Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine
The optimization models of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine are offered on the base of analysis of a modern industrial potential of the coal mining enterprises.
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2006
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/293 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871103489934884864 |
|---|---|
| author | Makarov V.M. Lyashenko O.F. |
| author_facet | Makarov V.M. Lyashenko O.F. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Makarov V.M.",
"institution": null
},
{
"author": "Lyashenko O.F.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Makarov V.M. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:36Z |
| description | The optimization models of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine are offered on the base of analysis of a modern industrial potential of the coal mining enterprises. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:01:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 77
На сучасному етапі через жорстку обмеже-
ність інвестиційних можливостей основні напря-
ми державної технічної та економічної політики
щодо розвитку вугільної промисловості повинні
ґрунтуватись, насамперед, на раціональному ви-
користанні інвестицій, спрямованих на викорис-
тання існуючого виробничого потенціалу вугле-
видобувних підприємств. У першу чергу це сто-
сується питань підтримки виробничої потужнос-
ті діючих шахт шляхом технологічного оновлен-
ня виробництва, своєчасної заміни морально зас-
тарілого та фізично зношеного очисного і прохід-
ницького обладнання. Внаслідок цього можна
очікувати підвищення рівня використання ви-
робничої потужності, збільшення обсягів видо-
бутку вугілля і зменшення його собівартості.
Саме цей напрям має значний (близько
28 млн т) резерв приросту обсягів видобутку ву-
гілля, його практичне використання не потребує
значних строків. Зосереджений він на шахтах, які
недовикористовують встановлені виробничі по-
тужності через застарілість гірничошахтного об-
ладнання (частка таких шахт на сьогодні стано-
вить близько 60%).
За сучасною структурою капітальних вкладень
у галузь більша їх частина (понад 73%) припадає
на технічне переоснащення вуглевидобувних під-
приємств. У 2005 році на означені цілі було витра-
чено близько 0,8 млрд грн. із Державного бюджету.
Проте, як засвідчила практика, використовуються
ці кошти вкрай нераціонально і не забезпечують
відчутного приросту обсягів видобутку вугілля.
Така ситуація зумовила необхідність пошуку
варіантів оптимального розподілу капітальних
вкладень між шахтами для впровадження сучас-
них інтенсивних технологій, які б забезпечували
максимальний приріст обсягів видобутку вугілля
(в межах встановлених виробничих потужностей
шахт) уже в найближчі роки мінімальною кіль-
кістю вибоїв і покращання техніко-економічних
показників.
Для цього було застосовано метод матема-
тичного програмування. Як базові були прийня-
ті моделі оптимізації розвитку вугільної про-
мисловості, розроблені академіком НАН Украї-
ни М.М. Куликом [1]. За головну мету моделі
оптимізації впровадження інтенсивних техноло-
гій з використанням сучасної високопродуктив-
ної очисної та прохідницької техніки нового тех-
нічного рівня (НТР) вітчизняного виробництва
[2, 3] було прийнято пошук варіанту насамперед
виведення за обсягами видобутку вугілля всіх
перспективних шахт, що недовикористовують
потужності, на рівень встановленої виробничої
потужності до 2010 року. В другу чергу, заміни
застарілого видобувного обладнання на шахтах
з відносно великим нинішнім рівнем викорис-
тання виробничих потужностей до 2015 року.
Цільова функція являє собою максимум обся-
гів видобутку вугілля по галузі за умови значних
інвестицій на технічне переоснащення шахт. З ог-
ляду на значну неоднорідність якості вугілля в
геологічних запасах (різні марки, зольність, воло-
га), а також зростаючу потребу економіки насам-
перед в енергетичному вугіллі, доцільно з метою
досягнення якомога більшого реального прирос-
ту обсягів видобутку вугілля розглянути цю зада-
чу за умов обчислення обсягів видобутку і вироб-
ничих потужностей не в натуральному (в тис. т),
а в умовному (в тис. т у. п.) вимірі. Для цього мо-
же бути використана формула для розрахунку
нижчої теплоти згоряння вугілля [4] за показни-
ками його якості в балансових запасах (марка ву-
гілля, зольність, волога).
Тоді функціонал матиме вигляд:
де ∆Yijt – приріст обсягу видобутку в умовному
обчисленні по j-й марці вугілля на i-й шахті в пе-
ріод часу t [0, T], i {TP}, тут {TP} – множина
шахт, які підлягають технологічному оновленню.
Множина {TP} формується з урахуванням об-
межень, що визначаються за результатами уза-
гальнення величин виробничої потужності і ни-
нішнього обсягу видобутку вугілля по шахтах,
технічних характеристик видобувної та прохід-
ϲÄÂÈÙÅÍÍß ÅÔÅÊÒÈÂÍÎÑÒ² ÂÈÐÎÁÍÈÖÒÂÀ ² ÂÈÊÎÐÈÑÒÀÍÍß ÅÍÅÐÃÅÒÈ×ÍÈÕ ÐÅÑÓÐѲÂ
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ОПТИМІЗАЦІЇ ВПРОВАДЖЕННЯ ІНТЕН-
СИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ВУГЛЕВИДОБУВАННЯ НА ДІЮЧИХ ШАХ-
ТАХ УКРАЇНИ
УДК 359.4: 662.6
В.М. МАКАРОВ, О.Ф. ЛЯШЕНКО, канд. екон. наук (Інститут загальної енергетики НАН України,
Київ)
На підставі аналізу сучасного стану виробничого потенціалу вуглевидобувних підприємств запропоновано моделі
оптимізації впровадження інтенсивних технологій вуглевидобування на діючих шахтах України.
(1)
78 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006
ницької техніки НТР; вимог до гірничо-геологіч-
них умов, в яких вона може застосовуватись; ана-
лізу гірничо-геологічних умов запасів на кожній
шахті; оцінки їх відповідності.
Для технологічного оновлення виробництва
виділено десять основних типів механізованих
видобувних комплексів НТР, які використову-
ються на пластах з кутами падіння до 35o, при по-
тужностях пластів і категоріях вміщуючих порід
за стійкістю, що наведені в табл. 1.
Система обмежень, що визначає множину рі-
шень, включає також такі обмеження:
– на обсяг видобутку вугілля, який не перевищу-
ватиме встановлену виробничу потужність (YVPij):
YijT < YVPij, (2)
– на сумарні обсяги капітальних вкладень на
технічне переоснащення за рахунок Державного
бюджету та власних коштів шахт у період t:
– на забезпеченість залишковими і промисло-
вими запасами вугілля, років
Zijt > 8, (4)
– на обсяги виробництва видобувної та про-
хідницької техніки (одиниць техніки) заводами
вугільного машинобудування
Nt > 30 (5)
Розглядається часовий інтервал 2006-2015 рр.
з дискретністю один рік. При цьому початкові
значення Yij0 приймаються за галузевими даними
останнього звітного року (за 2005 рік), розрахо-
ваними в умовному вимірі.
Yij0 = Yij2005; (6)
YijT = YVPij, (7)
де YVPij – встановлена виробнича потужність в
умовному обчисленні по j-й марці вугілля на i-й
шахті.
Функція приросту обсягів видобутку вугілля
(∆Yijt) від капітальних вкладень (Kijt) задається в
параметричному вигляді через залежності при-
росту обсягів видобутку і капіталовкладень у часі:
∆Yijt = Fij(t); (8)
Kijt = Gij(t). (9)
Розподіл капіталовкладень та обсягів видо-
бутку по роках на період технологічного онов-
лення є визначеним для кожної шахти, а час по-
чатку технологічного оновлення на кожній шахті
може варіюватися.
Маємо не неперервну, а ступінчасту залеж-
ність обсягів видобутку і капіталовкладень у часі.
При цьому слід мати на увазі, що стрибки у зміні
обсягів видобутку вугілля відстають від стрибків
у зміні капіталовкладень на час проведення тех-
нологічного оновлення (на часовий лаг). У нашо-
му випадку доцільно встановити величину лага
один рік.
Для формалізації обчислення приросту обся-
гів видобутку вводиться декілька матриць:
– матриця початку технічного переоснащен-
ня, елементи матриці мають значення 0 або 1,
елемент матриці дорівнює одиниці, якщо на i-й
Тип
комплексу
Потужність пласта, м Категорія порід
min max
за обвалюванням
покрівлі
за стійкістю
безпосередньої
покрівлі
за стійкістю
ґрунту
1МКД 90 0,80 1,30 1; 2 2; 3 2; 3
2МКД 90 1,10 1,50 1; 2 2; 3 2; 3
2МКД 90Т 1,10 1,50 3 2; 3 2; 3
3МКД 90 1,35 2,50 1; 2 2; 3 2; 3
3МКД 90Т 1,35 2,00 3 2; 3 2; 3
1МКДД 0,90 1,60 1; 2 2; 3 2; 3
2МКДД 1,35 2,40 1; 2 2; 3 2; 3
1МДТ 1,10 1,80 3 2; 3 2; 3
2 МДТ 1,45 2,50 3 2; 3 2; 3
МДМ 0,80 1,50 1; 2 1; 2; 3 2; 3
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Таблиця 1. Оптимальні гірничо-геологічні умови для використання очисних комплексів
НТР вітчизняного виробництва
(3)
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 79
шахті буде розпочато технічне переоснащення в
момент ti (сумарна кількість таких елементів не
повинна перевищувати 30);
– матриця, яка відповідає розподілу капіта-
ловкладень на технічне переоснащення шахт;
– матриця зміни обсягів видобутку по шахтах
під час технічного переоснащення.
На основі попередніх визначається матриця
розподілу капіталовкладень та обсягів видобутку
вугілля за весь розглянутий період.
У процесі пошуку оптимального рішення ва-
ріюватися може лише матриця початку технічно-
го переоснащення.
Як показав аналіз технічних характеристик
вуглевидобувних комплексів і гірничо-геологіч-
них умов, в яких вони можуть застосовуватись,
кількість можливих варіантів розміщення та ком-
плектації очисних комплексів на різних шахтах
може коливатись від 1 до 36. За результатами ба-
гатоваріантних розрахунків, виконаних із засто-
суванням розроблених математичних моделей,
оптимальний варіант технічного оснащення шахт
визначено за критеріями отримання обсягів ви-
добутку вугілля при досягненні нормативного
рівня використання виробничої потужності шах-
ти (95%) мінімальною кількістю вибоїв. Такий
шлях забезпечує суттєве збільшення концентра-
ції виробництва, завдяки чому не розсіювати-
муться по великій кількості вибоїв матеріальні,
фінансові, трудові ресурси, зменшуватимуться
витрати на виробництво. За своєю суттю такий
шлях означає перехід від ресурсоємних екстен-
сивних технологій до ресурсозберігаючих інтен-
сивних технологій вуглевидобування.
Загальна потреба у видобувних комплексах
НТР різних типів, стругових і бурошнекових ус-
тановках для шахт, на яких можна їх використо-
вувати, наведена в табл. 2. Як бачимо, обсяги не-
обхідного технічного переоснащення досить ве-
ликі, а можливості його проведення обмежені об-
сягами виробництва комплексів машинобудівни-
ми заводами та обсягами капітальних вкладень.
Для забезпечення найбільшої ефективності вико-
ристання інвестиційних ресурсів із застосуван-
ням розробленої моделі оптимізації технічного
переоснащення було проведено відповідні розра-
ϲÄÂÈÙÅÍÍß ÅÔÅÊÒÈÂÍÎÑÒ² ÂÈÐÎÁÍÈÖÒÂÀ ² ÂÈÊÎÐÈÑÒÀÍÍß ÅÍÅÐÃÅÒÈ×ÍÈÕ ÐÅÑÓÐѲÂ
ДП, ВАТ, шахта Кількість комплексів
1МКД-90 2МКД-90 3МКД-90 МКДД МДМ УСТ4 БШК
ДП ДВЕК 3 1 1 1 2
ДВАТ ш/у Донбас ш. Глибока 1 6
ДВАТ ш. 60-р. Радянської України 1
ш. ім. М. Горького 3
ш. Куйбишевська 1
ДП Макіїввугілля 7 5 2 2
ш. Житомирська 1
ш. ім.60-річчя ВЖСР 1
ДП Красноармійськвугілля 1 1
ДП Селідіввугілля 7 4
ДП Шахтарськантрацит 4 1
ДП ш. ім. ХVІІ партз'їзду 2
ДП Торезантрацит 1 3 2
ДП Сніжнеантрацит 3 3
ДП Луганськвугілля 18 1
ДП Первомайськвугілля 8 2
ВАТ Лисичанськвугілля 1 1 1
ВАТ Краснодонвугілля 2
ДП Донбасантрацит 13 2
ДП Антрацит 2 2
ДП Ровенькиантрацит 9 4 1 3
ДП Свердловантрацит 5 1
ВАТ Павлоградвугілля 20 1 29
ДП Львіввугілля 3 4
ДП Волиньвугілля 3
Всього: 206 111 13 8 1 50 14 9
Таблиця 2. Потреба у видобувних комплексах НТР різних типів,
стругових і бурошнекових установках
80 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006
1. Кулик М.М. Роль вугілля у формуванні паливно-енергетичних балансів та оптимізація розвитку вугільної промисловос-
ті України // Проблеми загальної енергетики. – 2002. – №6. – С. 6
2. Ляшенко О.Ф., Макаров В.М. Досвід і перспективи використання техніки нового технічного рівня на вугільних шахтах
України // Проблеми загальної енергетики. – 2003. – №9. – С. 17.
3. Ляшенко О.Ф., Макаров В.М. Резерви підвищення ефективності роботи вугільних шахт України за рахунок технологіч-
ного оновлення виробництва // Проблеми загальної енергетики. – 2005. – №12. – С. 23.
4. ДСТУ 4083 – 2002. Вугілля кам'яне та антрацит для пиловидного спалювання на теплових електростанціях. Технічні
умови.
хунки і обґрунтовано послідовність поставок ме-
ханізованих комплексів на шахти з тим, щоб вони
забезпечували найбільший приріст обсягів видо-
бутку вугілля в найближчі роки. Доцільним є
першочергове (до 2010 року) переоснащення тих
шахт, які значно недовикористовують потужнос-
ті, а в період 2010-2015 рр. – шахт із відносно ви-
соким нинішнім рівнем використання потужнос-
тей, але які застосовують комплекси застарілих
типів і тому мають низький рівень концентрації
гірничих робіт. Розподіл поставок механізованих
комплексів НТР різних типів за роками наведено
в табл. 3.
Водночас із переоснащенням очисних вибоїв
для забезпечення своєчасної підготовки запасів
для відпрацювання необхідно на шахти постав-
ляти високопродуктивні прохідницькі комбайни
НТР (не менше одного комбайну на один очис-
ний комплекс), які могли б забезпечити швид-
кість проведення підготовчих виробок не менше
85 м/міс.
Для створення нормальних та безпечних ро-
біт на шахтах потребує оновлення і стаціонарне
обладнання. Необхідно замінити 510 підйомних
машин, 350 вентиляторів головного провітрю-
вання, 450 компресорних установок, 1560 водо-
відливних установок, 18 копрів, 18 тис. т канатів.
Загальна потреба в капітальних вкладеннях
для технічного переоснащення шахт і переводу їх
на інтенсивні технології з подальшим оновлен-
ням обладнання відповідно до нормативів стано-
вить на період 2006-2010 рр. – 5,1 млрд грн., 2011-
2015 рр. – 4,7 млрд грн.
Унаслідок технічного переоснащення шахт у
визначених обсягах до 2010 року можна очікува-
ти приросту обсягів видобутку вугілля з очисних
вибоїв 18 млн т, зменшення кількості очисних ви-
боїв з 244 до 147 (на 40%), збільшення середньо-
го навантаження на очисний вибій з нинішнього
565 т/добу до 1100 т/добу (в 1,94 разу).
Економічна ефективність технічного переос-
нащення шахт і переходу на інтенсивні технології
зумовлюється рядом факторів. За рахунок збіль-
шення обсягів видобутку вугілля, скорочення
кількості вибоїв (результатом чого стане економія
матеріальних, енергетичних, трудових ресурсів)
річний прибуток збільшиться порівняно з ниніш-
нім на 347 млрд грн., збиток зменшиться на
269 млрд грн., подолають збитковість 15 шахт.
Витрати капітальних вкладень на технічне переос-
нащення очисних вибоїв становитимуть близько
0,6 млрд грн. (за цінами 2004 року) на рік у період
до 2015 року і далі становитимуть 0,5 млрд грн. на
рік (для оновлення парку механізованих комплек-
сів). Економічний ефект впровадження інтенсив-
них технологій на 76 шахтах, де використовувати-
муться механізовані комплекси НТР, становитиме
близько 0,6 млрд грн. (за цінами 2004 року).
Типи комплексів та потужності пластів, на яких вони
застосовуються
Р о к и
2006 2007 2008 2009 2010 2011-2015
3МКД-90, 2МКДД, 2МДТ (потужності пластів 1,35-2,5м) 3 2 1 1 1
2МКД-90, 1МКДД, 1МДТ (потужності пластів 1,1-1,6м) 6 3 1 1 1 2
1МКД-90, МДМ (потужності пластів 0,8-1,5 м) 16 20 23 22 23 57
Всього 25 25 25 24 25 59
ϲÄÂÈÙÅÍÍß ÅÔÅÊÒÈÂÍÎÑÒ² ÂÈÐÎÁÍÈÖÒÂÀ ² ÂÈÊÎÐÈÑÒÀÍÍß ÅÍÅÐÃÅÒÈ×ÍÈÕ ÐÅÑÓÐѲÂ
Таблиця 3. Розподіл поставок механізованих комплексів
НТР різних типів за роками
|
| id | systemreorg-article-293 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:09:01Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/eb/26fbfe226076e4aac3553fc46823b2eb.pdf |
| spelling | systemreorg-article-2932026-07-18T12:57:36Z Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine Математична модель оптимізації впровадження інтенсивних технологій вуглевидобування на діючих шахтах України Makarov V.M. Lyashenko O.F. the coal industry; mine; technology of a coal mining; model of optimization; technical reequipment. вугільна промисловість, шахта, технологія вуглевидобування, модель оптимізації, технічне переоснащення. The optimization models of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine are offered on the base of analysis of a modern industrial potential of the coal mining enterprises. На основі аналізу сучасного стану виробничого потенціалу вуглевидобувних підприємств запропоновано моделі оптимізації впровадження інтенсивних технологій вуглевидобування на діючих шахтах України. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2006-12-04 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/293 System Research in Energy; No. 2 (14) (2006): The Problems of General Energy; 77-80 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (14) (2006): Проблеми загальної енергетики; 77-80 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/293/241 Copyright (c) 2006 Makarov V.M., Lyashenko O.F. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | the coal industry mine technology of a coal mining model of optimization technical reequipment. Makarov V.M. Lyashenko O.F. Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine |
| title | Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine |
| title_alt | Математична модель оптимізації впровадження інтенсивних технологій вуглевидобування на діючих шахтах України |
| title_full | Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine |
| title_fullStr | Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine |
| title_full_unstemmed | Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine |
| title_short | Mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of Ukraine |
| title_sort | mathematical model of optimization of intensive technologies introduction of coal mining on working mines of ukraine |
| topic | the coal industry mine technology of a coal mining model of optimization technical reequipment. |
| topic_facet | the coal industry mine technology of a coal mining model of optimization technical reequipment. вугільна промисловість шахта технологія вуглевидобування модель оптимізації технічне переоснащення. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/293 |
| work_keys_str_mv | AT makarovvm mathematicalmodelofoptimizationofintensivetechnologiesintroductionofcoalminingonworkingminesofukraine AT lyashenkoof mathematicalmodelofoptimizationofintensivetechnologiesintroductionofcoalminingonworkingminesofukraine AT makarovvm matematičnamodelʹoptimízacíívprovadžennâíntensivnihtehnologíjvuglevidobuvannânadíûčihšahtahukraíni AT lyashenkoof matematičnamodelʹoptimízacíívprovadžennâíntensivnihtehnologíjvuglevidobuvannânadíûčihšahtahukraíni |