CC BY
28
© P.C. Куликов, 2013
УДК 622:658.581 Р.С. Куликов
МОНИТОРИНГ ГОРНО-ШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЕО-И ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ *
Приведено описание работы мониторинга горно-шахтного оборудования, предназначенного для обеспечения гео- и газодинамической безопасности горных работ, на примере подсистемы мониторинга работы очистного комплекса для добычи угля в забое.
Ключевые слова: мониторинг, оборудование, безопасность, очистной комплекс, комбайн.
Кроме взрыво- и пожароопасное™, а также загазованности, основными причинами техногенных катастроф на подземных выработках являются нарушение работоспособности и снижение надежности горно-шахтного оборудования. Для предотвращения разного рода аварий при ведении горных работ на угольных шахтах существуют системы мониторинга вышеупомянутого оборудования. Рассмотрим мониторинг работы горно-шахтного оборудования на примере подсистемы мониторинга работы очистного комплекса для добычи угля в забое.
Подсистема мониторинга работы очистного комплекса предназначена для получения, обработки и анализа данных о работе очистного комплекса в забое и формирования на основе анализа рекомендаций по изменению режима работы оборудования на заданный отрезок времени (предстоящую смену).
Автоматизация процессов сбора данных о режимах работы оборудования очистного комплекса позволяет иметь оперативную информацию об использовании оборудования очистного забоя. Сведения о режимах работы оборудования дают воз-
Статья подготовлена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках ГК 16.525.12.5008 от 13.10.11
можность производить совместный анализ данных мониторинга массива, выделения метана в шахтную атмосферу и режимов работы оборудования, что позволит оперативно оценивать и прогнозировать удароопасность лавы и опасность достижения взрывоопасной концентрации метана. Накопленная информация о параметрах и режимах работы оборудования очистного комплекса дает возможность прогнозировать его состояние, планировать ремонты, инспекции, осмотры и иные мероприятия, которые в целом уменьшат число отказов.
Задачи подсистемы мониторинга работы очистного комплекса:
- создание рекомендаций по регулированию параметров работы комбайна;
- обеспечение вывода диагностических данных работы комбайна на экран монитора;
- ведение журнала регистрации данных для анализа режимов эксплуатации комбайна.
Объектом мониторинга являются процессы эксплуатации очистного комплекса, контроля его ресурса и планирования ремонтных работ. При этом автоматизируются следующие процессы:
- заблаговременное прогнозирование и предотвращение отказов очистного комплекса;
- разработка задания на работу очистного комплекса на смену с учётом метанообильности, состояния горного массива, вмещающих пород и угольного пласта.
В комплексно механизируемом забое применяются механизированные крепи, очистной комбайн, забойные конвейеры.
В лаве комбайн работает по челноковой схеме с односторонней выемкой, то есть комбайн, двигаясь по падению, вырубает полосу к конвейерному штреку, а в обратном направлении (снизу - вверх) зачищает лаву при мощности пласта. Комбайном управляет машинист комбайна. Помощник машиниста комбайна следит за качеством выемки, перепуском комбайнового кабеля и шланга орошения.
Подсистема мониторинга работы очистного комплекса работает следующим образом:
- параметры выемочного комбайна снимаются системой ЛИЛ посредством установленных на комбайне датчиков с по-
следующей передачей данных на контроллер системы управления забойным оборудованием JOS JOY.
- параметры остального оборудования выемочного участка (крепей, конвейера, дробилки, перегружателя) считываются системой JOS.
- контроллер системы JOS передает считываемую с датчиков оборудования информацию посредством модуля RS485 Davis Derby на сервер, установленный в диспетчерской службе шахты.
- подсистема мониторинга считывает получаемые с забойного оборудования параметры из сервера по протоколу OPC.
- далее производится анализ работы выемочного участка на основании предыдущего опыта, и выдаются рекомендации диспетчеру о необходимости выполнения назначенных инструктивных положений.
- на основании журнала «Подсистемы мониторинга работы очистного комплекса» формируются рекомендации начальнику участка по составлению задания на следующую смену.
- подсистема осуществляет расчет рабочего времени забойного оборудования и формирует отчеты в службу главного механика и главного инженера о необходимости проведения планового ТО или ремонта. При полном ведении журнала работы очистного комплекса возможно формирование заявок на приобретение запасных частей.
В предлагаемой системе мониторинга используются данные о работе оборудования очистного участка в холостом и рабочем режиме. Месторасположение комбайна в режиме online определяется благодаря инфракрасным датчикам, установленным на секциях крепи. Срабатывание такого датчика показывает, что комбайн находится в лаве под данной секцией. К перечисленным основным данным, характеризующим работу основного оборудования очистного комплекса, относятся:
- Положение комбайна (номер секции крепи), X;
- Ток двигателя левого шнека, 1л;
- Ток двигателя правого шнека, 1п;
- Заданная скорость комбайна, [vj;
- Фактическая скорость комбайна, v^
- Высота левого шнека, Ьлш;
- Высота правого шнека, Ьпш;
- Давление стойки, pxs;
- Высота распора стойки, hxs;
- Скорость конвейера, ут
- Ток приводного двигателя конвейера, 1т Посредством данных, получаемых при помощи системы мониторинга, определяются параметры, необходимые для анализа режимов работы оборудования и составления рекомендаций по изменению режимов его работы.
Определяемые параметры:
1. Мощность вынимаемого пласта
т = Ьлш - Ьлш + <<ш,
где <<ш - диаметр шнека, м. Приблизительно мощность может быть оценена посредством следующего равенства:
т = ЬХ5,
2. Ориентировочная оценка удельного давления на секцию крепи
Рх =
где Sп - площадь поперечного сечения поршня; Sк - площадь верхняка секции крепи.
3. Время простоя считается при следующем условии:
Ук = 0,
4. Время холостого хода комбайна отсчитывается при следующих показаниях параметров во времени
ук = 0, X = уаг,
5. Время рабочего хода комбайна отсчитывается при следующих показаниях параметров во времени
Ук = 0, X = Уаг, 1т > 1тх, 1л > 1лх, 1п > 1пх,
где 1лх , 1пх - токи холостого хода левого и правого шнеков комбайна; 1тх - ток холостого хода скребкового конвейера.
Данные мониторинга выводятся на экран монитора в диспетчерской службе шахты в виде мнемосхемы (рис. 1). На ней приводятся сведения о местоположении очистного комбайна и датчики, по которым собираются данные.
В поле «Режим состояния комбайна» отображается состояние работы комбайна:
- в работе;
- выключен;
- на тех. обслуживании.
Мониторинг очистного комплекса
и
а
Показатель уровня опасности
Давпете высокое
Высо гая температура
Режим состожия комбайна
23.062012 14 23.06 2012 14 23.062012 14 23.062012 14 23.06.2012 14
36 46 В работе
36:46 В работе
36:47 В работе
36 47 В работе
36:49 Выключен
Местоположение комбайна
23.06 2012 14:36 51 +350 2593 23.062012 14:36 52 +350 2593
Рис. 1. Мнемосхема подсистемы «мониторинг очистного комплекса»
На мнемосхеме все датчики имеют сигнальные индикаторы показывающие степень тревоги.
Доступ к данным помимо диспетчера могут иметь сотрудники службы автоматизации шахты, а также службы, использующие получаемые данные мониторинга для планирования безопасной работы участка: служба главного инженера, главного технолога, ВТБ, а также начальник участка.
Получение данных о режиме работы очистного комплекса производится с помощью датчиков, входящих в состав системы контроля горного оборудования, установленного производителем.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Захаров В.Н., Фейт Г.Н. Сейсмогеомеханические исследования, прогноз и мониторинг опасностей газодинамических и геодинамических явлений при ведении горных работ. Материалы Международной научно-практической конференции «Геориск-2009». Т. 1. - М.: РУДН, 2009. - с. 131-135.
2. Кубрин С.С., Стружинский В.Д., Сукманов А. И. «Информационная база технической эксплуатации оборудования очистного комплекса для горнотехнической системы шахты». Заявка № 2012621169 от 25.10.12, Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2012621318 от 13.12.12, ООО НПП «СпецТек».
3. Кубрин С.С., Сукманов А.И., Зотов В.В. «Разработка методики оценки состояния оборудования очистных комплексов горных предприятий». Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2012. - №. 10. - С. 260-264. - ISSN 0236-1493.
4. Кубрин С.С., Сукманов А.И. «Комплексная оценка технического состояния оборудования на предприятии подземной добычи угля». Megatech. Новые технологии в промышленности. 2012. № 3 С. 70-74. ШИЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Куликов Роман Сергеевич - студент, roman4eek@mail.ru Московский государственный горный университет.
_А
