книги / Моделирование технологических схем выемки калийных руд с закладкой

функционального элемента выемочно-транспортного комплекса. В этом смысле модель конечного автомата как детерминирован­ ная система относительно "Входа-выхода” допускает стохасти­ ческие связи внутри себя. Такая характеристика представле­ ния математической модели горной машины конечным автоматом адекватно отражает физическую структуру и особенность функ­ ционирования элементов выемочно-транспортного комплекса.

Функция переходов Ф(д(*), х(0) линейна относительно входного сигнала х(0 и может быть представлена в виде

у(1) - х(1)Гп/п

при I = 1 и у(1) = х(0 ~ - при отличных от 1 значений

тактовых моментов

Указанные общие особенности описания параметров горных машин при их представлении конечными автоматами позволяют перейти непосредственно к построению конкретных математи­ ческих моделей машин выемочно-транспортного комплекса при очистной выемке калийных руд.

5.3.1.МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДОБЫЧНОГО КОМБАЙНА

Всоответствии со схемой детерминированного конечного автомата представим модель комбайна в виде

К = $ О? у? Ф €<2*, (Xх / / еУ* ),

где индекс ”к” определяет задание схемы автомата для соот­ ветствующего функционального элемента, в частности комбайна.

Определим последовательно весь класс параметров конечного

минутный комбайновый грузопоток.

Детерминированный по времени поступления в соответствии с принятым тактовым моментом 1у (интервалом моделирования /).

в литературе [14]. Во времени он представляется как х«) - 5/У<0,

где У(1) - скорость подачи комбайна, которая может принимать

значения от Ут1п до Утах.

Влияние горно-геологических факторов и скорости подачи определяет минутный грузопоток как случайную величину с ма­ тематическим ожиданием

т\ = <0,0131«>Гси/10

для комбайна типа ”Урал-10КС” и

П= (0,0141«)7’сй/10

ОТГ

для комбайна типа ”Урал-20КС”.

Из всех возможных технологических схем очистной выемки описанная суперпозиция состояний комбайна характеризует ба­ зовую технологию. Добавление состояний комбайна позволяет перейти к другой системе.

Разработанная УФ ВНИИГ система добычи с магазинированием [19] характеризуется еще одним состоянием комбайна - обратной проходкой с магазинированием руды за собой. Введем

новое состояние Т\ еОХ** - магазинирование, состоящее из

маг

множеств состояний:

Л иЛ уЛ 'уЛ .

под пр всп эак

Значения указанных состояний определены в базовой тех­ нологии.

Подмножества состояний работы Ор - 0,1К и отказа комбайна (восстановления) 05 = 05 определяются как случайные величины, распределенные по пуассоновскому закону. Они определяются тремя характеристическими величинами:

математическим ожиданием наработки на отказ

математическим ожиданием восстановления

т(и) = 01 * ;

Работа функционального модуля, представленного моделью конечного автомата, определяется длительностью интервала ра­ боты и отказа (восстановления).

5.4. ФАКТОРНАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВЫЕМОЧНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА

Принятая за основу в качестве инструмента для статисти­ ческих исследований система "Синтранс” базируется на исполь­ зовании имитационных моделей, программно реализованных в виде автономных модулей, каждый из которых производит преоб­

разование грузопотока в соответствии с параметрами и принци­ пами функционирования моделируемого им элемента выемочно­ транспортного комплекса, а также в последовательности, опре­ деляемой принятой технологией и организацией выемки. Поэтому факторный анализ параметров технологии и организации выемки выполнен также в последовательности, соответствующей реаль­ ному выполнению отдельных процессов и операций при различных технологических схемах выемки и их моделированию в имита­ ционной системе.

5.4.1. ПРИМЕНЯЕМАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ КОМБАЙНОВОЙ ВЫЕМКИ

Процесс отработки камеры включает в себя последовательное выполнение основных и вспомогательных стадий выемки: заруб­ ки, проходки и отгона комбайнового комплекса - при проходке каждого хода в камере (смен)

где х - порядковый номер хода.

Работа комбайнового комплекса на зарубке и проходке ха­ рактеризуется поступлением от комбайна определеннного гру­ зопотока. Комбайновый грузопоток как стационарный, случайный и непрерывный в некоторые промежутки времени процесс, а также принципы его формирования при моделировании транспорт­ ных систем достаточно подробно изучены и изложены в работах. В соответствии с этим, комбайновый грузопоток может быть представлен как система М случайных величин в минутные ин­

характеризующаяся математическим ожиданием тИ), дисперсией

Поступление груза от комбайна в течение рабочих смен но­ сит прерывный характер. Периодическое его отсутствие опреде­ ляется .причинами, связанными не только с надежностью самого комбайна, но и применяемой технологией и организацией очист­ ной выемки.

Рабочая смена начинается с выполнения подготовительных

результаты шахтных наблюдений,- величина случайная). Затем включается комбайн и осуществляется проходка, проявляющаяся как формирование грузопотока. Периодически, при достижении длины уходки комбайном некоторой величины (1 у*р, комбайн

останавливают и выполняют вспомогательные технологические операции длительностью (/„.) по проверке правильности на­

правления хода, замене зубков, настройке вентиляции или под­

где Д - выход руды с 1 м хода (т) при проходке хода полным сечением исполнительного органа комбайна; 5* - площадь попе­ речного сечения комбайнового хода, м2; С - плотность руды в

при работе с вертикальным (и горизонтальным) наложением се­ чений

При работе комбайна с неполным использованием площади ра­ бочего органа соответственно изменяется и комбайновый грузо­ поток, т.е.

Заканчивается каждая смена выполнением заключительных операций, длительность которых (Ь.) носит также случайный

характер. Длительность смены ТСИ = 420 мин.

где Е%ыу Е^** - соответственно минимальная и максимальная загрузка емкости самоходного вагона, т.

кость, скорость движения и продолжительность загрузки, носит случайный характер.

Цикл транспортирования, осуществляемый самоходным ваго­ ном, может прерываться его отказами, длительность которых, а также длительность работоспособного состояния вагона опреде­ ляются соответственно параметрами (70/) и (*рр.

По окончании зарубки работа комбайна и самоходного вагона осуществляется в комплексе с бункером-перегружателем. Его функционирование заключается в накоплении руды путем аккуму­ лирования входящего грузопотока Ш.) с последующей ее вы­

грузкой в самоходный вагон. Загрузка бункера осуществляется аналогично загрузке вагона при работе на зарубке и определя­ ется величиной комбайнового грузопотока ({/.), а также вмес­

тимостью бункера Е#кп и Разгрузка полного бункераперегружателя производится после прихода самоходного вагона. Длительность процесса - случайная величина, определяемая па­ раметром (*рП/). Кроме указанных параметров на характер пре­

образования грузопотока и распределения его по времени ра­ бочих смен бункером-перегружателем оказывает надежность ра­ боты бункера, которая характеризуется продолжительностью ра­ ботоспособного состояния иР.) и его восстановления (Ь) .

Работа самоходного вагона в комплексе с комбайном и бун­ кером-перегружателем на проходке организуется аналогично его

Рис. 5.1. Схема реализации сменного грузопотока и объемов магазинируемон руды при работе комплекса по новой технологии

функционированию на зарубке, но с тем отличием, что загрузка вагона производится не комбайном, а из бункераперегружателя. Длительность загрузки вагона при этом равна длительности разгрузки бункера (*рп.), а загрузка емкости

бункера (Е{) - загрузке емкости бункера Шбп-).

Преобразование грузопотока конвейером обусловливается не только его конструктивными и технологическими характеристи­ ками, но и простоями по организационным причинам. К основным параметрам конвейера, влияющим на преобразование грузопото­ ка, относятся приемная способность ((2П), эксплуатационная производительность <&) и надежность (Кг, Л,., *Р/). Простои

по организационным причинам зависят, главным образом, от на­ личия на рудниках резервных очистных забоев, значительной неравномерности их работы и работы поверхностного обогати­ тельного комплекса. Они характеризуются продолжительностью непрерывной работы конвейера (Ц ) и его простоя ОЦ). Кроме указанных элементов комбайновых комплексов, их пара­ метров и особенностей технологического процесса существенное влияние на распределение камерного грузопотока по времени оказывают целосменные простои из-за ”окон” в графике выходов рабочих и невыхода одного из членов звена. Периодичность их возникновения и длительность простоев определяется соот­ ветственно параметрами (*Р/) и Схема реализации смен­

ного грузопотока путем последовательного преобразования ком­ байнового грузопотока машинами комплекса, работающего по но­ вой технологии, показана на рис. 5.1.

бота комбайна при этом осуществляется независимо от самоход­ ного вагона и конвейера.

Работа погрузочной машины (типа ПНВ) с самоходным вагоном организуется по схеме, аналогичной при работе комбайна с^ са­ моходным вагоном. Грузопоток машины, по аналогии с комбайно­ вым грузопотоком, может быть представлен как система случай­ ных величин в минутных интервалах времени:

IIм (и)-, Vм ; Цм ш ,

^.Каждая смена начинается с выполнения подготовительных (ГгГ.) и заканчивается выполнением заключительных (*Э|.) опе­

раций. Периодическое отсутствие грузопотока определяется проведением вспомогательных операций длительностью </3р че­

рез (Хух.) и надежностью машины (соответственно параметрами

При условном допущении, что весь объем складированной и замагазинированной руды при отработке каждого хода в камере равномерно размещен по длине камеры, подвигание машины на каждый цикл и приращение длины доставки (м) самоходным ваго­ ном составит

комбайном, вагоном и замагазинированной комбайном в камере при обратном ходе, т.

По окончании отгрузки руды из камеры производится отгон машины (/отг).

При открузке замагазинированной руды погрузочнодоставочной машиной (типа ПД-8) технологический цикл включа­

емочном штреке. Процесс отгрузки может прерываться простоями на выполнение вспомогательных операций (1ьр через Ьух. и

установление неполадок машины (г0., *р., Кг),

Таким образом, факторная модель функциональных элементов выемочно-транспортного комплекса представляет собой основу для построения математических моделей горных машин очистной выемки. Исходя из структуры наиболее предпочтительно по­ строение математических моделей на основе теории конечных автоматов.