Requirements of a hard formations early detection system in opencast lignite mines

• Autorzy: Michalakopoulos T. , Apostolopoulos G. , Kofakis P. , Voulgarakis A. , Menegaki M. , Amolochitis G. , Galetakis M. , Roumpos C.

Warianty tytułu

PL

Wymagania systemu wczesnego wykrywania twardych formacji skalnych w odkrywkowych kopalniach węgla brunatnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the frequent problems that needs to be addressed when mining coal deposits is the occurence of cohesive materials of high mechanical strength in relation to the other materials of the series. This problem is of particular importance in Europe where lignite deposits are exploited in large opencast mines utilizing Bucket Wheel Excavators (BWEs) as the main means of excavation. Often it is difficult or impossible to excavate these hard inclusions with BWEs. If their location has been determined by exploration in advance, they are usually blasted. But it is not uncommon to discover them when it is too late, that is when the BWE actually digs into them. To proactively address this problem a clear forward warning for the presence of hard inclusions is required. However, it is impossible to detect all hard inclusions present in a coal deposit by conventional exploration methods, like drilling and geological modeling. Even the results of an exceptionally extensive exploration project would have a high level of uncertainty. A different approach is to focus on the area where the actual problem may take place, namely the excavation face where the BWE is digging. If one could “see” a few cuts ahead of the face and detect hard inclusions, digging into them would be avoided. This can be achieved by developing a system mounted on the BWE, continuously surveying the excavation face and detecting in advance hard inclusions by using appropriate geophysical methods, thus warning for potential problems. In this paper the requirements and components of such a system are presented, based on the typical geologic setting, the specifications of the excavating equipment, the employed working methods, and the limitations of the available geophysical methods.

PL

Jednym z częstych problemów, które należy rozwiązać przy wydobywaniu złóż węgla brunatnego, jest występowanie spoistych materiałów o wysokiej wytrzymałości mechanicznej w stosunku do innych utworów tworzących nadkład. Problem ten ma szczególne znaczenie w Europie, gdzie złoża węgla brunatnego są eksploatowane w dużych odkrywkowych kopalniach wykorzystujących wielonaczyniowe koparki kołowe (BWE) jako maszyny podstawowe. Często trudne lub nawet niemożliwe jest urobienie tych twardych inkluzji przy pomocy tych koparek. Jeśli lokalizacja wtrąceń została wcześniej określona poprzez rozpoznanie, są one zwykle urabiane z użyciem materiałów wybuchowych. Często jednak zdarzają się przypadki nie wykrycia takiej struktury do momentu, gdy koło urabiające koparki już w nie uderzy. Aby umożliwić zareagowanie na ten problem, konieczne jest otrzymanie wyraźnego ostrzeżenia o obecności twardych inkluzji. Jednak niemożliwe jest wykrycie wszystkich twardych inkluzji obecnych w złożu węgla konwencjonalnymi metodami poszukiwawczymi, takimi jak wiercenie i modelowanie geologiczne. Nawet wyniki wyjątkowo rozległego projektu poszukiwawczego będą miały wysoki poziom niepewności. Innym podejściem jest skupienie się na obszarze, na którym może wystąpić faktyczny problem, a mianowicie w zabierce, w której koparka wielonaczyniowa pracuje. Możliwość rozpoznania kilku pasm przed czołem zabierki i wykrycia twardych wtrąceń, pozwoliłaby na uniknięcia uderzenia w nie organu urabiającego koparki. Można to osiągnąć, opracowując system zainstalowany bezpośrednio na koparce, który będzie prowadził ciągły monitoring w przodku zabierki i pozwoli na wyprzedzające wykrycie twardych wtrąceń za pomocą odpowiednich metod geofizycznych, ostrzegając w ten sposób przed potencjalnymi problemami. W niniejszym artykule przedstawiono wymagania i elementy takiego Systemu, oparte na typowej budowie geologicznej, specyfikacjach maszyn podstawowych, zastosowanych metodach pracy oraz ograniczeniach dostępnych metod geofizycznych.

Słowa kluczowe

EN

continuous surface mining; opencast lignite mining; bucket wheel excavators; hard inclusions; real-time detection; geophysical methods; BEWEXMIN

PL

system wydobywczy ciągły; odkrywkowe wydobycie węgla brunatnego; wielonaczyniowe koparki kołowe; twarde inkluzje; wykrywanie w czasie rzeczywistym; metody geofizyczne; BEWEXMIN

• Wydawca: Instytut Górnictwa Odkrywkowego "Poltegor-Instytut"
• Czasopismo: Górnictwo Odkrywkowe
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 59, nr 4
• Strony: 51--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Michalakopoulos T.

• Mining Engineering Department. National Technical University of Athens, Greece

autor

Apostolopoulos G.

• Mining Engineering Department. National Technical University of Athens, Greece

autor

Kofakis P.

• Mining Engineering Department. National Technical University of Athens, Greece

autor

Voulgarakis A.

• Mining Engineering Department. National Technical University of Athens, Greece

autor

Menegaki M.

• Mining Engineering Department. National Technical University of Athens, Greece

autor

Amolochitis G.

• Mining Engineering Department. National Technical University of Athens, Greece

autor

Galetakis M.

• School of Mineral Resources Engineering. Technical University of Crete, Greece

autor

Roumpos C.

• Public Power Corporation SA, Greece

Bibliografia

• [1] Durst W and Vogt W (1988). Bucket wheel excavator. Series on Mining Engineering Vol. 7, Trans Tech Publications, Clausthal-Zellerfeld, 375p.
• [2] Embedded Vision Alliance (2016). http://www.embedded-vision.com (accessed 12 February 2016).
• [3] Francke J (2012). A review of selected ground penetrating radar applications to mineral resource evaluations. Journal of Applied Geophysics, Vol. 81, p. 29-37.
• [4] GE (2010). VPX Technology. https://www.abaco.com/download/vpx-technology (accessed 12 February 2016).
• [5] Jozwiak L (2015). Embedded computing technology for highly-demanding cyber-physical systems. IFAC-PapersOnLine, Vol. 48, No. 4, p. 19-30.
• [6] Maksimovic SD and Mowrey GL (1995). Evaluation of several natural gamma radiation systems – a preliminary study. Information Circular 9434, US Department of the Interior, Bureau of Mines, Pittsburgh, PA, 48p.
• [7] Mathiak T, Kesting M, Overmeyer L and Gau V (2011). Automatic material and boundary layer detection during the process of mining on a bucket wheel excavator. In Proceedings of the 35th APCOM Symposium (eds. EY Baffi, I Porter and RJ Kininmonth). Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Carlton South, VIC, p. 735-741.
• [8] Overmeyer L, Kesting M and Jansen K (2007). SIMT technology: sensory identification of the material type and direction of the interfaces. Bulk Solis Handling, Vol. 27, No. 2, p. 92-98.
• [9] Public Power Corporation (2010). Power for Greece (in Greek). Public Power Corporation, Athens.
• [10] Vissers K (2014). Programming novel recognition algorithms on heterogeneous architectures. Embedded Vision Summit 2014. http://www.slideshare.net/embeddedvision/2-a02-xilinxvissers (accessed 12 February 2016).
• [11] Zare F (2009). EMI in modern AC motor drive systems. IEEE EMC Society Newsletters, Summer 2009, No. 222, p. 53-58