Z E S Z Y T Y ■ N A U K O ¥ B POLITECHNIKI ŚLISKIEJ Seriat A U T O M A i m z. 85
_______1 9S6
Nr k o l . 895
Ryszard Kabat Ilenryk Tfoj tkiowicz Politechnika Vrocla«ska
:;o::p u t e r o v o w sp o m a g a n e k i e r o w a n i e p r o c e s e m e k s p l o a t a c j i P ię n iA u r a b ia n eg o WISLONACZYNIOKĄ KOPARKĄ KOLOVĄ ¥ KOPALNI TflgGLA BRUNATNEGO
Streszczeni e . U artykule przedstawiono komputerowo wspomaganą me
todę kierowania procesom eksploatacji piętra urab.ianogo wiclonaczy- niową koparką kołową. Podano spocjalnio opracowany algorytm, a także wydruki komputerowe zawierająco przebieg oksploatacji przy ustalonej optymalnaj szerokości zabiorki oraz optymalno parametry technologii urabiania koparką kołową SRs2000 w konkretnych goologiczno-g<Smtczych ' warunkach K¥3n BELCIIATi>¥" .
V kopalni odlcrywkowej w^gla brunatnogo o strukturze wielopiętrowej/jak np.KKB BELCHAT&W/Jedriym z istotnych, a przy tym złożonym problemom jest . kiorowanio procoson oksploatacji każdoco z piętor, Proces oksploatacji po
winien być prowadzony w sposób Gwarantujqcy jednakowy po3tęp koparok w piętrach, co pozwala zachować odpowiodnio wyprzodzonia frontów roboczych, n.przoz to rytmicznie i harmonijnie przesuwać środki transportowo na po
ziomach roboczych boz zbędnoco, szkodliwcco u przemyśle wydobywczym,poś
piechu. Jcdnakow*y postęp koparok pozwala takżo uniknąć przestojów maszyn /co odbija się na ich wykorzystaniu/ w rozultacio prowadząc do zmniojszo- nia zdolności produkcyjnej kopalni. Praktyka kopalniana wskazuje, żo ist
nieją dużo trudności z zachowaniem jodnnkowoGo postępu koparok, a wyni
kającymi z braku skorelowania założonych już wysokości pięter z uzyskiwa
nymi, dodatkowo nio optymalnymi, zdolnościami produkcyjnymi koparok w kon
kretnych g°°logiczno—Górniczych warunkach eksploatacji,
V instytucie Górnictwa Poli tecluiiki Wrocłowskio j prowadzi się od kilku lat prace zmierzające do opracowania komputorowo wspomacnnoj motody kiero
wania procosom oksploatacji w odkrywkowej kopalni węgla brunatnoc o,polo- Gaj^coj na ustaleniu Globalnych /dln coZogo pola eksploatacyjnogo/optymali
ny eh parametrów urabianych piętor /tzn. ich wysokości i szorokosci żabio—
rok/ oraz lokalnych /dla każdoGo konkrotnoco usytuowania koparki w polu/
optymalnycli paranotrów tochnoloGii pracy koparki w zabiorco,
i-Sb to da tafzawierająca elomonty znano w optymalizacji.pod nazwą "Systoma- tyczneGO przeszukiwania*^ oparta jos t na analizio wszystkich toclinicznio możliwych wariantów przobioGU procesu eksploatacji, a przoz to wymaga konw
R . K a b a t , II. Vo J t k i e w l c z
putorowego vspomacania,
Roalizorana jest ona modułowo /rys.1/ przy czym:
-'•iodul 1: "Metoda kierowania procesom urabiania w zabiorce", -Moduł 2s "Metoda kierowania procesom eksploatacji piętra",
-Moduł 3: “Metoda kiorownnia procesom eksploatacji w kopalni”.
D A N E W E J Ś C IO W E
B A D A N IA EKSPLO ATAC YJN E K R Y T E R IU M O PTYM ALIZACJI OGRANICZENIA OPTYMALIZACJI ZAŁO ŻEN IA O PTYM ALIZACJI
M ET O D A KIEROWANI P R O C ESEM U R A B IA NIA W Z A B IER C E
M ETO DA KIEROWANIA _ PRO C ESEM EKSPLQA- TACJI P IĘ T R A
i M O D U L 3
¡METODA KIEROWANIA j PROCESEM EKSPLOA-S STAGI W KOPALNI
W Y N IK I
O P T Y M A L N E P A R A M E T R Y TECHNOLO rGlI U R A B IA N IA
Z A S IE R K l
W Y N IK I W Y N IK I
O P T Y M A L N A S Z E R O KOŚĆ Z A B IE R K I O P T Y M A LN E P A R A M E T R Y TECH NO LO- -Gll U R A B IA N IA
Ż A B IE R E K
OPTYMALNE WYSOKDS Cl P IĘT ER I S Z E R O
KOŚCI Z A B IER EK O P T Y M A L N E P A R A
M E T R Y TECHNOLOGII U R A B IA N IA Ż A B IE - -R E K
liys, 1 .Struk tura modułowo metody Kierowania procesora eksploatacji w od
krywkowej kopalni w^gla brunatnoco.
Fig*1, Modular structuro of the method of control of raining in a brown coal mino#
K o m p u t e r o w o w s p o m a g n o e k i e r o w a n i e . . . 111
Dotychczas opracowano dwa pierwszo moduły metody dla wiolonaczyniowych bezwysuwowych koparsk kołowych, a więc koparek powszechnie stosowanych w krajowych odkrywkowych kopalniach węgla brunacnego. Moduł pierwszy [1,2]
został już praktycznie zastosowany do ustalenia optymalnych parametrów urabiania zabierok koparką SehEs900 w kopalni ”LUBST6V",pozwalających operatywnie kierować jej pracą.
Przedmiotem niniejszego artykułu jest moduł drugi, którego algorytm przed
stawiono na rys.2.
Zastosowanio opracowanej metody modułu 2 wymaga zrealizowania szeregu czynności w następującej po sobie kolejności:
- ustalenie danych wejściowych,
- ustalenie kryterium, ograniczeń i założeń optymalizacji, - badania oksploataoyjne koparki,
- komputerowa realizacja oprogramowanego algorytmu.
Niezbędnymi danymi wejściowymi są:
~ dońo techniczno i parametry konstrukcyjno koparki,
- struktura geologiczna i parametry geometryczne piętra wpolu eksploata
cyjnym,
- granico pola eksploatacyjnego, ■
- parametry i założonia technologii oksploatacji,
~ współczynniki wypełnienia naczyń gruntami z pola eksploatacyjnego, - geotechniczne uwarunkowania pracy koparki.
Jako kryterium optymalizacji przyjmuje się wskaźnik postępu frontu eksplo
atacyjnego wyrnżająoy się zależnością:
min j / 1 /
gdzie:
V - wskaźnik postępu frontu eksploatacyjnego, h/m
T - czas eksploatacji zadanego obszaru piętra,obejmujący ozas urabiania piętra, ozas ruchów manewrowych koparki oraz czas przeznaczony na przesuwanie środków transportowych na pozio— . mie roboczym i wyłączonie koparki z ruchu, h
P- postęp frontu eksploatacyjnego, m .
Thk więc dokonuje się wyboru takiej szerokości zabiorki, przy której wskaźnik V osiąga wartość minimalną, tzn. gdy potrzeba najmniej czasu, - aby przesunąć front eksploatacyjny o jednostkę długości A *1™ przypadku
o t »/. '
R.'Kaha t,H., Wo j t k i e w l o z
W p row adzenie danych Wejk.iowych: . - cb n e techniczne i param etry konstruk
cyjne k op arki
- s t r u k t u r a geologiczna i param etry geer -metryczne pietra w potu eksploatacyjnym - granice pola eksploatacyjnego
- p a ra m e t ry i zakażenia te ch n olo gii e ksp lo a ta g i
- w spółczynniki w ypełnienia naczyń grun
tam i z pola e ksp loatacyjn ego
- geotechniczne uwarunkowania pracy kopaf - wspitezymiki rćwnań hiperptaszayzn regresji
Num er szerokości zabierki
NP=0
I
Określenie szerokości zab ie rki 3 = B ™ + N P - A B
Numer zabierki w polu eksploat.
N I M
Określenie potbże- nia zabierki w polu eksploatacyjnym
Określenie położenia zabioru w polu eksploatacyjnym
Określenie:
-objętości zabierki • - czasu urabiania zabierki . -wydajności urabiania zabierki . -m in. odległości geotechnicznej - postępu frontu ekspbertacyjrsac -c z a su eksploatacji ..
-wskaźnika eksploatacji
Identyfikacja geologi- 'czno-geometrycznycn
parametrów piętra w zabiorze
Określenie objęto
ści i czasu urabia
nia zabioru oraz odległości geo
techniczne!
Podprogram o k re śla n ia optym alnych!
parametrów urabiania w NCrtym zabiorze!
R y s. 2. A lg o ry tm optym alizacji s z e ro k o S a z a b ie rk i
~ig. 2. T h e algorithm of optimization of width of a shortwall
Ograniczeniami optymalizacji są i
- nieprzekraczanie mocy nominalnej silnika napędowego kola naczyniowego koparki N___ , średnim jogo obciążeniom podczas urabiania N, ,
iiOIU 31*
tj.:
K / 2 /
ar nom 1
K o m p u t o r o w o w s p o m a g a n e k i e r o w a n i e . . . ___________________ _______________ _ 1 1 3
— nieprzekraczanie zadanego procentu mocy nominalnej silnika napędowego kola naczyniowego koparki, maksymalnym jego obciążeniem podczas ura
biania Nmax , tj.:
N mar « d 1 , 6’ • N nom / 3 /1
nieprzekraczanie maksymalnego wypełnienia naczyń, objętością wióra V , tj.:
Y C k • Y l k f
w r n
gdżie:
k - współczynnik wypełnienia naczyń calizną,
r 3
Y - objętośó naczynia kola naczyniowego koparki, m . Erzyjęto także następujące założenia optymalizacji!
- nie uwzględnia się strat wydajności związanych z rozruchom i hamowa
niom wysięgnika urabiającego,
— nie uwzględnia się dodatkowego czasu związanego z rozruchem i hamo
waniem mechanizmów jazdy koparki.
Badania eksploatacyjno koparki są źródłem uzyskania danych empirycznych niezbędnych do określenia wielorakich zależności regresyjnych /tj.współ
czynnik ów równań hiperpłaszczyzn regresji/ pomiędzy środnim i maksymal
nym obciążeniem silnika napędowego koła naczyniowego koparki, a geome
trycznymi parametrami urabianego wióra /dla każdego rodzaju gruntu i ich ewentualnych kontaktów/, tzn:
K śr = A 1 ‘ h + A 2 * G * A 3 * * * **
N śr = B 1 * h , + B2 ’ h 2 + B3 * e + ^ * 8 + B5
/ 5 / 1 6 1
114 R, Kn ba 1 1H. ¥o j tkiewi.cz
> W = C1 * h + C2 . B * C3 • s + Cu / 7/
Km a z = D , * h 1 + D 2 * h 2 + D 3 • C + 1%, • « ♦ D 5j / 8/
cOzie :
h,C,s - odpovi.oc3nir>: :wysokość,grubość i szcrol:o^ wióra nr .h^,hg - odpowiednio: miąższość każdego z .dwóch, rodzajów
gruntów w wiórze, m
A^* * JX - współczynniki równań hiperpłaszczyzn regresji.
Opracowana metoda została zastosowana do ustalenia optymalnej szerokości za bierki urabianoj koparką SRs2000 pracującej na poziomie roboczym
+23 ra.il. p.m. w. KVB" BEŁjCHATi>V /dla pola oksploatacyjnego o postępie
—M600 m/.
Oprogramowany w języku FORTRAN algorytm zrealizowano komputorowo i kon
sekwencją togo było otrzymanie wydruku /rys.3/ zawierającego przebieg eksploatacji dla optymalnej szerokości zabierki, równej w tyra przypadku Ć1 ci.
Podano także dodatkowy wskaźnik oceniający bezpieczną pracę koparki, a mianowicie GEOT. STOSLTNEK, który jest ilorazera odległości od dolnej kra
wędzi podwozia koparki do górnej krawędzi skarpy oraz wysokości skarpy.
Bla tak ustalonej szerokości zabierki określono następnie optymalne para
metry technologii urabiania dla każdego usytuowania koparki różniącego się strukturą geologiczną urabianego piętro oraz jego wysokością, korzy
stając z oprogramowanego algorytmu modułu i [3] .
Przykładowi’ wydruk komputerowy tych parametrów podano na rys,li i 5, 2ia wydruku tyra podano są odpowiednio:
1"R - nuraor s topnia, • ŁTS - wysokość stopnia, ra
05 - wysokość położenia, nad poziomem roboczym, osi koła naczyniowego,
» 1 .
,
GRUB - grubość pasma v osi jazdy koparki, równa dojazdowi koparki, m ZiZM - wewnętrzny kąt obrotu wysięgnika, 0
' KAY - pośrednie kąty /od zera do "REi'"/, przy których następuje skokowa zmiana prędkości obrotu wysięgnika, 0
FilEY - prędkości obrotu wysięgnika w wewnętrznej części zabierki, m/min ZEV - zewnętrzny kąt obrotu wysięgnika, 0
KAZ - pośrednie kąty /od zera do "ZEY"/, przy których następuje skokowa zmiana prędkości obrotu wysięgnika, 0
FREZ - prędkości obrotu wysięgnika w zewnętrznej części zabierki, m/min Podano także wskaźnik dynamiki procosu /"DYEAIEIKA"/ będący ważonym .wzglę
dom czasu urabiania ilorazem maksymalnego i średniego obciążenia silnika napędowego koła naczyniowego (występujących podczas urabiania według po
danych pararaotrów.Określona, dzięki zastosowaniu metod modułu 1 1 2 ,
p c a p u t e r o w ó «¡p o í ii a R a n a k l e r o n a n i o , . ■ 1 1 5
SZEfiUKOSC Z A B l £ R K I = 6 1 ,0
Z A B J ErKA *R = 1
0 B J E T O S C ZA B I E R K I »150051 5., CZAS U R A B I A N I A « 675.
W Y D A J N O Ś Ć = 2231, GEOT. S T O S U N E K * 1.3*
POSTt P F R O N T U = . 6 1.
C ZA S EK S P L 0 A T A C J I = 798.
CZAS E K S / p o S T E p . “ 13.09
Z A B I t R K A N Rd 9
O B J Ę T O Ś Ć Z A B I E R K I =176155?', CZAS U R A B I A N I A
W Y D A J N O Ś Ć GEOT. S T O S U N E K
78?'.
2233, 1.31 POSTfcP F R O N T U = 5*?'.
CZAS E K S P L O A T A C J I = 7760.
CZAS E K s / P O s T E P * 1 4 . 1 *
Z AbI E RKA NR= 18
O B J Ę T O Ś Ć Z A B I E R K I = 1 7 0 2 7 2 6 , CZAS U R A B I A N I A
W Y D A J N O Ś Ć GEOT. S T O S U N E K P O S T Ę P F R O N T U CZAS E K S P L O A T A C J I CZAS E K S / p o S T t P
755.
2252.
1 .43
1 097.
15591.
14.21
z aq 1 1RKA N R “ 26
o b j e t OSC Z A B I E R K I = 1 ? 42675.
CZAS U R A B I A N I A X 864.
WYDAJ NOSC 3 224?.
GEOT. S T O S U N E K 9 1 .
POST tp f r o n t u S 15*5.
CZAS E K S P L O A T A C J [ 9 22923.
CZAS £ K S / P 0 s T E P 3 14.
Rys.T.FT-acraont wydruku komputorowoCo przebiegu procesu eksploatacji piętro urabianoeo koparką SRs2000,przy optymalnej /61 n/
szerokości zabiorki. , ,
Fis.3• Hie fraemont of printouts containing tho description of mining
.^«s^aih-cf^fiihggtwSii^ SRs200° " cavator ur-dor optiaua
■R.imbat,H. Vo j t k l e v i e z
ikEGItl l u s O *
»C V B C I Ik IPkO
IkYSCkGSC C J E I M * 16.3
;»»! SKARPY f>CC2Nc.J * 6C.C-
M 1 StARPY C 2 C I O - E J « 6C.C
.»1.1 26k. rcl*>v * ArC.C.
■JiBlEB»». ’Lf W N F l R i k * o 33.2 ikVKCPZVSliklt kOCV N C M N A I I U J « 1.C
!»p U S OS GILf ‘ Ek KAU PSfk 2fck *«2 PCE2
1 5,C 1?.C 0,42 <5. 2V.
0.
3 9 .
<5.
20,0 25. C
25.0 3 8 .
30.0 59.
36.
53.
20,0 . 25.0
3 3 . ' 50.
2 5 . C 30.0
■C, 20,0 29.
4 p C 1 3 , 0 G . 4 4 3 9 . 3 2 .
0.
0.
25 ^0 32.
A . 5 8.5 0 .08 53. 3?.
0.
■0.
2C .0 3?.
3 .'C 5.3 0,5? 50. 4G.
0.
0.
2 5 . C
4 C.
. S 7 E P O K C S C 7 A B l t R i . l » 61.0 itlEPueCSC 2 * 81C R i. ■= 1e,9
i k Y C A J N C S C E K S R I O ’ I A C Y J ’. A t 2G35.
• CYNAKIP.A i 1,46
Ifys . 4. Vy druk Uoiaputerowy optynaInych paranc trov toclinolo£-ii urabianio zabiorki dla ii-ybranego asyiuovanio kopnrki S?cs2COO
Viil.4 .Printouts containing optirjua technological parano tors of mining a shortvall for the given location of tho SRs2000 excavator
K o m p u t e r o w o w s p o m a g a n e k i e r o w a n i a . . iCSRCi Ib P q /> UC
IlYSCKCSC ClETKi * 14.5
;»#T SKARP Y B U C 2 N E J » 6C.C : o i s k a r p y c z c t o - u . 6C.C
.PAT ZPb. DC INY = 4C.C
:2A8JE«UA 'bFbiYEYRiU . « 33.2
I W Y K C K Z Y S I A M E > O C Y t f C Y i M l K Ł J = 1.C
I « p U Y S O S Ci Pt- p * £ 4 « A U P P f W 2f cV K A 2 P o t 2
iBHrosci3i:Biiii3i‘*»r«53::Eo«:sss:£sjj;*iiisi*:* = tał:«siiOiJ
1 5.C 1 7 . C 3,4? t5, 29,
0.
¿5.0 33.
30 .0 58.
3 5 . C
«5.
34.
59.
3C.0 3 5 . C
33.
53.
¿5.0 30 .0
0.
2 5 . C 1«. 30 .0 35.
35.0 50.
0.
¿5.0 2 9 .
*.'C 1 3 . C 9 , K i 59. 37.
0.
‘0 .
3C .C 52.
*.•5 *.5 0.4E 53. -37.
0.
C.
2 5 . C 37.
3.'C 5.5 0,57 50. 40 .
0. 2 5 . C
1< . 30 . C 40.
• 3 2 E P O W C S C 2 » 8 J E R » I •• « 1 . 0 ,tlEBl<«iCSC 2 * 8 ! C » 4 . I t . 9 I k Y C A J N C S C E R S P 1 0 4 1 4 C Y J .4 ■ 2 Ć 4 0 .
> C Y M h l K A * 1.52
Rys ,5.1iydruk k o m p u t e r o w y o p t y m a l n y c h p a r a m e t r ó w ta d in o l o c i i u r a b i a n i a z a b i e r k i dla w y b r a n e g o u s y t u o w a n i a k o p a r k i S R s SO OO
Fiff .5. P r i n t o u t s c o n t a i n i n g o p t i m u m t o c h n o l o g i c a l p a r a n o tors of ninin;:
a s h o r t w a l l f o r the g i v o n l o c a t i o n of tlie S R s 2 O O 0 o x c a v a t o r
117
parametry •technologii urabiania są aktualnie wdrażane w KVE"BEŁCHATÓW".
U S • : h V ■ . R . K a b a t . ¿ . W o j t k i e w i c z
LI1ERATORA .
: fljkabat R.,Wójtkiowicz H. :Komputerowe wspomaganie projektowania toch-
• nologii pracy bozwysuwowej koparki kołowej»Zeszyty Naukowo Politoch- . niki Śląskiej, seria. Automatyka nr
76
, pllwico 1984. • \! (¿Katart- R. tWojtkiewicz H. :Dobór optymalnych' parametrów urabiania baz- wysuiłow.-j koparką kołową . Prace Naukowo Ilns ty tutu Kons trukeji i . Htsplo-.
etocjl Maszyn Politechniki Wrocławskiej ńr 42, Wrocław 1084.
(31 Kabat R..Wojtkiewicz II. :Opracowanie optymalnej technologii pracy ko
parki SIb;2000 z uwzględnienien strof trudnourabialnych. ,
Raport Instytutu Górnictwa Politoclmiki Wrocławskiej nr I-11/S-119/36, Wrocław ,1?S5 i '
Recenzent: Prof.dr h.inż.StBnisłsw Piasecki Spłynęło do Redakcji do 19S6.CW.30
ynPABMHKE HPOHECCOM 3ECII2l7ATAIIJffl yCTJHA PA3PAEATH M M 0T0 MHOrOKOBBKeiM POTOPffiM 3KCKABAT0P0M HA KAFBSPB ETPOID y m fl
; F e s u m e ‘ . >
B OTaTŁa paccBjaTpHBaesca yopaBJiesze npopeccon axcaayaTaoEE yćTyna paspacJaraBaeuoro MHoroKoamoBHU potdphhm ascKasaTopoii. HcwieflOBaH on e m m ia- ho paapaOoiaHHuS auropaTa 3 kdmhlbtsphhs TaOyjrorpaifflSH , BmanaimHe xoa SKCiinyaTacHH o ycTaHOBnasHoS oitTBManBHo2 ¡napHHoft 3axosK3 a onTEKanBEHe napaueTpa TexsononiH pa3paioTKH poTopsuM sECRSBfiTopoM CPc2000 b onpeaejiea- hhx reononraaoKD- rop an x ycnoBHtó sap tep a * BEIXAT0Bn .
''...COMPUTER AIDEF. CCKTROL 0? THE.PROCSSS' OF A STAGS EXPLOITIOK WITH BUCKET-' ' V.’HSF.L EXCAVATOR IN A BROWN COAL M I N S
• S u m m a r y , >._ , > • ■ , „ •
.
A computer aided method of control of exploition of •: a stage- with buc- ket-weel excavator has been intorduced.The algorithm and printouts contai
ning', the description of mining process under fixed optimum with of a short- v.-all and optimum technological parameters of the excavator have been presen
ted. The algorithm has been developed for the process of mining with the - SRs 2000 excavator in the given geological and mining, conditions of the •
brown coal mine "BEŁCHATÓW". ; ‘ (/
