Стратешко планирање функционалности подземних просторија моделом прогнозе деформација

Abstract

Релативно велике деформације подградне конструкције у подземним рудницима угља у Републици Србији представљају један од главних проблема за постизање планиране производње угља. Деформације подграде су директна последица статичких и динамичких оптерећења стенске масе и у многоме зависе и од времена трајања изложености подграде утицају подземног притиска. Код ниско механизованог радног процеса долази до повећаног излагања подземних просторија утицају подземног притиска услед дугог производног циклуса који је често пропраћен застојима у раду. Веома често подземне просторије се санирају и по више пута у току свог експлоатационог века јер услед развоја деформација долази до нарушавања њихове стабилности и функционалности, а самим тим и безбедности запосленог особља. Сам процес санације је веома сложен како са технолошке тако и са економске и организационе стране гледишта. У докторској дисертацији је у циљу планирања функционалности подземних просторија, развијен модел заснован на теорији сивих система, стохастичких и ауторегресионих процеса за обраду прикупљених података на основу које се врши прогноза деформација челичне лучне подградне конструкције у жељеном временском интервалу. Развијени модел као улазне податке користи прираштаје деформација добијене систематским праћењем развоја деформација модерним инструментима у дефинисаним тачкама (маркерима) распоређеним на челичној лучној подградној конструкцији у истим временским интервалима опажања. Предвиђена тачност података на основу положаја маркера постављених дуж унутрашњег обода подградне конструкције показује високу тачност са средњом апсолутном процентуалном грешком од 0,2143%. Описани модел могу успешно да користе рударски инжењери у подземним рудницима угља за предвиђање деформација челичне лучне подграде. Са познатим развојем деформација у будућности, могуће је дефинисати план санације подземних просторија и избећи застоје у раду чиме се постиже оптимизација организације процеса производње угља, а самим тим се испуњава и стратешки план рада рудника.

Relatively large deformations of underground support structures in underground coal mines in the Republic of Serbia represent one of the main problems for achieving the planned coal production. Support construction deformations are a direct consequence of static and dynamic loads of the rock mass and are largely dependent on the duration of exposure of the support to the underground pressure. With a low mechanized work process, there is an increased exposure of underground roadways to the influence of underground pressure due to a long production cycle, which is often accompanied by work stoppages. Very often, underground roadways are reconstructed several times during their operational life, because due to the development of deformation, their stability and functionality are impaired, and therefore the safety of the employed staff. The reconstruction process itself is very complex from a technological, economic and organizational point of view. In the doctoral dissertation, in order to plan the functionality of underground roadways, a model was developed based on the theory of gray systems, stochastic and autoregressive processes for the interpretation of the collected data, on the basis of which the deformation forecasts of the steel arch support is made in the desired time interval. The developed model uses as input data the deformation increments obtained by systematic monitoring of deformation development with modern instruments in defined points (markers) placed on the steel arch substructure in the same observation time intervals.. The predicted accuracy of the data based on the position of markers placed along the internal rim of the support structure shows a high accuracy with a mean absolute percentage error of 0.2143%. The described model can be successfully used by mining engineers in underground coal mines to predict the deformation of steel arch substructure. With the known development of deformations in the future, it is possible to define the reconstruction plan of the underground roadways and avoid work stoppages, which achieves the optimization of the organization of the coal production process, and thus fulfills the strategic plan of the mine.