Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 5 (спецвып.22)

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ № 5
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 22

В.В. Агафонов
В.В. Беляев

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ
ПОДХОДОВ
К ОБОСНОВАНИЮ
ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
СИСТЕМ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
А 23 

622.272 
А 23 
 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14 
 
 
 
 
 
 
Агафонов В.В., Беляев В.В. 

Развитие научных подходов к обоснованию проектных ре
шений технологических систем угольных шахт. Отдельные статьи: Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал). — 2015. — № 5 (специальный выпуск 22). —
16 с. — М.: Издательство «Горная книга» 
ISSN 0236-1493 
В современных условиях функционирования шахтного фонда особую значимость приобретает задача обоснования рациональных и высокоэффективных проектных решений технологических систем угольных
шахт, что напрямую связано с изменением и трансформацией технологий
угледобычи. Данный аспект предполагает адаптацию методологической 
и методической базы проектирования с рядом новых техникоэкономических аспектов, направленных на создание сбалансированной и 
высокоэффективной структуры шахтного фонда. 

УДК 622.272

©  В.В. Агафонов, В.В. Беляев, 2015 
©  Издательство «Горная книга», 2015 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2015 

 
 

УДК 622.272 
© В.В. Агафонов, В.В. Беляев, 2015 
 

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДУЛЬНОГО 
СИНТЕЗА ПРОГРЕССИВНЫХ  
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ  
УГОЛЬНЫХ ШАХТ 

Изложена система методических рекомендаций по формированию оптимальной структуры топологической сети горных выработок на основе 
методов теории графов 
Ключевые слова: угольная шахта, технологическая система, теория графов. 
 
Общий алгоритм выбора оптимального и формирования множества рациональных вариантов технологической схемы угольной 
шахты в соответствии с постановкой задачи на базе использования 
методов теории графов выглядит следующим образом: 
— формируется обобщенная классификационная структура 
технологических схем угольных шахт (граф упорядоченных элементов и уровней), 
— формируется структурная модель всех возможных вариантов технологической схемы с учетом совместимости и адаптации отдельных технологических элементов внутри каждого варианта, 
— в модель вводятся ограничения горно-геологического и 
горнотехнического плана (области применения элементов технологической схемы), 
— на базе математической модели формируются совокупные 
коэффициенты эффективности отдельных элементов технологической схемы (узлов или вершин графа) на основе статистических данных и экспертных методов обработки информации, 
— на базе сопоставления количественных величин интегральных показателей эффективности и формирования потоковой 
матрицы смежности (таблица 1) определяется рациональный вариант (кратчайший путь на графе) технологической системы. 
Обозначения идентификаторов приведены в табл. 1 статьи 
«Обоснование проектных решений по освоению Чертандинского каменноугольного месторождения», на с. 7 данного 
спецвыпуска ГИАБ. 

Таблица 1 
Потоковая матрица смежности рациональной обобщенной технологической с истемы 

Из/в 0 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
11 
12 
13 
14 
15 
16 
17 
18 
19 
20 
21 
22 
23 
24 
Идент. 

0 
а3 
ТСО3 

1 
а7 
ТС13 

2 
а10 
ТС22 

3 
а12 
ТС31 

4 
а15 
ТС42 

5 
а19 
ТС421 

6 
а24 
ТС434 

7 
а26 
ТС444 

8 
а30 
ТС51 

9 
а32 
ТС62 

10 
а39 
ТС74 

11 
а41 
ТС722 

12 
а44 
ТС733 

13 
а47 
ТС741 

14 
а52 
ТС752 

15 
а57 
ТС85 

16 
а60 
ТС823 

17 
а62 
ТС832 

18 
а65 
ТС841 

19 
а68 
ТС851 

20 
а72 
ТС92 

21 
а76 
ТС923 

22 
а77 
ТС931 

23 
а81 ТС942 

Кс.э. 
0.5 0.2 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.5 0.3 0.4 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.5 0.3 0.3 0.2

4 

Окончание табл. 1 

 
25 
26 
27 
28 
29 
30 
31 
32 
33 
34 
35 
36 
37 
38 
39 
40 
41 
42
43
44
45
46
Идент. 

24 
а82 
ТС951 

25 
а85 
ТС961 

26 
а87 
ТС971 

27 
а92 
ТС982 

28 
а96 
ТС993 

29 
а98 
ТС9101 

30 
а102 
ТС9112 

31 
а105 
ТС102 

32 
а107 
ТС1021 

33 
а108 
ТС1022 

34 
а109
ТС1024 

35 
а110 
ТС1023 

36 
а111 
ТС1025 

37 
а112 
ТС1026 

38 
а113 
ТС1027 

39 
а114 
ТС1028 

40 
а121 
ТС1121 

Кс.э. 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3 0.2
0.3
0.4
0.2
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1 0.0
0.1
0.2

Примечание. Кс.э. – совокупные коэффициенты эффективности элементов подсистем технологической системы. 

 
 

5

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ 

Агафонов Валерий Владимирович – доктор технических наук, профессор, msmu-prpm.yandex.ru, 
Беляев Вячеслав Вячеславович – аспирант, msmu-prpm.yandex.ru,  
Горный институт НИТУ «МИСиС». 

UDC 622.272 

METHODOLOGICAL FOUNDATIONS OF MODULAR SYNTHESIS OF 
ADVANCED TECHNOLOGICAL SCHEMES OF COAL MINES 
 
Agafonov V.V., doctor of technical Sciences, Professor of the Department PRPD, 
msmu-prpm.yandex.ru Mining Institute at nust MISIS, Russia, 
Belyaev V.V., postgraduate student of the Department PRPD, msmu-prpm.yandex.ru 
Mining Institute at nust MISIS, Russia. 
 

Described a system of methodical recommendations on formation of the optimal structure 

of a topological network of mine workings based on the methods of graph theory. 

Key words: coal mine, a technological system, graph theory. 
 
 
 
 
 

УДК 622.272 
© В.В. Агафонов, В.В. Беляев, 2015 

ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ 
ПО ОСВОЕНИЮ ЧЕРТАНДИНСКОГО  
КАМЕННОУГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 
 

Приведены результаты оптимизации функциональной структуры технологической системы отработки запасов Чертандинского каменноугольного 
месторождения, основанной на методике и алгоритме формирования и 
синтеза рациональных вариантов и комплексного обоснования высокопродуктивных и прогрессивных технологических систем угольных шахт. 
Ключевые слова: синтез, функциональная структура, проектные решения. 
 
В общем случае постановка задачи формирования рациональных вариантов технологических схем угольных шахт базируется на следующем основополагающем аспекте: сформировать с 
помощью решающего правила топологическую пространственно

планировочную сеть горных выработок, которая с учетом ограничений на синтез технологических элементов по горногеологическим и горнотехническим условиям обеспечит минимум интегрального критерия эффективности при выполнении условий совместимости и адаптации. 
Практическая апробация методики и алгоритма формирования и синтеза рациональных вариантов и комплексного обоснования высокопродуктивных и прогрессивных технологических 
схем угольных шахт на базе результатов проведенных исследований позволила провести сравнительный анализ обобщенных коэффициентов эффективности альтернативных вариантов (табл. 1). 
Анализ представленных данных подтверждает высокую сходимость результирующих данных (результатов реального проектирования синтезированной технологической схемы и выбора основных проектных решений современными проектными организациями), однако предлагаемый синтезированный вариант технологической схемы отработки запасов обладает большей прогрессивностью и экономичностью, что подтверждается количественными значениями комплексных показателей технологической и 
экономической эффективности (1,297, 1.345 и 1.112,1.168) и интегральным показателем эффективности технологической схемы 
(8,191 и 8.659) 
Резюмируя вышеизложенное, можно отметить, что реальное 
использование разработанных рекомендаций позволит проектным организациям и угледобывающим компаниям минимизировать риск принятия неправильных проектных решений и повысить обоснованность и адекватность основных проектных решений с максимальной адаптацией к конкретным горно-геологическим и горнотехническим условиям эксплуатации. 
Таблица 1 

Сравнительная характеристика обобщенных коэффициентов  
эффективности альтернативных вариантов отработки запасов  
Чертандинского каменноугольного месторождения 

Номер уровня и 
элемента технологической схемы 

Рекомендуемый 
вариант 
Проектный вариант института Гипроуголь 

Описание уровня и 
элемента технологической схемы 

ТСО 
ТСО3 – 0.487 
ТСО3 – 0.487 
Способ отработки запасов – совместный 
(открыто- подземный) 

Продолжение табл. 1 

Номер уровня и элемента технологической схемы 

Рекомендуемый 
вариант 
Проектный вариант института Гипроуголь 

Описание уровня и 
элемента технологической схемы 

ТС1 
ТС13 – 0.248 
супердинамическая система 

ТС12 – 0.345 
шахта нового 
технического 
уровня 

Парадигма отработки запасов шахтного 
поля 

ТС2 
ТС22 – 0.278 
ТС22 – 0.278 
Технологическая 
структура отработки 
запасов шахтного 
поля (шахта-лава) 

ТС3 
ТС31 – 0.234 
ТС31 – 0.234 
Схема отработки запасов шахтного поля (индивидуальная) 

ТС4 
ТС42 – 0.178 
ТС42 – 0.178 
Вскрытие шахтных 
и выемочных полей 
– схема вскрытия 
шахтного поля (центрально-отнесенная) 

ТС42 
ТС421 – 0.112 
ТС421 – 0.112 
Число подъемных 
горизонтов (один) 

ТС43 
ТС434 – 0.108 
ТС434 – 0.108 
Способ вскрытия 
шахтного поля 
(комбинированный) 

ТС44 
ТС444 – 0.082 
ТС444 – 0.082 
Направление вскрывающих вспомогательных выработок 
относительно горизонтальной плоскости (с комбинацией 
выработок) 

ТС5 
ТС51 – 0.456 
ТС51 — 0.456 
Схема транспорта 
(поточная) 

ТС6 
ТС62 – 0.324 
ТС62 – 0.324 
Схема вентиляции 
(центральноотнесенная) 

ТС7 
ТС74 – 0.389 
ТС74 – 0.389 
Подготовка шахтного поля – схема подготовки (подготовка 
технологических 
структур шахта-лава) 

ТС72 
ТС722 – 0.212 
ТС722 – 0.212 
Порядок отработки 
этажей, панелей, 
столбов (восходящий) 

Продолжение табл. 1 

Номер уровня и элемента технологической схемы 

Рекомендуемый 
вариант 
Проектный вариант института Гипроуголь 

Описание уровня и 
элемента технологической схемы 

ТС73 
ТС733 – 0.186 
ТС733 – 0.186 
Расположение главных подготовительных выработок относительно пласта 
(пластово-полевое) 

ТС74 
ТС741 – 0.129 
ТС741 – 0.129 
Вид дополнительной подготовительной выработки 
(квершлаг) 

ТС75 
ТС752 – 0.068 
ТС752 – 0.068 
Количество пластов, 
обслуживаемых системой подготовительных 
выработок (группа) 

ТС8 
ТС85 – 0.054 
ТС85 – 0.054 
Группирование пластов – вид групповых выработок (магистральный штрек) 

ТС82 
ТС823 – 0.167 
ТС823 – 0.167 
Местоположение 
групповой выработки (междупластье) 

ТС83 
ТС832 – 0.186 
ТС832 – 0.186 
Вид группирующей 
выработки (квершлаг) 

ТС84 
ТС841 – 0.212 
ТС841 – 0.212 
Порядок отработки 
сгруппированных 
пластов во времени 
(последовательный) 

ТС85 
ТС851 – 0.195 
ТС851 – 0.195 
Порядок отработки 
сгруппированных 
пластов в пространстве (нисходящий) 

ТС9 
ТС92 – 0.487 
ТС92 – 0.487 
Подготовка выемочного поля – порядок 
отработки этажей, 
ярусов, столбов 
(восходящий) 

ТС92 
ТС923 – 0.344 
ТС923 – 0.344 
Направление отработки выемочных 
полей по отношению к линии простирания пласта 
(диагонально) 

Продолжение табл. 1 

Номер уровня и элемента технологической схемы 

Рекомендуемый 
вариант 
Проектный вариант института Гипроуголь 

Описание уровня и 
элемента технологической схемы 

ТС93 
ТС931 – 0.287 
ТС931 – 0.287 
Способ отработки 
выемочных полей 
(на переднюю 
транспортную выработку) 

ТС94 
ТС942 – 0.169 
ТС942 – 0.169 
Направление отработки выемочных 
полей по отношению к границам 
шахтного поля (обратный ход) 

ТС95 
ТС951 — 0.112 
ТС951 — 0.112 
Рациональная компоновка очистных 
забоев (одинарные) 

ТС96 
ТС961 – 0.134 
ТС961 – 0.134 
Расположение участковых подготовительных выработок 
относительно пласта 
(пластовое) 

ТС97 
ТС971 – 0.149 
ТС971 – 0.149 
Вид дополнительной участковой подготовительной выработки (квершлаг) 

ТС98 
ТС982 – 0.212 
ТС982 – 0.212 
Способ проведения 
подготовительных 
выработок (комбайновый с механическим разрушением) 

ТС99 
ТС993 – 0.285 
ТС993 – 0.285 
Схема проветривания выемочного 
участка (возвратоточная с подсвежением) 

ТС910 
ТС9101 – 0.189 
ТС9101 – 0.189 
Способ управления 
горным давлением 
(полное обрушение) 

ТС911 
ТС9112 – 0.293 
ТС9112 – 0.293 
Технология подготовки выемочных 
участков (парными 
штреками)