Обоснование и разработка методики комплексной оптимизации параметров технологий проведения горных выработок при автоматизации и роботизации технологических процессов.

Актуальность темы. В Российской Федерации при добыче угля подземным способом проходят более 430 км горизонтальных и наклонных подготовительных выработок в год [1], в основном комбайновым и буровзрывным способами, с тенденциями повышения скорости проходки и усложнения горно-геологических условий. При этом, от общешахтных показателей при проходческих работах трудоемкость составляет более 25%, доля занятых горнорабочих с нахождением в опасной призабойной зоне – около 20%, удельный вес травмированных работников достигает 40% [2-4]. Концепция передового развития угольных шахт направлена на освоение технологий без постоянного присутствия людей в забоях за счет внедрения автоматизации и роботизации, которое влечёт за собой существенное повышение не только безопасности и скорости, но и себестоимости проходческих работ [5, 6]. Из-за отсутствия нормативных методик по рациональному назначению элементов автоматизации и роботизации в технологии проведения горных выработок прецеденты их внедрения без должного научного обоснования единичны и зачастую ограничиваются дистанционным управлением горными машинами. В то же время автоматизация и роботизация технологических процессов оказывает комплексное влияние на показатели эффективности проходческих работ, делая задачу дискретной оптимизации их основных параметров многофакторной и не поддающейся классическому аналитическому решению. Необходимый для достаточной точности учёт динамики и вероятностной природы технологических процессов влечёт за собой кратное увеличение вычислительной сложности выбора оптимальных параметров технологий проведения горных выработок. Современные методы решения задач дискретной оптимизации параметров сложных технических систем включают методы имитационного моделирования и эволюционной оптимизации, исключающие полный перебор вариантов при приемлемом расчётном времени. Однако, разработка и реализация актуальной методики в условиях применения типовых технологий проведения горных выработок комбайновым и буровзрывным способами невозможны без комплексного подхода, задающего потенциальный уровень автоматизации и роботизации технологических процессов, критерии оптимизации основных параметров, параметры интеграции имитационного моделирования в эволюционный алгоритм. Таким образом, актуально решение научно-технической задачи комплексной оптимизации параметров технологий проведения основных горизонтальных и наклонных горных выработок комбайновым и буровзрывным способами при автоматизации и роботизации технологических процессов. Диссертация выполнена в рамках тем государственных заданий на научные исследования и разработки ФАНО России №007-01169-16 (2016 г.), №007-01581- 17-02 (2017 г.), №007-00411-18-00 (2018 г.), Минобрнауки России №0352-2019- 0007 (2019 г.), при поддержке РФФИ проект №13-07-98023 «Разработка и моделирование безлюдных технологий подземной добычи твердых полезных ископаемых» (2013-2015 гг.), №16-47-420490 «Моделирование и обоснование технологий разработки угольных месторождений подземным и открыто-подземным способами без постоянного присутствия людей в забоях» (2016-2017 гг.).