Prospective tendencies of coal mining risk management

Purpose. The main purpose is to identify underground coal mining risks as well as approaches for their reasonable and efficient management taking into consideration internal production reserves in order to improve technological processes’ efficiency and operational efficiency. Methods. In order to achieve a target goal, the paper highlights and analyzes production processes involving the highest risk level. Methods of analogous risk characteristics, systematic approach towards developing a system of coal mining risk management as well as methods of distributed control have been applied to develop risk management innovative methods. Findings. The reasons stipulating coal mining risks based upon geologic, technologic, and economic aspects of mining practice as well as imperfection of human psychology, have been defined. Attention is drawn to the necessity to involve efficient counterweights relying upon additional bonuses for detecting violations, innovative trainings, and training of personnel to prevent safety inhibitions. A matrix structure has been demonstrated as the optimum structure for risk management, which should implement the idea of distributed control. Combination of effective operative information support with a system of open communication helps to develop conditions to change attitude of participants of underground coal mining towards risks to ensure safety. Originality. For the first time, the reasonability of combining matrix structure with distributed risk management has been demonstrated as well as substitution of unifactor discrete cumulative characteristic of explosion probability or methane ignition for analogous characteristic, dependent on several factors. Practical implications. Performance assessment throughout coal mines’ operations improves reliability and safety of production processes and mining practices as well as provides for proactive risk management.Мета. Виявлення ризиків підземного вуглевидобутку, а також підходів до їх раціонального та оперативного управління з урахуванням внутрішніх резервів виробництва для підвищення ефективності технологічних процесів і операцій. Методика. Для досягнення поставленої мети в роботі виділені та проаналізовані виробничі процеси, що володіють найбільш високим ступенем ризиків, а для розробки інноваційних шляхів управління ризиками використані методи аналогових характеристик ризику, системний підхід до створення системи керуванням ризиками вуглевидобутку, методи розподіленого управління. Результати. Надано характеристику причин, що визивають ризики вуглевидобутку, заснованих на геологічних, технологічних та економічних аспектах гірничого виробництва, а також викликаних недосконалістю людської психології. Акцентовано увагу на необхідності залучення ефективних противаг, заснованих на додатковому преміювання за виявлення порушень, на інноваційних тренінгах і навчанні персоналу для запобігання порушенню безпеки. Показано, що оптимальною структурою управління ризиками є матрична, яка повинна реалізувати принцип розподіленого управління. Поєднання ефективного оперативного інформаційного забезпечення з системою відкритої комунікації дозволяє створити умови для зміни ставлення учасників процесу підземного вуглевидобутку до ризиків для забезпечення безпеки. Наукова новизна. Вперше показана доцільність комбінування матричної структури і розподіленого управління ризиками, а також заміни однофакторної дискретної кумулятивної характеристики ймовірності вибуху або спалаху метану на аналогову, що залежить від декількох факторів. Практична значимість. Врахування результатів роботи при функціонуванні вугільних шахт підвищує надійність і безпеку виробничих процесів та операцій видобутку, а також забезпечує проактивне управління його ризиками.Цель. Выявление рисков подземной угледобычи, а также подходов к их рациональному и оперативному управлению с учетом внутренних резервов производства для повышения эффективности технологических процессов и операций. Методика. Для достижения поставленной цели в работе выделены и проанализированы производственные процессы, обладающие наиболее высокой степенью рисков, а для разработки инновационных путей управления рисками использованы методы аналоговых характеристик риска, системный подход к созданию системы управлением рисков угледобычи, методы распределенного управления. Результаты. Дана характеристика причин, вызывающих риски угледобычи, основанных на геологических, технологических и экономических аспектах горного производства, а также вызванных несовершенством человеческой психологии. Акцентировано внимание на необходимости задействования эффективных противовесов, основанных на дополнительном премировании за выявление нарушений, на инновационных тренингах и обучении персонала для предотвращения нарушения безопасности. Показано, что оптимальной структурой управления рисками является матричная, которая должна реализовать принцип распределенного управления. Сочетание эффективного оперативного информационного обеспечения с системой открытой коммуникации позволяет создать условия для изменения отношения участников процесса подземной угледобычи к рискам для обеспечения безопасности. Научная новизна. Впервые показана целесообразность комбинирования матричной структуры и распределенного управления рисками, а также замены однофакторной дискретной кумулятивной характеристики вероятности взрыва или вспышки метана на аналоговую, зависящую от нескольких факторов Практическая значимость. Учет результатов работы при функционировании угольных шахт повышает надежность и безопасность производственных процессов и операций добычи, а также обеспечивает проактивное управления ее рисками.The paper did not originate from any project and no funding was raised

Distant interaction of rock mass clusters around underground opening

Purpose. To experimentally prove the fact of distant interaction between rock clusters during the irreversible displacements of rock mass. Disintegration of the rock mass does not necessarily imply loss in underground working stability. Methods. Telltales were used to monitor rock mass around the underground development working in conditions of intensive rock pressure manifestation. Findings. This experiment has demonstrated that the boundary of the rock mass failure expands asynchronously by spatially and temporally discrete increments. Such mechanism of the rock failure zone development is the consequence of the minimum entropy production principle according to which dissipative structures can occur in open thermodynamic systems. Originality. Distant interaction of rock clusters has been experimentally detected for the first time, which is important for geomechanics because it reveals the mechanism of the rock mass self-organization. Practical implications. The most efficient special technologies have been selected and quantitatively assessed for the control of rock mass state in conditions of severe rock pressure manifestation.Мета. Експериментально довести наявність дальньої взаємодії породних кластерів під час необоротних зрушень масиву гірських порід. Дезінтеграція масиву гірських порід не обов’язково тягне за собою втрату стійкості підземної виробки. Методика. Використовуючи глибинні репери, здійснено моніторинг масиву гірських порід навколо підземної підготовчої виробки в умовах інтенсивного прояву гірського тиску. Результати. Даний експеримент продемонстрував, що границі зруйнованого масиву розширюються асинхронно, прирощуючи зону руйнування окремими порціями у просторі й часі. Такий механізм розвитку зони зруйнованих порід є наслідком закону про мінімум виробництва ентропії, який стверджує, що у відкритих термодинамічних системах можуть виникати дисипативні структури. Наукова новизна. Дальня взаємодія породних кластерів у масиві гірських порід була експериментально зареєстрована вперше, що є важливим у галузі геомеханіки, оскільки було підтверджено механізм самоорганізації масиву гірських порід. Практична значимість. Найбільш ефективні спеціальні технології були виявлені й кількісно оцінені для управління станом масиву гірських порід в умовах інтенсивного прояву гірського тиску.Цель. Экспериментально доказать наличие дальнего взаимодействия породных кластеров во время необратимых сдвижений массива горных пород. Дезинтеграция массива горных пород не обязательно влечет за собой потерю устойчивости подземной выработки. Методика. Используя глубинные реперы, осуществлен мониторинг массива горных пород вокруг подземной подготовительной выработки в условиях интенсивного проявления горного давления. Результаты. Данный эксперимент продемонстрировал, что границы разрушенного массива расширяются асинхронно, приращивая зону разрушения отдельными порциями в пространстве и времени. Такой механизм развития зоны разрушенных пород является следствием закона о минимуме производства энтропии, который утверждает, что в открытых термодинамических системах могут возникать диссипативные структуры. Научная новизна. Дальнее взаимодействие породных кластеров в массиве горных пород было экспериментально зарегистрировано впервые, что является важным в области геомеханики, поскольку было подтверждено механизм самоорганизации массива горных пород. Практическая значимость. Наиболее эффективные специальные технологии были выявлены и количественно оценены для управления состоянием массива горных пород в условиях интенсивного проявления горного давления.This research has been supported by the National Academy of Sciences of Ukraine (grant ІІІ-2-2017)