The object of research, development or design (in Russian) : горные выработки карьеров и разрезов

The object of research, development or design (in Kazakh) : карьерлер мен карьерлердің кен қазбалары

Aim of work (in Russian) : создание интеллектуальной волоконно-оптической системы мониторинга геотехнического состояния горных выработок карьеров и разрезов, работающей в режиме реального времени для своевременного оповещения об изменении геотехнических параметров, приводящих к обрушению бортов карьера и разреза, что позволяет повысить уровень безопасности проведения горных работ и сократить экономические затраты на ликвидацию последствий обрушения

Aim of work (in Kazakh) : : карьерлер мен разрездердің ернеулерінің құлауына әкелетін геотехникалық параметрлердің өзгеруі туралы уақтылы хабарлау үшін нақты уақыт режимінде жұмыс істейтін карьерлер мен разрездердің тау-кен қазбаларының геотехникалық жай-күйі мониторингінің зияткерлік талшықты-оптикалық жүйесін құру, бұл тау-кен жұмыстарын жүргізу қауіпсіздігінің деңгейін арттыруға және опырылу салдарын жоюға арналған экономикалық шығындарды қысқартуға мүмкіндік береді

Методы исследования (на русском) : В ходе реализации проекта использовались следующие методы исследования: 1) теоретический – проведение численных методов исследования с использованием компьютерных программ COMSOL Multiphysics для выполнения численного моделирования процессов распространения световых волн, основанная на методе конечных элементов. Для построения графиков зависимости и оценки их точности - компьютерные программы Excel, Wolframalpha; 2) экспериментальный – проведение экспериментальных исследований с использованием лабораторного образца; использование модельного метода с постепенным приближением к оригиналу; 3) аналитические – исследование оптического спектра светового пятна, падающего на поверхность фотоматрицы при различном воздействии на ВОД; исследование процессов интерференции световых волн, дифракции, пятен Пуансона, связанных с изменением свойств ОВ в момент возникновения фотоупругого эффекта; применение законов преломления и отражения в ОВ при распространении световой волны по его сердцевине.

Методы исследования (на казахском) : Жобаны жүзеге асыру барысында келесі зерттеу әдістері қолданылды: 1) теориялық – ақырлы элементтер әдісіне негізделген жарық толқындарының таралу процестерін сандық модельдеу үшін COMSOL Multiphysics компьютерлік бағдарламаларын пайдалана отырып, сандық зерттеу әдістерін жүргізу. Тәуелділік графиктерін құру және олардың дәлдігін бағалау – Excel, Wolframalpha компьютерлік бағдарламалары; 2) эксперименттік – зертханалық үлгіні пайдалана отырып, эксперименттік зерттеулер жүргізу; түпнұсқаға бірте-бірте жақындата отырып, модельдік әдісті қолдану; 3) аналитикалық – су диодына әртүрлі әсер ету кезінде фотоматрица бетіне түсетін жарық дағының оптикалық спектрін зерттеу; жарық толқындарының интерференциялану процестерін, дифракцияны, фотосерпімді әсер пайда болған кезде оптикалық талшықтың қасиеттерінің өзгеруіне байланысты тесілген нүктелерді зерттеу; жарық толқыны оның ядросы арқылы таралатын оптикалық талшықтағы сыну және шағылу заңдарын қолдану.

Obtained results and novelty (in Russian) : Новизна проекта заключается в разработке интеллектуальной волоконно-оптической системы мониторинга геотехнического состояния горных выработок карьеров и разрезов, позволяющей обеспечить безопасность проведения горных работ. Разработанная система мониторинга имеет принципиальное отличие в методах обработки полученных данных, о чем указано выше. Основными принципиальными отличиями является следующее: - новый метод непрерывного контроля идентификации геотехнического состояния с повышенной чувствительностью за счет применения квазираспределенных ВОД с когерентным источником излучения и интеллектуального АПК; - принципиально новая конфигурация ВОД и блока обработки данных, позволяющих создать интеллектуальную волоконно-оптическую систему мониторинга геотехнического состояния; - разработанная система позволит повысить эффективность и безопасности работ при разработке полезных ископаемых за счет использования цифровых волоконно-оптических технологий, отвечающих требованиям Индустрии 4.0.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаның жаңалығы тау-кен жұмыстарының қауіпсіздігін қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін карьерлер мен ашық кеніштердегі тау-кен жұмыстарының геотехникалық жағдайын бақылаудың интеллектуалды талшықты-оптикалық жүйесін әзірлеуде. Әзірленген мониторинг жүйесі жоғарыда көрсетілгендей алынған мәліметтерді өңдеу әдістерінің принципті айырмашылығына ие. Негізгі іргелі айырмашылықтар мыналар: - когерентті сәулелену көзі және интеллектуалды АТҚ бар квази-таратылған су датчиктерін пайдалану арқылы жоғары сезімталдықпен геотехникалық жағдайды анықтауды үздіксіз бақылаудың жаңа әдісі; - геотехникалық жағдайды бақылау үшін интеллектуалды талшықты-оптикалық жүйені құруға мүмкіндік беретін сумен жабдықтау және деректерді өңдеу блогының принципті жаңа конфигурациясы; - әзірленген жүйе Индустрия 4.0 талаптарына сәйкес келетін цифрлық талшықты-оптикалық технологияларды қолдану арқылы минералдық ресурстарды игеру кезінде жұмыстың тиімділігі мен қауіпсіздігін арттыруға мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Социально-экономический эффект выражен в разработке и внедрении в производство отечественных цифровых технологий и товаров с высокой добавленной стоимостью, отвечающих требованиях Индустрии 4.0. Результаты исследования являются наукоемкими и позволяют внедрить цифровые технологии в горнодобывающую отрасль взамен устаревших методов контроля геотехнического состояния горных выработок. Обеспечение безопасности горных работ и сокращение затрат на ликвидацию последствий обрушений, снижает затраты на повторные работы по укреплению бортов карьеров, разрезов и восстановление транспортных коммуникаций карьера (разреза). Результаты проекта носят мультипликационный эффект и могут быть адаптированы для контроля геотехнического состояния горных выработок шахт и рудников, где аналогичные проблемы с обрушением выработок и создание угрозы безопасности людей.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Әлеуметтік-экономикалық тиімділік 4.0 Индустриясының талаптарына сәйкес келетін отандық цифрлық технологиялар мен қосылған құны жоғары тауарларды әзірлеу және өндіріске енгізуден көрінеді. Зерттеу нәтижелері білімді қажет етеді және тау-кен өндірісінің геотехникалық жағдайын бақылаудың ескірген әдістерін ауыстыру үшін тау-кен өнеркәсібіне цифрлық технологияларды енгізуге мүмкіндік береді. Тау-кен жұмыстарының қауіпсіздігін қамтамасыз ету және қираулардың салдарын жоюға кететін шығындарды азайту, карьерлердің, карьерлердің қабырғаларын нығайту және карьердің (карьердің) көліктік коммуникацияларын қалпына келтіру бойынша қайталама жұмыстардың шығындарын азайтады. Жобаның нәтижелері еселенетін әсерге ие және шахталардағы және шахталардағы кен қазбаларының геотехникалық жағдайын бақылау үшін бейімделуі мүмкін, мұнда жұмыстардың қирауы және адам қауіпсіздігіне қауіп төндіретін ұқсас проблемалар бар.

Level of implementation (in Russian) : Заключено соглашение о внедрении результатов научно-технической деятельности с ТОО "Kazakhmys Coal" (Казахмыс Коал).

Level of implementation (in Kazakh) : «Kazakhmys Coal» ЖШС-мен (Қазақмыс Көмір) ғылыми-техникалық қызмет нәтижелерін енгізу туралы келісім жасалды.

Efficiency (in Russian) : 1. Мониторинг геотехнического состояния горных выработок с помощью интеллектуальной волоконно-оптической системы позволяет оперативно выявлять потенциально опасные деформации или движения горных пород. Это снижает риски обвалов и аварий, что напрямую влияет на безопасность рабочих и сохранность инфраструктуры. 2. Технология позволяет в режиме реального времени отслеживать изменения в структуре горных пород и прогнозировать возможные обрушения или другие опасные явления. Это способствует принятию своевременных мер по предотвращению катастроф, что снижает затраты на восстановительные работы. 3. Система интеллектуального мониторинга позволяет более точно и оперативно выявлять проблемные участки, что оптимизирует ремонтные и профилактические работы. 4. Постоянный мониторинг позволяет корректировать производственные процессы на основании полученных данных о геотехническом состоянии выработок, что может повысить эффективность добычи полезных ископаемых, улучшить использование ресурсов и увеличить производительность. 5. Применение интеллектуальных систем для обработки и анализа данных улучшает качество решений, принимаемых на основе результатов мониторинга. Автоматизированные системы могут анализировать большие объемы данных и предоставлять рекомендации в реальном времени, что ускоряет процесс принятия решений и минимизирует человеческий фактор.

Efficiency (in Kazakh) : 1. Талшықты-оптикалық интеллектуалды жүйені пайдалана отырып, кен қазбаларының геотехникалық жағдайын бақылау тау жыныстарының ықтимал қауіпті деформацияларын немесе қозғалысын жылдам анықтауға мүмкіндік береді. Бұл жұмысшылардың қауіпсіздігіне және инфрақұрылымның қауіпсіздігіне тікелей әсер ететін құлаулар мен апаттар қаупін азайтады. 2. Технология нақты уақытта тау жыныстарының құрылымындағы өзгерістерді бақылауға және ықтимал опырылуларды немесе басқа да қауіпті құбылыстарды болжауға мүмкіндік береді. Бұл апаттардың алдын алу бойынша дер кезінде шаралар қабылдауға ықпал етеді, бұл қалпына келтіру жұмыстарының құнын азайтады. 3. Мониторингтің интеллектуалды жүйесі жөндеу және техникалық қызмет көрсету жұмыстарын оңтайландыратын проблемалық аймақтарды дәлірек және жылдам анықтауға мүмкіндік береді. 4. Үздіксіз мониторинг тау-кен жұмыстарының тиімділігін арттыруға, ресурстарды пайдалануды жақсартуға және өнімділікті арттыруға мүмкіндік беретін қазбалардың геотехникалық жағдайы туралы алынған мәліметтер негізінде өндірістік процестерді түзетуге мүмкіндік береді. 5. Деректерді өңдеу мен талдаудың интеллектуалды жүйелерін пайдалану мониторинг нәтижелері бойынша қабылданатын шешімдердің сапасын арттырады. Автоматтандырылған жүйелер үлкен көлемдегі деректерді талдай алады және нақты уақыт режимінде ұсыныстар бере алады, бұл шешім қабылдауды жылдамдатады және адам қатесін азайтады.

Field of application (in Russian) : Область применения : в Казахстане развита горнодобывающая промышленность и потенциальными потребителями могут быть около 80 крупных предприятий, занятых добычей различных полезных ископаемых. Т.к. предложенная система решает важную задачу ранней диагностики обрушения горных выработок и бортов карьеров и разрезов, то позволит потенциальным потребителям существенно сократить материальные издержки на ликвидацию аварии и избежать утрат технологического оборудования, а также жертв среди производственного персонала при внезапном обрушении породы в местах проведения горных работ.

Field of application (in Kazakh) : Қолдану аясы: Қазақстанда дамыған тау-кен өнеркәсібі бар және әлеуетті тұтынушылар әртүрлі пайдалы қазбаларды өндірумен айналысатын 80-ге жуық ірі кәсіпорын бола алады. Өйткені Ұсынылып отырған жүйе әлеуетті тұтынушыларға апатты жоюға жұмсалатын материалдық шығындарды айтарлықтай азайтуға және технологиялық жабдықтың жоғалуын болдырмауға мүмкіндік беретін тау-кен қазбаларының және карьерлер мен ашық кеніштердің қабырғаларының қирауын ерте диагностикалаудың маңызды мәселесін шешеді, сондай-ақ кен өндіру учаскелерінде тау жыныстарының кенет опырылуы кезінде өндірістік персонал арасындағы қаза болғандар.