EP2102452B1 - Verfahren zur steuerung der produktenförderung im untertägigen bergbau - Google Patents

Verfahren zur steuerung der produktenförderung im untertägigen bergbau Download PDF

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EP2102452B1
EP2102452B1 EP08701043A EP08701043A EP2102452B1 EP 2102452 B1 EP2102452 B1 EP 2102452B1 EP 08701043 A EP08701043 A EP 08701043A EP 08701043 A EP08701043 A EP 08701043A EP 2102452 B1 EP2102452 B1 EP 2102452B1
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F13/00—Transport specially adapted to underground conditions
    • E21F13/02—Transport of mined mineral in galleries
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the discharge of dissolved in underground mining at different points of the mine mining systems Haufwerks about arranged in the mine building funds and bunkers to equipped with a conveyor shaft or to a raw coal transfer point on the day, for example, a raw coal storage.
  • a bunker conveyor overlapping with a second extension conveyor which, in order to increase its storage capacity, has a correspondingly greater length and possibly additionally a correspondingly larger transport cross section than the second extension conveyor, wherein the control or adaptation of the storage capacity by means of a corresponding control of the Conveying speed can be made.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method of the aforementioned type, by means of which a maximum and as constant as possible product delivery to the shaft promotion of a mine can be realized.
  • the invention provides a method in which for the individual conveyors and bunkers connected downstream of each individual picking machine the lowest available conveying capacity of the conveying means and buffering capacity of the bunker systems is determined on the basis of continuously recorded actual data and in a computer-aided control unit with the current one Is-recovery performance and / or expected for a given period target recovery capacity and / or on the past actual data projected plan performance of the associated pinwheeling machine is compared and where detected discrepancies, the control unit automatically compensates for capacity between the individual different siphoning machines downstream funding and Bunkeranlagen by appropriate control of the individual subsidies and bunker systems, taking into account their maximum Fö Coder performance or buffer capacity causes and / or controls the extraction capacity of the in-picking machine, taking into account the respective available delivery capacity of the downstream funding and buffer capacity of bunkers controls.
  • the control method does not provide for any change or adaptation as long as the capacity of the downstream conveyors and bunker systems is equal to the current or for a fixed forecast period planned recovery of a single sear picking machine, taking into account other quantities of HUF received by other siphoning enterprises.
  • the control system automatically compensates for capacity between the different conveying means or bunker systems connected downstream of the different siphoning units, taking into account the actual value given to this squeezing machine. state or the planned in the considered prognosis period target state made, so that, taking into account all individual flow rates an optimum flow rate is achieved.
  • the invention it is possible in an advantageous manner to identify upcoming bottlenecks in the transport routes by predictive forecasting of the processes, both on the extraction side and on the production side, and to counteract them at an early stage and thus by means of suitable measures tailored to the overall system of a mine to avoid in the extraction and advance payment. Since in practice not all mine mining operations oriented in a mine building can and do run at the same time, the production readiness of the mining companies is to be determined for a certain predefined forecast period and then all capacities of the production facilities, including the required buffer capacities, are controlled in such a way that an optimal production volume is carried away becomes.
  • the individual conveying means can be controlled from the shaft back to the extraction means so that they are always operated at a performance limit to be determined and thus "quasi" generate a suction towards the shaft. In this case, if sufficient conveyed is provided, the leading funding will be increased in its actual promotion until the trailing funding has reached its capacity limit. Insofar recognizes and avoids the control system, the critical bottleneck in the discharge, the so-called bottle-neck.
  • the inventive method makes it possible to take planning influence on the quality of the coal subsidized by depending on the raw material properties such as sulfur, chlorine and / or ash content of coal in the different extraction operations coal extraction performance the individual sheres are modified and adapted, whereby at the same time and automatically by adjusting the capacities of the Downstream funding and bunkering is ensured that the specified quantities and qualities within the specified period at the shaft for promotion are available.
  • the speeds of the conveying means and the bunker withdrawal rates for the current buffer capacity of the bunker systems are recorded as actual data for the current conveying capacity of the conveying means.
  • the maximum delivery rate of the conveying means is determined on the basis of performance data of drive motors and / or limit values for engine flows and / or limit values for engine temperatures.
  • a variable adjustment of its speed is given to adapt the vorzuhaltenden buffer capacity of a conveyor.
  • the target recovery time related to the predetermined period of time and / or the past actual data is determined on the basis of the seam thickness and the feed rate of the in-picking machines, wherein, according to a further alternative embodiment, the personnel occupancy of the respective Recovery operation and / or the maintenance data such as maintenance intervals and inspection data.
  • the methane content and / or the CO content is included in the determination of the desired recovery capacity.
  • the recorded actual data from the process of harvesting and conveying in the control unit in some sense logically with each other linked or set in relation to each other, the control unit in response to it by means of suitable computer programs the downstream resources and / or the extraction machines correspondingly controls or identifies their free capacity.
  • control unit causes an increase in the extraction power due to the respective free, not yet exhausted delivery capacity of the downstream funding.
  • control unit Furthermore, it can be provided that the actual data, the desired data and the control processes effected by the control unit are visualized.
  • the scheduling preview is called for a one-touch operation with a temporary priority change.
  • An extraction operation "A" is occupied with two layers; the target subsidy is 4,200 t / d.
  • the control unit checks in an automatic opportunity and risk assessment whether the extraction operation "A” can be temporarily provided with a higher discharge capacity without additionally operating production facilities " B “and / or” C "miss the daily target in the event of a possibly temporary reduction in the removal capacity to be allocated to them, so that the overall result is the best possible flow rate for the extraction operations "A", "B” and "C” is achievable.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Abförderung des von im untertägigen Bergbau an verschiedenen Stellen des Grubengebäudes arbeitenden Hereingewinnungsmaschinen gelösten Haufwerks über im Grubengebäude angeordnete Fördermittel und Bunkeranlagen bis zum mit einer Fördereinrichtung ausgerüsteten Schacht beziehungsweise zu einer Rohkohlenübergabestelle am Tage, zum Beispiel ein Rohkohlenlager.
  • Entsprechend der üblichen und insoweit den Stand der Technik bildenden Vorgehensweise erfolgen die planerische Auslegung wie auch die betriebliche Steuerung der den einzelnen, an verschiedenen Orten des Grubengebäudes eingesetzten Hereingewinnungsmaschinen nachgeordneten Fördermittel und Bunkeranlagen planerisch nach den Leistungsangaben der betreffenden Betriebsmittel und dem theoretischen Anfall des von den Hereingewinnungsmaschinen jeweils gelösten Haufwerks. Bei derartigen Hereingewinnungsmaschinen handelt es sich in Betrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus, auf die nachfolgend beispielhaft Bezug genommen ist, um in Streben eingesetzte Gewinnungsmaschinen oder um in Streckenvortrieben eingesetzte Vortriebsmaschinen. Dabei sollen die zwischen einzelnen Fördermitteln, insbesondere Kettenförderern oder Bandanlagen, eingeschalteten Bunkeranlagen aufgrund ihrer Pufferkapazität für eine Vergleichmäßigung der Förderströme sorgen und kurzzeitige Förderspitzen ausgleichen. Beispielsweise ist ein insoweit gattungsgemäßes Verfahren in der GB 2 093 123 A beschrieben. Bei dem darin beschriebenen Verfahren ist ein mit einem zweiten Streckenförderer überlappender Bunkerförderer vorgesehen, der zur Erhöhung seiner Speicherkapazität eine entsprechend größere Länge und gegebenenfalls zusätzlich einen entsprechend größeren Förderquerschnitt als der zweite Streckenförderer aufweist, wobei die Steuerung bzw. Anpassung der Speicherkapazität durch eine entsprechende Regelung der Fördergeschwindigkeit vorgenommen werden kann.
  • Derartige Puffermöglichkeiten werden jedoch unter heutigen Betriebsbedingungen der Forderung nach einer bestmöglichen Ausnutzung der fixen Förderkapazität eines Schachtes nicht gerecht, da die dynamische Natur eines jeden Bergwerks mit einer Ortsveränderung der Abbau- und Vortriebsbetriebe, einer stetigen Längenveränderung der Fördermittel sowie einer diskontinuierlichen Bereitstellung an Rohstoffprodukten, nämlich Kohle, in der Menge wie auch in der Qualität eine ständige Anpassung des Zusammenspiels der unterschiedlichen Betriebsmittel einer Förderkette an die sich ändernden Betriebsbedingungen erfordert. So können in der Regel kurzzeitige, technisch durchaus mögliche Erhöhungen der Gewinnungsleistung von Hereingewinnungsmaschinen nicht realisiert werden, wenn nicht gleichzeitig die reibungslose Abförderung des hereingewonnenen Haufwerks bis zum Schacht sichergestellt ist. Dabei ist zu vergegenwärtigen, dass der aus dem einen Hereingewinnungsbetrieb kommende Förderstrom mit Förderströmen aus anderen Hereingewinnungsbetrieben zusammengeführt wird, so dass es je nach dem Haufwerksanfall in den Hereingewinnungsbetrieben zu einer gegenseitigen Beeinflussung mit entsprechenden Beschränkungen kommen kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mittels dessen eine maximale und möglichst konstante Produktenbereitstellung an der Schachtförderung eines Bergwerks realisierbar ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
  • Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken ein Verfahren vor, bei welchem für die jeder einzelnen Hereingewinnungsmaschine nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen jeweils die aufgrund von kontinuierlich erfassten Ist-Daten geringste zur Verfügung stehende Förderkapazität der Fördermittel und Pufferkapazität der Bunkeranlagen ermittelt und in einer rechnergestützten Steuereinheit mit der aktuellen Ist-Gewinnungsleistung und/oder der für einen vorgegebenen Zeitraum erwarteten Soll-Gewinnungsleistung und/oder der auf den zurückliegenden Ist-Daten hochgerechneten Planleistung der zugeordneten Hereingewinnungsmaschine verglichen wird und wobei bei festgestellten Abweichungen die Steuereinheit automatisch einen Kapazitätsausgleich zwischen den den einzelnen unterschiedlichen Hereingewinnungsmaschinen nachgeschalteten Fördermitteln und Bunkeranlagen durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Fördermittel und Bunkeranlagen unter Berücksichtigung von deren maximaler Förderleistung beziehungsweise Pufferkapazität bewirkt und/oder die Gewinnungsleistung der Hereingewinnungsmaschine unter Berücksichtigung der jeweils zur Verfügung stehenden Förderkapazität der nachgeschalteten Fördermittel und Pufferkapazität der Bunkeranlagen steuert.
  • So sieht das Steuerungsverfahren solange keine Veränderung beziehungsweise Anpassung vor, solange die Kapazität der nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen unter Berücksichtigung weiterer von anderen Hereingewinnungsbetrieben zufließenden Haufwerksmengen gleich der aktuellen beziehungsweise für einen festgelegten Prognosezeitraum geplanten Gewinnungsleistung einer einzelnen Hereingewinnungsmaschine ist. Kommt es jedoch zu einer in der Steuereinheit festgestellten Abweichung derart, dass ein Kapazitätsengpass in der Abförderung erkennbar wird, so wird von der Steuerung automatisch ein Kapazitätsausgleich zwischen den den unterschiedlichen Hereingewinnungs-betrieben nachgeschalteten unterschiedlichen Fördermitteln beziehungsweise Bunkeranlagen unter Berücksichtigung des an diese Hereingewinnungsmaschine gegebenen Ist-Zustandes beziehungsweise des in dem betrachteten Prognosezeitraums geplanten Soll-Zustandes vorgenommen, so dass unter Berücksichtigung aller einzelnen Förderströme ein Optimum an Fördermenge erreicht wird.
  • Mit der Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, sich anbahnende Engpässe in den Förderwegen durch vorausschauende Prognose der Prozesse, sowohl auf der Gewinnungsseite als auch auf der Förderseite, zu erkennen und frühzeitig gegenzusteuern und damit durch geeignete, auf das Gesamtsystem eines Bergwerks abgestimmte Maßnahmen Stillstände in der Gewinnung und Vorleistung zu vermeiden. Da in der betrieblichen Praxis nicht immer alle in einem Grubengebäude orientierten Hereingewinnungsbetriebe gleichzeitig laufen können und werden, soll für einen bestimmten, vorgegebenen Prognosezeitraum die Gewinnungsbereitschaft der Hereingewinnungsbetriebe bestimmt und daraufhin alle Kapazitäten der Fördermittel einschließlich der erforderlichen Pufferkapazitäten so gesteuert werden, dass eine optimale Fördermenge abgefördert wird. Die einzelnen Fördermittel können vom Schacht aus zurück zu den Gewinnungsmitteln dabei so gesteuert werden, dass sie stets an einer zu bestimmenden Leistungsgrenze betrieben werden und so "quasi" einen Sog zum Schacht hin erzeugen. Dabei kann, falls ausreichend Fördergut bereit gestellt wird, das vorlaufende Fördermittel solange in seiner Ist-Förderung erhöht werden, bis das nachlaufende Fördermittel an seiner Kapazitätsgrenze angelangt ist. Insofern erkennt und vermeidet das Steuerungssystem die kritische Engstelle in der Abförderung, den sogenannten Bottle-neck.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass das erfindungsgemäße Verfahren es ermöglicht, planerischen Einfluss auf die Qualität der geförderten Kohle zu nehmen, indem in Abhängigkeit von den Rohstoffeigenschaften wie Schwefel-, Chlor- und/oder Aschegehalt der in den unterschiedlichen Gewinnungsbetrieben anstehenden Kohle die Gewinnungsleistung der einzelnen Hereingewinnungsbetriebe verändert und angepasst wird, wobei gleichzeitig und automatisch auch durch die Anpassung der Kapazitäten der nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen sichergestellt ist, dass die vorgegebenen Mengen und Qualitäten innerhalb des vorgegebenen Zeitraumes am Schacht zur Förderung zur Verfügung stehen.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass als Ist-Daten für die aktuelle Förderleistung der Fördermittel die Geschwindigkeiten der Fördermittel sowie für die aktuelle Pufferkapazität der Bunkeranlagen die Bunkerabzugsraten erfasst werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die maximale Förderleistung der Fördermittel auf der Basis von Leistungsdaten von Antriebsmotoren und/oder von Grenzwerten für Motorenströme und/oder von Grenzwerten für Motortemperaturen ermittelt wird.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Anpassung der vorzuhaltenden Pufferkapazität eines Fördermittels eine variable Einstellung seiner Geschwindigkeit gegeben.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die auf den vorgegebenen Zeitraum bezogene Soll-Gewinnungsleistung und/oder auf den zurückliegenden Ist-Daten hochgerechnete GEwinnungsleistung auf der Basis der Flözmächtigkeit sowie der Vorschubgeschwindigkeit der Hereingewinnungsmaschinen ermittelt, wobei gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform auch die personelle Belegung des jeweiligen Hereingewinnungsbetriebes und oder die Instandhaltungsdaten wie Wartungsintervalle und Revisionsdaten, berücksichtigt wird.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in die Ermittlung der Soll-Gewinnungsleistung der Methangehalt und/oder der CO-Gehalt einbezogen wird.
  • Die aufgenommenen Ist-Daten aus den Prozessen Hereingewinnung und Förderung werden in der Steuereinheit in gewisser Weise logisch miteinander verknüpft beziehungsweise in Beziehung zueinander gesetzt, wobei die Steuereinheit als Reaktion darauf mittels geeigneter Rechenprogramme die nachgeschalteten Betriebsmittel und/oder die Gewinnungsmaschinen entsprechend ansteuert beziehungsweise deren freie Kapazität ausweist.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eine Erhöhung der Gewinnungsleistung aufgrund der jeweils freien, noch nicht ausgeschöpften Förderkapazität der nachgeschalteten Fördermittel bewirkt.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Ist-Daten die Soll-Daten sowie die von der Steuereinheit bewirkten Steuervorgänge visualisiert werden.
  • Als ein Beispiel eines derartigen Verfahrens sei die Planungsvorschau für einen Hereingewinnungsbetrieb mit einer temporären Prioritätenänderung genannt.
  • Ein Gewinnunsgsbetrieb "A" ist mit zwei Schichten belegt; die Zielförderung beträgt 4.200 t/d. Durch die Ermittlung der Ist-Daten wird erkannt, dass die vorgenannte Zielförderung des betreffenden Gewinnungsbetriebes "A" gefährdet ist, weil die zum Zeitpunkt der Abfrage gegebene Kapazität der nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen bis zum Ende der zweiten Schicht nicht ausreicht, um eine Zielförderung in Höhe von EUR 4.200 t/d zu realisieren.
  • Um dieses Förderziel für den Gewinnungsbetrieb "A" zu erreichen, wird durch die Steuereinheit im Rahmen einer automatischen Chancen- und Risikobewertung überprüft, ob dem Gewinnungsbetrieb "A" temporär eine höhere Abförderkapazität zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass zusätzlich in Betrieb stehende Gewinnungsbetriebe "B" und/oder "C" bei einer eventuell zwischenzeitlichen Herabsetzung der ihnen zuzuweisenden Abförderkapazität das Tagesziel verfehlen, so dass im Ergebnis insgesamt eine bestmögliche Fördermenge für die Gewinnungsbetriebe "A", "B" und "C" erreichbar ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung der Abförderung des von im untertägigen Bergbau an verschiedenen Stellen des Grubengebäudes arbeitenden Hereingewinnungsmaschinen gelösten Haufwerks über im Grubengebäude angeordnete Fördermittel und Bunkeranlagen bis zum mit einer Fördereinrichtung ausgerüsteten Schacht bzw. zu einer Rohkohlenübergabestelle am Tage, dadurch gekennzeichnet, dass für die jeder einzelnen Hereingewinnungsmaschine nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen jeweils die aufgrund von kontinuierlich erfassten Ist-Daten geringste zur Verfügung stehende Förderkapazität der Fördermittel und Pufferkapazität der Bunkeranlagen ermittelt und in einer rechnergestützten Steuereinheit mit der aktuellen Ist-Gewinnungsleistung und/oder der für einen vorgegebenen Zeitraum erwarteten Soll-Gewinnungsleistung und/oder der auf den zurückliegenden Ist-Daten hochgerechneten Planleistung der zugeordneten Hereingewinnungsmaschine verglichen wird und wobei bei festgestellten Abweichungen die Steuereinheit automatisch einen Kapazitätsausgleich zwischen den den einzelnen unterschiedlichen
    Hereingewinnungsmaschinen nachgeschalteten Fördermitteln und Bunkeranlagen durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Fördermittel und Bunkeranlagen unter Berücksichtigung von deren maximaler Förderleistung beziehungsweise Pufferkapazität bewirkt und/oder die Gewinnungsleistung der Hereingewinnungsmaschine unter Berücksichtigung der jeweils zur Verfügung stehenden Förderkapazität der nachgeschalteten Fördermittel und Pufferkapazität der Bunkeranlagen steuert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem als Ist-Daten für die aktuelle Förderleistung der Fördermittel die Geschwindigkeiten der Fördermittel sowie für die aktuelle Pufferkapazität der Bunkeranlagen die Bunkerabzugsraten erfasst werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die maximale Förderleistung der Fördermittel auf der Basis von Leistungsdaten von Antriebsmotoren und/oder von Grenzwerten für Motorenströme und/oder von Grenzwerten für Motortemperaturen ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Pufferkapazität der eingesetzten Fördermittel mittels einer Veränderung ihrer Geschwindigkeit angepasst wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die auf den vorgegebenen Zeitraum bezogene Soll-Gewinnungsleistung einer Hereingewinnungsmaschine auf der Basis, des eine Funktion der Flözmächtigkeit bildenden Gewinnungsquerschnitts und der Vorschubgeschwindigkeit der Hereingewinnungsmaschine ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die auf den
    vorgegebenen Zeitraum bezogene Soll-Gewinnungsleistung und/oder die auf den ermittelten Ist-Daten hochgerechnete Gewinnungsleistung jedes einzelnen Gewinnungsbetriebes unter Berücksichtigung der personellen Belegung des Gewinnungsbetriebes und/oder von Instandhaltungsdaten wie Wartungsintervallen und Revisionsdaten ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Ermittlung der Soll-Gewinnungsleistung jedes einzelnen Gewinnungsbetriebes unter Berücksichtigung der Qualitätsmerkmale der hereinzugewinnenden Kohle wie Schwefel-, Chlor- und/oder Aschegehalt ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem in die Ermittlung der Soll-Gewinnungsleistung der Methangehalt und/oder der CO-Gehalt einbezogen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Steuereinheit eine Erhöhung der Gewinnungsleistung aufgrund der jeweils freien, noch nicht ausgeschöpften Förderkapazität der nachgeschalteten Fördermittel bewirkt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die Ist-Daten die Soll-Daten sowie die von der Steuereinheit bewirkten Steuervorgänge visualisiert werden.
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