用仿SLAM网络模型模拟语言模拟矿井主采云系统.pdf

第卷第期 , 年二∀ 湘潭矿业学院学报 ∀ ∃ 岁 硕士 讲师 矿山系统工 程 矿井主采运系统是由多个子系统组成的复杂的动态系统 , 它受随机因素影响 很大 , 有些 问题难以用数学表达 式计算 , 只能用计算机模拟方法解决 。 目前 , 对主采运系统的模拟大多 采用∗∋ 、 ∋ ,2年Ν月 沁 、 , 输服务率为 Κ 运输系统所能保证的日产量与各工作面无外部影响时可能采出的总煤量之比 , 定义列车相对利用率为 Κ 列车日实际工作时间与总工作时间之比 。 Ι 。 对于矿井煤仓 , 考虑两种情形 , 一是在现有煤仓容量下进行模拟,二是模拟中不限 制煤仓容量 , 以找出合理的容量值 。 每次模拟只考虑一种情形 。 ∃ Γ 。 根据国内外大量统计资料及笔者实测数据的统计分析可知 , 采煤机工作时间和停顿 时间 、 皮带运行时间和修理 时间 、 列车的装载时间和卸载时间均服从负指数分布 。 采煤机牵 引速度 、 列车运行时间 、 箕斗一次提升时间 、 列车装载量 、 箕斗提升 量均服从正态分布 。 仿, 3∋网络模拟模型 ∃ 2 采区生产 系统仿 ,3∋网络模拟模型4图25 在此网络模拟模型中 , 煤流为网络中流通的实体 , 采区煤仓处理成调整节 。 该模型由 两 个分离的网络 图形组成 , 节点到节点9组成的 网络 图形模拟间断性煤流的产生7节点Ο到 2Μ组成的网 络图形模拟采煤时间和检修时间 。 采煤机连续工作时间由节点Π到Ν组成的分 支模拟 , 采煤机停顿 时间由节点到组成的分支模拟 。 ∃ ‘, ∗4Μ5 自 巨三刃 , , ‘ 菜区, 产 ‘“仿Ε 3‘“,,, ‘。 。 大巷软道运翰系统仿 ,3∋ ‘ 网络模拟模型 以图6所示的系统为例 , 建立轨道运输系统仿,3∋网络模拟模型如图所示 。 限于 图幅 , 图中各分支参数列于表2 。 为简化起见 , 提升系统放在大巷运输系统网络模型中一并 考虑 。 第卷莽2期 朱川曲 用仿,3∋ 网络模型模拟语言模拟犷井主采运系统 6 表2 图中各分支参数 分支序号 分支 参数 分支序号 分 支 参 数 Π ;6 Μ 匀笼 6 6 6 Π招6 ;切 Ο 9。 2 Μ曰2 玲口2 Ο2 ; Μ ∃ 石 一 , ΘΑ4Δ ,, 、 , 2 2 , 只Α 又4Δ Χ Κ 5 , 2 , 它Α 4Δ ,6 5 , . , 4Δ ΡΚ , 。 25 , . , 4Δ , 。Κ, 5 ∃ 2 . , 入 至4Δ Κ 6 , 。Κ65 , , Θ Α 4Δ。5 ∃ 2 . , ≅,∗4.5 , ∋∗ Μ 2年Ν月 在该系统的网络模拟模型中 , 以煤流作为网络中流通的实体 , 分配给三个装车站的列车 处理成三类不同的系统资源 , 四个调整节分别模拟三个采区煤仓 和井底煤仓的功能 , 四个排 队节分别模拟三个装载站和卸载站的服务过程 。 节点 2到2Ν 组成的网络图形模拟煤流从装车站 广, 一一、尸Ζ气,书∃ 流通到卸载站 , 然 后由井筒提升至地面 的全过程, 节 点2 到;组成的 网络图形模拟派车过程及 列车的 空载运行 。 这部分内容较复杂 , 所以用了六个用户子 程序 。 根据前述的四种派车原则 , 分别编制四组不同 的 用户 子程序 , 即可进行四种派车方式的模拟, 节点 6Μ至6组成的 网络 图形控制派车时间 。 ∃ 6 大巷皮带运输系统仿,3∋网络模拟模型 Χ号装车站 里 丝华拈含呀旋冬多 补成谋仓 压争执道运抢系统示滋目 以图Π所示的系统为例 , 建立皮带运输系统的仿 ,3 ∋ 网 络模拟模型如图Ν所示 。 左∃含一,一采区裸仓 ‘一井成伟仓 Μ万Δ 。 经过两次改扩建后 , [ 、 [、年达到生产能力ΝΜΜ 万Δ 。 现布置2 、 62 、 Π6和Ν2四个采区 , 每采区一个综采面生产 。 大巷采用轨道和 皮带运输相结合的混合运输方式 , 每列列车的矿车数为2 Ο , 矿车容量为6 Δ, 皮带运输能 力为6 Μ Δ大∴ 。 主立井采用9 Δ箕斗提升, 主斜井采用宽 2 ∃ Ρ] 、 运输能力为9ΝΜΔ[ ∴的皮带 提升 。 立井井底煤仓 、 斜井井底煤仓 、 缓冲煤仓 、 2 采区煤仓 、 Π6采区煤仓的容量分别 为. .Δ 、 2Ν Μ ΜΔ 、 ⊥Μ ΜΜΔ 、 Π Ν .Δ 、 Π ΜΜΔ 。 矿井主采运系统示意图如图所示 。 ∃ 第卷第 期朱川曲 用仿,3∋网络模型模拟语言模拟犷井主采运系统 里 氰 冲,“ ∃ 到抖井 北具孰道大巷 愁竺坚述垫子孚邸 仓‘6辅助 皮静 门呼 巨引 2酉石门 2采区煤仓 丝皮带上 山 有宾皮 带大 巷 勺_协尤 琴 ⎯万 毒 四 州 。; ; Ο ∃ Ο2 6 ΠΟ ΟΜ 2Π 6 豆 ; 6Ο 2 Ν Ν Π ;6 。Ν ; Ν 。Π Ν; 69 Ν9 ΟΠ Π ; 6Ο9 Μ 6; Ο 2 2; ;; ∃ Ν Ο; ∃ Ο 9Ο ΟΠΝ 6Ο ΝΠ ΠΜΜ弓 2 ; Ο ∃ Ν Ο Μ ∃ 2Π 2Μ ; ΟΠ Ν ; 6Ο99 6 ;Ο 9 2 2; ;Ο ∃ 96 。 Π 2 ; Ν ΟΠ Ο 6 ΟΟ6 6;;2 2 2Μ ;Ο 。 9 Ν 。 2 6 Μ Ο 2 表 6不同派车原则的模拟结果 兮 则 Δ 4Δ[ Ι5 ∃ 2Μ6面日产Δ 4α[ Ι5 峨6 Μ Κ面日产Δ 4Δ[ Ι5 产 Δ 损失4 Κ [Ι5 , 运 输服务率4肠5 列车相对利用率4肠5 2 采区谋仓满仓时间4]Χ Η[ Ι5 Π 6 采区煤仓满仓时 间4]纽[Ι5 井底煤仓润仓时 间4垃Χ Η[Ι5 Ο 6 6 ; 6Ο ΜΝ 6;Ν 2 6; ;9 。 Ο ∃ 9 6 Ο Ν ; Ο2Π 6 9 6Π 6 Ο ; Ν 6 Π ;Ν ∃ Ο Ο Π 。Ο Ν 2 Ν 2 ΟΠ Π; 6 Ο 9Μ 6;Ο2 2 ; ; Ο 。 Ν Ο ; 。 Ο 2 2 9 Ο 四 Ο Π ; 6ΟΟ 9 Π Μ2 Ο6 ; ; ∃ Μ ; Μ 。 2 2 2 9 Ο 9 原 车 产 派 日 湘潭矿业学院学报 2; ; 2年Ε月 由表可以看出 , 随着列车数的增加 , 主立井系统日产量 、 工作面日产量和运输服务率 逐渐增加 , 采区煤仓满仓时间逐渐下降 , 而 列车相对利用率则不断减小 。 当列车数增加到一定 值4 Σ 5后 , 增加列车数目 , 日产量 和运输服务率基本不再增加 , 因为此时井筒日提 升 量已接近它最大可能达到的提升能力ΟΝ ΜΜ Δ[Ι 。 再增加列车数目 已无明显效呆 。 因此 , 王庄 矿井目前采用列运煤列车是合理的 。 由表6可以看出 , 按最小剩余工作时间4原则四 5派车 , 产量和运输服务率最高 , 采区 煤仓满仓时 间最少 , 即派车效果最好 , 其次是最大煤量原则4原则三5 , 第三是按产分配原 则4原则一5 , 效果最差的是最少空矿车数原则4原则二5 , 其原因简要分析如下 Κ 由于2 采区装车站和Π 6采区装车站处的生产能力相差悬殊 , 如技 最 少空矿车数原则 派车 , 则当生产能力大的2 采区装车站的煤仓接近满仓时 , 而不能相应增加所需空矿车 , 因而造成满仓 , 限制 了2 Μ6面的生产 。 而此 时生产能力小的Π6采区装车站可能出现空矿车 无煤可装的情况 , 所以 , 这里按原则二派车的效果最差 。 按产分配原则 , 虽然考虑了采区装车站处生产能力这一因素 , 但完全忽视了工作面煤流 的随权波动性和 间断性 , 所以其效果不理想 。 最大煤量原则较之按产分配原则具有明显效果 , 这是由于它考虑了工作面煤流的随机波 动性和间断性 。 当各煤仓容量基本相等时 , 最大煤量原则可以达到比较好的效果 。 但当各煤 仓容量相差较大时 , 它的效果并不显著 , 这是由于煤仓存储能力的差异 , 此时即使小煤仓的煤 比大煤仓的煤少 , 但可能是小仓更需列车 。 2采区煤仓和Π6采区煤仓容量相差不大 , 所 以按最木煤量原则派车能取得较好的效果 。 最小剩余工作时间原则 , 考虑了煤仓容量的作用 , 弥补了最大煤量原则的缺陷 , 所以其 效果是最佳的 。 6 ∃ ∃ 主斜井系统模拟 模拟结果为 Κ 62Μ Π面日产量为6Π9Δ , Ν2 Μ 6面日产量为ΠΜ Π6 Δ , 主斜井皮带日提升量为 ; 2ΟΔ, 日提升量只占提升能力的 ;β 。 ∃ ∃ 6 ∃ 6 改善现有主果运系统的途径及效果 预浦 对现有主采运系统模拟发现 , 62Μ Π工作面产量较低, 主立井提升系统超负荷运行 , 日实 际提升时间高达2; ∃ ∴ , 而主斜井皮带未能充分发挥它的提升能力,南翼皮带远未达到它所 具有的运输能力 , 实际运输量 只占运输能力的 ; ∃ 9β 。 为此 , 需找出原因 , 提出改进措施 Κ 0 。 6 2Μ Π工作面的生产技术和煤层赋存条件与2 Μ 6 、 Π 6Μ 、 Ν2 Μ 6面 相近 , 但 产量 分别比它们低6; 2 Δ 、 ΝΜΔ 、 Ν Π Δ 。 其原因为 Κ 6 2未设采区煤 仓 , 6 2ΜΠ面的大部分煤 流直 接落入主斜井皮带4因主立井提升能力的 限制 , 只允许6 2 Μ Π面约2[的煤流经62辅助皮带和 缓冲煤仓进入主立井井底煤仓 5 , 而主斜井皮带的故障率较高 , 从而限制了工作面的生产 。 因此为提高62ΜΠ面的产量 , 必须增 设采区煤仓 , 此时工作面日产量可达6; ;Π Δ , 比未设采区 煤仓时增加Ν 2Ν Δ 。 Λ ∃ 为减轻主立井提升系统的负荷 , 充分发挥主皮带的提升能力 , 在增设6 2采区煤 仓 时 , 应将62ΜΠ工作面的煤全部由主皮带提升 , 这样可使主立井的日提升时间减少2 ∃ Π 9∴ , 而 主皮带只需将提升煤流强度增加2 。ΝΟ Δ [] ΧΗ , 就能将煤运出 , 而无需增加提升时间 。 ∃ 第卷第 期 朱川曲 用仿,3 ∋网络模型模拟语言模拟矿井主采运系统 ϑ ∃ 取消南翼轨道运输 。 在很长一 段时间内 , 南翼只一个综 采面生产 , 所以南翼皮带 完全能担 负起Π 6Μ面 的 运煤任务 。 模拟结果表明 , 此时 只需Π列 运煤列车就能完成2Μ6面 的 运煤任务 。 ∃ Π 结论 0 ∃ 本文所构造的仿 ,3∋ 网络模拟模 型能较方便地寻找主 采运系统的 薄弱环节 , 并 通过提出改进措施及其效果预测 , 为矿井技术改造提供依据 。 Λ ∃ 轨道运输系统效能的高低 , 在很大程度上取决于派车方式 和 列车数量 , 选择 合理的 派车方式和列车数量 , 在提高运输系统效能 方面 的作用是明显的 。 ϑ 。 应用模拟语言进行计算机模拟 , 减少了系统模拟步骤中的程序编 制和 调试 过程 , 有 利于把结力类中到 模型的建立和结果分 沂等过程中去 , 缩短了模拟周期 。 参考文献 吴 力心 ∃ 微机仿,3 ∋ 网络模 型摸拟语言及其在矿业中的应用 ∃ 中国矿业学院学 报 ∃ 2 ;Ο 9 , 24Π5 Κ 6 9ΖΠ Ν 张宝生 , 煤矿井下轨道 运输系统派车方式的模拟研究 ∃ 阜新矿业学 院学报 , 2 ;Ο Ν , Π4Π5ΚΠΝ一Ν 林 在康等 ∃ 用电子计算机模拟矿井采运系统 ∃ 中国矿业学院学报 , 2 ;Ο , 2 4 Π 5 Κ 6 ΠΖΠ ; ∃ Ν , 。 Θ ∃ , ΓΓΔφ Β ΓΒ , ]ΧΗ Γ Ε1ΕΔΓ]ΓΗΧΗΓΓ ΒΧΗ 。