
