EP2247828A1 - Method for controlling longwall mining operations, taking into account air and air conditioning resources - Google Patents

Method for controlling longwall mining operations, taking into account air and air conditioning resources

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Publication number
EP2247828A1
EP2247828A1 EP08715854A EP08715854A EP2247828A1 EP 2247828 A1 EP2247828 A1 EP 2247828A1 EP 08715854 A EP08715854 A EP 08715854A EP 08715854 A EP08715854 A EP 08715854A EP 2247828 A1 EP2247828 A1 EP 2247828A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resources
weather
monitored
longwall
computer unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08715854A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Junker
Walter HERMÜLHEIM
Detlef Rother
Armin Friederich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RAG AG
Original Assignee
RAG AG
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Filing date
Publication date
Application filed by RAG AG filed Critical RAG AG
Publication of EP2247828A1 publication Critical patent/EP2247828A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • E21F3/00—Cooling or drying of air
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
    • 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
    • E21F1/00—Ventilation of mines or tunnels; Distribution of ventilating currents
    • E21F1/006—Ventilation at the working face of galleries or tunnels

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the extraction capacity of coal mined hard coal mining operations, both of a single longwall operation as well as in a combination of several run in a contiguous mine building Streb rehearsalen together.
  • the weather and air-conditioning resources to be supplied to an individual long-distance operation represent a limitation or limitation of the production capacity.
  • These weather and climate-related resources consist essentially of the influencing variables of the fresh weather to be supplied to a longwall operation, the refrigeration capacity of refrigeration systems used and the established gas extraction, with the aforementioned factors influence each other in part.
  • the weather speed must not exceed values of 4 m / s in the stretches and 6 m / s in the stretches, whereby, depending on the available cross sections, the amount of weather to be transmitted is limited.
  • the mountain temperature as well as the installed, preferably electrical power essentially determine the need for refrigeration capacity to be provided to ensure a physiologically acceptable climate for the operator, and finally, a limit of 1% and 1, 5% of methane in the weather flow, exceeding this will result in automatic shutdowns.
  • the methane concentration is in turn also dependent on the transmitted amount of weather as a dilution factor and can be further influenced or controlled by the operation of a gas extraction, the effectiveness of which is in turn dependent on the arrangement and the state of Gasabsaugebohrlöchern.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method of the aforementioned type, by means of which the best possible utilization of the extraction capacity of longwall coal mining operations is feasible.
  • the target data for the weather and air conditioning supply of a planned long-distance operation are determined at an assumed plan flow.
  • the installed capacity, the outgassing behavior of the seam to be recovered and the prevailing mountain temperature outgassing and climate forecasting calculations are performed depending on the planned production yield, with technical feasibility limits such as maximum permissible weather speeds, maximum possible cooler dimensions in relation to the longwall Track dimensions, maximum economically acceptable cold water mass flows and a maximum realizable vacuum in the gas extraction are observed.
  • the feasibility of the supply is also to be considered on the basis of the resources available in the mine building, taking into account the supply of further plants.
  • the first step is for the individual longwall operation
  • the first step is for the individual longwall operation
  • Both increased demand and shortage of individual long-distance farms can be compensated in an automated process by appropriate control by the computer unit across several Streb compassione, so that with the invention, the advantage of a performance optimization on the recovery capacity of an entire mine is possible.
  • Individual influencing factors such as the amount of weather, cooling capacity and gas extraction can also be regulated for individual long-distance farms as well as for several long-term farms.
  • the influencing variables for the weather and air-conditioning resources are individually monitored in the computer unit within setpoint / actual analyzes, and an automatic readjustment of the respective influencing variable takes place before reaching a set limit value for an individual influencing variable.
  • a priority list for the automated change of the supply of individual Streb compassionen is stored with weather and air conditioning resources;
  • the priority list can be freely parameterized as a function of the actual state of the individual longwall farms connected to a corresponding supply equalization.
  • the incoming actual data in the computer unit is subjected to a plausibility check for the exceeding of customary data deviations and that a fault message is generated in the presence of such deviations.
  • a plausibility check for the exceeding of customary data deviations and that a fault message is generated in the presence of such deviations.
  • the case may occur that one or more sensors fail or indicate significantly different signal sizes within a short transmission interval.
  • it can be determined in the computer unit whether the values transmitted by the sensors are within given limits. If there is a system-relevant disturbance, the system error can be logged and displayed.
  • the weather speed is monitored by means of at individual points in the longwall or the downstream sections.
  • the concentration of methane is monitored on the weather current, as well as the voltage applied to a gas manifold negative pressure as well as the discharged via a gas manifold volume flow and / or the methane concentration in the gas extraction.
  • the actual data determined in each case provide an indication of the respective current consumption of weather and air-conditioning resources which is to be compared with the corresponding desired data stored in the computer unit.
  • the soli-actual comparison can then be used to introduce appropriate changes in the supply of individual plants with weather and climate-related resources in an automated form.
  • at least several long-distance farms are to work around in the mine of a mine with a central refrigeration and a central gas extraction. It is assumed according to an embodiment of the invention that a strut A produces a metrologically detected raw coal flow in the order of its planned flow rate, which is usually recognized below the technically possible production maximum.
  • Sensors detect the concentration of methane gas at various points of the Abwetterstroms, so that with the data determined there, for example, reference variables M l, M2, M3 .... are recorded for the control of the weather and air conditioning resources. Furthermore, the voltage applied to the gas manifold negative pressure and also the methane concentration of the effluent in the gas manifold gas flow is detected, also the weather volume flows in the stratified operation associated routes. As further reference variables, the physical quantities for estimating the climate sum values determined in a manner known per se are also determined at selected locations with KLI 1, KLI 2, KLI 3. The weather volume flow required for the current operating state is adjusted with the aid of an OR combination of the reference variables M1, M2, M3 ...
  • a further control step for example, negative pressure and volumetric flow rate of the gas evacuation are then readjusted with regard to the optimal mixture composition for subsequent utilization of the extracted methane, as long as this does not affect the reference variables for the control of the weather and air conditioning resources.
  • negative pressure and volumetric flow rate of the gas evacuation are then readjusted with regard to the optimal mixture composition for subsequent utilization of the extracted methane, as long as this does not affect the reference variables for the control of the weather and air conditioning resources.
  • free weather and climate engineering resources of the aforementioned type are used for a total optimization of the mining power of the mine.
  • the cold water flow rates are automatically controlled so that the first possible complete in all ongoing longwall mining operations of the respective operating condition of the Streb jose triggered basic requirements are met.
  • Defaults for the control behavior for demand deviations up or down can be freely programmed in the sense of a priority list. This can manifest itself, for example, in a shutdown or re-allocation of long-distance farms or in a supply of climatically demanding farms with excess cold water. The same applies mutatis mutandis to the weather volume flows recorded as actual data.
  • a reduction in the total weather or cold water quantities at a partial load driven by the overall system mine can also be represented by the procedure according to the invention, unless there are technological reasons for a uniform loading of the weather or refrigeration machines used.
  • a raw coal flow stream-specific outgassing and climate forecast for the progressive Creation created by means of the first in the planning stage stored in the computer unit target data as specifications for the actual control are constantly updated.
  • These updated setpoints are correlated in the computer unit with the actual values actually determined. Differences found here can either directly indicate a specific individual deviation as the cause of the difference. In such a case identified individual deviation, for example, an automatic troubleshooting can be initiated, such as an automatic cleaning of a cooler with a drop in the cold water return temperature.
  • a checklist with notes and error messages can be created in the computer unit, on the basis of which a regulation of the associated reference variables as well as of the thus superimposed reference variables takes place. After the adjustment and, if necessary, restoration of the condition, any remaining deviations can be systematically stored in a database of the computer unit and used for a regular recalibration of the prognosis of outgassing and climate behavior used.

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Abstract

Disclosed is a method for controlling the yield of longwall coal mining operations. In said method, the demand of each longwall operation for air and air conditioning resources, i.e. the air to be supplied, the cooling power to be made available by cooling systems used, and the gas aspiration to be installed, is determined as variables influencing an expected yield in the form of desired data to be stored in a computer unit, said demand being determined based on the data to be specified for the machinery required for the longwall operations and the deposit parameters applicable to the face areas to be mined by each longwall operation, and the actual data for the quantity of extracted raw coal, the air flowing through each longwall operation, the supplied cooling power, and the gas aspiration is acquired during the extraction process by means of installed sensors and is fed to the computer unit. When a demand for additional air and air conditioning resources is identified, said demand is met by redirecting excess resources available in other longwall operations, and when a smaller demand is identified, excess resources are redirected to other longwall operations having a shortage of needed resources.

Description

Verfahren zur Steuerung von Strebbetrieben unter Einbeziehung von wetter- und klimatechnischen Ressourcen Method for the control of longwall operations including weather and climate resources
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Gewinnungsleistung von im untertägigen Steinkohlenbergbau geführten Strebbetrieben, und zwar sowohl eines einzelnen Strebbetriebes als auch in einer Verknüpfung von mehreren in einem zusammenhängenden Grubengebäude geführten Strebbetrieben miteinander.The invention relates to a method for controlling the extraction capacity of coal mined hard coal mining operations, both of a single longwall operation as well as in a combination of several run in a contiguous mine building Strebbetrieben together.
In Betrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus besteht generell das Problem einer optimalen Ausnutzung der installierten Gewinnungsleistung sowohl einzelner Strebbetriebe als auch mehrerer Strebbetriebe in ihrer Summe. Dabei stellen die jeweils für die optimale Leistungsentfaltung einem einzelnen Strebbetrieb zuzuführenden wetter- und klimatechnischen Ressourcen eine Begrenzung beziehungsweise Einschränkung der Gewinnungsleistung dar. Diese wetter- und klimatechnischen Ressourcen bestehen im wesentlichen aus den Einflussgrößen der einem Strebbetrieb zuzuführenden Frischwetter, der vorzuhaltenden Kälteleistung von eingesetzten Kühlanlagen sowie der eingerichteten Gasabsaugung, wobei sich die vorgenannten Einflussgrößen zum Teil gegenseitig beeinflussen. So darf die Wettergeschwindigkeit Werte von 4 m/s in den Strebbetrieben und 6 m/s in den Strecken nicht überschreiten, wodurch in Abhängigkeit von den jeweils zur Verfügung stehenden Querschnitten die durchzuleitende Wettermenge begrenzt ist. Die Gebirgstemperatur sowie die installierte, vorzugsweise elektrische Leistung bestimmen im wesentlichen den Bedarf an vorzuhaltender Kälteleistung, um ein physiologisch noch annehmbares Klima für das Bedienungspersonal sicherzustellen, und schließlich ist ein Grenzwert von 1 % bzw. 1 ,5% an Methan im Wetterstrom zu beachten, dessen Überschreiten zu automatischen Betriebsabschaltungen führt. Die Methankonzentration ist dabei wiederum auch abhängig von der durchgeleiteten Wettermenge als Verdünnungsfaktor und kann weiterhin durch den Betrieb einer Gasabsaugung beeinflusst beziehungsweise gesteuert werden, deren Wirksamkeit wiederum auch von der Anordnung und dem Zustand von Gasabsaugebohrlöchern abhängig ist.In enterprises of the underground coal industry there is generally the problem of an optimal utilization of the installed production capacity of both individual long-term farms and several long-term farms in their total. The weather and air-conditioning resources to be supplied to an individual long-distance operation represent a limitation or limitation of the production capacity. These weather and climate-related resources consist essentially of the influencing variables of the fresh weather to be supplied to a longwall operation, the refrigeration capacity of refrigeration systems used and the established gas extraction, with the aforementioned factors influence each other in part. Thus, the weather speed must not exceed values of 4 m / s in the stretches and 6 m / s in the stretches, whereby, depending on the available cross sections, the amount of weather to be transmitted is limited. The mountain temperature as well as the installed, preferably electrical power essentially determine the need for refrigeration capacity to be provided to ensure a physiologically acceptable climate for the operator, and finally, a limit of 1% and 1, 5% of methane in the weather flow, exceeding this will result in automatic shutdowns. The methane concentration is in turn also dependent on the transmitted amount of weather as a dilution factor and can be further influenced or controlled by the operation of a gas extraction, the effectiveness of which is in turn dependent on the arrangement and the state of Gasabsaugebohrlöchern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mittels dessen eine möglichst optimale Ausnutzung der Gewinnungsleistung von Strebbetrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus realisierbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying a method of the aforementioned type, by means of which the best possible utilization of the extraction capacity of longwall coal mining operations is feasible.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.The solution to this problem arises, including advantageous refinements and developments of the invention from the content of the claims, which are adjusted to this description.
Die Erfindung sieht hierzu ein Verfahren vor, bei welchem aufgrund der für die maschinelle Ausrüstung der Strebbetriebe sowie für die von den jeweiligen Strebbetrieben zu durchfahrenden Verhiebsflächen geltenden Lagerstättenparameter geltenden Daten der Bedarf des jeweiligen Strebbetriebs an wetter- und klimatechnischen Ressourcen auf der Basis von zuzuführenden Wettern, an vorzuhaltender Kälteleistung von eingesetzten Kühlanlagen sowie an einzurichtender Gasabsaugung als Einflussgrößen für eine Soll-Fördermenge eines Strebbetriebs in Form von in einer Rechnereinheit abzuspeichernden Soll-Daten ermittelt wird und während des laufenden Betriebs zu den einzelnen Strebbetrieben die Ist-Daten für die Rohkohlenfördermenge sowie für die den jeweiligen Strebbetrieb durchströmenden Wetter, für die jeweils zugeführte Kälteleistung und für die Gasabsaugung mittels installierter Sensoren erfasst und der Rechnereinheit zugeführt werden, und wobei bei Erkennung eines Mehrbedarfs an wetter- und klimatechnischen Ressourcen die Bedarfsdeckung über eine Umsteuerung von an anderen Strebbetrieben zur Verfügung stehenden Überschuss-Ressourcen eingeleitet wird und bei Erkennung eines Minderbedarfs überschüssige Ressourcen an andere Strebbetriebe mit entsprechenden Bedarfslücken umgeleitet werden.For this purpose, the invention provides a method in which, on the basis of the deposit parameters applicable to the equipment of the longwall farms and the paving areas to be passed by the respective piers, the demand of the respective plowing plant for weather and climate-related resources on the basis of supplied bettors, To be kept to be maintained refrigeration capacity of refrigeration systems used as well as established gas extraction as influencing variables for a target flow rate of a Strebbetriebs in the form of stored in a computer unit target data and during operation to the individual Strebbetrieben the actual data for the raw coal delivery and for the the respective longwall operation through-flowing weather, for each supplied cooling capacity and for the gas extraction by means of installed sensors detected and supplied to the computer unit, and when detecting an increase in demand for weather and air conditioning resources, the demand coverage via a reversal of available at other Strebbetrieben surplus resources initiated and, if a shortage is identified, surplus resources will be diverted to other long-distance
Danach werden zunächst in einer ersten Phase die Soll-Daten für die wetterund klimatechnische Versorgung eines geplanten Strebbetriebes bei einer angenommenen Plan-Fördermenge ermittelt. Ausgehend von den geplanten Querschnitten, der installierten Leistung, dem Ausgasungsverhalten des hereinzugewinnenden Flözes und der vorherrschenden Gebirgstemperatur werden Ausgasungs- und Klimavorausberechnungen in Abhängigkeit von der geplanten Gewinnungsleistung durchgeführt, wobei technische Machbarkeitsgrenzen wie maximal zulässige Wettergeschwindigkeiten, maximal mögliche Kühlerdimensionen im Verhältnis zu den Streb- und Streckenabmessungen, maximal wirtschaftlich vertretbare Kaltwassermassenströme sowie ein maximal realisierbarer Unterdruck in der Gasabsaugung zu beachten sind. Auch ist die Realisierbarkeit der Versorgung anhand der im Grubengebäude unter Berücksichtigung der Versorgung weiterer Betriebe zur Verfügung stehenden Ressourcen zu beachten.Thereafter, first in a first phase, the target data for the weather and air conditioning supply of a planned long-distance operation are determined at an assumed plan flow. Based on the planned cross sections, the installed capacity, the outgassing behavior of the seam to be recovered and the prevailing mountain temperature, outgassing and climate forecasting calculations are performed depending on the planned production yield, with technical feasibility limits such as maximum permissible weather speeds, maximum possible cooler dimensions in relation to the longwall Track dimensions, maximum economically acceptable cold water mass flows and a maximum realizable vacuum in the gas extraction are observed. The feasibility of the supply is also to be considered on the basis of the resources available in the mine building, taking into account the supply of further plants.
Soweit im späteren Betrieb mit entsprechend im Strebbetrieb installierten Sensoren die Ist-Werte bezüglich der genannten Einflussgrößen für die wetter- und klimatechnischen Ressourcen fortlaufend und in Echtzeit erfasst und in einer entsprechend eingerichteten Rechnereinheit mit den dort abgelegten Sollwerten verglichen werden, ist zunächst für den einzelnen Strebbetrieb zu ermitteln, ob ein Mehrbedarf an wetter- und klimatechnischen Ressourcen gegeben ist, um eine vorgegebene und technisch realisierbare Rohkohlenfördermenge zu erreichen, oder ob die zur Verfügung stehenden wetter- und klimatechnischen Ressourcen bei Realisierung der aktuellen Rohkohlenfördermenge nicht ausgeschöpft werden, so dass ein gewisser Überschuss zur Verfügung steht. Sowohl Mehrbedarf als auch Minderbedarf einzelner Strebbetriebe können in einem automatisierten Ablauf durch entsprechende Ansteuerung seitens der Rechnereinheit über mehrere Strebbetriebe hinweg ausgeglichen werden, so dass mit der Erfindung der Vorteil einer Leistungsoptimierung über die Gewinnungskapazitäten eines gesamten Bergwerks hinweg möglich ist. Dabei können auch einzelne Einflussgrößen wie Wettermenge, Kälteleistung und Gasabsaugung für einzelne Strebbetriebe wie auch über mehrere Strebbetriebe hinweg eingeregelt werden.Insofar as the actual values relating to the influencing variables mentioned for the weather and air-conditioning resources are recorded continuously and in real time and compared in a correspondingly configured computer unit with the setpoint values stored there in subsequent operation with appropriately installed sensors in the longwall operation, the first step is for the individual longwall operation To determine whether there is an additional need for weather and climate engineering resources to achieve a given and technically feasible crude coal production, or whether the available weather and air conditioning resources are not exhausted when real gross carbon production is realized, so that a certain surplus is available. Both increased demand and shortage of individual long-distance farms can be compensated in an automated process by appropriate control by the computer unit across several Strebbetriebe, so that with the invention, the advantage of a performance optimization on the recovery capacity of an entire mine is possible. Individual influencing factors such as the amount of weather, cooling capacity and gas extraction can also be regulated for individual long-distance farms as well as for several long-term farms.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Rechnereinheit die Einflussgrößen für die wetter- und klimatechnischen Ressourcen im Rahmen von Soll-/Ist-Analysen einzeln überwacht und vor Erreichen eines eingestellten Grenzwertes für eine einzelne Einflussgröße eine automatische Nachregelung der betreffenden Einflussgröße erfolgt.According to one exemplary embodiment of the invention, the influencing variables for the weather and air-conditioning resources are individually monitored in the computer unit within setpoint / actual analyzes, and an automatic readjustment of the respective influencing variable takes place before reaching a set limit value for an individual influencing variable.
Im Rahmen der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in der eine Mehrzahl von Strebbetrieben steuernden Rechnereinheit eine Prioritätenliste zur automatisierten Veränderung der Versorgung von einzelnen Strebbetrieben mit wetter- und klimatechnischen Ressourcen abgelegt ist; dabei ist die Prioritätenliste in Abhängigkeit von dem Ist-Zustand der einzelnen, an einen entsprechenden Versorgungsausgleich angeschlossenen Strebbetriebe frei parametrierbar.As part of the application of the method according to the invention can be provided that in the a plurality of Strebbetrieben controlling computer unit a priority list for the automated change of the supply of individual Strebbetrieben is stored with weather and air conditioning resources; In this case, the priority list can be freely parameterized as a function of the actual state of the individual longwall farms connected to a corresponding supply equalization.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die eingehenden Ist-Daten in der Rechnereinheit einer Plausibilitätskontrolle auf Überschreiten üblicher Datenabweichungen unterzogen und bei Vorliegen derartiger Abweichungen eine Störmeldung generiert wird. So kann der Fall eintreten, dass einer oder mehrere Sensoren ausfallen oder innerhalb eines kurzen Übertragungsintervalls deutlich abweichende Signalgrößen anzeigen. In solchen Fällen kann in der Rechnereinheit ermittelt werden, ob die von den Sensoren übertragenen Werte im Rahmen von vorgegebenen Grenzen liegen. Liegt eine systemrelevante Störgröße vor, so kann der Systemfehler protokolliert und angezeigt werden. Weiterhin ist es möglich, in der Rechnereinheit für das Vorliegen von systemrelevanten Störgrößen eine Prioritätenliste zu hinterlegen dahingehend, ob vor oder nachgeschaltete Sensoren zur Abbildung eines Steuerungswertes für die Ressourcenermittelung herangezogen werden können. Wenn dies möglich ist, kann die Rechnereinheit den üblichen Ablauf folgen.According to one embodiment of the invention, it is provided that the incoming actual data in the computer unit is subjected to a plausibility check for the exceeding of customary data deviations and that a fault message is generated in the presence of such deviations. Thus, the case may occur that one or more sensors fail or indicate significantly different signal sizes within a short transmission interval. In such cases, it can be determined in the computer unit whether the values transmitted by the sensors are within given limits. If there is a system-relevant disturbance, the system error can be logged and displayed. Furthermore, it is possible to store a list of priorities in the computer unit for the presence of system-relevant disturbance variables as to whether upstream or downstream sensors can be used to map a control value for the resource determination. If this is possible, the computer unit can follow the usual procedure.
Im einzelnen kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass jeweils die Wettergeschwindigkeit mittels an einzelnen Stellen in den Strebbetrieben beziehungsweise den nachgeschalteten Strecken überwacht werden.In particular, according to one embodiment of the invention, it may be provided that in each case the weather speed is monitored by means of at individual points in the longwall or the downstream sections.
Entsprechendes gilt auch für die Überwachung der Kälteleistung, in dem beispielsweise der Durchsatz an Kaltwasser oder aber die Kaltwasservorlauftemperatur und/oder die Kaltwasserrücklauftemperatur überwacht werden. Auch kann eine Überwachung der Laufleistung der an den Kühlvorrichtungen eingesetzten Ventilatoren eingerichtet sein.The same applies to the monitoring of the cooling capacity, in which, for example, the throughput of cold water or the cold water inlet temperature and / or the cold water return temperature are monitored. It is also possible to set up monitoring of the mileage of the fans used on the cooling devices.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Konzentration an Methan am Wetterstrom überwacht wird, ebenso der an einer Gassammelleitung anliegende Unterdruck wie auch der über eine Gassammelleitung abgeführte Volumenstrom und/oder die Methankonzentration in der Gasabsaugung.Furthermore, it can be provided that the concentration of methane is monitored on the weather current, as well as the voltage applied to a gas manifold negative pressure as well as the discharged via a gas manifold volume flow and / or the methane concentration in the gas extraction.
Die jeweils ermittelten Ist-Daten geben einen Anhalt für den jeweils aktuellen Verbrauch an wetter- und klimatechnischen Ressourcen, der den entsprechend in der Rechnereinheit abgelegten Soll-Daten gegenüber zu stellen ist. Aus dem Soli-Ist-Vergleich können dann in einer automatisierten Form entsprechende Veränderungen bei der Versorgung einzelner Betriebe mit wetter- und klimatechnischen Ressourcen eingeleitet werden. Im Rahmen eines Ausführungsbeispiels sollen in dem Grubengebäude eines Bergwerks mit einer zentralen Kälteerzeugung und einer zentralen Gasabsaugung mindestens mehrere Strebbetriebe umgehen. Dabei wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angenommen, dass ein Streb A einen messtechnisch erfassten Rohkohlenförderstrom in der Größenordnung seiner Plan-Fördermenge produziert, die in der Regel unterhalb des technisch möglichen Produktionsmaximums angesetzt ist. Sensoren erfassen die Konzentration an Methangas an verschiedenen Punkten des Abwetterstroms, so dass mit den dort ermittelten Daten beispielsweise Führungsgrößen M l , M2, M3.... für die Steuerung der wetter- und klimatechnischen Ressourcen aufgenommen werden. Weiterhin wird der an der Gassammelleitung anliegende Unterdruck sowie auch die Methankonzentration des in der Gassammelleitung abfließenden Gasstroms erfasst, ferner die Wettervolumenströme in den dem Strebbetrieb zugeordneten Strecken. Als weitere Führungsgrößen werden die physikalischen Größen zur Abschätzung der in an sich bekannter Weise ermittelten Klimasummenwerte ebenfalls an ausgewählten Orten mit KLI l , KLI2, KLI3.... ermittelt. Der für den j eweils geltenden Betriebszustand erforderliche Wettervolumenstrom wird mit Hilfe einer Oder-Verknüpfung der Führungsgrößen Ml , M2, M3... bzw. KLI 1 , KLI2, KLI3... eingeregelt, je nachdem, an welcher Führungsgröße gegebenenfalls ein eingestellter Grenzwert zuerst erreicht wird. Diese Regelung geschieht auf der Grundlage einer geeigneten und in das System integrierten Analyse des Regelungsverhaltens derart, dass eine Grenzwertüberschreitung mit einer eventuell dadurch ausgelösten Betriebsunterbrechung vermieden wird.The actual data determined in each case provide an indication of the respective current consumption of weather and air-conditioning resources which is to be compared with the corresponding desired data stored in the computer unit. The soli-actual comparison can then be used to introduce appropriate changes in the supply of individual plants with weather and climate-related resources in an automated form. In the context of one exemplary embodiment, at least several long-distance farms are to work around in the mine of a mine with a central refrigeration and a central gas extraction. It is assumed according to an embodiment of the invention that a strut A produces a metrologically detected raw coal flow in the order of its planned flow rate, which is usually recognized below the technically possible production maximum. Sensors detect the concentration of methane gas at various points of the Abwetterstroms, so that with the data determined there, for example, reference variables M l, M2, M3 .... are recorded for the control of the weather and air conditioning resources. Furthermore, the voltage applied to the gas manifold negative pressure and also the methane concentration of the effluent in the gas manifold gas flow is detected, also the weather volume flows in the stratified operation associated routes. As further reference variables, the physical quantities for estimating the climate sum values determined in a manner known per se are also determined at selected locations with KLI 1, KLI 2, KLI 3. The weather volume flow required for the current operating state is adjusted with the aid of an OR combination of the reference variables M1, M2, M3 ... or KLI 1, KLI2, KLI3 ..., depending on which reference variable, if applicable, a set limit value first is reached. This control is done on the basis of a suitable and integrated in the system analysis of the control behavior such that a limit is exceeded with a possible business interruption triggered thereby avoided.
In einem weiteren Regelungsschritt werden dann beispielsweise Unterdruck und Volumenstrom der Gasabsaugung hinsichtlich der optimalen Gemischzusammensetzung für eine nachfolgende Verwertung des abgesaugten Methans nachgeregelt, solange hierdurch nicht die Führungsgrößen für die Steuerung der wetter- und klimatechnischen Ressourcen beeinflusst werden. Während der durch die Rechnereinheit abgewickelten Regeleingriffe erfolgt ein fortwährender Veränderungsabgleich, um das Überschwingen ineinander greifenden Regelprozesse zu vermeiden. Dabei sind die Rangfolge der Führungsgrößen und deren Reihenfolge wie auch eine einzurichtende Dämpfung der Regelschritte in dem vorgeschriebenen Zusammenhang frei programmierbar. Im Ergebnis verbleiben nach erfolgter Regelung bei der aktuellen Rohkohlenförderung eines Strebbetriebes im einzelnen nicht ausgeschöpfte wetter- und klimatechnische Ressourcen, wie zum Beispiel Wettervolumenströme oder Kaltwasservolumenströme, die in einem weiteren, in der Rechnereinheit auszuführenden Regelungsschritt zur Leistungsoptimierung anderer Strebbetriebe in dem Bergwerk zur Verfügung stehen.In a further control step, for example, negative pressure and volumetric flow rate of the gas evacuation are then readjusted with regard to the optimal mixture composition for subsequent utilization of the extracted methane, as long as this does not affect the reference variables for the control of the weather and air conditioning resources. During the control interventions performed by the computer unit, a continuous change adjustment takes place in order to avoid overshooting interlocking control processes. The ranking of the reference variables and their sequence as well as a damping of the control steps to be established in the prescribed context are freely programmable. In the result remain after the scheme in the current raw coal mining a Strebbetriebes not exhausted weather and climate engineering resources, such as weather volume flows or cold water flow rates, which are available in another, to be executed in the computer unit control step for optimizing the performance of other longwall mines in the mine.
So werden freie wetter- und klimatechnische Ressourcen der vorgenannten Art für eine Gesamtoptimierung der Gewinnungsleistung des Bergwerks verwendet. Hierzu werden beispielsweise die Kaltwasservolumenströme automatisch so geregelt, dass zunächst möglich vollzählig in allen laufenden Strebbetrieben des Bergwerks die durch den jeweiligen Betriebszustand der Strebbetriebe ausgelösten Grundanforderungen erfüllt werden. Vorgaben für das Regelungsverhalten bei Bedarfsabweichungen nach oben oder unten können im Sinne einer Prioritätenliste frei programmiert werden. Dies kann sich beispielsweise in einer Abschaltung oder Umbelegung von Strebbetrieben oder in einer Versorgung klimatisch besonders anspruchsvoller Betriebe mit überschüssigem Kaltwasser äußern. Gleiches gilt sinngemäß für die als Ist- Daten erfassten Wettervolumenströme. Eine Reduzierung der Gesamtwetteroder Kaltwassermengen bei einer vom Gesamtsystem Bergwerk gefahrenen Teillast ist mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ebenfalls darstellbar, sofern nicht technologische Gründe für eine gleichmäßige Belastung der eingesetzten Wetter- oder Kältemaschinen sprechen.Thus, free weather and climate engineering resources of the aforementioned type are used for a total optimization of the mining power of the mine. For this purpose, for example, the cold water flow rates are automatically controlled so that the first possible complete in all ongoing longwall mining operations of the respective operating condition of the Strebbetriebe triggered basic requirements are met. Defaults for the control behavior for demand deviations up or down can be freely programmed in the sense of a priority list. This can manifest itself, for example, in a shutdown or re-allocation of long-distance farms or in a supply of climatically demanding farms with excess cold water. The same applies mutatis mutandis to the weather volume flows recorded as actual data. A reduction in the total weather or cold water quantities at a partial load driven by the overall system mine can also be represented by the procedure according to the invention, unless there are technological reasons for a uniform loading of the weather or refrigeration machines used.
Zusätzlich wird in der Rechnereinheit auf der Grundlage des in Echtzeit ermittelten Rohkohlenförderstroms fortlaufend eine rohkohlenförderstrom- spezifische Ausgasungs- und Klimaprognose für die fortschreitende Gewinnung erstellt, mittels der die zunächst im Planungsstadium in der Rechnereinheit abgelegten Solldaten als Vorgaben für die Ist-Steuerung ständig aktualisiert werden. Diese aktualisierten Sollwerte werden in der Rechnereinheit mit den dann tatsächlich ermittelten Ist-Werten korreliert. Dabei festgestellte Differenzen können entweder direkt auf eine bestimmte Einzelabweichung als Ursache für die Differenz hindeuten. Bei einer solchermaßen identifizierten Einzelabweichung kann beispielsweise eine automatische Störungsbeseitigung eingeleitet werden, wie zum Beispiel ein automatisches Abreinigen eines Kühlers bei Absinken der Kaltwasser- Rücklauftemperatur. Deuten die festgestellten Abweichungen auf komplexere Ursachen hin, kann in der Rechnereinheit eine Checkliste mit Hinweisen und Fehlermeldungen erstellt werden, aufgrund derer eine Einregelung der zugehörigen wie auch der sich damit überlagernden Führungsgrößen erfolgt. Nach erfolgter Einregelung und gegebenenfalls Wiederherstellung des SoIl- Zustands können eventuell noch verbleibende Abweichungen systematisch in einer Datenbank der Rechnereinheit abgelegt und zu einer regelmäßigen Rekalibrierung der eingesetzten Prognostizierung von Ausgasungs- und Klimaverhalten herangezogen werden.In addition, in the computer unit on the basis of the raw coal flow rate determined in real time, a raw coal flow stream-specific outgassing and climate forecast for the progressive Creation created by means of the first in the planning stage stored in the computer unit target data as specifications for the actual control are constantly updated. These updated setpoints are correlated in the computer unit with the actual values actually determined. Differences found here can either directly indicate a specific individual deviation as the cause of the difference. In such a case identified individual deviation, for example, an automatic troubleshooting can be initiated, such as an automatic cleaning of a cooler with a drop in the cold water return temperature. If the detected deviations point to more complex causes, a checklist with notes and error messages can be created in the computer unit, on the basis of which a regulation of the associated reference variables as well as of the thus superimposed reference variables takes place. After the adjustment and, if necessary, restoration of the condition, any remaining deviations can be systematically stored in a database of the computer unit and used for a regular recalibration of the prognosis of outgassing and climate behavior used.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features disclosed in the foregoing description, the claims, the abstract and the drawings of the subject matter of these documents may be essential individually as well as in any combination with each other for the realization of the invention in its various embodiments.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur Steuerung der Gewinnungsleistung von im untertägigen Steinkohlenbergbau geführten Strebbetrieben, bei welchem aufgrund der für die maschinelle Ausrüstung der Strebbetriebe sowie für die von den jeweiligen Strebbetrieben zu durchfahrenden Verhiebsflächen geltenden Lagerstättenparameter anzusetzenden Daten der Bedarf des jeweiligen Strebbetriebs an wetter- und klimatechnischen Ressourcen auf der Basis von zuzuführenden Wettern, an vorzuhaltender Kälteleistung von eingesetzten Kühlanlagen sowie an einzurichtender Gasabsaugung als Einflussgrößen für eine Plan-Fördermenge des Strebbetriebs in Form von in einer Rechnereinheit abzuspeichernden Soll-Daten ermittelt wird und während des laufenden Betriebs zu den einzelnen Strebbetrieben die Ist-Daten für die Rohkohlenfördermenge sowie für die den jeweiligen Strebbetrieb durchströmenden Wetter, für die jeweils zugeführte Kälteleistung und für die Gasabsaugung mittels installierter Sensoren erfasst und der Rechnereinheit zugeführt werden, und wobei bei Erkennung eines Mehrbedarfs an wetter- und klimatechnischen Ressourcen die Bedarfsdeckung über eine Umsteuerung von an anderen Strebbetrieben zur Verfügung stehenden Überschuss-Ressourcen eingeleitet wird und bei Erkennung eines Minderbedarfs überschüssige Ressourcen an andere Strebbetriebe mit entsprechenden Bedarfslücken umgeleitet werden.1. A method for controlling the extraction rate of coal mined hard-coal mining operations, where based on the applicable for the equipment of the Strebbetriebe as well as for the respective Strebbetrieben applicable to drive through paving parameters data to be applied, the needs of the respective Strebbetriebs to weather and climatic resources on the base of supplied bettors to be kept at refrigeration capacity of refrigeration systems used as well as to be established gas extraction as influencing variables for a plan flow rate of the longwall operation in the form of stored in a computer unit target data is determined and during operation to the individual Strebbetrieben the actual data for the raw coal delivery rate as well as for the respective long-distance running weather, for each supplied cooling capacity and for the gas extraction by means of installed sensors detected and the Computing unit are supplied, and wherein upon detection of an increase in demand for weather and climate resources, the demand coverage is initiated by a reversal of available on other long-term surplus resources and redundancy of excess resources are redirected to other long-distance farms with corresponding needs gaps.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem in der Rechnereinheit die Einflussgrößen für die wetter- und klimatechnischen Ressourcen im Rahmen von Soll-/Ist-Analysen einzeln überwacht und vor Erreichen eines eingestellten Grenzwertes für eine einzelne Einflussgröße eine automatische Nachregelung der betreffenden Einflussgröße erfolgt. 2. The method of claim 1, wherein in the computer unit, the influencing variables for the weather and air-conditioning resources in the context of target / actual analyzes individually monitored and before reaching a set limit for a single influencing variable automatic readjustment of the relevant influence.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem in der eine Mehrzahl von Strebbetrieben steuernden Rechnereinheit eine Prioritätenliste zur automatisierten Veränderung der Versorgung von einzelnen Strebbetrieben mit wetter- und klimatechnischen Ressourcen abgelegt ist.3. The method of claim 1 or 2, wherein in the a plurality of Strebbetrieben controlling computer unit a priority list for the automated change of the supply of individual Strebbetrieben with weather and climatic resources is stored.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , bei welchem die eingehenden Ist-Daten in der Rechnereinheit einer Plausibilitätskontrolle auf Überschreiten üblicher Datenabweichungen unterzogen und bei Vorliegen derartiger Abweichungen eine Störmeldung generiert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the incoming actual data in the computer unit of a plausibility check on exceeding usual data deviations and in the presence of such deviations a fault message is generated.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem jeweils die Wettergeschwindigkeit überwacht wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein in each case the weather speed is monitored.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem jeweils der Durchsatz an Kaltwasser überwacht wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in each case the throughput of cold water is monitored.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem jeweils die Kaltwasservorlauftemperatur und/oder die Kaltwasserrücklauftemperatur überwacht wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein in each case the cold water inlet temperature and / or the cold water return temperature is monitored.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem jeweils die Laufleistung der an den Kühlanlagen eingesetzten Ventilatoren überwacht wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein in each case the mileage of the fans used in the cooling systems is monitored.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Konzentration an Methan im Wetterstrom überwacht wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the concentration of methane is monitored in the weather stream.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der an einer Gassammelleitung anliegende Unterdruck überwacht wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the voltage applied to a gas manifold vacuum is monitored.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem der über eine Gassammelleitung abgeführte Volumenstrom überwacht wird.1 1. A method according to any one of claims 1 to 10, wherein the discharged via a gas manifold volume flow is monitored.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , bei welchem die in der Gasabsaugung herrschende Methankonzentration überwacht wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, wherein the prevailing in the gas extraction methane concentration is monitored.
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