Анализ и оцифровка факторов, влияющих на выбросы

УДК 658.012
Фролов Сергей Викторович
к.т.н., доц. кафедры АСУ
Московский государственный горный университет
АНАЛИЗ И ОЦИФРОВКА ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА
ВЫБРОСЫ АВТОТРАНСПОРТА В АТМОСФЕРУ КАРЬЕРА
THE ANALYSIS AND NUMBERING OF THE FACTORS
INFLUENCING EMISSIONS OF MOTOR TRANSPORT IN
ATMOSPHERE CAREER
Исследования
процессов
формирования
внутреннего
отвалообразования свидетельствует о том, что в период эксплуатации
вышеназванные процессы подвергаются влиянию 3 группы факторов:
капитальные, транспортные и экологические факторы.
Капитальные факторы, обусловленные удельными капитальными
затратами, которые равны отношению капитальных затрат к годовой
производительности карьера по полезному ископаемому.
Годовая производительность карьера
Годовая производительность автотранспорта
Объем породы, транспортируемый на отвал
Подвигание фронта горных работ
Потребность земель под внешние отвалы
Объем снимаемого почвенного слоя
Объем снимаемых потенциально-плодородных почв
Вторую группу факторов составляют транспортные факторы.
Карьерный транспорт предназначен для перемещения горной массы от
забоев до пунктов разгрузки. Он является связующим звеном в
технологическом процессе. От четкой работы транспорта зависит
эффективность разработки месторождения. Трудоемкость процесса
перемещения (транспортирования) весьма высока, а затраты на
транспорт и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45 50%, а в отдельных случаях 65-70% общих затрат на добычу.
Специфику горных работ обуславливает следующий ряд фактор
карьерного транспорта:
Число рейсов одного автосамосвала
Расход дизельного топлива
Расход бензина
Расход мазута
Расход природного газа
Расход сжиженного газа
96
Транспортные затраты являются наиболее высокими по сравнению с
затратами на другие технологические процессы. Применение внутреннего
отвалообразования позволяет сократить расстояние транспортирования
вскрышных пород в 2,5-4 и 5-9 раз соответственно при автомобильном и
железнодорожном транспорте. Поэтому, с целью снижения затрат на
транспортные работы и сокращения площадей нарушаемых земель,
стремятся увеличить приемную способность выработанного пространства
карьера. Для этого увеличивают генеральный угол откоса внутреннего
отвала до максимально возможного значения. Это достигается за счет
наращивания высоты отвальных ярусов и сокращения ширины отвальных
площадок в пределах допустимых с позиции безопасного и эффективного
ведения горных работ, т.е. за счет регулирования параметров внутреннего
отвала. Вместе с тем, чрезмерное наращивание отвальных ярусов приводит
к
необоснованному увеличению
расстояния
транспортирования
вскрышных пород. Следует отметить, что возрастания расстояния
транспортирования происходит в основном за счет удлинения наклонных
участков трассы. Это приводит к увеличению расхода дизельного топлива
и, как следствие, к возрастанию объемов выбросов вредных выхлопных
газов в атмосферу. Сокращение же ширины отвальных площадок
ограничивается технологическими факторами.
Изменение расстояния транспортирования вскрышных пород в
процессе развития внутреннего отвала оказывает влияние на выбор его
параметров.
Третья группа – группа экологических факторов. При ведении
открытых горных работ общая площадь нарушаемых земель в 3-12 раз
превышает площадь самого карьера, так как дополнительно занимаются
земли под внешние отвалы, хвостохранилища, промышленные площадки,
транспортные подъезды, линии электропередач и другие инженерные сети.
Все эти нарушения относятся к поверхностным ландшафтным нарушениям
природной среды. Помимо нарушений ландшафта при производстве
горных работ происходит загрязнения воздушного и водного бассейнов
района разработки, изменение гидрогеологических условий, эрозионные
процессы и другие нарушения. Эти нарушения относятся к разряду
экологических нарушений природной среды и их также необходимо
учитывать в горной практике.
Ландшафтные нарушения отличаются локальным характером.
Экологические нарушения распространяются более широко и оказывают
межрегиональное воздействие на окружающую среду.
Формирование внешнего отвала оказывает влияние на степень
нарушений природной среды. В части ландшафтных нарушений это
касается такого их вида как отвальные площади и выражается в
соотношении площадей нарушенных и рекультивированных земель. В
части экологических нарушений это связано с загрязнением прилегающих
97
к карьерам земель, а также воздушного и водного бассейнов и выражается
в изменении объемов пылевых и газообразных выбросов в атмосферу.
По результатам статистического анализа основных характеристик
факторов была выявлена неоднородность представления данных в виде
качественных и количественных показателей. Для формализации
исходных данных и представления статистической информации в едином
унифицированном формате требуется провести оцифровку качественных
факторов.
Оценка по балльным шкалам, как наиболее традиционный способ
оцифровки качественных критериев, заключается в присвоении градациям
качественных критериев целочисленных значений (баллов), начиная с 0, в
порядке возрастания. В соответствии с этими градациями было выполнено
наложение лингвистических переменных на построенные базовые шкалы
следующим образом: шкала от 0 до 10 была разделена на количество
отрезков, соответствующее числу градаций рассматриваемого фактора.
Каждому отрезку присваивается целочисленный вес начиная с 0 в порядке
улучшения значений фактора.
Детализованная базовая шкала оцифровки слабо формализованных
факторов влияния, входящих в группу экологические факторов,
представлена на рис. 1.
Уровень снижения воздействия на окружающую среду
0
1,67
Рекультивация
земли
3,3
Очистка воздуха
5
Очистка
воды
6,67
Очистка
воздуха и
воды
8,3
4
10
Очистка воды
и/или
рекультивация
земли
Рис. 1. Оцифровка слабо формализованных факторов экологической
группы
Базовым способом получения числовых значений лингвистических
переменных в теории нечѐтких множеств является вычисление функций
предпочтения. Функция предпочтения строится на базовой шкале и
обычно имеет вид отображения множества альтернатив в числовую ось.
Иными словами, каждой альтернативе эта функция ставит в соответствие
число (оценку альтернативы), причѐм так, что эквивалентным
альтернативам соответствуют одинаковые числа (значения функции
предпочтения), а из каждых двух не эквивалентных альтернатив лучшей
приписывается большее число. Формально это можно записать аналогично
функции полезности в виде:
98
: B R1, B Rverbal, такая что (x1) > (x2)
x1 лучше, чем x2, (1)
где – значение функции предпочтения;
x1;2 – альтернативы из множества X;
B – числовая ось (базовая шкала) в пространстве базовых шкал
verbal
R
;
verbal – количество рассматриваемых качественных критериев.
Таким образом, в соответствии с принципами объективности и
рациональности, продекларированными в начале второй главы, в
разработанном подходе числовые оценки по качественным критериям
рассчитываются путѐм вычисления функций предпочтения, что позволяет
упростить процесс оцифровки, одновременно повысив его точность:
f
f crit
f max
f min
f min
w,
(2)
где f =
– числовое значение (функция предпочтения)
качественного критерия;
fcrit – значение качественного критерия на базовой шкале от 0 до 1;
fmax – верхняя граница отрезка на базовой шкале, в который попало
значение качественного критерия;
fmin – нижняя граница этого отрезка;
w – числовое значение веса, присвоенного соответствующей
лингвистической переменной, заданной на этом отрезке.
Из формулы (2) следует, что нечѐткая базовая шкала не является
порядковой и не наследует недостатки балльных шкал, поскольку, в
отличие от балльной шкалы в нечѐткой базовой шкале для оцифровки
лингвистической переменной используются верхняя и нижняя границы
отрезка,
включающего
градацию
качественного
критерия
(лингвистической переменной).
Использование в разработанном подходе описанного метода
формализации требует от пользователя только указать значение
качественного критерия на соответствующем отрезке базовой шкалы, т.е.
не больше, чем требуется в традиционном балльном методе. Точность
оцифровки, однако, значительно увеличивается за счѐт детализации
базовых шкал и использования для нахождения числовых значений
качественных критериев формулы (2).
Литература
1. Куляница А.Л., Томин С.В. Компьютерные инструментальные
средства моделирования сложных систем // Учебное пособие для вузов. –
М.: МГГУ, 2000. – 146 с.
2. Куприянов В.В., Фомичева О.Е. Интеллектуализация технологий
автоматизированных систем // Учебное пособие, ч.1. – М.: МГГУ, 1994. –
101 с.
99
3. Куприянов В.В. Теория и методы построения интегрированных
систем автоматизированного обеспечения безопасности при авариях на
предприятиях горнодобывающих отраслей: Дисс. д.т.н. – М., 1997. – 416 с.
4. Федунец Н.И., Куприянов В.В. Теория принятия решений //
Учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во МГГУ, 2005. – 218 с.
Аннотация
Исследования процессов формирования внутреннего отвала
свидетельствует о том, что в период эксплуатации вышеназванные
процессы подвергаются влиянию 3 группы факторов: капитальные,
транспортные и экологические факторы. По результатам статистического
анализа основных характеристик факторов была выявлена неоднородность
представления данных в виде качественных и количественных
показателей. Для формализации исходных данных и представления
статистической информации в едином унифицированном формате был
представлен способ оцифровку качественных факторов.
Researches of processes of formation of an internal sailing testifies that in
operation the above-named processes are submitted to influence of 3 groups of
factors: capital, transport and ecological factors. By results of the statistical
analysis of the basic characteristics of factors heterogeneity of data presentation
in the form of qualitative and quantity indicators has been revealed. For
formalization of the initial data and representation of the statistical information
in the uniform unified format the way numbering of qualitative factors has been
presented.
Ключевые слова
вредные вещества, автотранспорт, факторы, оцифровка факторов,
внутренний отвал
harmful substances, motor transport, factors, numbering of factors, internal
sailing
100