Разработка модели формирования эффективной технологической схемы высокопроизводительной угольной шахты

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

© В. В. Мельник, А. С. Оганесян, 2011
УДК 622. 272
В. В. Мельник, А.С. Оганесян
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ
Представлен единый методологический подход при моделировании параметров технологических процессов обеспечивающий их сопоставимость и взаимосвязь с параметрами технологических схем шахт. Установлены оптимальные соотношений параметров подсистем и осуществлено формирование адаптивных моделей подсистем формирующих оптимальную комплексную модель шахты как единой геотехнологической системы.
Ключевые слова: угольная шахта, моделирование технологических процессов.
Моделирование параметров технологических схем подсистем шахты с учётом их изменения в пространстве и во времени позволяет управлять ими в целях поиска оптимального соотношения. В отношении объемов производства (О й)
варианты развития горных работ на шахте имеют два направления:
I — О й в момент времени t — О й имеет ограничение Ой & lt- Апл й, (1)
то есть является управляющим параметром при моделировании параметров технологических процессов подсистем-
II — О й не имеет ограничений, то есть является управляемым параметром
(2)
X Ас х Б -., і і
Ас — ^--------------------& gt- 0:
и Б
(3)
где
Ас и Ас —
і
зольность угля соответст-
Технологические схемы очистных работ должны обеспечивать соответствие качества добываемого угля параметрам обслуживаемого спроса
венно установленная планом и в 7-м очистном забое, %.
Формирование параметров подсистемы напрямую связано с принятым направлением при разработке вариантов развития шахты. Разработанная модель
формирования параметров технологического процесса элементов подсистемы -сменной нагрузки и численности комплексной бригады очистного забоя позволяет определить их максимально возможные значения в конкретных условиях работы забоя. В целом задача моделирования нагрузки на шахту сводится к разработке наиболее рационального графика добычи, который базируется на условии покрытия спроса в каждый момент времени ^ При этом необходимо учитывать периоды возможного спада или роста спроса на угольную продукцию в течение всего периода оптимизации Т путем обеспечения резерва увеличения объёма производства и распределения дополнительных потребностей в соответствии с имеющимися резервами.
В соответствии с этим регулирование параметров технологических процессов подсистемы на шахте осуществляется:
— регулированием нагрузки на /-й очистной забой в момент времени t
ОЩ/ = Осм: X Ысм X ЫсуШ, (4)
Щ и1 ^ й/
при этом нагрузка и численность рабочих в очистном забое в момент времени t являются управляемыми параметрами процесса подсистемы, а количество смен по добыче в сутки, количество суток работы лавы -управляющими-
— регулированием расчетного количества одновременно действующих очистных забоев в момент времени, (троз), определяемое исходя из условия
троз, = тах{т },
^ а
при обеспечении
ти
-Апл. & lt- 0, й/ Я
/=1
(5)
мого параметра
— Тд,
Возможно управление объемом добываемого угля путем изменения одной из составляющих, при условии, что
0 & lt- Бсмпл & lt- Бсм ,
24
0& lt-Мм™ ,
Тсмщ
(8)
(9)
(10)
Пт,.
и — Е Б & lt- 0.
і=1
Параметр сменной нагрузки на забой ограничен по газовому фактору. Это предполагает введение ещё одного управляе-
0 & lt- ЫсутпЛ & lt- Ысут, где Осм — предельно возможная сменная
Щ
нагрузка на очистной забой в
конкретных условиях его работы, определяется согласно (10) — Мсут — количество календарных суток в момент времени ,.
Согласно выполненных исследований и в соответствии с принятым направлением оптимизации параметров при обосновании вариантов по условию ограничения нагрузки на шахту количество одновременно действующих забоев определяется системой неравенств
трози — т & lt- 0
ег, который опреде-
ляется исходя из условия
ОсмЩ/ - Осмгф & lt- 0. (6)
й/ й/
Определим объем планируемой добычи по 1-й шахте в момент времени, как
т
Опл = 2 Осмпл X Ысмпл X Ысутпл, (7), 1 / = 1 щ
где
Опл
— плановый объем добычи угля в
Щ
момент времени, по 1-й шахте из 7-го очистного забоя.
2 о — о & lt- 0 (11)
1, 1щ, 1
7 = 1
Разработанная модель формирования параметра численности комплексной бригады (Ыкб) позволяет сформировать закономерность её изменения в зависимости от нагрузки на забой.
Согласно (1. 10)
0,4033х?
Усра1 = -------------------------7 + 0,2247 (12)
Бсм".
= 1208/щ. (0,977шещ — 0,624) х х (1,46 — 61,464)(1,014 — 0,0092а вш)
(13)
На основе определения Ыкб из вы-
Щ
ражения (1. 16) с учётом принимаемого ограничения скорости подачи комбайна, осуществляется приведение параметра в
соответствие с нагрузкой на очистной забой. Этим обозначена область определения параметров Б и Б, представляемая системой неравенств
О, 1 — Апла & lt- 0 т, —
? Б — Б & lt- 0 (14)
] = 1
Бсмп/ - Бсмгф & lt- 0.
В ходе решения системы взаимозависимость параметров Бем-- и Бем-- определяется как
Б = Бсм X Исм X Ысут. (15)
В соответствии с проблемной постановкой по первому из рассматриваемых вариантов обеспечение условия О- - АплЩ & lt- 0 достигается, согласно (15), путём управления параметрами:
— нагрузкой на очистной забой — Би. -
— количеством одновременно действующих забоев — трозщ.
Логическая взаимосвязь этих параметров может быть выражена
т.
2 Б — Апл & lt-0,
, ,/ й 7 = 1
трозщ — тщ & lt- 0. (16)
Очевидно, что минимальное количество одновременно действующих забоев, обеспечивающих плановую нагрузку на шахту, достигается при максимально возможных нагрузках на забои. В результате решения приведенных систем неравенств формируются параметры технологического процесса
Бпл & lt- Б,
Параметры, Мсут^/'- являют-
Б/ & lt- Бг.
, г) —
(17)
Бсм'-пл & lt- Бсм№, трозп & lt- троз..
пл
пй], Ис: ут, 1/ ся организационными. Управление ими позволяет обосновать нагрузку на забой в течение всего периода реализации проекта, планировать развитие производства на шахте так, что в периоды спада или увеличения спроса на уголь определённого качества изменение объёмов его добычи регулируется графиком работы забоев и выходов рабочих.
Имеющийся резерв увеличения объема добычи из очистного забоя в конкретных горно-геологических условиях и принятых горнотехнических и технологических параметрах ТС подготовки и отработки столба, позволяющий обеспечить дополнительный выпуск продукции в случае сбоев в работе других очистных забоев или других шахт угледобывающего предприятия формируется
— по /-му очистному забою 1- й шахты
К (Б)Й] = Б. — Б/, (18)
— по 1- й шахте
Я (Б)а = Б — Бпл, (19)
при этом он складывается из
— повышения эффективности использования очистной техники, когда
пл_____V п
к -т Бсм
(20)
— максимизации использования ресурса времени эксплуатации забоя — К (Т),/:
К (Т)"/ = 4Исут, — Ысмп х Исутп
*(Т)/ ^ 0.
(21)
Моделирование второго направления формирования вариантов развития горных работ основано на том, что установление оптимальных соотношений параметров ТС и формирование адаптивных моделей подсистем осуществляется с учетом ограничений только по состоянию её запасов, горно-геологическим и горно-техничес-ким условиям их эксплуатации. Обоснование рациональных ТС и их параметров по подсистемам
шахты осуществлено с использованием модели Д ^ max
при условии, что
DcMtij — Dcm2(^ & lt- 0 (22)
3 tij
mpo3ti — този & lt- 0,
где Шозй — количество одновременно действующих забоев, ограниченное состоянием запасов, количеством отрабатываемых пластов, ТС их вскрытия и подготовки, а также последовательность их отработки.
Предлагаемая модель регулирования объема добычи угля в пределах одной шахты позволяет выбрать рациональные варианты её развития, а также осуществлять оперативное управление, нейтрализовать влияние не-
1. Шевяков Л. Д. Основы проектирования угольных шахт. — М., Недра, 1958. — 328 с.
2. Бурчаков А. С., Кузнецов Ю Н. Структура, математическая постановка и реализация прогнозных разработок при проектировании угольных шахт. — Применение ЭВМ и математических методов в горном деле. Труды 17-го Международного симпозиума. — М.: Недра, 1982, т. 1, с. 97−102.
3. Сагинов А. С. Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. Избранные труды. / Под общей редакцией КНАдилова. -Алматы, Гылым, 1995.
4. Митейко А. И. Система автоматизированного проектирования угольных предприятий. -Уголь. № 6. — С. 19−22.
5. Сагинов А. С., Квон С. С., Адилов К. Н. Методы анализа и оптимизации технологических схем угольных шахт. — М., Недра, 1974. — 296 с.
гативных факторов на стабильность работы очистных забоев и шахты в целом.
Общая продолжительность эксплуатации выемочного столба
Тэкс =, отр +, рд / Исут, (23)
7 7 7 ,
где, рд — продолжительность работ по
7
демонтажу оборудования в монтажной камере очистного забоя.
Предложенная модель является основой для привязки моделей выбора рациональных технологических схем и обоснования параметров технологических процессов других подсистем шахты.
В статье осуществлено обоснование параметров подсистемы «длинные комплексно-механизированные забои».
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6. Бурчаков А. С., Малкин А. С., Устинов М. И. Проектирование шахт: Учебник для вузов. М., Недра. — 1985. — 399 с.
7. Дюпин А. Ю. Развитие угольной отрасли Кузбасса в 2003 г. и её дальнейшие перспективы. — Уголь. 2004. — № 4. — С. 5−7.
8. Тёньес Б. Инновационные высокопроизводительные добычные участки на шахтах компании ДСК — первые итоги и следствия. — Глюкауф. 2000. — № 9. — С. 11−17.
9. Трубецкой К. Н., Гурьянов В. В. Повышение эффективности подземной разработки высокогазоносных угольных месторождений на основе организации совместной добычи угля и метана. -Уголь. № 9. — С. 3−6. ШИН
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------
Мельник Владимир Васильевич — доктор технических наук, заведующий кафедрой,
Оганесян Армине Сейрановна — кандидат технических наук, доцент, msmu-prpm@yandex. ru Московский государственный горный университет.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой