Учебн. пособия-ОНИ / 2. Бабиюк_Алчевск-07

Основы научных исследований

Предметом горной науки являются производственные и технологические процессы разработки полезных ископаемых во взаимосвязи с сопутствующими им природными процессами и явлениями. Развитие горной науки сопровождалось ее дифференциацией и использованием достижений смежных наук. В настоящее время в ней можно выделить три раздела: технологический; нормализации условий труда; экономики, организации и управления горным производством.

Наиболее значимый технологический раздел включает в себя следующие дисциплины:

–горного цикла, т.е. подземной и открытой разработки месторождений полезных ископаемых (вскрытие, подготовка и системы разработки; технология очистных и подготовительных работ; механизация и автоматизация процессов; управление состоянием горного массива; разрушение горных пород; вспомогательные процессы: транспорт, подъем, водоотлив и т.д.), а также освоения подземного пространства;

–обогащения полезных ископаемых (технология и способы обогащению полезных ископаемых);

–охраны окружающей среды от воздействия горных работ и ликвидации их последствий;

–рационального использования недр и горной геомеханики;

–опробования и изучения состава и свойств породных массивов, горных пород и минералов;

–исследования физико-химических явлений и процессов, происходящих в массиве горных пород при ведении горных работ.

В раздел нормализации условий труда входят:

–обеспечение безопасных условий труда горнорабочих;

–теория и методы рудничной аэрологии;

–методы прогноза и предотвращения вредных проявлений при разработке месторождений (внезапные выбросы угля, газа и породы, самовозгорание угля и т.д.).

Раздел экономики горного производства включает:

–горную экономическую географию и макроэкономику;

–экономику горного предприятия и его подразделений;

21

Основы научных исследований

ЛЕКЦИЯ 3

ТЕМА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

2.1 Классификация научно-исследовательских работ

Научно-исследовательские работы (НИР) классифицируют по видам связи с производством, степени важности, источникам финансирования, длительности разработки и целевому назначению.

По видам связи с производством:

–НИР, направленные на создание новых процессов, машин и конструкций, используемых для повышения эффективности производства;

–НИР, способствующие улучшению производственных отношений и повышению уровня организации производства без создания новых средств труда;

–НИР в области общественных и гуманитарных наук, которые предназначены для совершенствования общественных отношений, повышения духовной жизни людей.

По степени важности исследований НИР подразделяются на выполняемые по государственному плану (важнейшие); плану Академии наук Украины; планам отраслевых министерств и ведомств; по плану (инициативе) научно-исследовательской организации.

В зависимости от источников финансирования НИР делятся на госбюджетные, финансируемые из государственного бюджета; хоздоговорные, финансируемые в соответствии с заключаемыми договорами между организациями-заказчиками и организациями, выполняющими исследования; перспективные (грантовые), финансируемые из отечественных и зарубежных благотворительных фондов или выполняемые за счет частных инвестиций.

По длительности разработки НИР подразделяются на долгосрочные, разрабатываемые в течение нескольких лет (5-10); краткосрочные, выполняемые за 1-3 года.

23

Основы научных исследований

2.2 Основные этапы научного исследования и опытноконструкторских работ

Исследовательскую работу проводят в определенной последовательности. Фундаментальные и прикладные исследования имеют общие особенности и их выполняют обычно в шесть этапов (рис. 2.2).

Наука Практика

Постановка проблемы и формулирование темы исследования

Внедрение и определение экономической эффективности

Рисунок 2.2 – Схема выполнения научного исследования

25

Основы научных исследований

и успешное их завершение в зависимости от видов работ (лабораторные, полупромышленные, промышленные) методика может быть общей или частной. Содержание методики должно полностью соответствовать задачам исследований.

Теоретические исследования. Следующие этапы исследований сводятся к выполнению поставленных задач. Чаще всего в фундаментальных и прикладных исследованиях используется математическое и физическое моделирование, или, иными словами, теоретические и экспериментальные исследования, которые могут выполняться в различных сочетаниях, что зависит от темы и объекта исследований.

Теоретические исследования включают в себя несколько подэтапов. К ним относятся, прежде всего, составление математической модели исследуемого процесса (явления) на основе сформулированной гипотезы или использование готовой модели с учетом новых факторов. При этом для удобства решения и представления полученных результатов математическое описание явления чаще всего выполняется в безразмерных единицах на основе теории подобия.

Далее осуществляется выбор метода решения (аналитического или приближенного) с учетом требуемой точности, затрачиваемого времени, материальных затрат, простоты вычислений. Вычислительный эксперимент позволяет получить результаты исследования в виде числовых данных, которые затем подвергаются обработке. Расчеты осуществляют, как правило, с помощью ЭВМ. В результате теоретических исследований получают расчетные уравнения, графики и номограммы, характеризующие закономерности изучаемого процесса. Следует отметить, что при проведении расчетов и обобщений полученных результатов рационально применять теорию подобия и теорию планирования эксперимента.

Экспериментальные исследования. Для изучения физической сущности явления (процесса) часто еще на стадии формирования гипотезы и разработки математической модели возникает необходимость в поисковых экспериментах, так называемом физическом моделировании. Оно может выполняться на модельной установке или в натуральных условиях. Эксперименты проводятся с учетом основных положе-

27

Основы научных исследований

вершается научно-исследовательская работа внедрением результатов исследований в производство и определением экономической эффективности от их пользования.

Для доведения результатов НИР к внедрению выполняются опытно-технологические или опытно-конструкторские разработки, которые включают в себя следующие этапы (рис. 2.3):

а) формулирование темы, цели и задач исследований; б) изучение литературы, проведение исследований (в случаях

необходимости) и подготовка к техническому проектированию экспериментального образца;

в) техническое проектирование, которое состоит в разработке вариантов технического проекта, выполнение необходимых расчетов; разработке чертежей, изготовлении отдельных узлов, блоков и анализе их работы; разработке и согласовании технического проекта; техникоэкономическом обосновании проекта;

г) рабочее проектирование, которое заключается в разработке со всеми деталями рабочего проекта;

д) изготовление опытного образца: анализ и контроль технической документации; проектирование технологических процессов; разработка технологических карт; составление проекта организации работ; изготовление деталей, блоков и узлов опытного образца, их сборка; опробование, доводка и регулировка опытного образца. Стендовые и производственные испытания;

е) доработка опытного образца: анализ работы отдельных узлов опытного образца и их замена;

ж) государственные испытания: передача образца специальной комиссии на государственные испытания.

Общий цикл работ, начиная с фундаментальных исследований и заканчивая серийным выпуском продукции, составляет от 5 до10 лет в зависимости от масштабности работы и уровня организации работ. Перед наукой стоит задача сокращение длительности этого цикла, но сделать это без существенных инвестиций невозможно.

29