Прежде чем построить шахту, ее нужно спроектировать. При этом новая
шахта должна иметь более высокие технико-экономические показатели, чем
действующие. Решить поставленную задачу можно, лишь пользуясь научной
теорией проектирования, что позволит определить оптимальные параметры
горных предприятий с учетом новейших достижений техники и прогрессивных
технологических схем в любых горно-геологических условиях.
Проект шахты должен составляться с учетом естественных факторов: горного
давления, газоносности, возможности внезапных выбросов угля, нагрева
рудничного воздуха, пылеобразования и др. Проектные решения должны
обеспечивать концентрацию, интенсификацию, комплексную механизацию и
автоматизацию производственных процессов.
В проекте крупного механизированного предприятия следует предусматривать
рациональные размеры шахтного ноля, прогрессивные схемы его вскрытия и
подготовки, включающие простую и надежную вентиляцию, дегазацию пластов,
расположение основных выработок в устойчивых породах вне зоны влияния
очистных работ, системы разработки, которые позволяли бы эффективно
использовать в очистных забоях механизированные комплексы с
автоматическим программным управлением. В пределах выемочных полей в
проекте предусматривают полную конвейеризацию, а по этажным штрекам —
локомотивную откатку в большегрузных вагонетках.
Любое капитальное строительство нельзя начинать и вести без проекта,
разработанного специализированным институтом и утвержденного
государственной экспертизой. В этой связи значение проектирования резко
возрастает, а роль проектного института становится решающей, ибо
проектная документация — единственное средство для материального
воплощения в промышленных масштабах новой техники и технологии.
Проект шахты состоит из пояснительной записки с расчетами, рабочих
чертежей, сметы на строительство и документов согласования. Утвержденный
проект — документ для включения объекта в годовой государственный план
строительства и получения средств из Стройбанка СССР.
Разработка проекта осуществляется в три стадии: технико-экономическое
обоснование строительства, проектное задание, рабочие чертежи.
В настоящее время для организации проектирования угольных шахт
характерно обеспечение каждого бассейна технико-экономическим
обоснованием его развития па перспективу. Эти данные кладутся в основу
проекта. В каждом бассейне или даже в его части имеется проектный
институт—генеральный проектировщик угольных предприятий. Угольную
промышленность УССР, например, обслуживают проектные инстатуты «Южгипрошахт»,
«Днепрогипрошахт», «Донгипрошахт», «Ворошиловградгипрошахт», «Центрогнп-рошахт».
На каждый объект назначается главный инженер, ответственный за проект и
сметную стоимость объекта. Проектная документация передается заказчику
(производственное объединение по добыче угля или дирекция строящихся
предприятий), который в свою очередь передает ее подрядному
строительному тресту для выполнения работ.
Эффективное решение вопросов вскрытия, подготовки, системы разработки,
проветривания шахты требует применения строго продуманных инженерных и
экономических расчетов. Расчетными называют методы, которые дают
количественные решения возникающих задач: детерминированные
аналитические и экспериментально-аналитические, вероятностные и
комбинированные. К первым двум относятся: метод расчетных вариантов,
метод исследования функции цели на оптимум с помощью дифференцирования,
методы линейного, нелинейного и динамического программирования.
К вероятностным относятся методы корреляционного и регрессионного
анализа, теории игр и очередей, методы математической статистики.
Комбинированные включают в себя элементы аналитических и вероятностных
методов, например графов и сетевого планирования.
Для анализа различных вариантов технических решений при проектировании
необходимо знать стоимость отдельных видов работ. Пользуются только
укрупненными стоимостными параметрами. Наиболее часто применяют их для
обоснования стоимости проведения 1 м или 1 м3 горной выработки,
поддержания 1 м выработки, транспортирования 1 т груза на единицу длины
пути, отлива 1 м3 воды на единицу добычи полезного ископаемого и т. п.
Чтобы установить сами стоимостные параметры, применяют статистический и
аналитический методы расчета.
Современная шахта представляет собой совокупность многих взаимосвязанных
звеньев, производственно-административных участков и отделов: очистные и
подготовительные забои, виутришахтный транспорт, подъем, вентиляция,
водоотлив, энергоснабжение, технологический комплекс на поверхности,
производственно-технологическая служба и т. д. Взаимная обусловленность
перечисленных звеньев проявляется постоянно вследствие существующих
материально-энергетических и информационных связей. Расстройство режима
в одних звеньях быстро распространяется на другие и приводит к нарушению
технологии всего производства. Особенно это касается внутришахтного
транспорта и подъема.
Проветривание и энергоснабжение — непрерывные производственные процессы.
Даже кратковременное нарушение заданных режимов приводит к серьезным
сбоям рабочего ритма. Поэтому проектирование параметров звеньев,
надежности связен между ними должно вестись как раздельно, так и
комплексно, с учетом их взаимодействия. Исследование эффективности
работы шахты в целом как единой системы — задача комплексного метода
проектирования с применением ЭВМ. При этом необходимо учитывать не
только показатели экономической эффективности, но и сроки ее получения.
Экономико-математическая модель шахты представляет собой систему
уравнений, описывающих взаимосвязи между отдельными технологическими
процессами, объектами производства и характер функционирования
предприятия, подчиненного единой цели — получению наибольшего
экономического эффекта. Для решения этой задачи па ЭВМ предварительно
составляется блок-схема, программируются отдельные блоки решающего
алгоритма (предписания) и управляющая программа очередности обращения к
специальным программам: расчетам запасов шахтного поля, высоты этажа,
размеров панели по простиранию, нагрузки на очистной забой, размеров
выемочного поля, количества, длины, срока службы выработок; анализу и
обработке результатов расчета; выдаче их на печать.
Подробно проектирование шахт изучается в девятом, завершающем семестре.
К этому времени надо освоить все дисциплины специализации, пройти две
производственные практики. Лишь тогда студент будет четко представлять
себе технико-технологические условия эффективного функционирования
шахты.