СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОЧИСТНЫМИ ЗАБОЙНЫМИ РАБОТАМИ С УЧЕТОМ РЕСУРСОВ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ И КЛИМАТИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ Российский патент 2012 года по МПК E21F1/00 E21F3/00 

Изобретение относится к способу управления производительностью выемки проводимых на предприятиях подземной разработки месторождений каменного угля очистных забойных работ, а именно как отдельного действующего очистного забоя, так и объединением нескольких управляемых из общего надшахтного здания действующих очистных забоев.

На предприятиях подземной разработки месторождений каменного угля существует в целом проблема оптимального использования установленных очистных мощностей как отдельного действующего очистного забоя, так и нескольких действующих очистных забоев вместе. При этом соответственно подводимые для оптимального использования мощностей ресурсы вентиляционной и климатической техники представляют собой ограничение очистных мощностей. Эти ресурсы вентиляционной и климатической техники состоят, по существу, из входных параметров подводимого к действующему очистному забою свежего воздуха, подлежащей поддержанию холодопроизводительности используемых холодильных установок, а также установленного отсоса газа, при этом вышеупомянутые входные параметры частично оказывают друг на друга взаимное влияние Так, скорость воздуха в действующих очистных забоях не должна превышать 4 м/с, а в штреках (горизонтальных выработках) - 6 м/с, за счет чего подлежащее протоку количество воздуха ограничено в зависимости от соответственно имеющихся в наличии поперечных сечений. Температура породы, а также установленные предпочтительно электрические мощности определяют, по существу, потребность к подлежащей поддержанию холодопроизводительности для того, чтобы обеспечить физиологически еще приемлемую обстановку (атмосферу) для обслуживающего персонала и, наконец, соблюдать предельно допустимую концентрацию в 1% или же 1,5% метана в потоке воздуха, превышение которой ведет к автоматическим рабочим отключениям. При этом концентрация метана, в свою очередь, является зависимой от протыкаемого количества воздуха в качестве фактора разрежения и может также находиться под влиянием или же регулироваться за счет работы отсоса газов, эффективность которого, в свою очередь, зависит от расположения и состояния буровых скважин.

Поэтому задачей рассматриваемого изобретения является разработка способа вышеуказанного типа, посредством которого является реализуемой по возможности оптимальное использование очистных мощностей очистных забойных работ предприятий подземной разработки месторождений каменного угля.

Решение этой задачи, включая предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения, следует из содержимого формулы изобретения, которая изложена после этого описания.

Для этого изобретение предусматривает способ, в котором на основании подлежащих использованию данных для машинного оснащения действующих очистных забоев, а также для действующих параметров месторождений полезного ископаемого для подлежащих проходу площадей подвигания соответствующих действующих очистных забоев определяют потребность соответствующего действующего очистного забоя в ресурсах вентиляционной и климатической техники на основе подлежащего подводу воздуха, подлежащей поддержанию холодопроизводительности применяемых охладительных установок, а также подлежащего установке отсосу газа в качестве входных параметров для планируемого объема добычи действующего очистного забоя в виде подлежащих записи в память вычислительным блоком заданных значений, и во время непрерывного производства посредством установленных датчиков регистрируют в отдельных действующих очистных забоях действительные величины для объема добычи необогащенного угля, а также для протекающего через соответствующий действующий очистной забой воздуха, для соответственно подводимой холодопроизводительности и для отсоса газа, и направляют их в вычислительный блок, и при этом при распознавании большей потребности в ресурсах вентиляционной и климатической техники организуют покрытие потребности через реверсирование имеющихся в распоряжении других действующих очистных забоев избыточных ресурсов, и при распознавании меньшей потребности перенаправляют избыточные ресурсы на другие действующие очистные забои с соответствующими недостатками потребности.

После этого прежде всего в первой фазе определяют заданные данные для обеспечения вентиляционной и климатической техникой запланированного объема добычи. Исходя из запланированных поперечных сечений, установленных мощностей, характера выхода подлежащих добыче (угольных) пластов и присутствующей температуры пласта выполняют предварительные расчеты выхода и климата в зависимости от запланированной мощности очистки, при этом необходимо принимать во внимание технические границы осуществимости, такие как максимально допустимые скорости воздуха, максимально возможные размеры охладителей по отношению к размерам забоя и штреков, максимально экономически допустимые массовые потоки холодной воды, а также максимально реализуемое пониженное давление при отсосе газа. Также необходимо принимать во внимание возможность осуществления снабжения других очистных забоев имеющимися в распоряжении ресурсами.

Как только при последующей работе очистного забоя с соответственно инсталлированными в действующем очистном забое датчиками установились и зарегистрированы в режиме реального времени действительные значения в отношении указанных входных параметров и в соответственно оснащенном вычислительном блоке сравнены с занесенными туда заданными значениями, далее для отдельного действующего очистного забоя необходимо установить, присутствует ли большая потребность в ресурсах вентиляционной и климатической техники для того, чтобы достичь предварительно заданный и технически реализуемый объем добычи необогащенного угля, или не исчерпаны ли имеющиеся в распоряжении ресурсы вентиляционной и климатической техники при реализации текущего объема добычи необогащенного угля, так что в распоряжении имеется определенный избыток. Как увеличившаяся потребность, так и уменьшившаяся потребность отдельных действующих очистных забоев могут быть компенсированы в автоматическом режиме посредством соответствующего управления, так что изобретение позволяет достичь преимущества оптимизации производительности мощностей очистного забоя всего горнопромышленного предприятия. При этом могут быть отрегулированы отдельные входные параметры, такие как количество воздуха, холодопроизводительность и отвод газа, как для отдельных действующих очистных забоев, так и для нескольких действующих очистных забоев.

Согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что в вычислительном блоке входные параметры для ресурсов вентиляционной и климатической техники в рамках анализа заданных и действующих величин отслеживают по отдельности и перед достижением предельного значения для отдельного входного параметра происходит автоматическая подрегулировка соответствующего входного параметра.

В рамках применения предлагаемого способа может быть предусмотрено, что в управляющем несколькими действующими очистными забоями вычислительном блоке записан список приоритетов для автоматического изменения снабжения отдельных действующих очистных забоев ресурсами вентиляционной и климатической техники, при этом список приоритетов является свободно параметрируемым в зависимости от действительного состояния отдельных замкнутых на соответствующую компенсацию снабжения действующих очистных забоев.

Согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что входящие в вычислительный блок действительные величины подвергают проверке на достоверность (допустимость) на превышение обычных отклонений данных и при наличии отклонений такого рода формируют сообщение об ошибке. Так, может произойти случай, что один или несколько датчиков выходят из строя или показывают внутри короткого интервала передачи значительно отличающиеся значения сигналов.

В таких случаях в вычислительном блоке может быть определено, находятся ли передаваемые от датчиков сигналы в рамках предварительно заданных границ. Если присутствует значимая для системы возмущающая величина, то системная ошибка может быть запротоколирована и отображена. Также возможно заложить в вычислительном блоке для появления значимых для системы возмущающих величин список приоритетов в том отношении, могут ли быть привечены предварительно или последовательно включенные датчики для отображения управляющей величины для определения ресурсов. Если это возможно, вычислительный блок может продолжать обычную процедуру.

В деталях согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что контролируют соответственно скорость воздуха посредством на отдельных местах в действующих очистных забоях или же в подстыкованных штреках.

То же самое действительно и для контроля холодопроизводительности, при котором контролируют, например, расход холодной воды, и/или температуру холодной воды подвода, и/или температуру холодной воды обратного хода (слива). Также может быть организован контроль производительности работы установленных на охлаждающих установках вентиляторов.

Также может быть предусмотрено, что контролируют концентрацию метана в потоке воздуха, а также прилагаемое к газовому магистральному трубопроводу пониженное давление, а также отводимый через газовый магистральный трубопровод объемный поток и/или присутствующую в отсосе газа концентрацию метана.

Соответственно определенные действительные величины дают отправную точку для потребления соответственно актуальных ресурсов вентиляционной и климатической техники, которая должна быть сравнена с занесенными в вычислительный блок заданными величинами. Из сравнения заданных и действительных величин могут быть тогда предприняты в автоматизированном виде соответствующие изменения в снабжении отдельных забоев ресурсами вентиляционной и климатической техники.

В рамках примера осуществления в надшахтном здании горнопромышленного предприятия с центральным формированием холода и центральным отводом газа должны управлять по меньшей мере несколькими действующими очистными забоями. При этом согласно одному примеру выполнения изобретения предполагается, что очистной забой А производит технически измеримый объем добычи необогащенного угля в порядке величины его планового объема добычи, который, как правило, устанавливается ниже технически возможного производственного максимума. Датчики контролируют концентрацию метанового газа в различных точках отводимого (из шахты) потока, так что с определенными там данными могут быть записаны, например, задающие параметры М1, М2, М3… для управления ресурсами вентиляционной и климатической техники. Помимо этого регистрируют прикладываемое к магистральному трубопроводу пониженное давление, а также концентрацию метана отходящего в магистральном трубопроводе потока газа, а также массовые потоки воздуха в соотнесенных с действующим очистным забоем штреках (горизонтальных выработках). В качестве других задающих параметров определяют физические величины для оценки определяемых также на выбранных местах самим по себе известным образом климатических суммарных значений KL11, KL12, KL13… Необходимый для соответственно действующего рабочего состояния объемный поток воздуха регулируется с помощью логической операции ИЛИ задающих параметров М1, М2, М3… или же KL11, KL12, KL13… в зависимости от того, на каком задающем параметре установленное, при необходимости, предельное значение достигается прежде. Это регулирование происходит на основе подходящего и интегрированного в систему анализа характера регулирования таким образом, что предотвращается превышение предельного значения с возможно обусловленным этим простоем.

Во время следующего шага регулирования подстраивают тогда, например, пониженное давление и объемный поток в отношении оптимальной структуры смеси для последующего использования отсосанного метана до тех пор, пока не оказывается влияние на задающие параметры для управления ресурсами вентиляционной и климатической техники.

Во время производимых посредством вычислительного блока управляющих воздействий происходит беспрерывная оценка изменений для того, чтобы предотвратить перерегулирование оказывающих влияние друг на друга процессов регулирования. При этом иерархия задающих параметров и их последовательность, а также подлежащее установлению затухание регулирующих шагов в предварительно заданном взаимодействии являются свободно программируемыми. В результате после произошедшей регулировки при актуальной добыче необогащенного угля действующего очистного забоя остаются в деталях невостребованные ресурсы вентиляционной и климатической техники, такие как, например, объемные потоки воздуха или объемные потоки холодной воды, которые находятся в распоряжении для дальнейшего подлежащего выполнению в вычислительном блоке шага регулировки для оптимизации производительности других действующих очистных забоев на горнопромышленном предприятии.

Таким образом свободные ресурсы вентиляционной и климатической техники используют для общей оптимизации производительности выемки. Для этого, например, объемные потоки холодной воды автоматически регулируют таким образом, что сначала во всех непрерывных производствах горнопромышленного предприятия обусловленные за счет соответствующего рабочего состояния действующего очистного забоя основные требования выполняются по возможности полностью. Предписанные величины для характера регулировки при отклонениях потребностей вниз или вверх могут свободно программироваться в смысле списка приоритетов. Это может проявляться, например, в отключении или перераспределении действующих очистных забоев или в снабжении климатически особо требовательных предприятий избыточной холодной водой. То же самое действительно для зарегистрированных в качестве действительных величин объемных потоков воздуха. Снижение общего количества воздуха или холодной воды при работающем от общей системы в режиме частичной нагрузки горнопромышленном предприятии также является возможным, если технологические основания предполагают равномерную нагрузку используемых воздушных и охлаждающих машин.

Дополнительно в вычислительном блоке на основании определенных в режиме реального времени потока добываемого необогащенного угля непрерывно подготавливают специализированные для потока добываемого необогащенного угля прогнозы по выходу и климату для продолжающейся добычи, посредством которых постоянно актуализируются заложенные вначале на стадии планирования в вычислительный блок заданные величины в качестве предписанных величин для фактического управления. Эти актуализированные заданные значения коррелируются в вычислительном блоке с действительно зарегистрированными действительными (фактическими) значениями. При этом зафиксированные различия могут непосредственно указывать на определенные единичные отклонения в качестве причины для различия. При определяемом таким образом единичном отклонении может быть организовано автоматическое устранение неисправности (сбоя), такого как, например, автоматическая очистка охладителя при снижении температуры холодной воды. Если установленные отклонения указывают на комплексные причины, в вычислительном блоке может быть подготовлен контрольный список с указаниями и сообщениями об ошибках, на основании которого происходит регулировка относящихся к этому, а также пересекающихся с ними задающих параметров. После осуществленной регулировки и, при необходимости, восстановления заданного состояния возможно еще остающиеся отклонения могут систематически записываться в банк данных вычислительного блока и могут быть использованы для систематической перекалибровки используемого прогнозирования выходного и климатического характера.

Раскрытые в вышестоящем описании, формуле изобретения, резюме и чертеже признаки предмета данной документации как по отдельности, так и в любых комбинациях друг с другом могут иметь существенное значение для осуществления изобретения в его различных конструктивных формах осуществления.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для управления вентиляцией и охлаждением подземных месторождений при их разработке. Способ включает определение потребности действующего очистного забоя в ресурсах вентиляционной и климатической техники на основе подлежащего подводу воздуха, подлежащей поддержанию холодопроизводительности, а также подлежащего установке отсосу газа в качестве входных параметров для планируемого объема добычи действующего очистного забоя в виде подлежащих записи в память вычислительным блоком заданных значений, регистрирование во время непрерывного производства посредством установленных датчиков в отдельных действующих очистных забоях действительных величин этих параметров и направление их в вычислительный блок. При распознавании большей потребности в ресурсах вентиляционной и климатической техники организуют покрытие потребности через реверсирование имеющихся в распоряжении других действующих очистных забоев избыточных ресурсов. При распознавании меньшей потребности перенаправляют избыточные ресурсы на другие действующие очистные забои с соответствующими недостатками потребности. Технический результат заключается в оптимизации использования мощностей при подземной разработке каменного угля. 11 з.п. ф-лы.

1. Способ управления производительностью выемки проводимых на предприятиях подземной разработки месторождений каменного угля очистных забойных работ, в котором на основании подлежащих использованию данных для машинного оснащения действующих очистных забоев, а также для действующих параметров месторождений полезного ископаемого для подлежащих проходу площадей подвигания соответствующих действующих очистных забоев определяют потребность соответствующего действующего очистного забоя в ресурсах вентиляционной и климатической техники на основе подлежащего подводу воздуха, подлежащей поддержанию холодопроизводительности применяемых охладительных установок, а также подлежащего установке отсосу газа в качестве входных параметров для планируемого объема добычи действующего очистного забоя в виде подлежащих записи в память вычислительным блоком заданных значений, и во время непрерывного производства посредством установленных датчиков регистрируют в отдельных действующих очистных забоях действительные величины для объема добычи необогащенного угля, а также для протекающего через соответствующий действующий очистной забой воздуха, для соответственно подводимой холодопроизводительности и для отсоса газа, и направляют их в вычислительный блок, и при этом при распознавании большей потребности в ресурсах вентиляционной и климатической техники организуют покрытие потребности через реверсирование имеющихся в распоряжении других действующих очистных забоев избыточных ресурсов, и при распознавании меньшей потребности перенаправляют избыточные ресурсы на другие действующие очистные забои с соответствующими недостатками потребности.

2. Способ по п.1, в котором в вычислительном блоке входные параметры для ресурсов вентиляционной и климатической техники в рамках анализа заданных и действующих величин отслеживают по отдельности, и перед достижением предельного значения для отдельного входного параметра происходит автоматическая подрегулировка соответствующего входного параметра.

3. Способ по п.1 или 2, в котором в управляющем несколькими действующими очистными забоями вычислительном блоке записан список приоритетов для автоматического изменения снабжения отдельных действующих очистных забоев ресурсами вентиляционной и климатической техники.

4. Способ по п.1 или 2, в котором входящие в вычислительный блок действительные величины подвергают проверке на достоверность на превышение обычных отклонений данных, и при наличии отклонений такого рода формируют сообщение об ошибке.

5. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют соответственно скорость воздуха.

6. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют соответственно расход холодной воды.

7. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют соответственно температуру холодной воды подвода и/или температуру холодной воды слива.

8. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют соответственно производительность работы установленных на охлаждающих установках вентиляторов.

9. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют концентрацию метана в потоке воздуха.

10. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют прилагаемое к газовому магистральному трубопроводу пониженное давление.

11. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют отводимый через газовый магистральный трубопровод объемный поток.

12. Способ по п.1 или 2, в котором контролируют присутствующую в отсосе газа концентрацию метана.