Технологические процессы горного производства как объекты управления

Важнейшей особенностью горного производства является его естественная, природная база. Разработка месторождений полез­ных ископаемых, их добыча всегда требовали использования совокупности многих технических приемов, которые прошли многовековой путь развития от горного искусства до современ­ной технологии горного производства.

Природная, база каждого месторождения характеризуется совокупностью признаков, называемых горно-геологическими условиями. Эти условия определяют специфику горной техноло­гии и, поскольку они изменяются в очень широком диапазоне, существует большое многообразие типов горнотехнологических процессов.

Таким образом, при разработке месторождения имеют дело с вероятностным характером горно-геологических факторов, и это обстоятельство определяет вероятностный характер проте­кания всего производственного процесса добычи полезного иско­паемого, включая горнотехнологические процессы.

Другая существенная особенность горнотехнологических про­цессов — пространственный характер горных работ, обусловлен­ный тем, что в рамках одного предприятия экономически целе­сообразно вести горные работы на нескольких пластах, рудных жилах, горизонтах, крыльях шахтного поля. Пространственность горных работ связана с необходимостью своевременной подго­товки очистных забоев и одновременным ведением очистных, подготовительных и горно-капитальных работ.

Горные работы ведутся в пространстве, имеющем сотни мет­ров по вертикали и километры в горизонтальной плоскости. В этом пространстве функционируют сотни выработок различ­ного назначения, общая протяженность которых составляет десятки и сотни километров. На этом пространстве действуют разные технические и технологические системы и объекты.

Основные производственные зоны на подземных предприя­тиях — очистные и подготовительные забои, рассредоточенные в пространстве и соединяющиеся между собой и с поверхностью системой подземных горных выработок, представляющей собой уникальную инженерную систему, в которой осуществляется интенсивный производственный процесс добычи полезного иско­паемого.

Важным отличительным фактором технологических процес­сов является непрерывность перемещения горных работ, опреде­ляющая в каждый момент времени неповторяющееся состояние производственной ситуации. Необходимость перемещения очист­ных и подготовительных забоев, вывода из эксплуатации старых и введения новых выработок предопределяет высокий уровень динамики производства во времени, повышает вероятностный характер многочисленных производственных параметров вследст­вие изменения не только геологических, но и технологических факторов.

Динамика технологических процессов обусловливает наличие переменного фронта работ. Основные технологические процессы развиваются в очистных и подготовительных забоях, переме­щающихся в пространстве со скоростями, как правило, до не­скольких метров в сутки. Перемещение фронта работ зачастую означает существенное изменение условий горных работ, а также требует наращивания основных и вспомогательных магистра­лей (энергетических, транспортных, воздушных, связи и т. п.), перемонтажа оборудования. Это нарушает технологическую непрерывность процессов и вносит постоянные помехи в функ­ционирование отдельных систем.

Необходимость ведения горных работ при минимальных объемах выработок является серьезным ограничением для функ­ционирования горной техники и обеспечения требуемых условий безопасности. Это ограничение лишь частично снимается при проведении выработок по крепким рудам, когда обеспечиваются условия для эксплуатации крупногабаритной мощной горной техники. В большинстве же случаев сжатие рабочего простран­ства снижает манёвренность горных работ, ограничивает эффек­тивность и надёжность технологических процессов.

Опасность горных условий оказывает существенное воздейст­вие на характер и параметры горнотехнологических процессов, а также на организацию горных работ. Это влияние сказывает­ся на большом количестве различных ограничений на приемы, методы, способы, технику и организацию ведения горных работ, которые в совокупности формируются в действующих Правилах безопасности.

Сложность горного производства — основная причина относи­тельно меньшего уровня механизации и автоматизации горно-технологических процессов. В настоящее время нет полностью автоматизированных технологических процессов; автоматизиро­ваны отдельные технические системы и звенья, например, шахт­ный подъем, конвейерный транспорт, вентиляция подготовитель­ной выработки.

Динамика технологического процесса определяется рядом временных признаков. С точки зрения последовательности раз­личают параллельное, последовательное и смешанное выполне­ние технологических операций. По длительности основных опе­раций они делятся на короткие и длинные, по длительности про­изводственного цикла — на операции с коротким, средним и длинными циклами. Важной характеристикой технологического процесса является перемещение составляющих производствен­ного процесса—предметов и средств труда. По этому признаку выделяются три варианта:

перемещение предметов труда, когда средства труда нахо­дятся в одном месте, а перемещается сам объект труда (напри­мер, детали и узлы при обработке и сборке);

перемещение средств труда, когда сам объект труда непод­вижен, а перемещаются средства труда (например, подъемный кран относительно строящегося здания, угольный комбайн отно­сительно пласта);

перемещение предметов труда и средств труда (например, электровозный транспорт полезного ископаемого).

Горнотехнологические процессы классифицируются по ряду признаков:

по характеру протекания в пространстве—общешахтные (общекарьерные), участковые, локальные;

по характеру протекания процесса во времени — непрерыв­ные и смешанные;

по отношению к добываемому полезному ископаемому — ос­новные, обеспечивающие, вспомогательные и обслуживающие.

Для общешахтных процессов характерны: наличие развет­вленной сети, в которой они протекают, централизованного меха­низма снабжения (подстанция, главный вентилятор, компрес­сор) и соответственно возможности централизованного управ­ления процессом, а также иерархическая структура процесса, возможность расчленения процесса по нескольким составным частям и уровням управления, высокий уровень механизации процесса, высокая надежность.