Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування
Мета. Аналіз наявних ресурсів досліджень щодо створення технології оптимального проектування природокористування шляхом оцінки можливості розрахунків порівняння економічного та екологічного варіантів сценаріїв освоєння родовища. Методика. Європейський варіант моделі демонстрації різноманітності мож...
Gespeichert in:
| Datum: | 2022 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2022
|
| Schriftenreihe: | Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189996 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування / В.Г. Гріньов, А.О. Хорольський // Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва: Зб. наук. пр. — 2022. — Вип. 24. — С. 103-127. — Бібліогр.: 32 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-189996 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1899962023-05-14T22:01:53Z Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування Гріньов, В.Г. Хорольський, А.О. Техніко-економічні проблеми гірничого виробництва Мета. Аналіз наявних ресурсів досліджень щодо створення технології оптимального проектування природокористування шляхом оцінки можливості розрахунків порівняння економічного та екологічного варіантів сценаріїв освоєння родовища. Методика. Європейський варіант моделі демонстрації різноманітності можливих сценаріїв освоєння родовищ може бути реалізований як відображення поетапної зміни стану запасів родовища у період їх експлуатації у вигляді ациклічного графа і після його перетворення в мережу може бути оптимізований за допомогою відповідного програмного забезпечення. Результати. Демонстрація потенціалу розвитку досліджень в напрямку оптимізації мережевих моделей методом динамічного програмування, який достатній для здійснення економічної оцінки екологічного аспекту освоєння родовищ корисних копалини, приведена на прикладі розрахунків в умовах реальних родовищ. Наукова новизна. Вперше запропоновано для раціонального природокористування в якості способу активного керування станом гірничого масиву при відпрацюванні родовищ корисних копалин здійснювати моделювання за екологічними та економічними критеріями мережі гірничих процесів у вигляді поетапної зміни стану їх запасів від балансових до кінцевої продукції (включаючи відходи виробництва) методом динамічного програмування, у відповідності до якого прийняті рішення на кожному етапі мають бути найкращими відносно процесу в цілому. Практична значимість. На основі достовірної геолого-гірничої інформації про стан родовища і сучасних гірничо-збагачувальних технологій, а також за наявності класичних обчислювальних методів можна реалізовувати потенціал розвитку фундаментальних досліджень щодо створення технології оптимального проєктування ефективного освоєння родовища корисних копалин. Purpose. Analysis of existent resources of researches on creation of technology of the optimal planning of the use by nature by the estimation of possibility of calculations of comparison economic and ecological variants of scenarios of mastering of deposit. Methods. The European variant of model of demonstration of variety of possible scenarios of mastering of deposits can be realized as a reflection of stage-by-stage change of the state of supplies of deposits in the period of their exploitation as the acyclic graph and after his converting into a network can be optimized by means of corresponding software. Findings. Demonstration of potential of development of researches in direction of optimization of network models by the method of the dynamic programming, what sufficient for realization of economic evaluation of ecological aspect of mastering useful of deposits, brought around to the example of calculations in the conditions of the real deposits. Originality. First it offers for the rational use nature as a method of active the state mountain range at working off the deposits of minerals to carry out a design on the ecological and economic criteria of network of mountain processes as a stage-by-stage change of the state of their supplies from balance to the eventual products (including wastes of production) of the dynamic programming in accordance with that made decision on every stage must be the best in relation to a process on the whole a method. Practical implications. On the basis of reliable geological and mine terms state information deposit and modern mine and concentrating technologies, and also at presence of classic calculable methods it is possible to realize potential of development of fundamental researches in relation to creation of technology of optimal planning of the effective mastering of deposits. 2022 Article Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування / В.Г. Гріньов, А.О. Хорольський // Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва: Зб. наук. пр. — 2022. — Вип. 24. — С. 103-127. — Бібліогр.: 32 назв. — укр. 2664-17716 DOI: https://doi.org/10.37101/ftpgp24.01.008 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189996 622.22.553.4:519.85 uk Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Техніко-економічні проблеми гірничого виробництва Техніко-економічні проблеми гірничого виробництва |
| spellingShingle |
Техніко-економічні проблеми гірничого виробництва Техніко-економічні проблеми гірничого виробництва Гріньов, В.Г. Хорольський, А.О. Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва |
| description |
Мета. Аналіз наявних ресурсів досліджень щодо створення технології оптимального проектування природокористування шляхом оцінки можливості розрахунків порівняння економічного та екологічного варіантів сценаріїв освоєння родовища.
Методика. Європейський варіант моделі демонстрації різноманітності можливих сценаріїв освоєння родовищ може бути реалізований як відображення поетапної зміни стану запасів родовища у період їх експлуатації у вигляді ациклічного графа і після його перетворення в мережу може бути оптимізований за допомогою відповідного програмного забезпечення.
Результати. Демонстрація потенціалу розвитку досліджень в напрямку оптимізації мережевих моделей методом динамічного програмування, який достатній для здійснення економічної оцінки екологічного аспекту освоєння родовищ корисних копалини, приведена на прикладі розрахунків в умовах реальних родовищ.
Наукова новизна. Вперше запропоновано для раціонального природокористування в якості способу активного керування станом гірничого масиву при відпрацюванні родовищ корисних копалин здійснювати моделювання за екологічними та економічними критеріями мережі гірничих процесів у вигляді поетапної зміни стану їх запасів від балансових до кінцевої продукції (включаючи відходи виробництва) методом динамічного програмування, у відповідності до якого прийняті рішення на кожному етапі мають бути найкращими відносно процесу в цілому.
Практична значимість. На основі достовірної геолого-гірничої інформації про стан родовища і сучасних гірничо-збагачувальних технологій, а також за наявності класичних обчислювальних методів можна реалізовувати потенціал розвитку фундаментальних досліджень щодо створення технології оптимального проєктування ефективного освоєння родовища корисних копалин. |
| format |
Article |
| author |
Гріньов, В.Г. Хорольський, А.О. |
| author_facet |
Гріньов, В.Г. Хорольський, А.О. |
| author_sort |
Гріньов, В.Г. |
| title |
Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування |
| title_short |
Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування |
| title_full |
Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування |
| title_fullStr |
Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування |
| title_full_unstemmed |
Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування |
| title_sort |
потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| publishDate |
2022 |
| topic_facet |
Техніко-економічні проблеми гірничого виробництва |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189996 |
| citation_txt |
Потенціал розвитку досліджень щодо створення технології оптимального проєктування природокористування / В.Г. Гріньов, А.О. Хорольський // Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва: Зб. наук. пр. — 2022. — Вип. 24. — С. 103-127. — Бібліогр.: 32 назв. — укр. |
| series |
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва |
| work_keys_str_mv |
AT grínʹovvg potencíalrozvitkudoslídženʹŝodostvorennâtehnologííoptimalʹnogoproêktuvannâprirodokoristuvannâ AT horolʹsʹkijao potencíalrozvitkudoslídženʹŝodostvorennâtehnologííoptimalʹnogoproêktuvannâprirodokoristuvannâ |
| first_indexed |
2025-07-16T12:41:07Z |
| last_indexed |
2025-07-16T12:41:07Z |
| _version_ |
1837807350070640640 |
| fulltext |
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
103
Розділ 4. Техніко-економічні проблеми гірничого виробництва
УДК 622.22.553.4:519.85 https://doi.org/10.37101/ftpgp24.01.008
ПОТЕНЦІАЛ РОЗВИТКУ ДОСЛІДЖЕНЬ ЩОДО СТВОРЕННЯ
ТЕХНОЛОГІЇ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЄКТУВАННЯ
ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ
В.Г. Гріньов1, А.О Хорольський1*
1Відділення фізики гірничих процесів Інституту геотехнічної механіки
ім. М.С. Полякова Національної академії наук України, м. Дніпро, Україна
*Відповідальний автор: e-mail: khorolskiyaa@ukr.net
POTENTIAL OF DEVELOPMENT OF RESEARCHES IS IN RELATION
TO CREATION OF TECHNOLOGY OF OPTIMAL PLANNING OF USE
BY NATURE
V. Hrinov1, A. Khorolskyi1*
1Branch for Physics of Mining Processes of the M.S. Poliakov Institute of
Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Dnipro,
Ukraine
1*Corresponding author: e-mail: khorolskiyaa@ukr.net
ABSTRACT
Purpose. Analysis of existent resources of researches on creation of technology of
the optimal planning of the use by nature by the estimation of possibility of
calculations of comparison economic and ecological variants of scenarios of
mastering of deposit.
Methods. The European variant of model of demonstration of variety of possible
scenarios of mastering of deposits can be realized as a reflection of stage-by-stage
change of the state of supplies of deposits in the period of their exploitation as the
acyclic graph and after his converting into a network can be optimized by means of
corresponding software.
Findings. Demonstration of potential of development of researches in direction of
optimization of network models by the method of the dynamic programming, what
sufficient for realization of economic evaluation of ecological aspect of mastering
useful of deposits, brought around to the example of calculations in the conditions
of the real deposits.
Originality. First it offers for the rational use nature as a method of active the state
mountain range at working off the deposits of minerals to carry out a design on the
ecological and economic criteria of network of mountain processes as a stage-by-
stage change of the state of their supplies from balance to the eventual products
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
104
(including wastes of production) of the dynamic programming in accordance with
that made decision on every stage must be the best in relation to a process on the
whole a method.
Practical implications. On the basis of reliable geological and mine terms state
information deposit and modern mine and concentrating technologies, and also at
presence of classic calculable methods it is possible to realize potential of
development of fundamental researches in relation to creation of technology of
optimal planning of the effective mastering of deposits.
Keywords: rational use by nature, working off deposits, ecology, technology of
planning, computer program, design of scenarios, dynamic programming,
innovation
1. ВСТУП
Попри те, що надра нашої країни відрізняються від багатьох сучасних роз-
винених країн наявністю великої різноманітності геологічно розвіданих ро-
довищ корисних копалини, зараз дати загальну оцінку фактичній ролі приро-
дних ресурсів в економічному розвитку України досить важко. Але на тлі іс-
торії розвинених і відсталих країн, які мають власні природні багатства, ми
виглядаємо як велика провінція [1]. Рівень природокористування у нас не ві-
дповідає світовому, тому за наявності такої різноманітної і перспективної мі-
неральної бази, як, наприклад, родовища рідкісних і благородних металів,
енергетичні корисні копалини або залізорудні родовища, держава не отримує
відповідних доходів.
Відомчі норми, які регламентують технологічне проєктування є по бага-
тьох видах галузевої діяльності, але, на жаль, у нас в країні досі відсутні нор-
мативи по розробці кольорових металів. Також в нашій державі не має власної
бази по збагаченню руд по рідким і благородним металам. В якості прикладу,
факт не ефективної розробки Клінцовського і Мужієвського родовищ з еле-
ментами декларативності і, як наслідок, в даний час там здійснюється розро-
бка та утилізація відвалів.
В нашій державі на інвестування геологорозвідувальних робіт і експлуата-
цію родовищ окрім суспільно-політичних чинників значною мірою впливає
недостатня увага з боку держави на фінансування геологічної галузі, а також
слабкий зв'язок між геологами і гірниками як на рівні галузей так і підпри-
ємств.
Наявність негативної реальності в раціональному природокористуванні
надрами також пояснюється тим, що сучасний рівень експлуатації родовищ з
цінними корисними копалинами відрізняється високими вимогами до інже-
нерного забезпечення гірничих робіт і обґрунтування ухвалення рішень [2]. А
це, у свою чергу, вимагає достатнього високого рівня уваги і ресурсів з боку
держави, а також професійним відношенням до складних науково-технічних
проблем ефективного витягання цінних корисних копалин з екологічно шкід-
ливим виробництвом, які розташовані в центрі Європейського континенту.
Такий науковий напрям можна реалізувати тільки в незалежній установі, що
стоїть на державних позиціях, а такою в нашій країні продовжує залишатися
національна академія наук України.
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
105
Зараз в цивілізованих країнах, все частіше, в якості головного критерію для
ухвалення рішень при освоєнні ресурсів надр, на перше місце виходить еко-
логічний аспект [3]. Більше того, проблема раціонального освоєння надр
ускладнюється тим, що сучасні умови припускають орієнтування на форму-
вання нової моделі економіки, яка має бути пов'язана з цілеспрямованим пе-
реходом до «зеленої» низьковуглецевої або вуглецевонейтральної моделі, яка
адаптована до змін клімату.
При цьому вагому роль тут відіграє здатність виконавців застосовувати
нові практики управління за обмежених державних ресурсів. Таке управління
на усіх рівнях не має передбачати «ручного управління», повинно бути доста-
тньо мотивованим, зберігати інституційну пам'ять та вміти протистояти лобі-
стам з різних сфер економіки і енергетики зокрема [4].
Сучасна технологія оптимального проєктування природокористування по-
винна поєднувати в собі аналіз економічних та екологічних стратегій відпра-
цювання родовищ корисних копалин на основі оптимізації мережевих моде-
лей, які є відображенням процесу зміни стану запасів родовища від балансо-
вих запасів до кінцевої продукції, включаючи відходи виробництва. Нові під-
ходи щодо раціоналізації відпрацювання родовищ корисних копалин базу-
ються на проведенні фундаментальних досліджень наукового напряму щодо
створення способів активного керування станом гірничого масиву, який на-
лежить до головних напрямів діяльності Відділення фізики гірничих процесів
Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України [5]. Таким
чином, потенціал розвитку досліджень у вигляді наявного досвіду, ресурсної
бази та можливості моделювання багатопараметричних завдань дозволяє
створювати варіанти сучасних вітчизняних технологій інтенсифікації видобу-
тку корисних копалин в межах раціонального, комплексного і екологічно без-
печного освоєння визначених видів родовищ.
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
Реалізацію інтенсифікації видобутку корисних копалин із забезпеченням
екологічності, раціонального використання надр, безпеки ведення гірничих
робіт та підвищення якості видобутої сировини найбільш ефективно можна
здійснити за рахунок вилучення і переробки корисних копалин за проєктами,
які будуть виконані за технологією оптимального проєктування природоко-
ристування із залученням сучасних інформаційних технологій [6].
Простір проєктування відпрацювання конкретного родовища корисної ко-
палини формується в межах технічного завдання на розробку проєкту осво-
єння цього родовища, в якому повинно бути оптимально визначені усі проєк-
тні параметри, що забезпечать раціоналізацію природокористування надрами.
Для обґрунтування сучасної методології розробки технічного завдання на
проєктування раціональної експлуатації балансових запасів родовища до рі-
вня кінцевої продукції необхідно вирішити наступні завдання:
- проаналізувати гірничу технологію [7] як сукупність способів зміни
природного стану надр, а також технологічні схеми гірничозбагачувального
виробництва, які реалізуються у вигляді ланцюгів послідовно здійснюваних
процесів;
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
106
- проаналізувати перелік і рівень складності процесів витягання з надр
продукції гірничого виробництва [8] , а також відповідних параметрів, які ха-
рактеризують властивості цих процесів;
- обґрунтувати критерії оптимальності при розробці родовищ корисних
копалин [9], оскільки у відповідності до типу корисної копалини критерії оп-
тимальності можуть бути різними;
- проаналізувати взаємозв’язок питань при освоєнні запасів родовищ ко-
рисних копалин із завданнями, які не пов’язані із гірничими роботами [10];
- дослідити процедуру відпрацювання родовища корисної копалини та
її переробки на кінцеву продукцію [11], а також перелік багатопараметричних
завдань щодо гірничих процесів, обмежений різноманітними показниками ро-
довища;
- запропонувати підходи та інструменти, характерною особливістю
яких буде застосування декомпозиційного підходу [12], що дозволяє врахову-
вати між собою непов’язані та різні за ступенем впливу параметри; розроб-
лені рекомендації можуть бути підґрунтям для розробки відповідних засобів
та систем підтримки прийняття рішень;
- обґрунтувати простір проєктування [10], який обмежений різноманіт-
ними показниками родовища і можливостями власника ліцензії на розробку
родовища та визначений усіма проєктними параметрами.
Обґрунтування способу і системи розробки родовища, виробничої потуж-
ності і терміну дії підприємства, видів гірничо-видобувного обладнання, за-
собів механізації, інших проєктних рішень і розрахункових параметрів слід
проводити методами, які застосовуються в практиці проєктування гірничодо-
бувних підприємств, з використанням чинних галузевих норм технологічного
проєктування, державних будівельних норм, проєктів діючих підприємств-
аналогів, даних науково-технічних досліджень.
Сумарний ефект від кожного варіанту рекомендується підраховувати з ви-
користанням дійсних на момент оцінки цін, нормативів і досягнутих показни-
ків передових методів праці, новітньої техніки і прогресивної технології ви-
добутку і переробки мінеральної сировини. Але при цьому слід зазначити, що
аналогів експлуатації деяких родовищ, наприклад, золоторудних родовищ не-
має ні в Україні, ні в Європейському Союзі. Значний досвід і прогресивні те-
хнології вилучення з надр благородних металів існують на американському,
азіатському і африканському континентах. Інтегральний сумарний економіч-
ний ефект, за якими б цінами він не розраховувався (незмінними або поточ-
ними), і який би метод обліку чинника часу при цьому не застосовувався (ак-
тивний або пасивний), є відносною величиною, що служить критерієм для ви-
бору найкращого варіанту для проєкту освоєння родовища з точки зору
особи, яка приймає рішення (ОПР).
Оцінка екологічного аспекту для прийняття рішень щодо стратегії осво-
єння родовищ полягає у фінансовому порівнянні двох сценаріїв освоєння –
оптимального з економічної точки зору, з екологічно переважним. Реалізу-
вати процедуру порівняння цих варіантів в проєкті може бути запропоновано
на базі розробки методології моделювання процесу освоєння родовища на
усіх етапах отримання кінцевої продукції за економічними показниками (мі-
німальна собівартість, прибуток) і моделювання процесу освоєння родовища
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
107
з урахуванням екологічних переваг на усіх етапах розробки і збагачення ко-
палини. При цьому процес відпрацювання родовища слід розглядати як пос-
тійний та безперервний у часі, ефективність якого формується прийняттям рі-
шень від стадії дослідження родовища до списання запасів.
При моделюванні зміни стану запасів родовища на кожному етапі вироб-
ничого процесу слід приймати оптимальне рішення, щодо обґрунтування ра-
ціональних параметрів експлуатації, які полягають не тільки в зменшенні со-
бівартості видобутку але і мінімізації негативного впливу на довкілля.
Область застосування екологоорієнтованої технології оптимального проє-
ктування природокористування при розробці родовищ корисних копалин не
залежить від виду корисної копалини, оскільки визначення сценарію вироб-
ництва кінцевої продукції, для конкретного родовища, повинно здійснюва-
тися за рахунок моделювання процесу відпрацювання запасів копалини від
балансових запасів до кінцевої продукції. Відповідна модель після перетво-
рення ациклічних графів в мережу може бути оптимізована за допомогою
програмного забезпечення. У перспективі така технологія може бути застосо-
вана як на критичних мінеральних ресурсах, наприклад, у вугільній галузі, так
і стратегічних – рідкісних і благородних металів.
3. МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ
У відповідності до завдань досліджень необхідно проаналізувати можливі
варіанти при прийнятті рішень на етапах освоєння запасів конкретного родо-
вища корисної копалини. Наприклад, у випадку розробки родовищ рідкісних
і благородних металів [13], яка включає максимальну кількість етапів їх осво-
єння, необхідно урахувати усі варіанти розкриття таких родовищ, структуру
та технологію виймання запасів із надр, переміщення гірничої маси, а також
спорудження і експлуатації об’єктів енергопостачання, транспорту, забезпе-
чення трудовими ресурсами разом із соцкультпобутом, поверхневого і підзе-
много комплексів гірничо-збагачувального підприємства.
Оскільки відпрацювання родовища корисної копалини та її переробка в кін-
цеву продукцію характеризується багатопараметричними завданнями щодо
гірничих процесів, а також урахуванням багатьох питань, які не пов’язані з гір-
ничими роботами, то процедура прийняття рішень альтернативними ліцензіа-
тами (ОПР) з різними правами та можливостями з питань проєктування розро-
бки родовища в умовах обмежених ресурсів або експлуатації в несприятливих
умовах потребує залучення сучасних інформаційних технологій для поперед-
нього обґрунтування простору проєктування процесів розробки родовищ.
Для раціональної розробки цінних родовищ корисних копалини з мініма-
льними витратами, мінімальним економічним збитком у межах екологічних
вимог і максимальним прибутком потрібна погоджена взаємодія будівництва,
здобичі руди і її переробки, як ланок однієї системи. Питання про можливість
відображення усіх проєктних параметрів гірничо-збагачувального підприєм-
ства, що будується і експлуатованого, із-за складності системи в одній моделі
може розглядатися на основі динамічного програмування. При цьому процес
освоєння родовища від початку до кінця необхідно представляти у вигляді
декомпозиційної системи з формалізацією завдань на окремих етапах.
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
108
Серед опублікованих робіт по застосуванню динамічного програмування
слід виділити роботу [14] по оптимізації процесу здобичі і переробки міді в
Європі. Перший досвід рішення завдань і їх реалізації по вибору оптимальних
стратегій освоєння родовищ на азіатському континенті був отриманий при
розгляді експлуатації цінних родовищ у вигляді невеликих кімберлітових тру-
бок і руд рідкісних і благородних металів [15, 10].
Формулювання завдання – визначення рентабельності експлуатації золо-
торудних родовищ, виявлених або очікуваних до відкриття, розташованих по
усій території України з урахуванням інфраструктури, що склалася або запла-
нованої, а також врахуванням зіставлення і аналізу можливостей розробника
і показників родовища.
Вивчення результатів досліджень в цьому напрямі показує, що це завдання
може входити в клас завдань, який охоплює мережеві і графські моделі
[16, 17]. Характерною особливістю таких завдань (якщо тільки вони прави-
льно відображають реальну ситуацію) є велика розмірність, що обумовлює
необхідність пошуку ефективніших алгоритмів оптимізації [18, 19], які дозво-
ляли б економити обчислювальні ресурси конкретних систем і забезпечувати
їх гнучкість по відношенню до зміни початкових даних. Плідною основою
для побудови таких алгоритмів може служити їх представлення на мережах і
графах.
Таким чином, багатоваріантне завдання освоєння родовища можна пред-
ставити у вигляді пошуку найкоротшого шляху в спрямованому ациклічному
графі, що не містить циклів. Спрямований граф складається з непорожньої
кінцевої безлічі вузлів S і підмножини T безлічі S×S. У спрямованому ациклі-
чному графі завжди можна помітити вузли цілими числами від 1 до N таким
чином, що для кожної дуги (i.j) справедлива нерівність i < j .
На рис. 1 зображений варіант графа (європейський) з 38 вузлами, який фо-
рмалізує багатоваріантну модель освоєння родовищ рідкісних і благородних
металів максимально орієнтовану на українські умови. Як аналог був взятий
граф [10], який включає реальні варіанти витягання цінних руд в умовах ве-
ликих відстаней і територій з не досить розвиненою дорожньо-транспортною
і енергетичною інфраструктурою на освоюваних територіях, та був апробова-
ний в реальних, але сибірських умовах, не порівнянних з європейськими.
Рисунок 1. Альтернативний граф моделі європейського варіанту освоєння
родовища з цінною корисною копалиною
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
109
У цьому форматі європейський варіант моделі демонстрації різноманітно-
сті можливих підходів освоєння родовищ цінних корисних копалини принци-
пово відрізняється як з економічної точки зору, так і екологічною. Після ана-
лізу структури моделей освоєння родовищ на півночі [13] і можливих варіан-
тів на Україні і їх невеликого тестування [20] виявилось, що на останньому
етапі моделювання процесу освоєння в сибірському варіанті графа показник
прибутку необхідно прибрати, оскільки він тут не доречний. Річний прибуток
від отримання кінцевої продукції є додатковим критерієм, оскільки він не вхо-
дить в сценарій повної собівартості стратегії отримання золота.
Параметри моделі на етапах освоєння можна оптимізувати на мінімум за
можливими критеріями, наприклад, варіант собівартості здобичі і переробки
1 тонни руди з транспортними витратами. Також можливий варіант з мініма-
льними приведеними витратами на 1 тонну здобутої руди.
Кінцевий баланс слід розраховувати з урахуванням ціни металу і варіантів
його собівартості на тлі екологічних аспектів. У цьому полягає основна мета
моделювання на передпроєктному етапі підготовки технічного завдання для
проєктування при відомій ціні золота і орієнтовному прогнозі рівня його ви-
тягання на конкретному родовищі.
Знаходження найкоротшого шляху від вузла 1 до вузла 38 може бути здій-
снено тільки із використанням методу динамічного програмування. Деталь-
ний алгоритм знаходження найкоротшого шляху від початкового вузла до кі-
нцевого описаний в роботі [13].
Принцип оптимальності для нашого завдання включає поняття стратегії.
Стратегія визначає дугу (i, j), що входить в кожного з вузлів j, окрім першого
(j=1). Існує безліч стратегій для цієї ациклічної мережі. Стратегія називається
оптимальною для вузла j, якщо вона виявляє дуги, що утворюють найкорот-
ший шлях від вузла 1 до вузла j. Оптимальна стратегія характеризує оптима-
льний сценарій освоєння родовища.
Структура описаної математичної моделі представлена в таблиці 1.
На етапах розкриття і видобутку руди йдеться не про вибір найбільш опти-
мального способу розкриття або розробки, а про розрахунок основних тех-
ніко-економічних показників експлуатації родовища. Модель дозволяє розра-
ховувати оптимальні параметри систем розробки з ув'язкою можливих варіа-
нтів розкриття. Вибір варіантів розкриття і здобичі відбувається на стадії під-
готовки початкових даних.
Для оптимізації параметрів на етапах зміни стану балансових запасів родо-
вищ корисних копалини розроблена сучасна комп’ютерна «Програма динамі-
чного програмування альтернативного графа на мінімум «DinMin.v2_2019»
[21], яка призначена для вибору сценарію освоєння родовищ корисних копа-
лин з мінімальними витратами, мінімально можливими збитками і максима-
льним прибутком з урахуванням взаємодії екологічних норм будівництва, ви-
добутку, транспорту та переробки, як ланок однієї системи, яка працює на кі-
нцевий результат у вигляді ринкового товару.
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
110
Таблиця 1. Табличний опис альтернативного графа процесу зміни стану
запасів родовища руд цінних металів з урахуванням екологічних аспектів
освоєння надр (європейський варіант)
Етап
осво-
єння
Найменування
етапів процесу
зміни стану за-
пасів
Но-
мер
ци-
клу
Зміна
сис-
теми
в ци-
клі
Сенс логічної змінної Зна-
чення
дуги
Дов-
жина
дуги,
умовні
оди-
ниці
1 2 3 4 5 6 7
0 Запаси затвер-
джені і пере-
дані на баланс
Початок процесу
1 Запаси в стані
моделювання
сценаріїв
зміни стану
запасів корис-
ної копалини
1
1
2
3
Визначення оптималь-
ної економічної стра-
тегії вилучення кінце-
вої продукції з надр
Визначення стратегії
та оцінка екологічних
переваг на етапах
освоєння запасів родо-
вища
S1
1
S2
1
1
1
2 Запаси в стані
забезпечено-
сті трудовими
ресурсами
2
2
2
2
4
5
6
7
Витрати на промис-
лові об'єкти при роз-
ширенні житла у базо-
вому селищі
Витрати на не проми-
слові об'єкти при роз-
ширенні житла у базо-
вому селищі при екс-
педиційному методі
освоєння родовища
Витрати при вахто-
вому методі освоєння
Витрати при будівни-
цтві нового селища на
родовищі
S1
2
S2
2
S3
2
S4
2
11
21
13
19
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
111
3
3
3
3
4
5
6
7
Екологічні аспекти
промислових об'єктів
з обліком збереження
базового селища
Екологічні аспекти
промислових об'єктів
з урахуванням експе-
диційного методу
освоєння
Екологічні аспекти
промислових об'єктів
з урахуванням вахто-
вого методу освоєння
Екологічні аспекти
промислових об'єктів
з урахуванням будів-
ництва селища на ро-
довищі
S5
2
S6
2
S7
2
S8
2
40
40
40
40
3 Запаси в стані
забезпечено-
сті транспорт-
ними зв'яз-
ками
4
5
6
8
9
10
Витрати на переве-
зення трудящих від
базового селища
Витрати на переве-
зення трудящих від
базового селища до
родовища авіатранс-
портом при експеди-
ційному методі осво-
єння
Витрати на переве-
зення трудящих від
базового селища до
родовища авіатранс-
портом при вахтовому
методі освоєння
S1
3
S2
3
S3
3
12
22
32
4 Запаси в стані
забезпечено-
сті не промис-
ловими об'єк-
тами
9
11
Витрати на соцкульт-
побут при будівництві
експедиційного селища
з авіатранспортом
S1
4
13
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
112
10
7
12
13
Витрати на соцкульт-
побут при вахтовому
методі з авіатранспор-
том
Витрати на соцкульт-
побут при будівництві
нового селища на ро-
довищі
S2
4
S3
4
23
11
5 Запаси в стані
енергоозброє-
ності
8
8
11
11
12
12
13
13
14
15
16
17
16
17
18
19
Витрати на лінію еле-
ктропередач (відпаю-
вання від ЛЕП)
Витрати на ДЕС в се-
лищі (установка і об-
слуговування)
Витрати на лінію еле-
ктропередач при екс-
педиційному методі
освоєння
Витрати на ДЕС на
родовищі при експе-
диційному методі
освоєння
Витрати на ЛЕП при
вахтовому методі
освоєння
Витрати на ДЕС при
вахтовому методі
освоєння
Витрати на ЛЕП при
будівництві селища на
родовищі
Витрати на ДЕС при
будівництві селища на
родовищі
S1
5
S2
5
S3
5
S4
5
S5
5
S6
5
S7
5
S8
5
14
14
34
34
39
39
44
44
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
113
6 Запаси в стані
забезпечено-
сті промисло-
вими об'єк-
тами
14
15
16
17
18
19
20
20
21
21
22
22
Витрати на будівниц-
тво промислових об'є-
ктів при збереженні
базового селища
Витрати на будівниц-
тво промислових об'є-
ктів при збереженні
базового селища
Витрати на промис-
лове будівництво на
родовищі при вахто-
вому або експедицій-
ному методі
Витрати на промис-
лове будівництво на
родовищі при вахто-
вому або експедицій-
ному методі
Витрати на будівниц-
тво промислових об'є-
ктів при будівництві
селища на родовищі
Витрати на будівниц-
тво промислових об'є-
ктів при будівництві
селища на родовищі
S1
6
S2
6
S3
6
S4
6
S5
6
S6
6
16
16
30
30
35
35
7 Запаси в стані
розкриття
20
20
20
23
24
25
Витрати на розкриття
геологічними вироб-
ками
Витрати на реконстру-
кцію під локомотив-
ний транспорт
Витрати на реконстру-
кцію під самохідний
транспорт
S1
7
S2
7
S3
7
16
16
16
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
114
20
21
21
21
21
22
22
22
22
26
23
24
25
26
23
24
25
26
Витрати на розкриття
по незалежному варіа-
нту
Витрати на розкриття
геологічними вироб-
ками
Витрати на реконстру-
кцію під локомотив-
ний транспорт
Витрати на реконстру-
кцію під самохідний
транспорт
Витрати на розкриття
по незалежному варіа-
нту
Витрати на розкриття
геологічними вироб-
ками
Витрати на реконстру-
кцію під локомотив-
ний транспорт
Витрати на реконстру-
кцію під самохідний
транспорт
Витрати на розкриття
по незалежному варіа-
нту
S4
7
S5
7
S6
7
S7
7
S8
7
S9
7
S10
7
S11
7
S12
7
16
20
20
20
20
20
20
20
20
8 Запаси в стані
вилучення з
надр
23
23
27
28
Витрати на здобич си-
стемою розробки з ма-
газинируванням на ге-
ологічні виробки
Витрати на здобич су-
цільною системою ро-
зробки на геологічні
виробки
S1
8
S2
8
17
17
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
115
23
24
24
24
25
25
29
27
28
29
27
28
Витрати на здобич
комбінованою систе-
мою розробки на гео-
логічні виробки
Витрати на здобич си-
стемою розробки з ма-
газинируванням на ре-
конструйовані геоло-
гічні виробки під ло-
комотивний транс-
порт
Витрати на здобич су-
цільною системою ро-
зробки на реконстру-
йовані геологічні ви-
робки під локомотив-
ний транспорт
Витрати на здобич
комбінованою систе-
мою розробки на ре-
конструйовані геоло-
гічні виробки під ло-
комотивний транс-
порт
Витрати на здобич си-
стемою розробки з ма-
газинируванням на ре-
конструйовані геоло-
гічні виробки під са-
мохідний транспорт
Витрати на здобич су-
цільною системою ро-
зробки на реконстру-
йовані геологічні ви-
робки під самохідний
транспорт
S3
8
S4
8
S5
8
S6
8
S7
8
S8
8
17
27
27
27
33
33
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
116
25
26
26
26
26
29
27
28
29
30
Витрати на здобич
комбінованою систе-
мою розробки на ре-
конструйовані геоло-
гічні виробки під са-
мохідний транспорт
Витрати на здобич си-
стемою розробки з ма-
газинируванням при
незалежному розк-
ритті
Витрати на здобич су-
цільною системою ро-
зробки при незалеж-
ному розкритті
Витрати на здобич
комбінованою систе-
мою розробки при не-
залежному розкритті
Витрати на здобич си-
стемою розробки під-
поверховими штре-
ками при незалеж-
ному розкритті
S9
8
S10
8
S11
8
S12
8
S13
8
33
44
44
44
44
9 Запаси в стані
переміщення
27
27
27
31
32
33
Витрати на транспор-
тування гірської маси
до старої фабрики ав-
тотранспортом (на до-
рогу)
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою по дорозі
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою на родо-
вищі
S1
9
S2
9
S3
9
18
18
18
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
117
28
28
28
29
29
29
30
30
30
31
32
33
31
32
33
31
32
33
Витрати на транспор-
тування гірської маси
до старої фабрики ав-
тотранспортом (на до-
рогу)
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою по дорозі
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою на родо-
вищі
Витрати на транспор-
тування гірської маси
до старої фабрики ав-
тотранспортом (на до-
рогу)
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою по дорозі
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою на родо-
вищі
Витрати на транспор-
тування гірської маси
до старої фабрики
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою по дорозі
Витрати на транспор-
тні зв'язки з новою
фабрикою на родо-
вищі
S4
9
S5
9
S6
9
S7
9
S8
9
S9
9
S10
9
S11
9
S12
9
26
26
26
33
33
33
29
29
29
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
118
10 Запаси в стані
переробки на
збагачуваль-
ній фабриці
31
31
32
33
34
35
36
37
Витрати на виробниц-
тво металу на старій
фабриці
Витрати на виробниц-
тво металу на фаб-
риці, що реконструю-
ється
Витрати на виробниц-
тво металу на новій
фабриці в селищі
Витрати на виробниц-
тво металу на новій
фабриці на родовищі
S1
10
S2
10
S3
10
S4
10
19
19
39
49
11 Запаси в стані
списання з ба-
лансу
34
35
36
37
38
38
38
38
Переробка запасів на
старій фабриці
Переробка запасів на
реконструйованій фа-
бриці
Переробка запасів на
новій фабриці в се-
лищі
Переробка запасів на
новій фабриці на ро-
довищі
S1
11
S2
11
S3
11
S4
11
1
1
1
1
12 Запаси спи-
сані з балансу
37 0 Кінець процесу
За результатами обчислювальних експериментів визначаються параметри
відробітку родовища в грошовому вираженні, на підставі яких можна зробити
промислову економічну оцінку цього родовища. В якості вихідних показників
моделі являються вартість витягання з 1 тонни руди корисних компонентів,
повна собівартість здобичі, транспортування і переробки 1 тонни руди, май-
бутні приведені витрати на 1 тонну здобутої руди, питомі капітальні витрати
на освоєння запасів родовища, річний прибуток від отримання кінцевої про-
дукції, вартість витягуваних з надр корисних копалини.
Безумовно, показники, які виходять при моделюванні етапів освоєння ро-
довища, не можуть розглядатися в якості остаточних значень параметрів, що
управляють. Вони мають рекомендаційний характер, який дозволяє гірникам
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
119
на передпроєктній стадії приймати рішення по доцільності або черговості від-
робітку аналогічних родовищ.
Крім того, аналогічна процедура моделювання процесів зміни стану запа-
сів родовищ дозволяє геологам виявляти найбільш «перспективні» площі для
пошуків відповідної корисної копалини.
Розрахунки також можуть показати мінімальний по запасах розмір родо-
вища, доступного для експлуатації вахтовим або експедиційним методами.
Шляхом багатократних варіантних розрахунків можна обґрунтувати зміну
кондицій.
Розроблена програма динамічного програмування дозволяє оцінити не
лише економічну перевагу, але і екологічну [22]. Для цього необхідно вер-
шини графа упорядкувати відповідно до оцінки незалежної експертизи еко-
логічних переваг. При оптимізації такої моделі рекомендується стратегія по
найбільш екологічно переважному сценарію освоєння запасів родовища. При
зіставленні економічної і екологічної оптимальних стратегій освоєння, в яких
альтернативи відповідають ГДК (гранично допустима концентрація) , різниця
витрат визначає об'єм фінансування на екологію при витяганні відповідних
запасів з надр. Якщо варіант етапу процесу освоєння явно екологічно не при-
йнятний, то відповідну вершину графа можна обважнювати, щоб вона не по-
трапила в стратегію.
4. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ
За допомогою інструментарію оцінки ухвалення рішень [6] можна знайти
раціональний варіант сценарію освоєння реального родовища з урахуванням
існуючої інфраструктури, цін на послуги і товари, можливостей існуючого
гірничо-збагачувального устаткування і цін на метал, а також обліку екологі-
чних аспектів на окремих етапах.
Підрахований оптимальний шлях – мінімум за собівартістю на 1 тонні руди
на етапах освоєння родовища до отримання кінцевої продукції (рис. 2). Шлях
позначає найкращі етапи стратегії відпрацювання родовища: 1 – 3 – 4 – 8 – 14
– 20 – 23 – 27 – 31 – 34 – 38 (довжина шляху – 125 умовних одиниць).
Рисунок 2. Визначення стратегії відпрацювання родовища
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
120
З урахуванням розроблених інструментів оцінки екологічних аспектів в рі-
зних сценаріях освоєння родовищ був прорахований варіант сценарію осво-
єння з урахуванням ліквідації старої збагачувальної фабрики. В даному випа-
дку оптимальна стратегія пролягає через вершини: 1– 2 – 4 – 8 – 14 – 20 – 23
– 27– 32 – 36 – 38. Довжина шляху – 145 одиниць (рис. 3). Виконуючи такі
попередні розрахунки можна зрозуміти слабкі і сильні сторони рішень на ета-
пах освоєння родовища.
Рисунок 3. Варіант сценарію освоєння родовища з урахуванням ліквідації старої
збагачувальної фабрики
На рис. 4 приведена демонстрація потенціалу розвитку досліджень в на-
прямку оптимізації мережевих моделей методом динамічного програму-
вання, який достатній для здійснення економічної оцінки екологічного аспе-
кту освоєння родовищ корисних копалини з урахуванням існуючої інфрастру-
ктури, цін на послуги і товари, можливостей існуючого гірничо-збагачуваль-
ного устаткування та ціни на метал. Процедура такої оцінки полягає у фінан-
совому порівнянні двох сценаріїв освоєння – оптимального з економічної то-
чки зору із екологічно переважним.
Як приклад представлені варіанти з урахуванням можливого екологічного
рейтингу технічних рішень (червоно-помаранчево-жовтий) на етапах осво-
єння родовища, який повинні формувати незалежні експерти по екології на
стадії попередньої оцінки з точки зору економіки і раціонального природоко-
ристування.
Найбільш екологічно (попередня думка) прийнятий варіант позначений че-
рвоним кольором. Сценарій: 1 – 3 – 4 – 8 – 14 – 20 – 26 – 29 – 32 – 36 – 38
(довжина шляху – 173 одиниці). Поступається цьому варіанту (сценарій з ве-
ршинами помаранчевого кольору) з вершинами: 1 – 2 – 7 – 13 – 18 – 22 – 25 –
27 – 31 – 35 – 38 (довжина шляху – 202 одиниці). Інші вершини жовтого ко-
льору в сценаріях освоєння родовища, які явно поступаються описаним двом
варіантам.
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
121
Рисунок 4. Ілюстрація можливих варіантів експлуатації родовища з позиції
екологічних переваг
Реалізація усіх варіантів (оптимальних і тим більше екологічних) залежить
від показників витягуваного вмісту металу із здобутої руди і його ціни на Ло-
ндонській біржі металів.
5. ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
Потенціал розвитку досліджень найважливіших функціональних характе-
ристик щодо наукомістких процедур ухвалення рішень та складних багатопа-
раметричних гірничих процесів із додатковими станами, які не мають пря-
мого відношення до гірничих робіт, а також оцінки ефективності технологіч-
них схем з позиції економічних й екологічних переваг, достатній для ство-
рення технології оптимального проєктування природокористування.
Ресурс цього потенціалу спирається на запатентовані авторами комп'юте-
рні програми з сучасним інтерфейсом [6], які реалізують класичні світові ал-
горитми дискретної математики по оптимізації багатопараметричних завдань
Е. Дейстри [23 ,24], Р. Флойда [25], Р. Беллмана [14, 26], маржинального ви-
бору економічних параметрів [27, 28], а також вибір критеріїв в умовах неви-
значеності [29, 30].
Досвід досліджень в цьому напрямі спирається на реалізацію представле-
ного ресурсу розрахунками на реальних виробничих об'єктах [28, 31, 32 ], та
показує, що дана методологія працює і у форматі ринкової економіки дає кла-
сичні результати за умови достовірності початкових даних.
Застосування відомих методів оптимізації і критерії ефективності із залу-
ченням сучасних інформаційних технологій у вигляді спеціалізованих
комп’ютерних програм дозволяє на стадії передпроєктної підготовки розро-
бити завдання на проєктування конкретного родовища у вигляді «Технічне
завдання на розробку проєкту раціонального освоєння родовища корисних
копалин».
Подальша реалізація екологоорієнтованої технології оптимального проєк-
тування інтенсифікації гірничо-збагачувальних процесів при розробці родо-
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
122
вищ корисних копалин передбачає використання у якості сучасного інстру-
ментарію пакет спеціалізованих програм – об’єктів інтелектуальної власності
(ОІВ), за допомогою якого під час проведення досліджень можуть бути вирі-
шені складні завдання щодо вибору оптимальних комплектацій очисного об-
ладнання; знаходження найкоротших маршрутів в мережевій моделі; динамі-
чного програмування альтернативного графа на мінімум; визначення раціо-
нального рівня продукції та прийняття рішень в умовах невизначеності.
Технологія оптимального проєктування інтенсифікації гірничо-збагачува-
льних процесів при розробці родовищ корисних копалин базується на попе-
редній фіксації можливих змін усіх параметрів багатопараметричної моделі
сценарію освоєння родовища. Фактично для проєкту розробки реального ро-
довища із усіма його геолого-технічними даними на конкретній території та
фінансовими та іншими ресурсами власника ліцензії з правом на користу-
вання надрами, визначається раціональна область проєктування для ефектив-
ної експлуатації надр.
Область простору проєктування раціонального природокористування над-
рами характеризується:
– визначенням параметрів гірничих процесів, які супроводжують видобу-
ток, збагачення, переробку копалин;
- забезпеченням екологоорієнтованого проєктування економічної та еколо-
гічної стратегії відпрацювання родовищ;
- прийняття рішень із позиції відокремленості у просторі та безперервності
у часі;
- інструментарієм у вигляді сучасного програмного забезпечення із засто-
суванням декомпозиційного підходу.
6. ВИСНОВКИ
Основою методології технології оптимального проєктування інтенсифіка-
ції гірничо-збагачувальних процесів при розробці родовищ корисних копалин
України є результати досліджень щодо інтенсифікації видобутку корисних
копалин з урахуванням поетапної зміни стану їх балансових запасів.
Вперше запропоновано для раціонального природокористування в якості
способу активного керування станом гірничого масиву при відпрацюванні ро-
довищ корисних копалин здійснювати моделювання за екологічними та еко-
номічними критеріями мережі гірничих процесів у вигляді поетапної зміни
стану їх запасів від балансових до кінцевої продукції (включаючи відходи ви-
робництва) методом динамічного програмування, у відповідності до якого
прийняті рішення на кожному етапі мають бути найкращими відносно про-
цесу в цілому [33].
У зв'язку з вищевикладеним гірничо-геологічні умови раціонального вилу-
чення гірничої маси з надр можливі тільки при сумісному опрацювання гео-
логів та гірників технологічних регламентів у вигляді «Технічного завдання
на розробку проєкту раціонального освоєння родовища корисних копалин», в
якому заздалегідь оптимально визначаються усі проєктні параметри для за-
безпечення ефективного природокористування надрами. Перелік та формат
проєктних параметрів повинен базуватися на обґрунтуванні простору, який
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
123
обмежений показниками родовища і можливостями розробника та визначе-
ний усіма технологічними параметрами, що можуть забезпечити раціональну
експлуатацію родовища.
Послідовність виконання обов’язкових завдань при виконанні технічного
завдання наступна:
- визначається раціональний обсяг продукції гірничо-збагачувального під-
приємства із максимальним прибутком або мінімальними збитками в корот-
костроковому періоді;
- визначається оптимальний сценарій виробництва кінцевої продукції для
конкретного родовища на базі процедури класичного методу динамічного
програмування багатопараметричного процесу відпрацювання надр;
- обґрунтовується область ефективної експлуатації родовища із здійсненням
економічної оцінки екологічного аспекту виробництва кінцевої продукції.
Крім того, аналогічна процедура моделювання процесів зміни стану запа-
сів родовищ при їх освоєнні дає можливість геологам виявляти найбільш «пе-
рспективні» площі для пошуків відповідної корисної копалини.
Таким чином, на основі достовірної геолого-гірничої інформації про стан
родовища і сучасних гірничо-збагачувальних технологій, а також за наявності
класичних обчислювальних методів можна реалізовувати потенціал розвитку
фундаментальних досліджень щодо створення технології оптимального проє-
ктування ефективного освоєння родовища корисних копалин.
Результати досліджень в цьому напрямку можуть бути застосовані при
створенні потужних якірних проєктів з нарощування власного мінерально-си-
ровинного комплексу України, які закладуть фундамент для формування по-
зитивного іміджу країни на світовому ринку. Це в свою чергу буде прикладом
перетворення нових знань в конкретні прикладні розробки і технології та
може призвести до нових якісних зрушень в економіці країни.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Гріньов, В.Г. & Хорольський, А.О. (2018). Можливості ефективного осво-
єння рудних родовищ із запасами рідкісних і благородних металів. Физико-техниче-
ские проблемы горного производства, (20), 113-122.
2. Гріньов, В.Г. Деуленко А.И., Николаев П.П., & Череповский П.В. (2013). Те-
хнологические аспекты физики горных процессов. Наукові праці Укр НДМІ НАН Ук-
раїни (13, частина I), 197-208.
3. Хорольский А. & Гринев В. (2018). Выбор сценария освоения месторожде-
ний полезных ископаемых. Геология и охрана недр, (68), 68-75.
4. Геєць В. (2022). Економіка України в імперативах низьковуглецевого розви-
тку. Наукові праці «Інститут економіки та прогнозування НАН України».
5. Гринев, В. & Хорольский, А. (2019). Моделирование сценария освоения ме-
сторождений ценных руд на условиях динамического программирования. II Бекжа-
новские чтения: материалы международной конференции, Алматы, Республика Ка-
захстан, 114-119.
6. Гріньов, В. & Хорольський, А. (2021). Нові підходи і результати досліджень
по раціоналізації відпрацювання родовищ корисних копалин Физико-технические
проблемы горного производства. (23), 178-203.
7. Горная энциклопедия. (1999). М.: Сов. энциклопедия.
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
124
8. Хорольский, А. & Гринев, В. (2020) Оцінка і вибір параметрів при розробці
родовищ корисних копалин. Физико-технические проблемы горного производства,
(22), 118-140.
9. Гріньов, В. & Хорольський, А. (2019). Оптимальне проєктування параметрів
гірничозбагачувальних підприємств для раціонального освоєння цінних родовищ
України. Физико-технические проблемы горного производства. (21), 124-145.
10. Гринев, В. (1992). Решение проблем разработки рудных месторождений
Севера. Новосибирск: ВО “Наука”, 205 с.
11. Хорольский А. & Гринев В. (2018). Выбор сценария освоения
месторождений полезных ископаемых. Геология и охрана недр, (68), 68-75.
12. Гріньов, В. & Хорольський, А. (2020). Дослідження основ технології оптима-
льного проєктування раціонального користування родовищами цінних копалин. Мі-
неральні ресурси України. – №2, 19-24.
13. Гринев, В., Изаксон, В. & Зубков, В. (1999). Решение горных задач на ЭВМ
при освоении рудных месторождений. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская
фирма РАН, 215 с.
14. Shwarts, W. (1968).Dynamishes Programmieriew erlautert am Beispiel der
Optimierung von Kupfer gewinungsver fahren, Erzmetall. – №10, 455-460.
15. Гринев, В., & Слепцов, А. (1989). Поиск и результаты исследований в напра-
влении повышения эффективности разработки рудных месторождений Севера.
Повышение эффективности освоения рудных месторождений Севера. ЯНЦ СО АН
СССР, 3-16.
16. Барвайс Д. (1982). Справочная книга по математической логике. Москва: На-
ука, 400 с.
17. Зыков А. (1987) Основы теории графов. Москва: Наука, 384 с.
18. Шуп, Т. (1982). Решение инженерных задач на ЭВМ: практическое руковод-
ство. Москва: Мир, 238 с.
19. Асельдоров М., & Донец Г. (1991). Киев: Наукова думка, 96 с.
20. Гріньов, В., Хорольський, А. & Каліущенко, О. (2019). Розроблення екологі-
чних сценаріїв ефективного освоєння цінних родовищ корисних копалин. Мінеральні
ресурси України, (2), 46-50.
21. Гріньов, В. & Хорольський, А. (2020). Комп’ютерна програма «Програма ди-
намічного програмування альтернативного графу на мінімум» («Din_Min.v2_2019»).
Авторське право та суміжні права, (58).
22. Khorolskyi, A., Hrinov, V., &Kaliushenko, O. (2019). Network models for
searching for optimal economic and environment alstrategies for field development.
Procedia Environmental Science, EngineeringandManagement, 6(3), 463-471.
23. Майника, Э. (1981). Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М.: Мир.
323 с.
24. Dijksatra E.W., A (1959) Note on Two Problems in Connexion with Graphs.
Numer Math., 1. p. 269-271.
25. Floyd, R. (1962). Algorithm 97, Shortest Path, Comm. ACM, (5), 345.
26. Моудерав, Д. & Элмаграби. С. (1984) Исследование операций // в 2-х т./Пер.
с англ.: М.: Мир,. – Т.1, 712 с. – Т.2 (1987), 264 с.
27. Макконнелл К. Р. (1993) Экономикс: принципы, проблемы, политика / К. Р
Макконнелл, С. Л. Брю. – В 2-х т. Пер. с англ. 11-го изд. Т 2 – М.: Республика. 399 с.
28. Амоша А., Логвиненко В., & Гринев В. (2007). Комплексное освоение
угольных месторождений Донецкой области: монография. Донецк: Институт эконо-
мики промышленности НАН Украины. 216 с.
29. Кофман А. (1978.) Введение в прикладную комбінаторику. М.: Мир, 479 с.
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
125
30. Khorolskyi, A. & Hrinov, V., (2018). Proektuvannia tekhnolohichnykh skhem
hirnychoho vyrobnytstva v umovakh nevyznachenosti. Fyzyko-tekhnycheskye problemy
hornoho proyzvodstva, (20), 132-146.
31. Hrynev, V., Cherepovskyi, P. & Deulenko, A. (2015). Ynnovatsyonnыe
perspektyvy ekspluatatsyy uholnykh plastov krutoho padenyia. Dnepr: Porohy, 180 p.
32. Khorolskyi, A. & Hrinov, V. (2020). Vyznachennia ratsionalnoho obsiahu
vyluchennia korysnykh kopalyn iz nadr: marzhynalnyi pidkhid. Ekonomika promyslovosti,
3(91), 82-95. https://doi.org/10.15407/econindustry2020.03.082
33. Khorolskyi, A., Hrinov, V., Mamaikin, O., & Fomychova, L. (2020). Research into
optimization model for balancing the technological flows at mining enterprises. In E3S
Web of Conferences (Vol. 201, p. 01030). EDP Sciences.
REFERENCES
1. Hrinov, V.H. & Khorolskyi, A.O. (2018). Mozhlyvosti efektyvnoho osvoiennia
rudnykh rodovyshch iz zapasamy ridkisnykh i blahorodnykh metaliv. Fyzyko-
tekhnycheskye problemы hornoho proy-zvodstva, (20), 113–122.
2. Grin'ov, V.G. Deulenko A.I., Nikolayev P.P., & Cherepovskiy P.V. (2013).
Tekhnologicheskiye aspekty fiziki gornykh protsessov. Naukovi pratsi Ukr NDMÍ NAN
Ukraini (13, chastina I), 197-208.
3. Khorolskyi, A. & Grinev V. (2018). Vybor scenariya osvoeniya mestorozhdenij
poleznyh iskopaemyh. Geologiya i ohrana nedr, (68), 68–75.
4. Geєc' V. (2022). Ekonomіka Ukraїni v іmperativah niz'kovuglecevogo rozvitku.
Naukovі pracі «Іnstitut ekonomіki ta prognozuvannja NAN Ukraїni».
5. Grinev, V. & Horol'skij, A. (2019). Modelirovanie scenariya osvoeniya
mestorozhdenij cennyh rud na usloviyah dinamicheskogo programmirovaniya. In II
Bekzhanovskie chteniya, 114-119.
6. Hrinov, V. & Khorolskyi, A. (2021). Novi pidkhody i rezultaty doslidzhen po
ratsionalizatsiyi vidpratsyuvannya rodovyshch korysnykh kopalyn Fyzyko-tekhnycheskye
problemy hornoho proyzvodstva. (23), 178-203. https://doi.org/10.37101/ftpgp23.01.012
7. Hornaia entsyklopedyia. (1999). M.: Sov. entsyklopedyia.
8. Khorolskyi, A. & Hrynov, V. (2020) Otsinka i vybir parametriv pry rozrobtsi
rodovyshch korysnykh kopalyn. Fyzyko-tekhnycheskye problemy hornoho proyzvodstva,
(22), 118–140. https://doi.org/10.37101/ftpgp22.01.009
9. Hrinov, V. & Khorolskyi, A. (2019). Optymalne proektuvannia parametriv
hirnychozbahachuvalnykh pidpryiemstv dlia ratsionalnoho osvoiennia tsinnykh
rodovyshch Ukrainy. Fyzyko-tekhnycheskye problemy hornoho proyzvodstva. (21), 124-
145.
10. Grinev, V. (1992). Reshenie problem razrabotki rudnyh mestorozhdenij Severa.
Novosibirsk, Nauka, 205.
11. Khorolskyi, A. & Grinev V. (2018). Vybor scenariya osvoeniya mestorozhdenij
poleznyh iskopaemyh. Geologiya i ohrana nedr, (68), 68–75.
12. Hrinov, V. & Khorolskyi, A. (2020). Doslidzhennya osnov tekhnolohiyi
optymalʹnoho proektuvannya ratsionalʹnoho korystuvannya rodovyshchamy tsinnykh
kopalyn. Mineralʹni resursy Ukrayiny, (2), 9–24.
13. Hrynev, V., Yzakson, V. & Zubkov, V. (1999). Reshenye hornykh zadach na EVM
pry osvoenyy rudnykh mestorozhdenyi. Novosybyrsk: Nauka, Sybyrskaia yzdatelskaia
fyrma RAN, 215 p.
14. Shwarts, W. (1968).Dynamishes Programmieriew erlautert am Beispiel der
Optimierung von Kupfer gewinungsver fahren, Erzmetall. – №10, 455-460.
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
126
15. Grinev, V., & Sleptsov, A. (1989). Poisk i rezul'taty issledovaniy v napravlenii
povysheniya effektivnosti razrabotki rudnykh mestorozhdeniy Severa. Povysheniye
effektivnosti osvoyeniya rudnykh mestorozhdeniy Severa. YANTS SO AN SSSR, 3-16.
16. Barvays D. (1982). Spravochnaya kniga po matematicheskoy logike. Moskva:
Nauka, 400 s.
17. Zykov A. (1987) Osnovy teorii grafov. Moskva: Nauka, 384 s.
18. Shup, T. (1982). Reshenye ynzhenernykh zadach na EVM: praktycheskoe
rukovodstvo. Myr, 238 p.
19. Asel'dorov M., & Donets G. (1991). Grafu. Kiyev: Naukova dumka, 96 s.
20. Hrinov, V., Khorolskyi, A. & Kaliushhenko, O. (2019). Rozroblennja
ekologichnyh scenarii'v efektyvnogo osvojennja cinnyh rodovyshh korysnyh kopalyn.
Mineral'ni resursy Ukrai'ny, (2), 46–50. https://doi.org/10.31996/mru.2019.2.46-50
21. Hrinov, V. & Khorolskyi, A. (2020). Kompiuterna prohrama «Prohrama
dynamichnoho prohramuvannia alternatyvnoho hrafu na minimum»
(«Din_Min.v2_2019»). Avtorske pravo ta sumizhni prava, (58).
22. Khorolskyi, A., Hrinov, V., &Kaliushenko, O. (2019). Network models for
searching for optimal economic and environment alstrategies for field
development. Procedia Environmental Science, Engineering and Management, 6(3), 463-
471.
23. Majnika, E. (1981). Algoritmy optimizacii na setyah i grafah. M.: Mir. 323 s.
24. Dijksatra E.W., A (1959) Note on Two Problems in Connexion with Graphs.
Numer Math., 1, 269-271.
25. Floyd, R. (1962). Algorithm 97, Shortest Path, Comm. ACM, (5), 345.
26. Mouderav, Dzh. & Ehlmagrabi, S. (1984). Issledovanie operacij, M.: Mir. V.1. –
712 s. V.2 – 264 s.
27. Makkonnell, K.R., & Brju, S.L. (1993). Ekonomyks. Pryncypi, problemi i polytyka.
M.: Respublyka, 799 p.
28. Amosha, A., Logvinenko, V. & Grinev, V. (2007). Kompleksnoe osvoenie ugol'nyh
mestorozhdenij Doneckoj oblasti, 216 p.
29. Kofman A. (1978) Vvedeniye v prikladnuyu kombinatoriku. M.: Mir., 479 s.
30. Khorolskyi, A. & Hrinov, V., (2018). Proektuvannia tekhnolohichnykh skhem
hirnychoho vyrobnytstva v umovakh nevyznachenosti. Fyzyko-tekhnycheskye problemy
hornoho proyzvodstva, (20), 132–146.
31. Hrynev, V., Cherepovskyi, P. & Deulenko, A. (2015). Ynnovatsyonnыe
perspektyvy ekspluatatsyy uholnykh plastov krutoho padenyia. Dnepr: Porohy, 180 p.
32. Khorolskyi, A. & Hrinov, V. (2020). Vyznachennia ratsionalnoho obsiahu
vyluchennia korysnykh kopalyn iz nadr: marzhynalnyi pidkhid. Ekonomika promyslovosti,
3(91), 82–95. https://doi.org/10.15407/econindustry2020.03.082
Khorolskyi, A., Hrinov, V., Mamaikin, O., & Fomychova, L. (2020). Research into
optimization model for balancing the technological flows at mining enterprises. In E3S
Web of Conferences (Vol. 201, p. 01030). EDP Sciences.
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Мета. Аналіз наявних ресурсів досліджень щодо створення технології опти-
мального проєктування природокористування шляхом оцінки можливості ро-
зрахунків порівняння економічного та екологічного варіантів сценаріїв осво-
єння родовища.
Методика. Європейський варіант моделі демонстрації різноманітності мож-
ливих сценаріїв освоєння родовищ може бути реалізований як відображення
поетапної зміни стану запасів родовища у період їх експлуатації у вигляді
Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24
127
ациклічного графа і після його перетворення в мережу може бути оптимізо-
ваний за допомогою відповідного програмного забезпечення.
Результати. Демонстрація потенціалу розвитку досліджень в напрямку оп-
тимізації мережевих моделей методом динамічного програмування, який до-
статній для здійснення економічної оцінки екологічного аспекту освоєння ро-
довищ корисних копалини, приведена на прикладі розрахунків в умовах реа-
льних родовищ.
Наукова новизна. Вперше запропоновано для раціонального природокорис-
тування в якості способу активного керування станом гірничого масиву при
відпрацюванні родовищ корисних копалин здійснювати моделювання за еко-
логічними та економічними критеріями мережі гірничих процесів у вигляді
поетапної зміни стану їх запасів від балансових до кінцевої продукції (вклю-
чаючи відходи виробництва) методом динамічного програмування, у відпо-
відності до якого прийняті рішення на кожному етапі мають бути найкра-
щими відносно процесу в цілому.
Практична значимість. На основі достовірної геолого-гірничої інформації
про стан родовища і сучасних гірничо-збагачувальних технологій, а також за
наявності класичних обчислювальних методів можна реалізовувати потен-
ціал розвитку фундаментальних досліджень щодо створення технології опти-
мального проєктування ефективного освоєння родовища корисних копалин.
Ключові слова: раціональне природокористування, відпрацювання родо-
вищ, екологія, технологія проєктування, комп’ютерна програма, моделю-
вання сценаріїв, динамічне програмування, інновація
ABOUT AUTHORS
Hrinov Vladimir, Doctor of Technical Science, Professor, Head of laboratory, Branch
for Physics of Mining Processes of the M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics
of the National Academy of Sciences of Ukraine, 15 Simferopolskaya Street, Dnipro,
Ukraine, 49005. E-mail: grinevv@i.ua
Khorolskyi Andrii, Candidate of Technical Science, Senior Researcher, Branch for
Physics of Mining Processes of the M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of
the National Academy of Sciences of Ukraine, 15 Simferopolskaya Street, Dnipro,
Ukraine, 49005. E-mail: khorolskiyaa@ukr.net
|