книги из ГПНТБ / Липкович С.М. Проектирование технологических процессов очистной выемки угля

ряции. На рис. 19 приведена планограмма организации работ бригады И. И. Стрельченко (шахта «Трудовская»), осуществившей мировой рекорд добычи угля — 170 230 т за 31 рабочий день.

Планограмма позволяет в укрупненной форме наглядно изобра­ зить протекание производственных процессов цикла работ в лаве во времени и пространстве.

Рис. 19. Планограмма организации работ бригады И. И. Стрельченко

21

Широко распространены ленточные соединенные графики для планирования выходов, монтажных и проходческих работ и т. д. Так, на рис. 20 представлен график организации работ по прове­ дению 2-го конвейерного и 3-го бортового штреков с помощью комбайнов ШБМ-2 на шахте № 8 «Нововолынская» комбината Укрзападуголь.

Недостаток схемных моделей в том, что для решения задач необходим метод попыток, а при этом часто неизвестно, опти­ мально ли конечное решение.

Рис. 20. График организации работ по проведению штреков с помощью ком­

байна ШБМ-2

Если задача может быть математизирована, т. е. описана в математических выражениях, используют математические модели, которые могут быть детерминированными для определения точных величин или вероятностными для определения приближенных, ве­ роятных значений.

Если переменные имеют определенный характер, тогда модель составляется в математических выражениях, позволяющих сфор­

Решение состоит в нахождении объемов переменных хг-, которые могут быть шах или min.

Если функции нелинейны, применение детерминированной мо­ дели затруднительно, за исключением частных случаев.

22

Как в детерминированных, так и вероятностных моделях или в их комбинациях математическое моделирование предполагает использование многих методов. Наиболее распространенные из них: метод исследования функции цели на абсолютный или услов­ ный минимум, методы линейного, нелинейного и динамического программирования, методы корреляционного и регрессионного ана­ лиза, теории игр и очередей. Все эти методы хорошо изложены как в специальной математической, так и в горнотехнической литературе.

Математическое моделирование применимо в случае, если модель описывает реальный факт достаточно точно, хотя отыскать эту точность отображения все более и более сложно. Немало­ важным является и требование «удобоваримости» математического представления, хотя с появлением ЭВМ можно теперь чаще ис­ пользовать числовые расчеты без буквенных обозначений.

Под категорией моделирование понимают большое число мето­ дов представления реальности посредством похожих искусственных элементов. Различают два существенно отличных друг от друга вида моделирования — чистое моделирование, куда входят модели типа планировка объекта, размещение оборудования, плоские и объемные модели для изучения горного давления из эквивалент­ ных материалов на желатиновой основе, из электропроводной бумаги и т. д., и моделирование по так называемому методу

Монте-Карло.

Пример моделирования. За подвиганием комбайна в лаве происходит обрушение угля («струи») вследствие отжима. Период обрушения и масса упавшего угля переменны, но предварительное изучение позволило установить некоторые сведения по числу про­ веденных наблюдений (табл. 6.1).

Связь между периодом обрушения и массой упавшего угля

23

струи», или массу упавшего за 1 ч угля для определения трудо­ емкости работ по зачистке при составлении графика организации работ в очистном забое.

Задача в принципе не трудная и моделирование не единствен­ ный путь ее решения

Р = 60От , кг/ч.

Речь идет о статистической задаче, состоящей в отыскании распределения переменной Р. Можно для этого найти математи­ ческое представление распределений G и Т, а затем определить Р. Но эта работа долгая и малоточная.

Можно вычертить таблицу всех возможных комбинаций G и Т и учесть частоту случаев: так, если 7' = 50 мин и G= 50 кг, Р =

что вероятность, для которой у есть в интервале dy, идентична вероятности, для которой х есть в интервале dx:

dy I (х) dx.

Но мы также имеем

dy — F' (х) dx,

где F<(x)=f(x):

Тогда

^оо

F(x)= j f(x).dx.

Искомая функция F (х) есть функция аккумулированной час­ тоты f(x)* (рис. 21).

плотности распределения f ( x ) .

24

объему G и Т величину «произ­ водительности струи» Р.

Теперь остается подсчитать среднее арифметическое и диспер­ сию и построить кривую плотности распределения.

25

>графов, следует отметить:

поиск оптимального или критического пути;

26

поиск максимального потока сети; отыскание гамильтоновского пути, проходящего только один

раз через все вершины графа.

Наибольшее практическое применение в горном деле теория графов получила в шахтных системах сетевого планирования и управления — СПУ.

Оперативное управление и анализ работ в ситемах СПУ осно­ вываются большей частью на применении метода критического пути.

При планировании и анализе организации производственных процессов в очистных забоях все чаще начинают использовать сетевые графики, которые имеют ряд преимуществ перед тради­ ционными планограммами и, в частности:

дают четкое представление об организации работ в забое, их взаимосвязи и последовательности выполнения;

позволяют определить критические работы и наметить меро­ приятия по сокращению продолжительности выемочного цикла и тем самым увеличить нагрузку на лаву;

позволяют выявить резервы времени на некритических путях и использовать их для сокращения продолжительности критических работ и критического пути;

представляют возможность в ходе работ выяснить отклонения от графика, своевременно принять меры для устранения узких мест.

Исполнительные сетевые графики впервые начали применять на шахте № Г—2 «Горская» комбината Первомайскуголь, где все забои шахты работают по сетевым графикам. В качестве примера приводим организацию оперативного контроля по исполнительному графику в 1-й северной лаве пласта К$ участка № 9 в одну из смен *.

Согласно плановому сетевому графику (рис. 25) в первую смену за 240 мин работы комбайна нужно было произвести вы­ емку на длине 360 м и выдать 570 т угля. Фактически комбайн работал по выемке угля 160 мин. За это время было подрублено 200 м лавы и добыто 312 т топлива (табл. 9.1).

Исполнительный сетевой график (рис. 26), составленный гор­ ным мастером, дает наглядную картину выполнения работ, лежа­ щих на критическом пути.

Из графика видно, что подготовка комбайна к работе (ра­ бота 1—2) была выполнена в соответствии с плановым графиком. Однако из-за неисправности электродвигателя конвейера СП-63, установленного в лаве, вынужденный простой комбайна в начале смены (работа 2—3) составил 70 мин. Далее производилась вы­ емка угля (работа 3—4) в течение 50 мин на протяжении 60 м без лемеха. Это было отступлением от планового графика, вызван­ ным желанием наверстать упущенное и опасением повторного

* По материалам технической информации МУП УССР.

27

выхода из строя электродвигателя конвейера. Работа комбайна без лемеха увеличила трудоемкость работы по зачистке лавы, в связи с чем последующие операции — по передвижке привода кон-

360'

По работе 5—6 выемка угля на протяжении 50 м велась в тече­ ние 60 мин, т. е. на рабочей скорости менее 1 м/мин, что вызвано

28

увеличением крепости угля и попаданием породы в исполнитель­ ный орган комбайна. При выполнении работ 6—7 и 10— 11 про­ изводилась предусмотренная графиком замена зубков, на что за­ трачено 30 мин. По работе 8—9 из-за отсутствия порожняка выемка угля комбайном была приостановлена на 30 мин. По работе 7—8, 9—10 и 11—12 выемка угля производилась нор­ мально. За 10 мин до конца смены выемка угля не была пре-

кращена, как это предусмотрено плановым графиком, так как подготовка лавы к работе следующей смены была выполнена во время остановки для замены зубков.

Принимая отчет от горного мастера по исполнительному гра­ фику, начальник участка указывает горному мастеру на допу­ щенное отступление от планового графика — работу комбайна без лемеха, что привело к увеличению трудоемкости работ по зачистке лавы и времени выполнения последующих операций; выдает механику участка наряд на ремонт электродвигателя СП-63 в ремонтную смену; согласовывает с начальником ВШТ вопрос о своевременной подаче пброжняка.

Применение сетевых графиков для анализа и планирования организации работ позволяет значительно улучшить организацию труда в лавах, увеличить добычу угля и улучшить технико-эконо­ мические показатели работы очистных забоев.

29

I' л а в a II

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ УГЛЯ

§ 1. Средства выемки угля

Основой технического перевооружения угольной промышлен­ ности страны является переход на узкозахватную выемку угля с помощью угольных комбайнов и струговых установок. В настоящее время отечественными заводами угольного машиностроения осу­ ществляется серийный выпуск следующих типов узкозахватных комбайнов: 2К-52, БК-67, КШ-1кг, 1К-58, 1К-Ю1, МК-67, ВНК и «Урал-2м» для пологих пластов и «Темп» и КТ для крутых. Создаются и проходят промышленные испытания узкозахватные комбайны КШ-3, ГШ-68, 1КМ («Малютка»), БШ-1 («Старт»), К-105, БК-4, УК-2, БКТ-1, БК-101. Серийно выпускаются струго­ вые установки УСБ-67 и УСТ-2А.

Характеристики выемочных комбайнов и стругов приведены в табл. 1.II.

Ведутся работы по созданию и освоению механизированных струговых комплексов. Изготовлена опытная партия струговых агрегатов СА. При шахтных испытаниях этого агрегата (шахта № 39/40 комбината Тулауголь) была достигнута высокая произво­ дительность труда рабочего по лаве, составившая 68,3 т/выход.

В текущем пятилетии намечено довести уровень применения узкозахватных комбайнов и стругов на шахтах Украины до 90%.

Качественное изменение структуры средств выемки ставит пе­ ред работниками угольной промышленности задачу правильного планирования нагрузки на забой. Определение нагрузки на очист­ ной забой зависит от скорости подачи выемочной машины и от длительности технологического цикла выемки. Научно обоснован­ ное планирование нагрузки на забой в конкретных горно-геоло­ гических горнотехнических условиях определяется правильным проектированием процессов выемки. Отсутствие его приводит к тому, что на шахтах планы добычи угля участками устанавли­ ваются в основном по достигнутому уровню. Таким образом, планы, по существу, закрепляют недостатки организации произ­ водства и неодинаковую напряженность работ на разных участках и предприятиях, находящихся в аналогичных условиях.

Необоснованный план добычи угля в одних случаях приводит к перевыполнению его и выплате работникам незаслуженно высо-

30