Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 01.03.1974 Opis patentowy opublikowano: 14.07.1975 77360 KI- 5d, 17/00 MKP E21f 17/00 Twórcywynalazku: Jan Mitrega, Marcin Borecki, Edward Mikula, Andrzej Marcinkiewicz, Aleksander Osuch, Józef Pazdziora, Andrzej Grzywak, Zdzislaw Karolczak Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Konstrukcyjno-Mechanizacyjne Przemyslu Weglowego, Gliwice (Polska) Uklad do eksploatacji mineralów uzytecznych w kopalni glebinowej Przedmiotem wynalazku jest uklad do eksploatacji mineralów uzytecznych w kopalni glebinowej, opty¬ malizujacy podstawowe procesy, zwlaszcza urabiania, zabezpieczania wyrobisk obudowa, transportu urobku oraz stanu bezpieczenstwa i kontroli warunków pracy.Znane sa uklady do eksploatacji mineralów uzytecznych w kopalni glebinowej, w których celem podnie¬ sienia efektywnosci i bezpieczenstwa eksploatacji stosowana jest lokalna automatyzacja odcinków procesu tech¬ nologicznego. Przykladem zautomatyzowanego odcinka procesu technologicznego jest sposób automatycznego sterowania sciany wydobywczej oraz uklad do stosowania tego sposobu wedlug patentu nr 52558 lub górnicza obudowa kroczaca wedlug patentu nr 54091. Znane sa równiez uklady zautomatyzowanego transportu dolo¬ wego przenosnikami, badz transportu szynowego. Istnieja takze uklady automatyzujace proces transportu piono¬ wego, to znaczy w szybach. W znanych ukladach do eksploatacji mineralów uzytecznych w kopalni glebinowej o wspólpracy poszczególnych odcinków procesu technologicznego decyduje czlowiek, przy czym decyzje podej¬ muje taka, jaka uwaza za najbardziej korzystna dla istniejacych w danej chwili warunków.Efektywna i bezpieczna eksploatacje mineralów uzytecznych w kopalni glebinowej, zwlaszcza wegla kamiennego, osiagnieto ukladem wedlug wynalazku przez optymalizacje procesu technologicznego traktowa¬ nego kompleksowo z zastosowaniem wysokiej koncentracji produkcji i zarazem humanizacji warunków pracy przez zachowanie bezpiecznych i o wysokim komforcie warunków pracy.W tym celu zastosowano kompleksowy zintegrowany system sterowania odcinkowymi procesami techno¬ logicznymi kopalni, z których kazdy zaopatrzony jest w automatyczny uklad automatyki. Uklady automatyki autonomicznej, obslugujace poszczególne odcinkowe procesy technologiczne, polaczone sa za pomoca systemu zdalnej transmisji i sterowania z maszyna cyfrowa w cybernetycznym centrum sterowania, które realizuje funkcje sterowania cala kopalnia wedlug algorytmu gwarantujacego optymalna prace kopalni jako calosci i jednoczesnie rezerwujacego podejmowanie okreslonych decyzji czlowiekowi. Sterowanie kopalnia za pomoca ukladu wedlug wynalazku realizujacego dzialanie wedlug algorytmu odbywa sie w ten sposób, ze autonomiczne uklady zauto¬ matyzowane przekazuja do pamieci maszyny cyfrowej informacje dwustanowe o stanie pracy poszczególnych2 77360 maszyn i agregatów, informacje licznikowe o ilosci impulsów generowanych przez urzadzenia czujnikowe oraz informacje analogowe. Informacje te wykorzystywane sa do kompleksowego sterowania procesami technologicz¬ nymi w sposób zgodny z zalozonym celem sformulowanym w algorytmie, a opracowanym dla stanów normal¬ nych i awaryjnych., Uklad wedlug wynalazku sklada sie z modulowych przodków eksploatacyjnych. Modulowy przodek eksploatacyjny prowadzony jest systemem trzech równoleglych chodników przy czym chodnikiem transporto¬ wym jest chodnik srodkowy. Poszczególne czola scian pomiedzy skrajnymi chodnikami a srodkowym chodni¬ kiem wyposazone sa w maszyne urabiajaca, urzadzenie podporowe stropu oraz w urzadzenie odstawy. Kazdy modulowy przodek eksploatacyjny jest autonomicznym ukladem zautomatyzowanym.Uklad wedlug wynalazku zawiera uklad transportu zwany inaczej ukladem odstawy, transportujacy uro¬ bek od modulowych przodków eksploatacyjnych na powierzchnie. Uklad odstawy jest wyposazony w autono¬ miczny system automatyzacji, przy czym modulowe przodki eksploatacji i uklad odstawy sa ze soba sprzezone bezposrednio zwrotnie oraz posrednio przez cybernetyczne centrum sterowania z ukladem kontroli warunków pracy i bezpieczenstwa pracy oraz z ukladem stanu zalogi, ukladem kontroli obecnosci zalogi'na stanowiskach, a takze z ukladem zliczajacym uzyskany urobek, ukladem stanu magazynowego i ukladem obliczajacym zarobki pracowników. , Wszystkie wymienione uklady sa zautomatyzowane autonomicznie, polaczone sa z cybernetycznym cen¬ trum sterowania, a takze polaczone sa bezposrednio z ukladami wzajemnie wspólpracujacymi. Na przyklad uklad eksploatacyjny polaczony jest z ukladem transportu za pomoca sygnalów dwustanowych. Jednoczesnie kazdy z tych ukladów wysyla sygnaly do cybernetycznego centrum sterowania, przy czym te sygnaly sa dwo¬ jakiego rodzaju, a mianowicie sygnaly dwustanowe o stanie pracy maszyn lub agregatów wchodzacych w sklad kazdego ukladu a takze informacje dwustanowe o stanie pracy calego ukladu. Jednoczesnie kazdy z tych ukla¬ dów przekazuje cyfrowo informacje do cybernetycznego centrum sterowania podajac dane ilosciowe o pracy tego zespolu.Dla calego ukladu kopalni, który przez to, ze pomiedzy poszczególnymi ukladami istnieje bezposrednie przekazywanie informacji tworzy jeden kompleks zautomatyzowany, istnieje algorytm wedlug którego przebiega automatyczna praca kopalni. Algorytm ten jest opracowany dla dzialania kopalni przy istnieniu okreslonych warunków uznanych za normalne, przy czym algorytm ten jest opracowany tak, aby procesy przebiegaly w spo¬ sób optymalny przy równoczesnym zachowaniu bezpiecznych warunków pracy. W tym czasie gdy kopalnia jako zautomatyzowany kompleks pracuje wedlug tego algorytmu przekazuje ona z kazdej maszyny, a takze z kazdego ukladu, informacje do cybernetycznego centrum sterowania i to informacje dwustanowe, cyfrowe i analogowe.W tym czasie wiec cybernetyczne centrum sterowania pelni role urzadzenia kontrolujacego prawidlowosc prze¬ biegu procesu pracy wedlug algorytmu.W. chwili, gdy w jednym z urzadzen lub agregatów wystapilo zaburzenie, które nie zostaje automatycznie usuniete w granicach autonomicznego ukladu automatyzacji, w sklad którego wchodzi maszyna lub agregat, ani tez nie zostalo usuniete przez uklad wzajemnych sprzezen miedzy poszczególnymi ukladami, wówczas w cyber¬ netycznym centrum sterowania pojawia sie sygnal zawiadamiajacy, iz w procesie pojawilo sie zaburzenie prze¬ kraczajace mozliwosci samoregulacji ukladów autonomicznych. Cybernetyczne centrum sterowania podaje miej¬ sce zaburzenia oraz stan aktualny tego urzadzenia jak i stany funkcjonowania poszczególnych zespolów a takze maszyn i agregatów wewnatrz kazdego ukladu objetego zaburzeniem, przy czym stany te moga sie ksztaltowac niezaleznie od powstalego zaburzenia lub uksztaltowaly sie pod wplywem tego zaburzenia.Przyklad I. Kopalnia sklada sie z pieciu modulów eksploatacyjnych, z których kazdy stanowi zauto¬ matyzowany kompleks, przy czym urobiona kopaline kazdy z tych modulów przekazuje do jednego i tego samego ukladu transportowego. W przykladzie uklad transportowy sklada sie z pieciu szeregowo ustawionych przenosników przekazujacych urobek do zasobnika retencyjnego. Z zasobnika retencyjnego urobek przechodzi do urzadzenia w szybie wyciagowym, którym transportowany jest na powierzchnie.Uklad ten pracuje wedlug algorytmu. Gdy na skutek zmiany, np. urabialnosci wegla, w jednym z modulów eksploatacyjnych nastapi zwiekszenie wydajnosci tego modulu, wówczas ten modul eksploatacyjny dostosuje automatycznie parametry swojej pracy, a wiec predkosci i sily do nowych warunków urabialnosci. Jezeli skut¬ kiem zmiany urabialnosci jest zwiekszenie wydajnosci tego modulu eksploatacyjnego, wówczas sygnal przekaza¬ ny przez ten modul do ukladu transportowego spowoduje zwiekszenie predkosci przenosników. Proces ten bedzie tak dlugo przebiegal jak dlugo bedzie zachodzila zgodnosc tego procesu z algorytmem. Moze byc i taki przypadek, ze zwiekszenie wydajnosci jednego modulu eksploatacyjnego moze przekroczyc zdolnosci transpor towe przenosników i wówczaf uklad zmniejszy automatycznie wydajnosc innego modulu eksploatacyjnego tak,77360 3 aby kopalnia jako calosc realizowala proces zgodnie z programem przy istniejacych ograniczeniach. W przypadku np. awarii urzadzenia szybowego, zostaje do cybernetycznego centrum sterowania przekazany sygnal dwustano¬ wy o pracy tego urzadzenia. Jednoczesne & #$ty$tkich innych zespolów dochodza do cybernetycznego centrum sterowania informacje dwustanowe o pnacy poszczególnych maszyn, agregatów, a takze calych zespolów oraz informacje cyfrowe o ich pracy. Na tej podstawie elektroniczna maszyna cyfrowa cybernetycznego centrum sterowania dokonuje analizy i w zaleznosci od zapelnienia zasobnika retencyjnego wylacza prace calej kopalni badz tylko niektórych ukladów eksploatacyjnych, przy czym wybiera ten przodek eksploatacyjny, którego wylaczenie z pracy jest optymalnym wariantem pracy calej kopalni.Przyklad II. W kopalni jak w przykladzie I na skutek zmiany warunków geologicznych w okreslonym ukladzie eksploatacyjnym zwieksza sie wydzielanie gazów, których stezenie zmierza w kierunku powstania mieszaniny wybuchowej. Informacja ta pochodzaca z odpowiednich czujników ukladu kontroli warunków pracy i bezpieczenstwa jest przekazana do cybernetycznego centrum sterowania, które to centrum przeprowadza kalku¬ lacje, na podstawie której podejmuje decyzje otwierania lub zamykania odpowiednich tam wentylacyjnych celem intensywniejszego lokalnego przewietrzania badz zwiekszenia intensywnosci pracy wentylatorów glównego prze¬ wietrzania badz tez, gdy ze stanu pracy tych urzadzen wynika, ze nie mozna wprowadzic zmiany ich pracy, wybiera inny wariant np. chwilowego wylaczenia z pracy lub zwolnienia tempa pracy modulu eksploatacyjnego, gdzie nastapilo zagrozenie. Ale jednoczesnie cybernetyczne centrum sterowania decyduje o zmianach wydajnosci w innych modulach eksploatacyjnych tak, aby cala kopalnia realizowala optymalnie w tych nowych warunkach swój proces.Uklad wedlug wynalazku pozwala na optymalizacje procesu wydobycia traktowanego kompleksowo przy zachowaniu bezpiecznych i o wysokim komforcie warunków pracy, przy czym przebieg procesu jest zawsze optymalny dla istniejacych warunków. Przy automatyzacji odcinków procesu technologicznego o efektywnosci i bezpieczenstwie eksploatacji calej kopalni decydowal czlowiek. W praktyce jednak, pomimo dysponowania przez obsluge srodkami ulatwiajacymi podjecie decyzji, umiejetnosc wybrania optymalnej decyzji warunkujacej efektywna wspólprace procesów czastkowych, a tym samym efektywnosc calego procesu wydobycia, przy równoczesnym zachowaniu warunków bezpieczenstwa i kontroli warunków pracy byla bardzo utrudniona wobec anizotropowosci srodowiska kopalni glebinowej. Dlatego tez proces eksploatacji mineralów uzytecznych w ko¬ palni glebinowej, nawet o wysokim stopniu mechanizacji calego procesu wydobycia, a takze automatyzacji po¬ szczególnych odcinków, nie byl procesem optymalnym a zarazem efektywnym w swietle koniecznosci zacho¬ wania wlasciwych warunków bezpieczenstwa.Uklad wedlug wynalazku do eksploatacji mineralów uzytecznych w kopalni glebinowej jest przedstawio¬ ny schematycznie w przykladzie wykonania na zalaczonym rysunku.Uklad eksploatacyjny utworzony jest z eksploatacyjnych modulów A!, A2.... An. Kazdy z nich utworzo¬ ny jest z dwóch scianowych przodków ai 1 i at 2 ograniczonych trzema równoleglymi chodnikami, przy czym w srodkowym chodniku umieszczone sa srodki odstawy a x 3 odbierajace urobek ze sciany i przekazujace go do transportowego zespolu B. Kazdy scianowy przodek ai 1 i a12 wyposazony jest w urabiajaca maszyne ti, przy- scianowy przenosnik t2 i górnicza obudowe t3 wykonujace swoje czynnosci w systemie automatycznym, który koordynuje ruchy tych urzadzen. Eksploatacyjny modul At, A2. ... An jest wewnetrznie zautomatyzowany, to znaczy w zaleznosci od dzialania np. scianowego przodka ai 1 i scianowego przodka aj 2 ustala sie stan pracy srodków odstawy aia, a wiec miedzy at 1, ai2,a13 istnieje sprzezenie zwrotne. Eksploatacyjny modul Ai jest zwiazany sprzezeniem zwrotnym z cybernetycznym centrum sterowania S. Dalsze moduly A2.... An sa wewne¬ trznie tak zautomatyzowane jak modul Ai i powiazane z cybernetycznym centrum sterowania S sprzezeniami zwrotnymi.Miedzy eksploatacyjnymi modulamiAi An a transportowym zespolem B istnieje sprzezenie zwrot¬ ne. Transportowy zespól B sklada sie z ciagu przenosników bi, retencyjnego zasobnika b2 i wyciagowego szybo¬ wego urzadzenia b3. Kazdy z nich, a mianowicie b!, b2, b3 sa zautomatyzowane ale przez to, ze miedzy nimi istnieje sprzezenie zwrotne, tworza one razem transportowy zespól B wewnetrznie zautomatyzowany, przez to stanowiacy autonomiczna jednostke zautomatyzowana. Transportowy zespól B w odmianie wykonania moze sie skladac ze zautomatyzowanych punktów zaladowczych urobku dostarczanego przez zespól an3 na wozy szyno¬ we, zautomatyzowanego ukladu trakcji szynowej oraz transportowego urzadzenia szybowego.Zmiana parametrów pracy, np. przenosnika bi, powoduje zmiane parametrów pracy zasobnika b2 oraz zmiane pracy parametrów wyciagowego urzadzenia b3. Podobnie zasobnik b2 oddzialywuje na urzadzenia bf ib3. Jednoczesnie przez sprzezenie zwrotne istniejace miedzy modulami Ai, A2 An i transportowym zespolem B, praca kazdego z modulów \t An oddzialywuje na parametry pracy zespolu B i na odwrót.4 77360 Kazdy z modulów Ai An oraz zespól B polaczony jest systemem informacji z cybernetycznym centrum sterowania S. Informacje te sa w cybernetycznym centrum sterowania S przechowywane a zarazem w kazdej chwili przez znane urzadzenia moga byc odczytywane przez zarzadzajacego kopalnia.Zespól C kontroli warunków pracy i bezpieczenstwa sklada sie z ukladu Ci cn wentylacji, systemu informacji o stanie zapylenia, systemu informacji o stanie gazów, systemu informacji pozarowej, systemu infor¬ macji o ruchach górotworu itp. Systemy te sa miedzy soba powiazane sprzezeniami zwrotnymi, przez co tworza autonomiczny uklad C zautomatyzowany, który jest polaczony sprzezeniami zwrotnymi z cybernetycznym centrum sterowania S. Jednoczesnie kazde z urzadzen wchodzacych w sklad zespolu C oraz czujniki wchodzace do zespolu C przekazuja informacje dwustanowe a takze cyfrowe i analogowe do cybernetycznego centrum sterowania S. W cybernetycznym centrum sterowania S uklad ma elektroniczna maszyne cyfrowa, która wyko¬ rzystuje naplywajace informacje z zespolów Ai An, porównujac proces pracy ukladu z programem, który jest zapisem procedury optymalizacji pracy kopalni.W przypadku zmian parametrów biezacego procesu maszyna cyfrowa opracowuje decyzje odpowiednio do zmian tych parametrów zgodnie z algorytmem i przekazuje do ukladów sygnaly zmieniajace ich parametry robocze tak, aby proces przebiegal dalej wedlug nowych parametrów, ale w tych nowych warunkach w sposób optymalny. Algorytm pracy kopalni jest taki, ze pewne decyzje, w szczególnosci dotyczace bezpieczenstwa pracy sa zastrzezone dla czlowieka. W tych przypadkach maszyna cyfrowa przygotowuje decyzje, sygnalizuje ja kieruja¬ cemu kopalnia, a realizacja decyzji przygotowanej przez maszyne nastapi po odblokowaniu cybernetycznego centrum sterowania przez czlowieka.Uklad wedlug wynalazku ma takze autonomiczny uklad rejestracji obecnosci czlonków zalogi oraz uklad kontroli obecnosci zalogi na stanowiskach pracy. Uklad ten blokuje dzialanie maszyny badz urzadzenia w razie nieobecnosci pracownika obslugujacego te maszyne lub urzadzenie. Jednoczesnie uklad ten zlicza godziny pracy pracowników, a w cybernetycznym centrum sterowania obliczone sa jego zarobkj. Uklad wedlug wynalazku ma ponadto autonomiczny uklad rejestracji stanu magazynów kopalni i przygotowuje zamówienia zaopatrzeniowe w taki sposób, aby stan zapasów byl stanem optymalnym ze wzgledu na ciaglosc pracy kopalni i ze wzgledu na ekonomiczne warunki eksploatacji kopalni. PL PL