Verfahren zur Steuerung der Produktenförderung im untertägigen Bergbau

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Abförderung des von im untertägigen Bergbau an verschiedenen Stellen des Grubengebäudes arbeitenden Hereingewinnungsmaschinen gelösten Haufwerks über im Grubengebäude angeordnete Fördermittel und Bunkeranlagen bis zum mit einer Fördereinrichtung ausgerüsteten Schacht beziehungsweise zu einer Rohkohlenübergabestelle am Tage, zum Beispiel ein Rohkohlenlager.

Entsprechend der üblichen und insoweit den Stand der Technik bildenden Vorgehensweise erfolgen die planerische Auslegung wie auch die betriebliche Steuerung der den einzelnen, an verschiedenen Orten des Grubengebäudes eingesetzten Hereingewinnungsmaschinen nachgeordneten Fördermittel und Bunkeranlagen planerisch nach den Leistungsangaben der betreffenden Betriebsmittel und dem theoretischen Anfall des von den Hereingewinnungsmaschinen jeweils gelösten Haufwerks. Bei derartigen Hereingewinnungsmaschinen handelt es sich in Betrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus, auf die nachfolgend beispielhaft Bezug genommen ist, um in Streben eingesetzte Gewinnungsmaschinen oder um in Streckenvortrieben eingesetzte Vortriebsmaschinen. Dabei sollen die

zwischen einzelnen Fördermitteln, insbesondere Kettenförderern oder Bandanlagen, eingeschalteten Bunkeranlagen aufgrund ihrer Pufferkapazität für eine Vergleichmäßigung der Förderströme sorgen und kurzzeitige Förderspitzen ausgleichen.

Die vorstehenden Vorgaben werden unter heutigen Betriebsbedingungen der Forderung nach einer bestmöglichen Ausnutzung der fixen Förderkapazität eines Schachtes nicht gerecht, da die dynamische Natur eines jeden Bergwerks mit einer Ortsveränderung der Abbau- und Vortriebsbetriebe, einer stetigen Längenveränderung der Fördermittel sowie einer diskontinuierlichen Bereitstellung an Rohstoffprodukten, nämlich Kohle, in der Menge wie auch in der Qualität eine ständige Anpassung des Zusammenspiels der unterschiedlichen Betriebsmittel einer Förderkette an die sich ändernden Betriebsbedingungen erfordert. So können in der Regel kurzzeitige, technisch durchaus mögliche Erhöhungen der Gewinnungsleistung von Hereingewinnungsmaschinen nicht realisiert werden, wenn nicht gleichzeitig die reibungslose Abförderung des hereingewonnenen Haufwerks bis zum Schacht sichergestellt ist. Dabei ist zu vergegenwärtigen, dass der aus dem einen Hereingewinnungsbetrieb kommende Förderstrom mit Förderströmen aus anderen Hereingewinnungsbetrieben zusammengeführt wird, so dass es je nach dem Haufwerksanfall in den Hereingewinnungsbetrieben zu einer gegenseitigen Beeinflussung mit entsprechenden Beschränkungen kommen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mittels dessen eine maximale und möglichst konstante Produktenbereitstellung an der Schachtförderung eines Bergwerks realisierbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken ein Verfahren vor, bei welchem für die jeder einzelnen Hereingewinnungsmaschine nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen jeweils die aufgrund von kontinuierlich erfassten Ist-Daten geringste zur Verfügung stehende Förderkapazität der Fördermittel und Pufferkapazität der Bunkeranlagen ermittelt und in einer rechnergestützten Steuereinheit mit der aktuellen Ist-Gewinnungsleistung und/oder der für einen vorgegebenen Zeitraum erwarteten SoIl- Gewinnungsleistung und/oder der auf den zurückliegenden Ist-Daten hochgerechneten Planleistung der zugeordneten Hereingewinnungsmaschine verglichen wird und wobei bei festgestellten Abweichungen die Steuereinheit automatisch einen Kapazitätsausgleich zwischen den den einzelnen unterschiedlichen Hereingewinnungsmaschinen nachgeschalteten Fördermitteln und Bunkeranlagen durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Fördermittel und Bunkeranlagen unter Berücksichtigung von deren maximaler Förderleistung beziehungsweise Pufferkapazität bewirkt und/oder die Gewinnungsleistung der Hereingewinnungsmaschine unter Berücksichtigung der j eweils zur Verfügung stehenden Förderkapazität der nachgeschalteten Fördermittel und Pufferkapazität der Bunkeranlagen steuert.

So sieht das Steuerungsverfahren solange keine Veränderung beziehungsweise Anpassung vor, solange die Kapazität der nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen unter Berücksichtigung weiterer von anderen Hereingewinnungsbetrieben zufließenden Haufwerksmengen gleich der aktuellen beziehungsweise für einen festgelegten Prognosezeitraum geplanten Gewinnungsleistung einer einzelnen Hereingewinnungsmaschine ist. Kommt es jedoch zu einer in der Steuereinheit festgestellten Abweichung derart, dass ein Kapazitätsengpass in der Abförderung erkennbar wird, so wird von der Steuerung automatisch ein Kapazitätsausgleich zwischen den den unterschiedlichen Hereingewinnungs-betrieben nachgeschalteten unterschiedlichen Fördermitteln beziehungsweise Bunkeranlagen unter Berücksichtigung des an diese Hereingewinnungsmaschine gegebenen Ist-

Zustandes beziehungsweise des in dem betrachteten Prognosezeitraums geplanten Soll-Zustandes vorgenommen, so dass unter Berücksichtigung aller einzelnen Förderströme ein Optimum an Fördermenge erreicht wird.

Mit der Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, sich anbahnende Engpässe in den Förderwegen durch vorausschauende Prognose der Prozesse, sowohl auf der Gewinnungsseite als auch auf der Förderseite, zu erkennen und frühzeitig gegenzusteuern und damit durch geeignete, auf das Gesamtsystem eines Bergwerks abgestimmte Maßnahmen Stillstände in der Gewinnung und Vorleistung zu vermeiden. Da in der betrieblichen Praxis nicht immer alle in einem Grubengebäude orientierten Hereingewinnungs- betriebe gleichzeitig laufen können und werden, soll für einen bestimmten, vorgegebenen Prognosezeitraum die Gewinnungsbereitschaft der Hereingewinnungsbetriebe bestimmt und daraufhin alle Kapazitäten der Fördermittel einschließlich der erforderlichen Pufferkapazitäten so gesteuert werden, dass eine optimale Fördermenge abgefördert wird. Die einzelnen Fördermittel können vom Schacht aus zurück zu den Gewinnungsmitteln dabei so gesteuert werden, dass sie stets an einer zu bestimmenden Leistungsgrenze betrieben werden und so „quasi" einen Sog zum Schacht hin erzeugen. Dabei kann, falls ausreichend Fördergut bereit gestellt wird, das vorlaufende Fördermittel solange in seiner Ist-Förderung erhöht werden, bis das nachlaufende Fördermittel an seiner Kapazitätsgrenze angelangt ist. Insofern erkennt und vermeidet das Steuerungssystem die kritische Engstelle in der Abförderung, den sogenannten Bottle-neck.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass das erfindungsgemäße Verfahren es ermöglicht, planerischen Einfluss auf die Qualität der geförderten Kohle zu nehmen, indem in Abhängigkeit von den Rohstoffeigenschaften wie Schwefel-, Chlor- und/oder Aschegehalt der in den unterschiedlichen Gewinnungsbetrieben anstehenden Kohle die Gewinnungsleistung der einzelnen Hereingewinnungsbetriebe verändert und angepasst wird, wobei gleichzeitig und automatisch auch durch die Anpassung der Kapazitäten der

nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen sichergestellt ist, dass die vorgegebenen Mengen und Qualitäten innerhalb des vorgegebenen Zeitraumes am Schacht zur Förderung zur Verfügung stehen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass als Ist- Daten für die aktuelle Förderleistung der Fördermittel die Geschwindigkeiten der Fördermittel sowie für die aktuelle Pufferkapazität der Bunkeranlagen die Bunkerabzugsraten erfasst werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die maximale Förderleistung der Fördermittel auf der Basis von Leistungsdaten von Antriebsmotoren und/oder von Grenzwerten für Motorenströme und/oder von Grenzwerten für Motortemperaturen ermittelt wird.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Anpassung der vorzuhaltenden Pufferkapazität eines Fördermittels eine variable Einstellung seiner Geschwindigkeit gegeben.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die auf den vorgegebenen Zeitraum bezogene Soll-Gewinnungsleistung und/oder auf den zurückliegenden Ist-Daten hochgerechnete GEwinnungsleistung auf der Basis der Flözmächtigkeit sowie der Vorschubgeschwindigkeit der Hereingewinnungsmaschinen ermittelt, wobei gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform auch die personelle Belegung des jeweiligen Hereingewinnungsbetriebes und oder die Instandhaltungsdaten wie Wartungsintervalle und Revisionsdaten, berücksichtigt wird.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in die Ermittlung der Soll- Gewinnungsleistung der Methangehalt und/oder der CO-Gehalt einbezogen wird.

Die aufgenommenen Ist-Daten aus den Prozessen Hereingewinnung und Förderung werden in der Steuereinheit in gewisser Weise logisch miteinander

verknüpft beziehungsweise in Beziehung zueinander gesetzt, wobei die Steuereinheit als Reaktion darauf mittels geeigneter Rechenprogramme die nachgeschalteten Betriebsmittel und/oder die Gewinnungsmaschinen entsprechend ansteuert beziehungsweise deren freie Kapazität ausweist.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eine Erhöhung der Gewinnungsleistung aufgrund der jeweils freien, noch nicht ausgeschöpften Förderkapazität der nachgeschalteten Fördermittel bewirkt.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Ist-Daten die Soll-Daten sowie die von der Steuereinheit bewirkten Steuervorgänge visualisiert werden.

Als ein Beispiel eines derartigen Verfahrens sei die Planungsvorschau für einen Hereingewinnungsbetrieb mit einer temporären Prioritätenänderung genannt.

Ein Gewinnunsgsbetrieb „A" ist mit zwei Schichten belegt; die Zielförderung beträgt 4.200 t/d. Durch die Ermittlung der Ist-Daten wird erkannt, dass die vorgenannte Zielförderung des betreffenden Gewinnungsbetriebes „A" gefährdet ist, weil die zum Zeitpunkt der Abfrage gegebene Kapazität der nachgeschalteten Fördermittel und Bunkeranlagen bis zum Ende der zweiten Schicht nicht ausreicht, um eine Zielförderung in Höhe von EUR 4.200 t/d zu realisieren.

Um dieses Förderziel für den Gewinnungsbetrieb „A" zu erreichen, wird durch die Steuereinheit im Rahmen einer automatischen Chancen- und Risikobewertung überprüft, ob dem Gewinnungsbetrieb „A" temporär eine höhere Abförderkapazität zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass zusätzlich in Betrieb stehende Gewinnungsbetriebe „B" und/oder „C" bei einer eventuell zwischenzeitlichen Herabsetzung der ihnen zuzuweisenden Abförderkapazität das Tagesziel verfehlen, so dass im Ergebnis insgesamt

eine bestmögliche Fördermenge für die Gewinnungsbetriebe „A", „B" und „C" erreichbar ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung und den Schutzansprüchen offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.