專利名稱：結(jié)合礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源控制長壁式開采作業(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壁式開采作業(yè)中控制開采能力的方法， 也就是說既可以是單個的長壁式開采作業(yè)，也可以相關(guān)聯(lián)的多個在一個礦井結(jié)構(gòu)物中相關(guān) 地進行的長壁式開采作業(yè)。在地下煤礦開采作業(yè)中，通常存在的問題是，單個長壁式開采作業(yè)以及多個 長壁式開采作業(yè)總和所配備的開采能力的優(yōu)化利用問題。其中，出于優(yōu)化的效率發(fā) 揮而分別輸送到單個的長壁式開采作業(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壁式開采作業(yè)中不允許超過4米/秒，而在區(qū)段 中不允許超過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所要保持的制冷能力的需求，用于保證對于 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%，超過該極限值會自動導(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，并進一步受到瓦斯排出運行的影響或者控制，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，可以實現(xiàn)地下 煤礦開采的長壁式開采作業(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)明的方案和改進措施，其來自于在說明書后面 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，基于對長壁式開采作業(yè)的機器裝備以 及對相應(yīng)長壁式開采作業(yè)要經(jīng)過的開采面的礦藏儲量參數(shù)所要應(yīng)用的數(shù)據(jù)，作為對長壁式 開采作業(yè)的額定輸送量的影響變量，以要儲存到計算機單元中的額定數(shù)據(jù)的形式，求出相 應(yīng)的長壁式開采作業(yè)基于要輸送的礦井大氣對于礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的需求，對采用 的制冷設(shè)備的要保持的制冷能力的需求，以及對設(shè)置的瓦斯排出的需求；其中，在連續(xù)的 作業(yè)到單個的長壁式開采作業(yè)期間，借助于安裝的傳感器檢測原煤輸送量的實際數(shù)據(jù)，以 及流過相應(yīng)的長壁式開采作業(yè)的礦井大氣的實際數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)輸送的制冷能力的實際數(shù) 據(jù)以及瓦斯排出的實際數(shù)據(jù)并傳送到計算機單元；其中，當識別到對礦井大氣和空氣調(diào)節(jié) 資源有更多需求時，通過轉(zhuǎn)送在其它長壁式開采作業(yè)上可供使用的過量資源來滿足所述需 求，并且當識別到減少需求時，過量資源以相應(yīng)的資源缺口被轉(zhuǎn)運到其他的長壁式開采作 業(yè)上。然后在第一階段中，首先在可接受的計劃輸送量的情況下，求出計劃的長壁式開 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)。基于計劃的橫截面、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)計劃的開采能力，進行排氣和空氣調(diào)節(jié)儲備計算， 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)濟的可維持的冷水質(zhì)量流以及在瓦斯排出中最大可實現(xiàn)的負壓。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行 供給的可能性如果要在后期的作業(yè)中通過相應(yīng)安裝在長壁式開采作業(yè)中的傳感器連續(xù)并實時 地檢測所述礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的影響變量的實際值并且，并在相應(yīng)配備的計算機單 元中與存儲的額定值進行比較，則首先對于單個長壁式開采作業(yè)要求出，是否給出了對于 礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的更多需求，以達到預(yù)先給定的和技術(shù)上可以實現(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)資源在實現(xiàn)當前的原煤輸送量的情況下不會 被耗光，從而存在特定的過量可供使用。單個長壁式開采作業(yè)的更多需求以及減少需求都 可以在自動化過程中通過計算機單元的相應(yīng)控制經(jīng)過多個長壁式開采作業(yè)得到平衡，從而 借助本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)整個礦山的開采能力的效率優(yōu)化的優(yōu)點。其中，單個影響變量，如礦 井大氣量、制冷能力以及單個長壁式開采作業(yè)的瓦斯排出通過多個長壁式開采作業(yè)得到調(diào) 節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式規(guī)定，在計算機單元中在理論/實際分析的框架內(nèi)單 個地監(jiān)控礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的影響變量，并且在達到單個影響變量的設(shè)定的極限值 之前，對所涉及的影響變量進行自動再調(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，在控制多個長壁式開采作業(yè)的 計算機單元中存儲優(yōu)先列表，用于自動地改變單個長壁式開采作業(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)單個的、連接到相應(yīng)的供給平衡的長壁式開采作業(yè)的 實際狀態(tài)自由地參數(shù)化。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式規(guī)定，輸入的實際數(shù)據(jù)在計算機單元中進行可信性控 制，確定是否超出通常的數(shù)據(jù)偏差，并且在出現(xiàn)這種偏差時產(chǎn)生錯誤報告。從而可能出現(xiàn)的 情況就是，一個或者多個傳感器失效，或者在短的傳輸間隔內(nèi)顯示明顯偏差的信號變量。在所述情況下，可以在計算機單元中求出，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并顯示出來。此外， 可能的是，在計算機單元中，對于系統(tǒng)相關(guān)的干擾變量的出現(xiàn)儲存優(yōu)先列表，從而了解前置 或者后置的傳感器是否可以用來形成用于確定資源的控制值。如果這是可以的，則計算機 單元可以遵循通常的流程。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式還特別規(guī)定，在長壁式開采作業(yè)或者后置的區(qū)段中在 單個的位置上分別監(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)備中的通風機的運行效率。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)求出的實際值表明了相應(yīng)對礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的當前的消耗，這必須 與相應(yīng)存儲在計算機單元中的額定數(shù)據(jù)進行比較。由額定_實際比較，那么就能夠以自動 的方式，對單個作業(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。在一種實施方式的范圍內(nèi)，應(yīng)該在礦山的礦井系統(tǒng)中通過中央的制冷和中央的瓦 斯排出作用于至少多個長壁式開采作業(yè)。其中，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，長壁工作面A 在其計劃輸送量的數(shù)量級上生產(chǎn)在測量技術(shù)上檢測到的原煤輸送流，計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處檢測甲烷氣的濃 度，從而借助于那里檢測的數(shù)據(jù)，例如采用用于控制礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的目標變量 M1、M2、M3...。此外檢測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。作為其它的目標變量，同 樣在選擇的地點以KLI1、KLI2、KLI3...求出物理變量用于評估以已知方式或得的空氣調(diào) 節(jié)總值。根據(jù)哪個變量可能首先達到預(yù)設(shè)的極限值，對于相應(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變量機2、10...或者皿11、皿12、皿13...的或運算進行調(diào)節(jié)。這 種調(diào)節(jié)根據(jù)合適的和集成在系統(tǒng)中的對調(diào)節(jié)特性的分析如下進行，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，考慮到對排出的甲烷接著再利用而言最優(yōu)的混合成 分，例如對低壓和瓦斯排出的體積流進行再調(diào)節(jié)，只要由此不會影響到用于控制礦井大氣 和空氣調(diào)節(jié)資源的目標變量。
在通過計算機單元進行調(diào)節(jié)干預(yù)期間，實現(xiàn)持續(xù)的變化平衡，用于避免在交互干 預(yù)的調(diào)節(jié)過程中引起超調(diào)。其中，目標變量的等級和其順序以及調(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，對于長壁式開采作業(yè)的當前的原煤輸送，在進行調(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，其在其它的在計算機單元中待執(zhí)行的、用于優(yōu)化礦山中其它長壁式開采作業(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調(diào)節(jié)，首先盡可能完全地在礦山的所有運行的長壁式開采 作業(yè)中，滿足由于長壁式開采作業(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)的過量冷水供給中表現(xiàn)出來。 同樣對于作為實際數(shù)據(jù)檢測到的礦井大氣體積流也同樣有意義地成立。針對礦山總系統(tǒng)的 部分負載，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，只要沒有所 使用礦井大氣機器或制冷機器的均勻負荷的技術(shù)原因。額外地在計算機單元中，基于實時檢測到的原煤輸送流，連續(xù)地為進行的開采建 立原煤輸送流特有的輸出和空氣調(diào)節(jié)預(yù)測，借助其連續(xù)地更新最初在計劃階段存儲在計算 機單元中的額定數(shù)據(jù)作為用于實際控制的預(yù)值。這些更新的額定值在計算機單元中與然后 實際檢測的實際值相關(guān)聯(lián)。在此確定的差值可以或者直接指明特定的單個偏差作為該差值 的原因。在以這種方式確定的單個偏差情況下，例如可以進行自動的錯誤排除，例如在降低 冷水回流溫度的情況下自動清理冷卻器。如果所述確定的偏差指明復(fù)雜的原因，可以在計 算機單元中建立具有指示和和錯誤報告的檢查列表，據(jù)此實現(xiàn)了所屬的以及由此疊加的目 標變量的調(diào)節(jié)。在實現(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)地存儲在計算機單元中的數(shù)據(jù)庫中，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 進行的預(yù)測。在上面的說明書、權(quán)利要求、摘要和附圖
中所公開的對象的特征，單獨地以及以任 意相互組合的方式，對于本發(fā)明的不同實施方式的實施而言都是重要的。
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，基于對長壁式開采作業(yè)的機器裝備以及對相應(yīng)長壁式開采作業(yè)要經(jīng)過的開采面的礦藏儲量參數(shù)所要應(yīng)用的數(shù)據(jù)，作為對長壁式開采作業(yè)的計劃輸送量的影響變量，以要儲存到計算機單元中的額定數(shù)據(jù)的形式，求出相應(yīng)的長壁式開采作業(yè)基于要輸送的礦井大氣對于礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的需求，對采用的制冷設(shè)備的要保持的制冷能力的需求，以及對瓦斯排出的需求，其中，在連續(xù)的作業(yè)到單個的長壁式開采作業(yè)期間，借助于安裝的傳感器檢測原煤輸送量的實際數(shù)據(jù)，以及流過相應(yīng)的長壁式開采作業(yè)的礦井大氣的實際數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)輸送的制冷能力的實際數(shù)據(jù)以及設(shè)置的瓦斯排出的實際數(shù)據(jù)并傳送到計算機單元；其中，當識別到對礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源有更多需求時，通過轉(zhuǎn)送在其它長壁式開采作業(yè)上可供使用的過量資源來滿足所述需求，并且當識別到減少需求時，過量資源以相應(yīng)的資源缺口被轉(zhuǎn)運到其他的長壁式開采作業(yè)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，其中在計算機單元中，在理論/實際分析的框架內(nèi)單個 地監(jiān)控所述礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的影響變量，并且在達到單個的影響變量的設(shè)定的極 限值之前，對于所涉及的影響變量進行自動再調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的所述方法，其中在控制多個長壁式開采作業(yè)的計算機單元 中存儲優(yōu)先列表，用于自動地改變單個的長壁式開采作業(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中任一項的所述方法，其中輸入的實際數(shù)據(jù)在計算機單元中進 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)這種偏差時產(chǎn)生錯誤報告。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述方法，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 機的運行效率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述方法，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中任一項所述方法，其中，監(jiān)控通過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壁式開采作業(yè)中控制開采能力的方法，其中基于對長壁式開采作業(yè)的機器裝備以及對相應(yīng)長壁式開采作業(yè)要經(jīng)過的開采面的礦藏儲量參數(shù)所要應(yīng)用的數(shù)據(jù)，作為對長壁式開采作業(yè)的計劃輸送量的影響變量，以要儲存到計算機單元中的額定數(shù)據(jù)的形式，求出相應(yīng)的長壁式開采作業(yè)基于要輸送的礦井大氣對于礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源的需求，對采用的制冷設(shè)備的要保持的制冷能力的需求，以及對瓦斯排出的需求；其中，在連續(xù)的作業(yè)到單個的長壁式開采作業(yè)期間，借助于安裝的傳感器檢測原煤輸送量的實際數(shù)據(jù)，以及流過相應(yīng)的長壁式開采作業(yè)的礦井大氣的實際數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)輸送的制冷能力的實際數(shù)據(jù)以及瓦斯排出的實際數(shù)據(jù)并傳送到計算機單元；其中，當識別到對礦井大氣和空氣調(diào)節(jié)資源有更多需求時，通過轉(zhuǎn)送在其它長壁式開采作業(yè)上可供使用的過量資源來滿足所述需求，并且當識別到減少需求時，過量資源以相應(yīng)的資源缺口被轉(zhuǎn)運到其他的長壁式開采作業(yè)上。
文檔編號E21F1/00GK101970799SQ200880127133
公開日2011年2月9日 申請日期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 申請人:拉格股份公司