研究优化采矿替换基于系统动力学在王庄煤矿

文摘

不平衡的矿业替代限制有效的开采是一个主要的问题。矿业替代过程的优化可以达到完美的协调开采的脸和隧穿时间和确保有效生产我的最大程度。在此基础上,本文以王庄煤矿为研究背景,应用系统动力学矿业替代研究,构建王庄煤矿mining-driving系统仿真模型,并利用该模型动态模拟工作面9102年和7106年取代了标题的脸。研究发现,有一个不平衡在两者之间的替代工作的脸,可以优化和替代过程通过推进驾驶期间或增加驾驶团队并行工作在适当的时间点,以满足正常需求矿业矿业替换和提供指导的计划安排其他面临类似的工作。

1。介绍

大数据技术的发展和机械化和情报的工作面推进速度变得越来越快。尽管标题的推进速度的脸已得到改进,它仍然落后于工作面,导致矿业替代的不平衡,影响生产效率。因此,为了提高煤炭产量,确保矿山生产效率高,有必要优化采矿过程(1- - - - - -3]。针对的问题挖掘滞后于采矿、限制道路驾驶的速度的主要因素进行了综述,提出了未来发展方向(4- - - - - -6]。一些学者提出了前景和建议行车速度的提高方面的隧道技术和设备(7- - - - - -9]。一些学者已经建立了一个智能决策系统对矿业替换在电脑的帮助下(10- - - - - -12]。

参考文献(4- - - - - -6]只提出了我国全面巷道开挖问题,表明未来发展方向的隧道,或只是指出整个过程周期优化。参考文献(7- - - - - -9解释快速施工技术的现状,讨论关键技术问题,通过理论计算或快速优化隧道技术。参考文献(10- - - - - -12]逐渐放弃传统的手工规划和使用跨平台的和通用的软件在电脑准备矿业继任计划系统。上述研究致力于探索如何提高开挖工作面配合的速度完成开挖置换从技术的角度和智能决策和缓解开挖置换在一定程度上的不平衡问题。然而,很少从矿业替代的角度优化考虑。优化采矿和驾驶的替代安排驾驶任务合理的时间以满足更换需求,避免资源的浪费,这是实现智能采矿的先决条件。在此基础上,本文运用系统动力学的研究优化采矿和驾驶替代提高煤矿生产效率更好。

2。模型建立

系统动力学是一门学科可以研究复杂系统的动态发展过程,并使用计算机仿真技术来模拟系统的动态发展过程,基于反馈控制理论(13- - - - - -15]。建模过程主要包括两个方面,模型建立(系统边界确定、因果关系分析和结构流程图图)和仿真(参数设置、仿真分析、对策和建议)(16,17]。

2.1。系统边界的决心

有两种开采水平在王庄煤矿+ 630,+ 540。开采煤层是3号煤层。工作平面最近取代了包括9102年矿业面临7106通风巷道和7106运输巷道。9102年矿业面临位于91矿区。在工作面,有3断层和2列(故障F304崩溃H= 5.0∠65°,F317过错H= 8.5∠40°,F318过错H= 1.4∠40°,列H51崩溃,崩溃列X14)。7106工作面经过五异常区域。煤层变薄的综合响应,裂缝发展,隐伏地质构造、煤结构异常。从矿山生产现状的角度,挖掘替代是不平衡的。通过分析,影响因素的驾驶速度正面临7106年和9102年工作面推进速度是概括为以下六个方面,如表所示1。在表中,“√”意味着它会影响系统,和“×”意味着它不会影响系统。

2.2。因果关系分析

因果关系分析可以有效地分析系统中各种因素之间的关系(18,19]。挖掘系统的因果关系图是基于煤炭开采系统和驱动系统,说明各种因素对巷道的快速驾驶,工作面推进速度,两个系统之间的交互。挖掘系统的影响因素主要包括地质构造、操作环境,机械设备,定期循环水平,等等。每个因素的影响对系统图所示1。每个因素之间的因果关系是由因果链由因果箭头表示与正(+)、负(−)的迹象。把“气流气体浓度标题的脸”作为一个例子,开车的气流气体浓度的脸↑⟶(−)气体驾驶水平面临↓⟶(−)操作环境的驾驶水平面临↓⟶(−)隧道镜头↓⟶(−)↓行驶距离行驶的脸。

2.3。系统结构流程图

的因果关系分析的基础上挖掘系统,挖掘系统的结构流程图用Vensim软件,如图2。流程图结构包含两个变量:利率驱动速度和工作面推进速度,和两个状态变量(累积量):驾驶和工作面推进距离的长度。

3所示。模拟

上述建立的模型应用于面对王庄煤矿9102工作面和7106标题。9102工作面总长度3500米,实际开采距离是2450米,和挖掘时间是24个月。的总长度7106通风巷道和运输巷道巷是2500米,和开车时间是27个月。因此,系统仿真时间设置为27个月和仿真步长是1个月。

3.1。参数设置

3.1.1。体重的决心

每个指标的权重值是由群AHP方法除了巷道支架先进水平的两个索引和双方的移动水平巷道,由专家给出。重量结果如表所示2。

3.1.2。基本参数设置

基本参数主要包括隧道的距离面对地质构造区域,隧道的失败率面对机械设备,气体浓度的回风从标题的脸,流的距离矿业面临的地质构造区,矿业面临的正常循环率等。

3.1.3。辅助变量的赋值

每个影响因素的水平变化因素的价值变化。本文运用表函数表达水平之间的关系和影响因素的实际价值。水平影响因素的量化得分40∼100。晋升或削弱的影响程度是影响数值的影响因素,其价值可能大于或小于1。考虑到许多学者的研究成果,本文定义了影响的范围在0.5和1.5之间(20.]。

3.2。仿真分析

3.2.1之上。模型检查

Vensim软件都有自己的“检查模式”功能,它可以检查的一致性模型单元。本文的仿真模型运行良好,模型的一致性验证单位由“检查模式”功能。运行模式之后,它可以获得驾驶的模拟输出值长度是2441 .765米,错误率是−2.33% 2500米的实际价值。与2450米的实际值相比,模拟输出值的推进距离煤矿的脸是2526.87米,错误率是+ 3.14%。的绝对误差值均小于5%,表明该模型具有良好的效果,是合格的。

3.2.2。分析仿真结果

(1)每个影响因素的层次关系和行驶速度数据所示3(一)和3(b)。从图可以看出,所有的影响因素对行车速度的影响。地质结构的水平在5日和19个月达到最低点,和其他影响因素的水平达到6日和20个月的最低水平。行驶速度也达到了相应的6日和20个月最低点。行车速度的曲线趋势大致相同,每个影响因素的水平曲线趋势。(2)每个影响因素的层次关系和工作面推进速度的数据所示4(一)和4(b)。从图可以看出,各种因素影响工作面推进速度。地质构造的水平保持在相对较低的水平,从4日到9日和16日至18个月,而其他因素也波动在一个较低水平,这一时期。行驶速度达到6和17个月的最低点,以及隧道工作面的速度曲线的趋势大致一致的水平曲线的影响因素。(3)mining-driving系统的仿真结果如图5(一个)- - - - - -5 (d)。从图5(一个)可以看出,9102工作面推进速度明显慢4月以来。同时,近5个月之后,其速度保持在低水平,在11月上升,然后在17个月显著下降。但持续时间短。它返回20月高于正常推进的速度。主要原因是9102年的工作面是越来越接近F304断层在第四个月,和F304张成的空间是490米。因此,在断层的影响下,行驶速度保持在较低的国家在很长一段时间。在17个月,工作面遇到崩溃列H51和X14一个接一个。崩溃的两列相邻,张成的空间相对较小。因此,相对较短的时间对速度的影响。相应地,工作面推进距离曲线下降的速度下降。 It can be seen from Figure5 (b)标题的驾驶速度面临大幅减少4月,6月达到最低点,然后在16月,显著降低20月达到最低点。速度低于最低的6月。主要原因是标题的脸接近异常区域3 4和16个月,和回风巷道穿越异常区域,所以它有一个更大的影响力。结果,开车速度是20月低,持续时间较长,从而影响正常的道路驾驶之间的替代。驱动镜头的累积速度开车。根据驱动镜头曲线,也可以看到驱动镜头曲线的趋势变得缓慢行驶速度较低的一个月。从图可以看出5 (c)在正常情况下,行驶速度低于工作面推进速度,和它有一定的对工作面推进速度的影响。趋势并不完全相同,因为工作面推进速度也受到其他因素的影响。图5 (d)表明完全机械化采矿团队完成整个施工期间在24月,而隧道团队完成整个施工期间在27日,月,比矿业的脸,3个月后,采矿和驱动之间的失衡问题。

3.3。优化采矿和驾驶的替代品

从仿真结果可以看到,有一个不平衡问题在替换的采矿和开车。由于隧道的脸本身的相对复杂的过程,正常的驾驶速度相对较慢。其次,隧道面临遇到异常区域3 4和16个月,影响正常的行驶速度。的原因,大部分的驾驶速度影响因素是地质条件的变化,导致其他因素的变化,和他们中的大多数属于矿井水文地质因素,很难提高行车速度通过改变这些因素。为了确保矿业替换的平衡,可以考虑以下两个方面。(1)推进隧道段:从图5 (d),可以看出,煤炭开采团队完成工期3个月提前施工团队。如果隧道团队开始工作三个月前,施工期间将完成的同时,挖掘团队确保矿山的正常替换。(2)安排更多的隧道团队在正确的时间:当资源充足,两个驱动团队可以合理安排工作。隧道工作面由运输巷和回风巷,和两个道路不影响对方工作时,可以满足两个隧道的需求团队工作在同一时间。通过进一步的仿真,本文发现在11月,添加了一个新的驱动团队开始在运输巷、工作和两队并行工作从11到13个月,第13个月之后(回风巷驾驶任务完成),剩下的道路驾驶任务由第二个团队独立完成。具体的仿真结果如图6。

从图可以看出6(一)在11月,由于两队同时操作,行驶速度有显著增加。13月后,因为只有一个团队操作,行驶速度已经下降到原来的水平。从图可以看出6 (b)在当前的行驶速度,推动团队的驱动镜头达到2441 .765米24月,仍然是近60米离完成任务。然而,工期的完成后,工作面需要时间。因此,它已基本完成驾驶任务。图6 (c)表明改进的推动计划完成任务比原计划提前3个月。图6 (d)表明,采矿和驾驶的替代已基本正常工作。

4所示。结论

基于系统动力学建模、mining-driving系统的动态仿真结构模型在王庄煤矿成立Vensim软件的帮助下,9102工作面和动态模拟和7106年的脸。结果表明,存在替代失衡的现象采矿和开车。推进开车进度或添加一个新的驱动正常更换的团队可以满足需求。它可以提供指导进行驾驶和采矿计划在其他类似工作的脸。优化驾驶过程相当有助于实现矿业面临的完美协调,道路驾驶矿山面临更换的时间,避免出现紧张和资源浪费现象,这保证了矿井安全生产效率和在最大的程度上。

数据可用性

所有的数据和模型用于支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者承认提供的金融支持国家重点研究和发展计划(批准号2017 yfc1503103)。

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