Показаны адаптивные возможности кибермодели добычного промысла, реализующей экологическую геотехнологию освоения Бакчарского железорудного месторождения (БЖРМ).

Настоящая статья завершает цикл работ [1–4], рассматривающих возможный вариант кибернетического подхода к обеспечению геотехнологического освоения месторождения твёрдого полезного ископаемого. Особенностью нового технического решения [1], является обеспечение «трёх жизней» подземной горной выработки путём последовательно-параллельного извлечения из земных недр посредством множества геотехнологических скважин полезных компонентов бакчарской железной руды («первая жизнь»), продуцируемого биогаза-метана («вторая жизнь») и продуцируемого органоминерального субстрата-удобрения («третья жизнь»). Реализация такой геотехнологической модели иллюстрируется рисунком 1.

Рис. 1. Циклическая схема освоения БЖРМ [1]

Трёхцикловая реализация содержит следующие процедуры. I цикл: подземное выщелачивание железной руды (ПВЖР) сопровождается получением продуктивного раствора (ПР) и минерального осадка (МО). ПР содержит железо и полезные примеси, а МО образуют частицы песка, глины, цемента, скрепляющего оолиты в руде и затравки/зародыши оолитов, нерастворённые выщелачивающим агентом при ПВ. Конечным товарным продуктом являются полезные компоненты железной руды (ПКЖР) — Fe, V, P, Mn, Pd, Pt, Au, группа РЗМ. II цикл: процесс генерации метана (ГМ) сопровождается получением пластового метана (ПМ) и органического осадка (ОО), как результата жизнедеятельности бактерий и остатков органики. Конечным товарным продуктом цикла является подготовленный газ (ПГ). III цикл: после работы добычного промысла по I-му и II-му циклам освоения БЖРМ получают новый исходный продукт — органоминеральный осадок (ОМО), который в процессе его скважинной гидравлической добычи (СГД) преобразуется в илово-сапропелевый субстрат (ИСС), на основе которого и получают конечный товарный продукт в виде удобрений (У) и почво-грунтов.

Предлагаемая последовательно-параллельная трёхцикловая реализация геотехнологического освоения месторождения обеспечивает стратегическую (на весь эксплуатационный период) адаптацию добычного промысла к изменяющейся обстановке на базе, как минимум, трёх критических критериев — по группам получаемых товарных продуктов.

Тактическую адаптацию обеспечивает, как уже отмечалось [2; 3], постоянно действующая обратная связь автоматической системы, которая способна сама поддерживать оптимальный режим при изменяющихся внешних условиях и характеристиках управляемого объекта. Виртуальный промысел, обладающий свойством приспосабливаться к изменяющимся условиям, реализуется как самонастраивающаяся система автоматического регулирования путём учёта новой вводной информации по обратной связи: опосредованно-уточняющих поправок и непосредственно-корректирующих поправок. При этом в отличие от стандартного процесса регулирования, сводящегося к минимизации невязок или к ликвидации рассогласования ɛ(t) = g(t) — x(t), адаптивная кибермодель автоматически осуществляет поиск выгоднейших состояний системы, перестраивая её режим работы, изменяя параметры или структуру.

В адаптивной кибермодели при регулярном поступлении в состав исходных данных и условий уточняющих поправок, а на вход алгоритмической программы — корректирующих поправок, непрерывно осуществляются пробные попытки регулирования, изменяющие виртуальное состояние регулируемого объекта — добычного промысла. На основании этих попыток в результате их анализа определяется требуемое направление и величина воздействия на объект для приведения системы к оптимальному состоянию. Таким образом, обратная связь постоянно формирует необходимую начальную информацию — совокупность сведений о регулируемом процессе и системе, поступающих до начала работы в систему автоматического управления добычным промыслом и достаточных для её функционирования.

Адаптивная кибермодель добычного промысла обеспечивает поддержание в течение всего времени освоения месторождения, с требуемой точностью и надёжностью, оптимального режима функционирования геотехнологии по заданному заранее или задаваемому в зависимости от каких-либо условий регламенту. А это, в свою очередь, делает геотехнологический процесс добычи полезного ископаемого [1] экономически и экологически выгодным. При этом экономический эффект обеспечивается разовыми капитальными затратами на обустройство добычного промысла с получением трёх разных видов товарной продукции (Рис. 1), используемой в промышленности (ПКЖР; ПГ), энергетики (ПГ) и сельском хозяйстве (У), а экологичность геотехнологии обеспечивается минимизацией вредного воздействия на окружающую среду и использованием неисчерпаемых природных ресурсов: гравитационного действия земных приливов; гелиоресурсов; ветроэнергетических ресурсов; торфа и болотных вод; пространства подземной выработки и климатического фактора.

Литература:

1. Заявка на выдачу патента РФ № 2018139445/20(065490) от 07 ноября 2018 г.
2. Лунев П. С. Адаптивная кибермодель добычного промысла: идея, схема, связи // Молодой ученый. — 2018. — № 51. — С. 11–12.
3. Лунев П. С. Адаптивная кибермодель добычного промысла: исходные данные и условия // Молодой ученый. — 2019. — № 5. — С. 14–15.
4. Лунев П. С. Адаптивная кибермодель добычного промысла: виртуальный промысел; последовательность действий промысла // Молодой ученый. — 2019. — № 8. — С. 13–16.