Синергетика горнотехнологических процессов

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С О В Е Т 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
ректор 
\1ГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

Зам. председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены редсовета 

И.В.ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

А.П.ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

М.В. КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В.И. ОСИПОВ 
академик 
РАН 

Э.М. СОКОЛОВ 
академик 
МЛ II 
ВIII 

К.Н. 
ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В.В. ХРОПИН 
профессор 

В.А. 
ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е.И. ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

Л.А. ПУЧКОВ 
В.Д. АЮРОВ 

СИНЕРГЕТИКА 
ГОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
ПРОЦЕССОВ 

Издание 
второе, 
стереотипное 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2 0 0 4 

L.A.PUCHKOV 
V.D.AYUROV 

SYNERGETICS 
g 
OP MINING 

g» 
TECHNOLOGICAL 
g 
PROCESSES 

^ 
Second edition, ster. 

MOSCOW 

PUBLISHING HOUSE OF MOSCOW 
STATE MINING UNIVERSITY 

z о о 4 

JT 

УДК 622.831:622.273.21(091) 
П 8 8 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых СанПиН 1.2.1253-03», утвержденным 
Главным 
государственным санипшрным врачом России 30 марта 2003 г. 

Пучков Л.А., Люров В.Д. 

П 88 
Синергетика горнотехнологических процессов. — 2-е 
изд., стер. — М : Издательство Московского государственного горного университета, 2004. — 264 с. 

ISBN 5-7418-0083-1 
Обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований горнотехнологических процессов. 

Установлено явление самоорганизации горнотехнологических 
процессов, инициируемых деятельностью человека в горном массиве. 
Рассмотрены причины и описаны закономерности самоорганизации 
горнотехнологических процессов на выемочном участке угольной 
шахты. Показана целесообразность поддержания целостности возникающих при самоорганизации диссипативных систем из горнотехнологических процессов. Предложена синергетическая концепция управления диссипативными системами из горнотехнологических процессов. Установлены закономерности информационного обеспечения 
и взаимосогласована управляющих подсистем. Описаны методы 
контроля, анализа и управления горнотехнологическими процессами. 

Для работников НИИ, угольных шахт, ВГСЧ, а также преподавателей, аспирантов и студентов горных вузов. 

УДК 622.831:622.273.21(091) 

ISBN 5-7418-0083-1 
© Л.А. Пучков, В.Д. Аюров, 1997, 

2004 

© Издательство МГГУ, 1997, 2004 
© Дизайн книги. 

Издательство МГГУ, 1997, 2004 

UDK 622.831:622.273.21(091) 

Puchkov L.A., Ayurov V.D. 

Synergetics of mining-technological processes. — 2-е edition, 
ster. — M.: Publishing House of Moscow Stale Mining University, 
2004. —264 p. 

ISBN 5-7418-0083-1 
It is a collection of results of theoretical and practical researches of mining-technological processes. The nature of self-constructing of mining-technological 
processes caused by human activity is discovered The causes and laws of miningtechnological processes self-constructing at the working face of coal mine are described. The general sensibility of maintaining of totality for dissipative sistems created under self-constructing is shown. The synergetical conception for controlling is 
suggested The main laws of informatic supplement and control subsystem correlation are established. The methods of analysis and control for mining-technological 
processes are described. The book is of great interest for specialists of scientificresearching institutes, mining engineers and, also, teachers, postgraduates and students of mining institutions. 

UDK 622.831:622.273.21(091) 

ISBN 5-7418-0083-1 
© Л.А. Пучков, В.Д. Аюров, 1997, 

2004 

© Издательство МГГУ, 1997, 2004 
© Дизайн книги. 

Издательство МГГУ, 1997, 2004 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение 
9 

Глава 1. СИСТЕМНОСТЬ 
ГОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 
12 

1.1 .Тенденции и противоречия развития современных процессов угледобычи 
12 

1.2. Выемочный участок как система горнотехнологических процессов 
19 

1.3. Методы исследования горнотехнологических 
процессов 
28 

Глава 2. МОДЕЛЬ 
ГОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
ПРОЦЕССОВ 
ВЫЕМОЧНОГО 
УЧАСТКА 
УГОЛЬНОЙ 
ШАХТЫ 
43 

2.1. Пространственно-временная структура горнотехнологических процессов 
43 

2.2. Статические характеристики выемочного 

участка 
52 

2.3. Динамические характеристики выемочного участка 
66 

2.4. Взаимоотношение разномасштабных горнотехнологических процессов 
87 

2.5. Информационные аспекты модели горнотехнологических процессов 
99 

7 

Глава 3. ОПЕРАТИВНЫЙ 
КОНТРОЛЬ, 
АНАЛИЗ 
И УПРАВЛЕНИЕ 
ГОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ 
ПРОЦЕССАМИ 
114 

3.1. Технология информационного обеспечения 
114 

3.2. Оперативный контроль горнотехнологических 
процессов 
125 

3.3. Оперативный анализ горнотехнологических процессов 
142 

3.4. Оперативное управление горнотехнологическими процессами 
158 

3.5. Взаимосогласование управляющих подсистем .... 183 

Глава 4. КОНТРОЛЬ, 
АНАЛИЗ 
И 
УПРАВЛЕНИЕ 
ГАЗОВЫМИ 
СИТУАЦИЯМИ 
В ВЫРАБОТКАХ 
ВЫЕМОЧНОГО 
УЧАСТКА 
192 

4.1. Определение рациональных мест установки газоизмерительной аппаратуры 
192 

4.2. Стратифицированный метод оперативного контроля параметров газовоздушной смеси 
200 

4.3. Способы оперативного анализа газодинамических ситуаций 
211 

4.4. Взаимосогласование аэро- и газодинамического 
режимов вентиляции 
223 

4.5. Функциональная дифференциация способов управления газовыми ситуациями 
238 

Заключение 
256 

Список литературы 
260 

8 

ВВЕДЕНИЕ 

Горное дело в сознании людей, посвятивших ему 
значительную часть жизни, ассоциируется скорее с горным искусством, чем с научно обоснованной деятельностью человека по добыче полезного ископаемого. Во 
многом именно по этой причине в горном деле так весомо значение опыта, знание специфики ведения горных 
работ в условиях конкретного месторождения и базирующейся на них интуиции. 

Опытный и умный горный инженер всегда отождествляет горный объект с самостоятельной, во многом 
от него независимой, и "своенравной" системой, навязывание которой чуждых режимов функционирования бесполезно и опасно. Именно поэтому волевое администрирование в горном деле так часто заканчивается катастрофами. 

Плодотворная инженерная деятельность в горном 
деле неумолимо связывается с ''мягким" управлением 
горными объектами, основывающимся на тонком, зачастую неформализованном их понимании и поддержании 
системных признаков их функционирования. Только такое управление 
горными 
объектами 
сопровождается 
ростом показателей интенсивности добычи 
полезного 
ископаемого, повышением безопасности и экономичности горных работ. 

Причина изложенного состоит в том, что любой 
горный объект - это прежде всего система горнотехнологических процессов, а уже затем система составляющих 
его горнотехнических элементов. Последние являются 
только мгновенными "фотографиями" горнотехнологических процессов и отождествляются через их параметры. Такое видение объектов характерно для синергетики 
- науки, изучающей закономерности 
самоорганизации 
материи. 
С позиции 
синергетики 
функционирующий 

9 

горный объект - это открытая термодинамически неравновесная диссипативная система горнотехнологических 
процессов. 

Пространственно-временное 
самоотождествление 
диссипативных систем происходит за счет реализации 
цикловариантного ввода и вывода из них потоков энергии, вещества и информации. Субъективно управлять 
диссипативными 
системами 
неразумно, 
поскольку 
управляющие воздействия 
при навязывании 
диссипативной системе несвойственных ей режимов функционирования только вредят ей и всегда отвергаются. Они 
воспринимаются диссипативной системой лишь в том 
случае, когда реализуют механизм ее поддержания как 
объекта самоорганизации материи, и способствуют не 
затушевыванию, а акцентированию системных признаков ее функционирования. 

Выявление этих признаков и раскрытие механизма 
формирования горного объекта как открытой диссипативной системы горнотехнологических процессов необходимы для научного осознания содержания 
практической деятельности горного инженера. Лишь 
такая 
основа 
позволяет 
осмысленно 
строить 
эффективную 
концепцию управления горнотехнологическими процессами, такую концепцию, которая естественным образом 
согласуется с законами природы, реализующимися при 
построении ею открытых диссипативных систем, а не 
противоречит им. 

Речь, таким образом, идет о необходимости развития новой формы организации научных знаний о горнотехнологических процессах горных объектов, новом 
их видении, дающем целостное представление как о закономерностях реализации горнотехнологических процессов и их взаимосвязях, так и о методах поддержания 
их системности. 

ю