專利名稱：結(jié)合礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源控制長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的方法
結(jié)合礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資 源控制長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的方法本發(fā)明涉及一種用于在地下煤礦開采的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)中控制開采能力的方法， 也就是說(shuō)既可以是單個(gè)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)，也可以相關(guān)聯(lián)的多個(gè)在一個(gè)礦井結(jié)構(gòu)物中相關(guān) 地進(jìn)行的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)。在地下煤礦開采作業(yè)中，通常存在的問(wèn)題是，單個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)以及多個(gè) 長(zhǎng)壁式開采作業(yè)總和所配備的開采能力的優(yōu)化利用問(wèn)題。其中，出于優(yōu)化的效率發(fā) 揮而分別輸送到單個(gè)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)中的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源(Wetter-imd klimatechnischen Ressourcen)，造成了對(duì)效率的限定或者限制。這些礦井大氣和空氣調(diào) 節(jié)資源主要包括輸送到長(zhǎng)壁式開采作業(yè)中的新鮮空礦井大氣的影響變量、所應(yīng)用的制冷設(shè) 備要保持的制冷能力的影響變量以及裝備的瓦斯排出的影響變量，其中，上述影響變量部 分地相互影響。因此，礦井大氣速度值在長(zhǎng)壁式開采作業(yè)中不允許超過(guò)4米/秒，而在區(qū)段 中不允許超過(guò)6米/秒，由此受相應(yīng)可供使用的橫截面限制要導(dǎo)通的礦井大氣量。巖土溫 度以及安裝的、優(yōu)選電氣功率基本上確定了對(duì)所要保持的制冷能力的需求，用于保證對(duì)于 作業(yè)人員生理上仍然可接受的空氣調(diào)節(jié)，并最終注意礦井大氣流中的甲烷的極限值為 或者1. 5%，超過(guò)該極限值會(huì)自動(dòng)導(dǎo)致中止作業(yè)。其中，甲烷濃度在此又也依賴于作為稀釋 因子的導(dǎo)通的礦井大氣量，并進(jìn)一步受到瓦斯排出運(yùn)行的影響或者控制，而其作用效果又 依賴于瓦斯排出鉆孔的布置和狀態(tài)。因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提出開頭所述類型的方法，借助于該方法，可以實(shí)現(xiàn)地下 煤礦開采的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的開采能力的最大可能的優(yōu)化利用。本發(fā)明的任務(wù)的解決方案包括本發(fā)明的方案和改進(jìn)措施，其來(lái)自于在說(shuō)明書后面 的權(quán)利要求的內(nèi)容。為此本發(fā)明提出一種方法，在所述方法中，基于對(duì)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的機(jī)器裝備以 及對(duì)相應(yīng)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)要經(jīng)過(guò)的開采面的礦藏儲(chǔ)量參數(shù)所要應(yīng)用的數(shù)據(jù)，作為對(duì)長(zhǎng)壁式 開采作業(yè)的額定輸送量的影響變量，以要儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)單元中的額定數(shù)據(jù)的形式，求出相 應(yīng)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)基于要輸送的礦井大氣對(duì)于礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的需求，對(duì)采用 的制冷設(shè)備的要保持的制冷能力的需求，以及對(duì)設(shè)置的瓦斯排出的需求；其中，在連續(xù)的 作業(yè)到單個(gè)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)期間，借助于安裝的傳感器檢測(cè)原煤輸送量的實(shí)際數(shù)據(jù)，以 及流過(guò)相應(yīng)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的礦井大氣的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)輸送的制冷能力的實(shí)際數(shù) 據(jù)以及瓦斯排出的實(shí)際數(shù)據(jù)并傳送到計(jì)算機(jī)單元；其中，當(dāng)識(shí)別到對(duì)礦井大氣和空氣調(diào)節(jié) 資源有更多需求時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)送在其它長(zhǎng)壁式開采作業(yè)上可供使用的過(guò)量資源來(lái)滿足所述需 求，并且當(dāng)識(shí)別到減少需求時(shí)，過(guò)量資源以相應(yīng)的資源缺口被轉(zhuǎn)運(yùn)到其他的長(zhǎng)壁式開采作 業(yè)上。然后在第一階段中，首先在可接受的計(jì)劃輸送量的情況下，求出計(jì)劃的長(zhǎng)壁式開 采作業(yè)的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)供給的額定數(shù)據(jù)?；谟?jì)劃的橫截面、安裝的功率、待開采礦 層的排氣特性以及存在的巖土溫度，根據(jù)計(jì)劃的開采能力，進(jìn)行排氣和空氣調(diào)節(jié)儲(chǔ)備計(jì)算， 其中要注意技術(shù)可行性的限制，如最大允許的礦井大氣速度、與長(zhǎng)壁尺寸和區(qū)段尺寸相比 最大可能的冷卻器尺寸，最經(jīng)濟(jì)的可維持的冷水質(zhì)量流以及在瓦斯排出中最大可實(shí)現(xiàn)的負(fù)壓。還要注意借助于在礦井結(jié)構(gòu)物中在考慮其它作業(yè)的供給的情況下可供使用的資源進(jìn)行 供給的可能性如果要在后期的作業(yè)中通過(guò)相應(yīng)安裝在長(zhǎng)壁式開采作業(yè)中的傳感器連續(xù)并實(shí)時(shí) 地檢測(cè)所述礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的影響變量的實(shí)際值并且，并在相應(yīng)配備的計(jì)算機(jī)單 元中與存儲(chǔ)的額定值進(jìn)行比較，則首先對(duì)于單個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)要求出，是否給出了對(duì)于 礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的更多需求，以達(dá)到預(yù)先給定的和技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)的原煤輸送 量，或者是否可供使用的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源在實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的原煤輸送量的情況下不會(huì) 被耗光，從而存在特定的過(guò)量可供使用。單個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的更多需求以及減少需求都 可以在自動(dòng)化過(guò)程中通過(guò)計(jì)算機(jī)單元的相應(yīng)控制經(jīng)過(guò)多個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)得到平衡，從而 借助本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)礦山的開采能力的效率優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)。其中，單個(gè)影響變量，如礦 井大氣量、制冷能力以及單個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的瓦斯排出通過(guò)多個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)得到調(diào) 節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式規(guī)定，在計(jì)算機(jī)單元中在理論/實(shí)際分析的框架內(nèi)單 個(gè)地監(jiān)控礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的影響變量，并且在達(dá)到單個(gè)影響變量的設(shè)定的極限值 之前，對(duì)所涉及的影響變量進(jìn)行自動(dòng)再調(diào)節(jié)。在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的范圍內(nèi)，還可以規(guī)定，在控制多個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的 計(jì)算機(jī)單元中存儲(chǔ)優(yōu)先列表，用于自動(dòng)地改變單個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié) 資源的供給；其中，優(yōu)先列表能夠根據(jù)單個(gè)的、連接到相應(yīng)的供給平衡的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的 實(shí)際狀態(tài)自由地參數(shù)化。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式規(guī)定，輸入的實(shí)際數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)單元中進(jìn)行可信性控 制，確定是否超出通常的數(shù)據(jù)偏差，并且在出現(xiàn)這種偏差時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)告。從而可能出現(xiàn)的 情況就是，一個(gè)或者多個(gè)傳感器失效，或者在短的傳輸間隔內(nèi)顯示明顯偏差的信號(hào)變量。在所述情況下，可以在計(jì)算機(jī)單元中求出，由傳感器傳輸?shù)臄?shù)值是否位于預(yù)定的 限度內(nèi)。如果存在系統(tǒng)相關(guān)的干擾變量，那么系統(tǒng)誤差就可以記錄下來(lái)并顯示出來(lái)。此外， 可能的是，在計(jì)算機(jī)單元中，對(duì)于系統(tǒng)相關(guān)的干擾變量的出現(xiàn)儲(chǔ)存優(yōu)先列表，從而了解前置 或者后置的傳感器是否可以用來(lái)形成用于確定資源的控制值。如果這是可以的，則計(jì)算機(jī) 單元可以遵循通常的流程。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式還特別規(guī)定，在長(zhǎng)壁式開采作業(yè)或者后置的區(qū)段中在 單個(gè)的位置上分別監(jiān)控礦井大氣速度。相應(yīng)地，也同樣適用于監(jiān)控制冷能力，其中例如監(jiān)控冷水的流通量或者冷水流入 溫度和/或冷水回流溫度。還可以監(jiān)控應(yīng)用在制冷設(shè)備中的通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。此外還可以規(guī)定，監(jiān)控礦井大氣流中甲烷的濃度，同樣還有瓦斯集氣管中存在的 低壓，以及通過(guò)瓦斯集氣管排出的體積流，和/或瓦斯排出中甲烷的濃度。相應(yīng)求出的實(shí)際值表明了相應(yīng)對(duì)礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的當(dāng)前的消耗，這必須 與相應(yīng)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)單元中的額定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。由額定_實(shí)際比較，那么就能夠以自動(dòng) 的方式，對(duì)單個(gè)作業(yè)的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的供給方面做出相應(yīng)的改變。在一種實(shí)施方式的范圍內(nèi)，應(yīng)該在礦山的礦井系統(tǒng)中通過(guò)中央的制冷和中央的瓦 斯排出作用于至少多個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)。其中，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，長(zhǎng)壁工作面A 在其計(jì)劃輸送量的數(shù)量級(jí)上生產(chǎn)在測(cè)量技術(shù)上檢測(cè)到的原煤輸送流，計(jì)劃輸送量通常是位于技術(shù)上可能的最大生產(chǎn)量以下的。傳感器在礦井大氣排氣流的不同點(diǎn)處檢測(cè)甲烷氣的濃 度，從而借助于那里檢測(cè)的數(shù)據(jù)，例如采用用于控制礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的目標(biāo)變量 M1、M2、M3...。此外檢測(cè)瓦斯集氣管中存在的低壓以及瓦斯集氣管中流出的瓦斯流的甲烷 濃度，以及在配屬于長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的區(qū)段中的礦井大氣體積流。作為其它的目標(biāo)變量，同 樣在選擇的地點(diǎn)以KLI1、KLI2、KLI3...求出物理變量用于評(píng)估以已知方式或得的空氣調(diào) 節(jié)總值。根據(jù)哪個(gè)變量可能首先達(dá)到預(yù)設(shè)的極限值，對(duì)于相應(yīng)有效的作業(yè)狀態(tài)所需的礦井 大氣體積流借助于目標(biāo)變量機(jī)2、10...或者皿11、皿12、皿13...的或運(yùn)算進(jìn)行調(diào)節(jié)。這 種調(diào)節(jié)根據(jù)合適的和集成在系統(tǒng)中的對(duì)調(diào)節(jié)特性的分析如下進(jìn)行，即避免由于可能由此觸 發(fā)的作業(yè)中斷造成超出極限值。然后在其它的調(diào)節(jié)步驟中，考慮到對(duì)排出的甲烷接著再利用而言最優(yōu)的混合成 分，例如對(duì)低壓和瓦斯排出的體積流進(jìn)行再調(diào)節(jié)，只要由此不會(huì)影響到用于控制礦井大氣 和空氣調(diào)節(jié)資源的目標(biāo)變量。
在通過(guò)計(jì)算機(jī)單元進(jìn)行調(diào)節(jié)干預(yù)期間，實(shí)現(xiàn)持續(xù)的變化平衡，用于避免在交互干 預(yù)的調(diào)節(jié)過(guò)程中引起超調(diào)。其中，目標(biāo)變量的等級(jí)和其順序以及調(diào)節(jié)步驟的要設(shè)置的阻尼 能夠以所規(guī)定的關(guān)系自由地編程。結(jié)果，對(duì)于長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的當(dāng)前的原煤輸送，在進(jìn)行調(diào) 節(jié)后，尤其未耗光的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源得以保留。例如礦井大氣體積流或者冷水體 積流，其在其它的在計(jì)算機(jī)單元中待執(zhí)行的、用于優(yōu)化礦山中其它長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的效率 的調(diào)節(jié)步驟中可以加以利用。因此所述方式的自由的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源被用于礦山的開采能力的整體 優(yōu)化。為此例如冷水體積流自動(dòng)調(diào)節(jié)，首先盡可能完全地在礦山的所有運(yùn)行的長(zhǎng)壁式開采 作業(yè)中，滿足由于長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的相應(yīng)的作業(yè)狀態(tài)所引起的基本需求。調(diào)節(jié)特性的預(yù)值 在需求偏差向上或者向下的情況下可以在優(yōu)先列表的意義下自由編程。這可以例如在長(zhǎng)壁 式開采作業(yè)停止或者重置中或者在空氣調(diào)節(jié)上高要求的作業(yè)的過(guò)量冷水供給中表現(xiàn)出來(lái)。 同樣對(duì)于作為實(shí)際數(shù)據(jù)檢測(cè)到的礦井大氣體積流也同樣有意義地成立。針對(duì)礦山總系統(tǒng)的 部分負(fù)載，根據(jù)本發(fā)明的方式方法同樣也能降低總體礦井大氣流或者冷水量，只要沒(méi)有所 使用礦井大氣機(jī)器或制冷機(jī)器的均勻負(fù)荷的技術(shù)原因。額外地在計(jì)算機(jī)單元中，基于實(shí)時(shí)檢測(cè)到的原煤輸送流，連續(xù)地為進(jìn)行的開采建 立原煤輸送流特有的輸出和空氣調(diào)節(jié)預(yù)測(cè)，借助其連續(xù)地更新最初在計(jì)劃階段存儲(chǔ)在計(jì)算 機(jī)單元中的額定數(shù)據(jù)作為用于實(shí)際控制的預(yù)值。這些更新的額定值在計(jì)算機(jī)單元中與然后 實(shí)際檢測(cè)的實(shí)際值相關(guān)聯(lián)。在此確定的差值可以或者直接指明特定的單個(gè)偏差作為該差值 的原因。在以這種方式確定的單個(gè)偏差情況下，例如可以進(jìn)行自動(dòng)的錯(cuò)誤排除，例如在降低 冷水回流溫度的情況下自動(dòng)清理冷卻器。如果所述確定的偏差指明復(fù)雜的原因，可以在計(jì) 算機(jī)單元中建立具有指示和和錯(cuò)誤報(bào)告的檢查列表，據(jù)此實(shí)現(xiàn)了所屬的以及由此疊加的目 標(biāo)變量的調(diào)節(jié)。在實(shí)現(xiàn)了額定狀態(tài)的調(diào)節(jié)以及可能的重建之后，仍然可能存在的偏差可以 系統(tǒng)地存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)單元中的數(shù)據(jù)庫(kù)中，并用于有規(guī)律地再調(diào)校輸出和空氣調(diào)節(jié)特性的所 進(jìn)行的預(yù)測(cè)。在上面的說(shuō)明書、權(quán)利要求、摘要和附圖
中所公開的對(duì)象的特征，單獨(dú)地以及以任 意相互組合的方式，對(duì)于本發(fā)明的不同實(shí)施方式的實(shí)施而言都是重要的。
權(quán)利要求
一種用于在地下煤礦開采的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)中控制開采能力的方法，在所述方法中，基于對(duì)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的機(jī)器裝備以及對(duì)相應(yīng)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)要經(jīng)過(guò)的開采面的礦藏儲(chǔ)量參數(shù)所要應(yīng)用的數(shù)據(jù)，作為對(duì)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的計(jì)劃輸送量的影響變量，以要儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)單元中的額定數(shù)據(jù)的形式，求出相應(yīng)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)基于要輸送的礦井大氣對(duì)于礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的需求，對(duì)采用的制冷設(shè)備的要保持的制冷能力的需求，以及對(duì)瓦斯排出的需求，其中，在連續(xù)的作業(yè)到單個(gè)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)期間，借助于安裝的傳感器檢測(cè)原煤輸送量的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及流過(guò)相應(yīng)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的礦井大氣的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)輸送的制冷能力的實(shí)際數(shù)據(jù)以及設(shè)置的瓦斯排出的實(shí)際數(shù)據(jù)并傳送到計(jì)算機(jī)單元；其中，當(dāng)識(shí)別到對(duì)礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源有更多需求時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)送在其它長(zhǎng)壁式開采作業(yè)上可供使用的過(guò)量資源來(lái)滿足所述需求，并且當(dāng)識(shí)別到減少需求時(shí)，過(guò)量資源以相應(yīng)的資源缺口被轉(zhuǎn)運(yùn)到其他的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，其中在計(jì)算機(jī)單元中，在理論/實(shí)際分析的框架內(nèi)單個(gè) 地監(jiān)控所述礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的影響變量，并且在達(dá)到單個(gè)的影響變量的設(shè)定的極 限值之前，對(duì)于所涉及的影響變量進(jìn)行自動(dòng)再調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的所述方法，其中在控制多個(gè)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的計(jì)算機(jī)單元 中存儲(chǔ)優(yōu)先列表，用于自動(dòng)地改變單個(gè)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的供
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)的所述方法，其中輸入的實(shí)際數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)單元中進(jìn) 行可信性控制，確定是否超出通常的數(shù)據(jù)偏差，并且在出現(xiàn)這種偏差時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)告。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述方法，其中相應(yīng)監(jiān)控礦井大氣速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述方法，其中，相應(yīng)監(jiān)控冷水的流通量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述方法，其中，相應(yīng)監(jiān)控冷水流入溫度和/或冷水回 流溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述方法，其中相應(yīng)監(jiān)控在制冷設(shè)備上的使用的通風(fēng) 機(jī)的運(yùn)行效率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述方法，其中，監(jiān)控礦井大氣流中的甲烷的濃度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述方法，其中，監(jiān)控瓦斯集氣管中存在的低壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述方法，其中，監(jiān)控通過(guò)瓦斯集氣管排出的體積流。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11的所述方法，其中，監(jiān)控瓦斯排出中存在的甲烷濃度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在地下煤礦開采的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)中控制開采能力的方法，其中基于對(duì)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的機(jī)器裝備以及對(duì)相應(yīng)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)要經(jīng)過(guò)的開采面的礦藏儲(chǔ)量參數(shù)所要應(yīng)用的數(shù)據(jù)，作為對(duì)長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的計(jì)劃輸送量的影響變量，以要儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)單元中的額定數(shù)據(jù)的形式，求出相應(yīng)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)基于要輸送的礦井大氣對(duì)于礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的需求，對(duì)采用的制冷設(shè)備的要保持的制冷能力的需求，以及對(duì)瓦斯排出的需求；其中，在連續(xù)的作業(yè)到單個(gè)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)期間，借助于安裝的傳感器檢測(cè)原煤輸送量的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及流過(guò)相應(yīng)的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)的礦井大氣的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)輸送的制冷能力的實(shí)際數(shù)據(jù)以及瓦斯排出的實(shí)際數(shù)據(jù)并傳送到計(jì)算機(jī)單元；其中，當(dāng)識(shí)別到對(duì)礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源有更多需求時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)送在其它長(zhǎng)壁式開采作業(yè)上可供使用的過(guò)量資源來(lái)滿足所述需求，并且當(dāng)識(shí)別到減少需求時(shí)，過(guò)量資源以相應(yīng)的資源缺口被轉(zhuǎn)運(yùn)到其他的長(zhǎng)壁式開采作業(yè)上。
文檔編號(hào)E21F1/00GK101970799SQ200880127133
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者A·弗里德里希, D·羅特爾, M·容克爾, W·赫米爾海姆 申請(qǐng)人:拉格股份公司