Форум Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини

Лапко А.В., студентка
Науковий керівник:
к.е.н., доцент Ащеулова О.М.
Національний технічний університет
«Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

Метою статті є розробка нових підходів щодо оптимізації технологічних потоків вугільних шахт. Було проведено аналіз та наведено область застосування наведених підходів щодо прийняття рішень в гірництві. Ідея полягає в застосуванні методів теорії графів та мережевих моделей для збалансування потоків, що входять в шахту у вигляді ресурсів та вихідних потоків у вигляді вугілля, породи, газу, води.
Загальні тенденції щодо кризових явищ у вугільній галузі по усьому світу ставлять нові виклики, які пов’язані, наразі не зі збільшенням видобутку або нарощуванням прибутків, а в першу чергу, зі збереженням життєдіяльності підприємства. Це пояснюється тим, що вугільна галузь потребує великої кількості ресурсів, а на стадії проектування слід враховувати параметри, які не зовсім пов’язані між собою.
Окрім цього, існує проблема, того, що шахту розглядають на стадії проектування, як підприємство з видобутку вугілля, а не як ланку в системі генерації електроенергії, металу, при цьому, сама шахта є споживачем цих ресурсів. На наше переконання для подолання більшості негативних явищ потрібно збалансувати потоки вхідних ресурсів у вигляді матеріалів, обладнання та вихідний у вигляді виробленої продукції.
При цьому, в запропонованій моделі слід врахувати, не тільки вугілля, але і попутні продукти у вигляді породи, газу, води. Це дозволить в комплексі поглянути на проблему пошуку оптимального рішення на стадії проектування, а також при оцінці перспектив вугільного підприємства. Окрім цього, необхідно шахту розглядати, як ланку в системі «вугілля-кокс-метал» або «вугілля-електроенергія».
Важливо й те, що технологічні потоки вугільних шахт суттєво впливають на навколишнє середовище, тому цю особливість також варто враховувати. Зазначене коло проблем потребує відповіді на питання: – Що необхідно зробити для стабілізації стану вугільного підприємства? Яким чином здійснити баланс технологічних потоків підприємства? Які інструменти та яка процедура реалізації? Саме відповіді на ці питання буде дано відповідь у наведеному дослідженні.
Як відомо результатом виробничої діяльності підземного комплексу гірничих робіт є доставка на поверхню трьох продуктивних компонентів, які з позицій раціонального ресурсо- і природокористування можуть бути розглянуті як чинники, які можуть робити негативний вплив на доцільність інвестування. Цими компонентами є вугілля, порода і газ метан. Враховуючи їх динамічний характер, доцільно для математичного опису процесів переміщення вугілля (С), породи (R), газу метану (G) та води (W) уявити їх у вигляді потоків в деякій технологічній системі перетворювачів. При цьому метою перетворень є отримання основних і додаткових ресурсів сировини, а також мінімізація екологічного збитку [1].
Основним методом дослідження моделі є метод багатовимірного статистичного аналізу. З урахуванням цих вимог введемо такі позначення де α – показник якості вугілля (зольність), %; де Кфi – характеристика стабільності кожної діагностичної ознаки;
Zij – коефіцієнт стабільності і-ї ознаки, визначається, як коефіцієнт варіації параметра вихідного потоку, що входить до складу Kфi
Таким чином, результативну ознаку для і-ої шахти можна представити шляхом підстановки (1) в (2): Вираз (3) дозволяє урахувати стабільність технологічних потоків, а також якість продукції, що надходить із шахти.
Із наведеної вище моделі видно, що для збалансування потоків необхідно використати на повну потенціал шахти. Це реалізується шляхом аналізу співвідношень у ланцюжках «вугілля-кокс-метал» або «вугілля-збагачувальні фабрики-електроенергія». Нами було побудовано фактичну структуру зв’язків вугілля-електроенергія в Донецькій області, а також «вугілля – кокс – метал» [2]. У представлених моделях відображено кількісне співвідношення шахт з видобутку вугілля марок , збагачувальних фабрик та електростанцій . Рис. 1. Фактична структура взаємозв’язків «вугілля – електроенергія» в Донецькій області

Тоді для знаходження оптимальних зв’язків у системі «вугілля – електроенергія» необхідно пронумерувати кожну вершину, а ребрам мережевої моделі (відрізки, що з’єднують вершини) присвоїти значення параметру за яким слід оптимізувати мережеву модель.
Розглянуті в даній роботі ситуації та їх вирішення є інтерпретаціями вже відомих задач динамічного програмування [3], проте, з розвитком інформаційних технологій вдається отримати нові алгоритми наближених і точних методів обчислень, а також істотно збільшити розмірність завдань.
Наведена в роботі методологія є універсальною та може бути застосована не тільки при вирішенні задачі стабілізації стану промисловості у регіоні але і при організації транспортних перевезень між підприємствами, для зниження вартості на ремонт та обслуговування обладнання та ін.
Таким чином в роботі запропонована модель, яка враховує співвідношення між потоками вхідних та вихідних ресурсів у системі «вугілля – електроенергія» із застосуванням декомпозиційних методів, які враховують відносини між шахтами та збагачувальними фабриками, збагачувальними фабриками та електростанціями; шахтами та електростанціями.
В результаті проведеного дослідження було встановлено, що для ефективної діяльності підприємства та збереження життєдіяльності необхідно збалансувати технологічні потоки вугільних шахт. Це передбачає комплексне урахування видобутку вугілля, видачі породи, газу метану та води. Для вирішення цієї проблеми було запропоновано комплексний критерій включає в себе наступні складові частини:
1. Співвідношення видобутого вугілля до реалізованого. Характеризує не тільки якісні характеристики вугілля та потребу в ньому ринку, а і збутову діяльність підприємства. У ідеальному варіанті цей параметр повинен наближатися до одиниці.
2. Слід відмітити, що найбільш важливим показником, який характеризує якість вугілля є його зольність. У зв’язку з цим у моделі запропоновано співвідношення зольності видобутого до зольності реалізованого вугілля.
3. Дуже важливим у процесі реструктуризації шахт є комплексне використання природних ресурсів. Для шахт даного регіону було введено співвідношення обсягів породи, що видається з шахт та тої частини, яка шахта переробляє для закладки, виготовлення будматеріалів тощо.

Список використаних джерел:
1. Khorolskyi, A., Hrinov, V., &Kaliushenko, O. (2019). Networkmodelsforsearchingforoptimaleconomicandenvironmentalstrategiesforfielddevelopment. Procedia EnvironmentalScience, EngineeringandManagement, 6(3), 463-471.
2. Гріньов, В. Г., Хорольський, А. О., &Мамайкін, О. Р. (2019). Декомпозиційний підхід при побудові систем генерації енергії у вуглепромислових регіонах. Вісті Донецького гірничого інституту, 44, 116-126.https://doi.org/10.31474/1999-981x-2019-1-116-126
3. Bellman, R., &Drejfus, S. (1965). Prykladniezadachydynamycheskogoprogrammyrovanyja. M.: Nauka.