Economical optimization of the mechanized longwall faces with top coal caving mining, in horizontal slices

• Autorzy: Onica I. , Mihailescu V. , Andrioni F.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2016-0046

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja kosztów wydobycia ścianowego z prowadzeniem stropu na zawał, przy wybieraniu warstwami poziomymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

To increase the economic and technical performances of the Jiu Valley hard coal mines, the top coal caving, in horizontal slices, mining methods (Bourbaki methods) were introduced, adapted to the local geo-mining conditions. This mining was successfully experimented by using classical technology, using the individual supports and coal blasting. In the future, it is planned to adopt the mechanized technology, with frame supports and shearers. The mechanized longwall faces with top coal caving mining, in horizontal slices, of coal seam no. 3 could be efficient only if the sizes of the top coal height and the panel length determine a minimum cost of production. Therefore, the goal of this paper is the optimization of these parameters, from a technical and economic point of view, taking into account the general model of the cost function, at the panel level. For that, it was necessary to make a certain sequence of analysis involving: technological unit establishment, purpose function and optimizing model. Thus, there attaining to the mathematical model of the unit cost, after determination of all the individual calculation articles, regarding the preparatory workings, coal face equipments, materials, energy, workforce, etc. Because of the complexity of the obtained technical and economic model, to determine the optimum sizes of the panel length and top coal height, it was necessary to archive a sensitivity analysis of the unit cost function to the main parameters implied into this mathematical model.

PL

W celu podniesienia wydajności i opłacalności wydobycia, w kopalniach węgla kamiennego w Dolinie Jiu wprowadzono metodę wybierania warstwami poziomymi, z prowadzeniem stropu na zawał (metoda Bourbaki), przystosowaną do panujących w terenie warunków geologicznych i górniczych. Wydobycie prowadzono z powodzeniem przy użyciu tradycyjnych technologii: prac strzałowych i systemu podpór. W przyszłości planuje się zastosowanie wybierania zmechanizowanego, z wykorzystaniem systemu obudów oraz wrębiarek. Wybieranie ścianowe warstwami poziomymi w prowadzeniem stropu na zawał w przypadku pokładu nr 3 będzie efektywne jedynie wtedy, gdy odpowiednio dobrane zostaną wysokość węgla stropowego i długość pola wybierania, tak by zapewnić minimalne koszty wydobycia. Celem niniejszego opracowania jest optymalizacja tych parametrów, z uwzględnieniem aspektów technicznych i ekonomicznych, z wykorzystaniem ogólnego modelu funkcji kosztu dla danego poziomu pola wybierania. W tym celu przeprowadzono wieloetapową analizę, obejmującą określenie parametrów jednostkowych, funkcji celu oraz modelu optymalizacyjnego. Matematyczny model funkcji kosztu opracowano po uwzględnieniu niezbędnych do procedury obliczeniowej aspektów: prac przygotowawczych, analizy sprzętu używanego w rejonie przodka, materiały, energii, siły roboczej. Z uwagi na złożoność otrzymanego modelu technologicznego i ekonomicznego, aby obliczyć optymalny wymiar pola wybierania i wysokość węgla stropowego, niezbędne było przeprowadzenie analizy wrażliwości funkcji kosztu jednostkowego na zmiany podstawowych parametrów modelu.

Słowa kluczowe

EN

top coal caving mining; horizontal slice; parameters optimization; production cost; top coal height; panel length

PL

wybierania na zawał; wybierania warstwami poziomymi; parametry optymalizacji; koszt wydobycia; wysokość węgla stropowego; długość pola wybierania

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, no. 3
• Strony: 651--676
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Onica I.

• University of Petroşani, Mining Faculty, University Street, No. 20, Romania

autor

Mihailescu V.

• University of Petroşani, Mining Faculty, University Street, No. 20, Romania

autor

Andrioni F.

• University of Petroşani, Faculty of Sciences, University Street, No. 20, Romania

Bibliografia

• [1] Almăşan B., 1984. Mining of Romanian mineral resources deposits, Tom I (in Romanian), Technical Publishing House, Bucharest, pp. 70-291.
• [2] Andrioni F., Goian C., 2012. Profile of Social Services from Jiu Valley in Light Professionals perception. Qualitative approach. [In:] Annals of the University of Petroşani, Economics, 12(3), p. 5-16.
• [3] Andrioni F., Schmidt M., 2011. Economic and social problems from the Jiu Valley and the need for development support network for elderly people from Petrosani. [In:] Annals of the University of Petroşani, Economics, 11(2), p. 25-32.
• [4] Chiril G., 2001. Optimization of the main technological parameters of the top coal caving mining methods, applied in the thick and gentle dip coal seams of Jiu Valley. Ph.D. Thesis, University of Petroşani, 194 p (in Romanian).
• [5] Covaci St., 1983. Underground mining, Tom I. Didactical and Pedagogical Publishing House, Bucharest, 424 p (in Romanian).
• [6] Jaszczuk M., Kania J., 2008, Coal production costs components and coal price as crucial factors in the designation of coal output. Arch. Min. Sci., Vol. 53, No 2, p. 183-214.
• [7] Jonek-Kowalska I., 2012. Cost analysis and assessment in the Polish hard coal mining industry in years 2006-2011. Ad Alta, Vol. 2, Iss. 2, p. 35-40.
• [8] Jonek-Kowalsa I., 2013. Introduction to a methodology of cost management in a colliery from a perspective of longwall life cycle. Eur. Sci. J., Vol 9, No 25, p. 380-402.
• [9] Jonek-Kowalska I., Turek M., 2013. Cost rationalisation of maintaining post-industrial regions. Pol. J. Environ. Stud., Vol. 22, No 3, p. 727-740.
• [10] Mihăilescu V., 2014. Improvement of the mining methods in the case of the thick and dip coal seams applied in the Jiu Valley mining basin. Ph.D.Thesis, Petroşani, 294 p (in Romanian).
• [11] Mihăilescu V., Onica I., Cozma E., 2012. Parameters’ optimization of the longwall faces with top coal caving mining, in horizontal slices and individual support technology. Annals of the University of Petroşani – Mining Engineering, p. 51-62.
• [12] Mihăilescu V., Onica I., Cozma E., 2013. Technical and economic optimization of the mechanized longwall faces with top coal caving mining, in horizontal slices. Mining Revue, No. 2, p. 31-38.
• [13] Onica I., 1990. Self-financing ways of the Jiu Valley coal basin mining. Mining Revue, Vol. 41, No. 8, p. 362-371 (in Romanian).
• [14] Onica I., 1995. Improvement of longwall mining technologies by using the adequate powered supports, in the Jiu Valley coal basin (in Romanian), PhD Thesis, University of Petroşani, 156 p.
• [15] Onica I., Chiril G., 2005. Top coal mining in longwall faces. AGIR Publishing House, Bucureşti, 291 p. (in Romanian).
• [16] Onica I., Cozma E., Mihăilescu V., 2011. Improvement of economic efficiency of longwall mining in short panels in the case of Jiu Valley thick coal seams, Romania. Proceedings of the International Multidisciplinary Scientific Geoconference, SGEM 2011, 20-25 June, Sofia-Bulgaria, 2011, Published by STEF92 Technology Ltd. Sofia-Bulgaria, DOI: 10.5593/sgem2011, p. 801-808.
• [17] Onica I., Marian D., 2012. Ground surface subsidence as effect of underground mining of the thick coal seams in the Jiu Valley basin. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No 3, p. 499-529. DOI 10.2478/v10267-012-0017-2.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę