Программное обеспечение РПАК для автоматизации расчета параметров анкерной крепи

Программное обеспечение РПАК для автоматизации расчета параметров анкерной крепи

Айкин Андрей Владимирович –  инженер-технолог ООО "РАНК 2"

Петров Валерий Иосифович – директор ООО "ТЕНЗОР"

Позолотин Александр Сергеевич - директор по перспективному развитию ООО «РАНК 2»


Ключевые слова: анкерная крепь, программное обеспечение, автоматизация расчетов.

В настоящее время подавляющая часть горных выработок угольных шахт и рудников проводится с применением анкерной крепи. В результате перед техническими службами предприятий стоит задача оперативной оценки условий применения и расчета параметров анкерной крепи в изменяющихся горно-геологических условиях.

Приказом №610 от 17 декабря 2013 г. утверждены Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности - "Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах", которые вступили в силу с 1 мая 2014 г.  Инструкция [1] является весьма объёмным документом, содержит множество условий, расчётных положений, которые отражены в 22 приложениях.  Данный нормативный документ требует от специалистов шахт и проектных институтов, связанных с проектированием крепи горных выработок, тщательного изучения всех особенностей применения анкерной крепи, знания основных положений инструкции [1], умения правильно выбирать конструкции элементов анкерной крепи в зависимости от меняющихся горно-геологических и горнотехнических условий ведения горных работ. Несомненно, всё это делает процесс расчета анкерной крепи сложным технически и трудоемким. Поэтому требует от инженерно-технических работников угольных предприятий, инженеров проектных институтов предельной концентрации внимания, знания множества условий и ограничений, внушительных затрат времени, что  не исключает технических ошибок в расчетах, связанных с так называемым "человеческим" фактором.

К примеру, в среднем, расчет параметров анкерной крепи выработки вручную занимает до трех дней, а согласно п. 37 ПБ [2] при изменении горно-геологических и горнотехнических условий горные работы прекращают до внесения изменений в техническую документацию по ведению горных работ. В связи с этим автоматизация расчета параметров анкерной крепи является актуальной задачей. Компанией "РАНК 2" предложено и разработано программное обеспечение (РПАК), предназначенное для решения вышеуказанной задачи. 

 Программный продукт обеспечивает:

- автоматизацию процесса расчёта и выбора параметров анкерной крепи, что позволяет значительно сократить время для составления технической документации по креплению горных выработок;

- повышение точности выполняемых расчетов и качества проектных решений. 

РПАК включает в себя следующие основные функции:

1. Формирование базы данных горно-геологических и горнотехнических характеристик проводимых горных выработок предприятия.  Это позволяет на участках со схожими горно-геологическими условиями оперативно формировать начальные условия для расчета крепи.

2. Возможность настройки доступа к изменению и редактированию исходных данных в соответствии с занимаемой должностью сотрудника, выполняющего расчет. Эта функция значительно повышает качество и безопасность  проектных решений, так как позволяет вносить изменения в геологические и технологические исходные данные только специалисту, имеющему соответствующую квалификацию и права доступа. Запись в "журнал изменений" вносимых в расчет корректировок техническими специалистами с указанием времени, даты и должности позволяет осуществлять контроль за выполняемым расчетом на всех этапах.

3. Выполнение расчётов на всех этапах проектирования в строгом соответствии с Инструкцией [1]. В связи с тем, что Инструкция содержит большое количество номограмм, графиков, таблиц по выбору различных коэффициентов, необходимых для расчета, существует вероятность  ошибок, связанных с человеческим фактором. Ведение расчета параметров анкерной крепи в программе позволяет исключить вероятность этих ошибок, что значительно повышает качество проектных решений.    

4. Формирование в отдельный файл уже оформленных расчетных данных для составления технических документов по креплению горных выработок.

На данный момент программное обеспечение РПАК включает в себя следующие модули для расчета параметров анкерной крепи:

  •  выработок шириной 6 - 12м;
  • демонтажных камер;
  • горных выработок на пластах, склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля (пород) и газа;
  • параметров крепи горных выработок, пройденных в слабых и обводненных породах;
  • горных выработок, оборудованных подвесными монорельсовыми дорогами;
  • сопряжений горных выработок;
  • боков выработок и сопряжений.

Работа в программе состоит из четырех этапов. Первый этап включает в себя ввод исходных данных. При этом вводятся геологические (рис.1-а) и технологические (рис.1-б) условия проведения горной выработки, задается форма выработки и её функциональное назначение.

Интерфейс программы позволяет легко изменять месторасположение выработки относительно плоскости пласта (рис.2-а) и менять её форму в зависимости от присечки вмещающих пород (рис.2-б) и пр.

                  1.jpg

                                            а)                                                                       б)


Рис. 1. Ввод исходных данных по проектируемой горной выработке: а) - горно-геологические условия; б) – технологические условия.

        а)

2.jpg   

б)

3.jpg

Рис. 2. Ввод исходных данных по проектируемой горной выработке:

а) – пример изменения месторасположения; б) – пример изменения формы.

Второй этап включает в себя:

- автоматическое определение расчетных сопротивлений вмещающих пород горных выработок, определение расчётных смещений (рис.3);

- выбор условий поддержания горной выработки (горные выработки вне зоны влияния очистных работ, горные выработки, поддерживаемые в зоне опорного давления от очистных работ).

                4.jpg

Рис. 3. Определение интенсивности проявления горного давления

    Третий этап включает в себя выполнение расчёта по определению параметров анкерной крепи. В случае если перед началом расчета  выбраны пункты "согласовать" и "утвердить", то внесение изменений в исходные данные и параметры расчета возможно только после согласования и утверждения принимаемых решений руководителями (рис.4).

Выбор типа анкерной крепи в программе осуществляется во всплывающем окне из базы данных (рис.5).

                         5.jpg

Рис. 4. Расчет параметров анкерной крепи

6.jpg

Рис. 5. Выбор типа анкерной крепи

Четвертый этап включает в себя автоматическое формирование файла с выполненным расчетом в формате Microsoft Word (рис.6).

7.jpg  

Рис. 6. Формирование файла расчетных данных.

Таким образом,  программное обеспечение (РПАК) позволяет:

- значительно сократить время расчета параметров анкерной крепи;

- обеспечить точность и качество проектных решений, что повышает безопасность ведения горных работ за счёт исключения инженерных ошибок;  

- выполнять расчёты на всех этапах в строгом соответствии с Инструкцией [1];

- исключить ошибки, связанные с человеческим фактором, за счет автоматизации выбора параметров расчета.

Программный комплекс может быть использован технической службой шахты для составления документации по креплению горных выработок, а также при разработке документации проектными институтами. Программный продукт не требует особых навыков освоения, так как имеет дружественный интерфейс и ориентирован на технологов шахт и проектных организаций.

Список литературы:

1. Приказ Ростехнадзора "Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности от 17.12.2013 N 610 "Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах Российской Федерации" [Электронный ресурс] // Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору РФ. – 2013. С. 195. [Интернет-портал]. URL: http://minjust.consultant.ru/page.aspx?1094937 (дата обращения: 10.04.2015г.);

2. Приказ Ростехнадзора от 19.11.2013 № 550 "Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности в угольных шахтах" (Зарегистрировано в Минюсте РФ 31.12.2013 № 30961) // Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору РФ. – 2013. 187 с. [Интернет-портал]. URL: http://minjust.consultant.ru/page.aspx?1087753 (дата обращения: 10.04.2015г.)