矿业大学-采矿系统工程-第五章PPT学习教案

1、会计学1 矿业大学矿业大学-采矿系统工程采矿系统工程-第五章第五章 2、采煤机运行速度 采煤机在生产时间内的运行速度是个连续的随机变量，根据对 一些实测资料的统计分析和检验结果，它服从正态分布，其概率密 度函数为： 2 2 2 2 1 uv evf 根据已知的正态分布特征值，可以用下式得出某一时刻的采 煤机运行速度v，使它服从正态分布。 6 1 32 i i uv 采煤机非生产时间的运行速度，如空行下放、变换位置方向时，通常取为定值。 第1页/共19页 3、采煤机运行和停顿时间 采煤机固定的停顿时间有交接班时间、计划检修时间、非生产 班时间等均为定值，取决于所规定的工作制度和作业计划安排。 采

2、煤机每次开机运行后，生产的连续运行时间和因故中途停顿 时间，则是随机变量。实测结果表明，它是服从负指数分布规律， 其分布函数为： t etF 1 第2页/共19页 根据实测资料统计分析得出采煤机运行和停顿时间服从 负指数分布特征值，采用逆变换法产生服从负指数分布的随 机数，便可以通过如下的公式计算，得到某一时刻的连续运 行时间t1，间断停顿时间t2。 1 1 1 ln t 2 2 2 ln t 第3页/共19页 4、计算机模拟模型 以采煤机运行为主体的工作面生产状况模拟，适于采用最小时 间事件步长法，即模拟采煤机开动生产和因故停顿两种事件的交替 变化，用以反映工作面出煤情况。 模拟的初始状态为

3、工作面生产班的开始事件，采煤机停在工作 面下端，然后由交接班时间的固定停顿，采煤机开始运行，发生故 障停机，故障消除后再次运行等，直至一班时间结束，进入下一班 ，直至给定的班数模拟完毕。 第4页/共19页 以双滚筒采煤机上下往复进行割煤，采用斜切进刀方式，斜切进 刀时间取为定值的计算机模拟模型为例，表达其模拟进行过程的计算 机程序框图。 利用上述模拟程序，可以在给定的条件下得出每班的煤炭产量进 刀数、推进度、开机停机时间和开机率。经过若干个班的模拟，可以 得出平均的班产量、日产量、日进度、开机率等。 第5页/共19页 二、采煤工艺及其设备的优选 对具体矿井的某一煤层，可能有若干种可供选择的采煤

4、工艺 和设备，需要综合分析生产条件和可能带来的技术经济效果，从 中选取最优方案。 评价和选择采煤工艺及其设备，按多项指标综合优化的准则 ，所选用的指标主要有： 1 评价指标 p采煤工作面单产水平，t/d； p工作面工人效率，t/工； p工作面吨煤成本，元/t； p设备投资，万元； p生产的可靠性 第6页/共19页 2 建立采煤设备数据库 各种采煤工艺对应不同煤层条件和采煤方法，都开发研制了一 系列多种型号的不同设备，尤其是综采设备的类型与组合种类较多 。这些与采煤工艺相配合的设备选型便构成了多种可供选择的方案 。作为通用的采煤工艺及其设备优选模型，首先需要建造可供选择 的采煤设备数据库。 采煤

5、设备数据库的建造是以广泛搜集整理现有厂家生产的设备为 基础，按采煤机、输送机、支架等主要设备配套加工组成各种方案； 存储各方案的主要设备型号、性能、主要参数、适用条件和设备价格 。其实质是构造出采煤设备选择的通用的原始方案集。 第7页/共19页 3 可行方案集 影响采煤工艺及其设备选择的主要因素有： 开采煤层厚度及厚度变动范围，煤层倾角、煤的硬度、夹矸层厚 度、硫铁矿含量、顶板类别、底板类别、断层等地质构造、瓦斯涌出 量、涌水量。 第8页/共19页 否 否 否 是 是 开始 输入已知数据 交班时间 ts 斜切进刀 产生正态分布随机数 产生采煤机运行时间复指数分布随机数 vi t=t+ti 采煤

6、机运输距离 Li=viti Li tts LiL LiL 记录刀数 记录刀数 班次累加 产生采煤机间 断时间复指数 分布随机数 ti LiL 模拟完？ t=t+ti 输出结果 停机 t=t0 tts 是 是 是 是 否 否 否 采煤机运行状况模拟框图 第9页/共19页 p建立采煤设备数据库，构造原始方案集 p依据所给出的煤层地质条件，通过技术可行性判别，形成可行方案 集 p对每个可行方案，在不同的工作面长度条件下进行计算机模拟分析 ，从中得出该方案下的合理工作面长度和相对应的工作面单产、效率 、开机率 p对每个可行方案计算采煤工作面成本，并对原始方案集数据库中提 取设备投资 p利用多目标决策方

7、案计算可行方案的综合评价指标，并按综合指标 的高低排序 p输出前三名方案的具体内容 4 优选步骤和方法 第10页/共19页 输入煤层地质条件等原始数据 初步判别、选取采煤工艺（综采、高档普采、 普采、炮采；单一长臂、倾斜分层、放顶煤） 按适用条件为初选的采煤工艺配置设备 形成采煤工艺及设备的可行方案集 对每一个可行方案 I=1N 模拟分析得出工作面长度、单产水平、效率、开机率 采煤工作面成本分析 计算综合评价指标 计算机模拟子程序 成本计算子程序 采煤设备数据库 输出优选结果，前三名 方案编号和详细内容 采煤工艺及其设备 优化模型结构框图 第11页/共19页 三、采煤方法选择的决策支持系统 决

8、策支持系统（DSS）是面对结构化程度不高的问题，把模型 或分析技术与传统的数据存取技术及检索技术结合起来，开发出 易于为非计算机专业人员以交互会话方式使用的计算机程序，用 于支持决策者进行决策，为其提供最优决策和不同决策时各项结 构。决策支持系统构成上的基本特征为三库（数据库、模型库、 方法库）一体化。 1 内容与结构 采煤方法包括： p采煤工艺、设备和回采巷道布置，相互关联为一体的两项内容。 以缓倾斜煤层采煤方法选择决策支持系统的开发为例，其中的 采煤工艺、设备选择的建模、数据和方法。 第12页/共19页 数据库 数据库管理系统 模型库 模型库管理系统 方法库 方法库管理系统 用户接口模块

9、用户 决策支持系统结构图 第13页/共19页 2 回采巷道布置方式的选择 p（1）回采巷道布置的类别 p（2）巷道围岩稳定性分类与支护方式确定 p（3）回采巷道布置的经济评价 p（4）回采巷道布置评选过程 第14页/共19页 Y N 根据顶板性质和煤层厚度、数目判别布置区段集中巷的可行性 回采方向 I=1,3 护巷方式 J=1,3 支护方式 K=1,3 是否煤柱护巷 计算煤柱损失费 计算巷道掘进费 计算巷道维护费 计算总费用 对比存储最小值方案 输出最优方案内容 结束 是否沿空留巷巷旁支护形式 IL=1,4 计算巷旁支护费 开始 输入原始数据、原始条件 N Y 回采巷道布置评选过程框图 第15

10、页/共19页 3 模型库 模型库的作用是存储辅助决策所需要的各种模型，主要有： 双滚筒采煤机工作面产量模拟模型 单滚筒采煤机工作面产量模拟模型 刨煤机工作面产量模拟 放顶煤工作面模拟模型 第16页/共19页 4 数据库 数据库中存储决策支持系统运行时所需要的各类数据，数据库管 理系统负责管理、维护和使用各类数据，其操作功能应便于存放、修 改、查询和检索。数据库内容： u煤层地质条件数据 u机炮采技术性决策指标和权重数据 u采煤设备型号参数数据 u模拟模型所需的参数数据 u回采巷道围岩稳定性分析指标数据 u回采巷道布置经济评价所需的基础指标 u放顶煤开采与分层开采经济比较数据 u综合性评价各指标的权重 第17页/共19页 5 方法库 机采形式与设备的选型 放顶煤开采与分层开