K o n f e r e n c j a M A R G c z e r w c a

Transkrypt

1

2 K o n f e r e n c j a M A R G c z e r w c a Organizatorzy AGH w Krakowie - Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportow ych oraz Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o.o. w Lędzinach Politechnika Wrocławska Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych; Wydział Techniczno - Inżynieryjny "Klub Paragraf 34" Stowarzyszenie Bezpieczeństwa Technicznego w Katowicach Cert Partner Sp. z o.o. Sp.k. w Opolu Tematyka konferencji Budowa i eksploatacja maszyn Automatyka, robotyka i informatyka Górnictwo podziemne i odkrywkowe Bezpieczeństwo w budowie i eksploatacji maszyn i urządzeń Elektrotechnika i elektroenergetyka Transport poziomy i pionowy Przeróbka mechaniczna kopalin Formuła konferencji Uczestnicy zgłaszają swoje prace w formie streszczeń (w języku polskim i angielskim), następnie prezentują je w trakcie sesji tematycznych w formie referatów lub posterów. Prezentowane prace można również złożyć w formie artykułu, który po niezbędnych recenzjach będzie opublikowany w monografii z materiałów konferencyjnych lub w czasopiśmie Mining Informatics, Automation and Electrical Engineering. Artykuły opublikowane będą punktowane zgodnie z wykazem czasopism opublikowanym przez MNiSW w 2019 roku. Wytyczne dla autorów artykułów zamieszczono na stronie 18 biuletynu. Zgłaszanie uczestnictwa Zgłoszenie uczestnictwa można dokonać w następujący sposób: 1. Na załączonej Karcie Zgłoszenia. 2. Na stronie - elektronicznie (formularz online), - na formularzu do pobrania doc. Ważne daty zgłaszanie streszczeń referatów przesyłanie pełnych tekstów referatów końcowy termin zgłoszenia uczestnictwa wniesienie opłaty konferencyjnej Miejsce konferencji Hotel STOK w Wiśle położony jest w samym sercu Beskidu Śląskiego, w malowniczej dolinie Jawornika, jednego ze źródłowych potoków największej polskiej rzeki Wisły. Gęsta sieć szlaków turystycznych zachęca do pieszych wędrówek po jednym z najatrakcyjniejszych pasm górskich w Beskidach. Hotel, oprócz doskonałej bazy konferencyjnej, posiada m.in. strefę wellness, basen rekreacyjny, SPA z 13 gabinetami, kręgielnię oraz wiele innych atrakcji. Hotel STOK w Wiśle to wymarzone miejsce na wypoczynek, ucieczkę od stresu, zadbanie o harmonię ducha i ciała. Adres do korespondencji Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Al. Mickiewicza 30, Kraków kmg@agh.edu.pl, tel. (12) Osoba do kontaktu : dr inż. Paweł Tomach tel. (12) tomach@agh.edu.pl Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o.o. ul. Lędzińska 8, Lędziny okidk@cbidgp.pl, tel. (32) , fax: (32) lub (32) Osoba do kontaktu : mgr Justyna Salwierak tel. (32) , , fax: (32) , (32) j.salwierak@cbidgp.pl

3 M A R G S t r o n a 3 Spis treści Sprawozdanie z MARG 2018 Sesja prac studenckich 6 Kopalnia przyszłości Stan aktualny i perspektywy branży górnictwa węgla brunatnego w Polsce Górnictwo odkrywkowe aktualny stan i przyszłość Problemy i wyzwania współczesnej przeróbki surowców mineralnych Problemy bezpieczeństwa pracy 9 Energoelektronika a jakość energii elektrycznej Kierunki rozwoju mobilnych maszyn górnictwa podziemnego w aspekcie ich produktywności eksploatacyjnej 11 Możliwości zwiększenia trwałości eksploatacyjnej zespołów napędowych przenośników zgrzebłowych 12 Możliwości badawcze, pomiarowe oraz oferta badań Katedry Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych 16 Informacje dla autorów artykułów 18 Koordynatorzy ze strony organizatorów: AGH: prof. dr hab. inż. Krzysztof Krauze tel. (12) krauze@agh.edu.pl CBiDGP: mgr Czesław Filipek tel. (32) c.filipek@cbidgp.pl PWr: prof. dr hab. inż. Piotr Dudziński tel. (71) piotr.dudzinski@pwr.edu.pl doc. dr inż. Andrzej Figiel tel. (74) andrzej.figiel@pwr.edu.pl SBTKP34: mgr inż. Marek Trajdos tel m.trajdos@certpartner.pl CP: mgr inż. Mariusz Łukaszyński tel m.lukaszynski@certpartner.pl Biuro Konferencji Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o.o. ul. Lędzińska 8, Lędziny mgr Justyna Salwierak tel. (32) , , fax: (32) , (32) Słowo wstępu Po raz kolejny wydajemy Biuletyn informacyjny Konferencji Mechanizacja, Automatyzacja i Robotyzacja w Górnictwie, w którym zawarliśmy między innymi podsumowanie jej ubiegłorocznej, piątej, edycji która odbyła się w czerwcu 2018 r. w Wiśle, w hotelu STOK****. Konferencja MARG, która przez pięć pierwszych lat nosiła nazwę Problemy bezpieczeństwa w budowie i eksploatacji maszyn i urządzeń górnictwa podziemnego, organizowana jest od roku Po dziesięciu latach wspólnych spotkań, nadal, jako cel stawiamy sobie dalszy rozwój formuły konferencji przez poruszanie zagadnień ważnych i aktualnych, związanych z tematyką mechanizacji, automatyzacji i robotyzacji w przemysłach związanych bezpośrednio i pośrednio z górnictwem. Cieszymy się, że Konferencja MARG została doceniona również przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego czego potwierdzeniem jest objęcie po raz kolejny Patronatu przez Pana Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego nad tegoroczną edycją Konferencji. Pozyskanie minerału użytecznego w warunkach podziemnych związane jest z realizacją procesu wydobycia w skład którego wchodzą: urabianie, ładowanie i obudowa wyrobiska. Czynności te mogą być wykonywane równolegle, szeregowo lub szeregowo-równolegle. Zależy to oczywiście od stopnia mechanizacji i automatyzacji tych czynności. Podobnie w warunkach kopalń odkrywkowych, eksploatacja kopaliny odbywa się przez urabianie i ładowanie, a nadkład dodatkowo musi być zwałowany. Maszyny i urządzenia przystosowane częściowo lub całkowicie do pracy w cyklu automatycznym mogą zastąpić obsługę i odsunąć ją od miejsc najbardziej niebezpiecznych, jak również pozwolą na zwiększenie wydobycia czy stopnia ich wykorzystania. Pogorszające się szeroko rozumiane warunki górniczo-geologiczne oraz brak wykwalifikowanej załogi wymuszają wprowadzenie do kopalń podziemnych oraz odkrywkowych pełnej mechanizacji oraz w najbliższym czasie częściowej a następnie pełnej automatyzacji. Idąc za tym, producenci maszyn, urządzeń i kompleksów oferują coraz bardziej zaawansowane produkty spełniające nie tylko wymagania użytkowników, ale również wykorzystujące najnowsze osiągnięcia z zakresu nowych technik urabiania materiałów, konstrukcji maszyn, organizacji produkcji, informatyki, technologii komunikacyjnych czy automatyki. Obserwuje się również podejmowanie prób wprowadzania robotyzacji. Celem Konferencji MARG jest wielokierunkowa prezentacja osiągnięć technicznych oraz technologicznych w zakresie budowy i eksploatacji maszyn oraz urządzeń stosowanych w przemyśle wydobywczym, ze szczególnym podkreśleniem zagadnień ich bezpiecznej eksploatacji. Ważnym celem Konferencji jest stworzenie neutralnego forum dyskusji do wymiany poglądów i doświadczeń pomiędzy jednostkami naukowymi, badawczymi oraz urzędami nadzoru technicznego, a w szczególności producentami i użytkownikami maszyn i urządzeń górniczych. Stąd ważną ideą tej Konferencji jest inicjatywa łączenia innych konferencji związanych z górnictwem i jego mechanizacją, automatyzacją oraz robotyzacją. Celem przewodnim jest podkreślanie roli i rozwoju automatyzacji i robotyzacji w górnictwie, które to w innych branżach są lepiej rozwinięte, a do górnictwa ze względu na jego niezwykłą specyfikę wchodzą powoli i bardzo nieśmiało. Dzięki takiemu ujęciu Konferencja staje się miejscem, gdzie możemy spoglądać w przyszłość obserwując i kreując trendy oraz rozwój nowoczesnych przedsiębiorstw górniczych w Polsce, jak również na świecie. Dbamy o to, aby Konferencja była miejscem, w którym od określania istniejących barier w górnictwie ważniejsze jest przedstawianie rozwiązań pozwalających na ich przekraczanie, tak technicznie jak i mentalnie. Staramy się aby zaprezentowane podczas konferencji referaty publikować w znanych i wysokopunktowanych czasopismach i monografiach. Pozwoli to na zapoznanie się szerszemu gronu osób związanych z wydobyciem minerałów użytecznych z problematyką poruszoną na Konferencji. Wszystkich zachęcamy do przeczytania Biuletynu, a w szczególności sprawozdania z poprzedniej Konferencji. Mamy nadzieję, że pozwoli to Uczestnikom konferencji MARG 2018 przywołać pozytywne wspomnienia i zachęcić do ponownego udziału. Natomiast dla tych z Państwa, którzy jeszcze nie znają naszej Konferencji niech ten Biuletyn będzie szczególną formą skutecznej promocji i zachęty. Zebraliśmy w nim garść informacji związanych z tematyką konferencji, których autorzy omawiają, proponując dyskusję, możliwości rozwiązania zagadnień związanych z mechanizacją, automatyzacją i robotyzacją przemysłu wydobywczego. Wierzymy, że lektura Biuletynu przyczyni się do przemyśleń lub zachęci do przygotowania własnych rozwiązań, którymi będą Państwo chcieli się z nami podzielić na najbliższej konferencji MARG Odbędzie się ona już w czerwcu, również w Wiśle - Zapraszamy! Organizatorzy

4 4 S t r o n a M A R G SPRAWOZDANIE Z KONFERENCJI MARG 2018 W roku 2018 Konferencja po raz kolejny odbywała się w Wiśle w malowniczo położonym hotelu Stok. Konferencja MARG 2018 objęta była patronatem Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz honorowym patronatem Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego a jej partnerami wspierającymi były firmy: FAMUR S.A. oraz Mine Master Sp. z o.o. Rozpoczęcie Konferencji zaplanowano po południu przed sesją plenarną w sali weneckiej. Podczas otwarcia, Uczestników przywitali Pan mgr inż. Krzysztof Mijalski - prezes zarządu Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o.o. oraz Pan profesor Krzysztof Krauze - Kierownik Katedry Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych. Sesję plenarną poprowadzili prof. dr hab. inż. Krzysztof Krauze oraz dr inż. Jacek Korski. Sesja ta miała uroczysty charakter a patronatem honorowym objęła ją Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. w ramach obchodów 25-lecia istnienia tej spółki. Sesję plenarną podzielono na dwie części z przerwą kawową. Przed przerwą wygłoszono cztery referaty. Pierwszy z nich dotyczył globalnych kierunków zmian zużycia surowców na świecie i został przygotowany przez Pana mgr inż. Henryka Karasia reprezentanta Ministerstwa Środowiska w programie UE European Innovation Partnership on Raw Materials oraz dr hab. Joannę Kulczycką, prof. AGH reprezentującą Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk. W referacie przedstawiono sposoby prognozowania zapotrzebowania na surowce w odniesieniu do planowanych kierunków rozwoju polskiej gospodarki. Drugi referat przygotowany przez zespół z JSW pod kierownictwem mgr inż. Waldemara Stachury dotyczył problematyki monitoringu kompleksów wydobywczych i przodkowych w celu nadzorowania i dostosowywania parametrów maszyn, poprzez szeroko rozumianą wizualizację, w zmieniającym się środowisku ich pracy. Kolejny referat również związany był ze spółką JSW i dotyczył wykorzystania kombajnu Bolter Miner w kopalniach tej spółki. Autorami referatu byli pracownicy JSW pod kierownictwem profesora Stanisława Pruska z GIG w Katowicach. Przed przerwą zapoznano się także z metodą zmechanizowanego głębienia szybu urządzeniem SBR firmy Deilmann-Haniel GmbH. Autorzy Frank Otten i Heinrich Reichmann przedstawili w referacie działalność firmy Deilmann-Haniel na przykładzie głębienia dwóch szybów bez użycia materiałów wybuchowych dla firmy Slavkaliy Sp. z o.o. z Białorusi. Drugą część sesji plenarnej rozpoczął Pan profesor Krzysztof Krauze z AGH w Krakowie. W swoim referacie, na podstawie modelu analitycznego pracy ściany, omówił dobór maszyn i urządzeń kompleksu ścianowego w odniesieniu do założonego wydobycia dobowego i granulacji urobku. Następne wystąpienie dotyczyło sposobu standaryzacji zmechanizowanych obudów ścianowych, remontowanych, modernizowanych oraz produkowanych przez Zakład Remontowo-Produkcyjny w ramach Polskiej Grupy Górniczej S.A. który przygotowali Pan dr inż. Jan Gil oraz mgr inż. Michał Kołodziej. Dobór parametrów technicznoruchowych górniczych przenośników zgrzebłowych dla zmechanizowanych kompleksów ścianowych był tematem referatu Pana dr inż. Piotra Kaszy. Tematykę transportową kontynuował Pan dr hab. inż. Piotr Kulinowski - w referacie na temat taśmowych przenośników podścianowych w którym, na postawie symulacji, omówił metody wyznaczania przebiegu zmian wydajności systemów ścianowych strugowych i kombajnowych, metodę obliczania

5 M A R G S t r o n a 5 podziemnego. Sesji tej przewodniczyli prof. dr hab. inż. Antoni Kalukiewicz, Dziekan Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH w Krakowie oraz prof. dr hab. inż. Adam Klich. W sesji wygłoszono aż szesnaście referatów, które równo na pół rozdzieliła przerwa kawowa. Tematyka referatów wygłoszonych w pierwszej części tej sesji związana była z: bezwykopowym wykonywaniem mikrotuneli krótkodystansowych, technologiami zwiercania eksploatacyjnego, robotyzacją drążenia przodków chodnikowych, automatycznym rozbijaniem brył nadgabarytowych na przesypach jak również z metodyką badań wpływu zużycia noży styczno-obrotowych na opory urabiania. W tej części sesji prelegenci reprezentowali: AGH w Krakowie, FAMUR S.A., KGHM Cuprum, zdolności transportowej przenośnika taśmowego, konfiguracji układu napędowego i doboru taśmy. Na zakończenie sesji plenarnej uczestnicy wysłuchali referatu Pana mgr inż. Marka Trajdosa dotyczącego zagadnień bezpieczeństwa robotów przemysłowych. Drugiego dnia obrady zostały podzielone na trzy duże sesje. Przed południem równolegle zorganizowano dwie z nich. Pierwsza (sesja I A) dotyczyła tematyki przeróbki mechanicznej i górnictwa odkrywkowego, a przewodniczyli jej Pani prof. dr hab. inż. Barbara Tora oraz Pan dr hab. inż. Jan Sidor, prof. AGH. Wygłoszono dziesięć referatów ściśle związanych z tematyką sesji: m.in.: metodami kruszenia i mielenia skał, flotacją oraz koparkami frezującymi. Wśród prelegentów byli goście z Czech (Wyższa Szkoła Górnicza Uniwersytet Techniczny, Ostrawa), Ukrainy (Narodowy Uniwersytet Techniczny Nafty i Gazu w Ivano-Frankowsku) i Rumunii (Uniwersytet w Petrosani) oraz reprezentanci AGH w Krakowie, Politechniki Wrocławskiej i Zakładów Górniczo-Hutniczych Bolesław" z Bukowna. W sesji I B, o temacie Zmechanizowane obudowy ścianowe, również zaplanowano dziesięć referatów. Sesję prowadzili prof. dr hab. inż. Kazimierz Stoiński oraz dr inż. Jan Gil. Referaty przygotowali przedstawiciele Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach, Polska Grupa Górnicza S.A. z Rybnika i Katowic, FAMUR S.A., AGH w Krakowie oraz Politechniki Śląskiej. Wygłoszone referaty dotyczyły gównie zmechanizowanych obudów ścianowych (projektowanie, sterowanie, eksploatacja) oraz zabezpieczeń mechanicznych sprzęgieł podatnych skrętnie, koncepcyjnego rozwiązania wału przegubowego, jakości łańcuchów dla wydajności i bezpieczeństwa pracy. Trzecia, popołudniowa a zarazem ostatnia sesja tego dnia zorientowana była wokół szeroko pojętego Górnictwa KGHM Polska Miedź S.A., Oddział Zakłady Górnicze Lubin oraz KAZ Serwis Sp. z o.o. Tematyka drugiej części sesji obejmowała również zagadnienia z zakresu górnictwa podziemnego i dotyczyła: urabiania skał zwięzłych z wykorzystaniem metod mechanicznych, ryzyka jazdy ludzi przenośnikami taśmowymi, porównania elektrycznego i spalinowego napędu wozu wiercącego, wiercenia obrotowego, oporów w przenośnikach zgrzebłowych, wpływu smarowania na pracę przekładni kątowo-walcowo-planetarnych, wpływu przekształtników statycznych na jakość energii elektrycznej w sieci kopalnianej, badania ścierności skał oraz zastosowania diagramu Pareto-Lorenza w analizie awaryjności kompleksów ścianowych. W tej części sesji wystąpili przedstawiciele z AGH w Krakowie i Politechniki Śląskiej. W ostatnim dniu Konferencji, tradycyjnie została przeprowadzona sesja studencka której przewodniczyli dr hab. inż. Krzysztof Filipowicz, prof. PŚ. oraz dr hab. inż. Krzysztof Kotwica, prof. AGH. Sprawozdanie z tej sesji zostało przygotowane w formie osobnego artykułu w niniejszym biuletynie. Po sesji studenckiej prof. dr hab. inż. Krzysztof Krauze podziękował wszystkim uczestnikom konferencji za aktywny udział w obradach na wszystkich sesjach i dokonał uroczystego zamknięcia Konferencji MARG 2018 zapraszając do udziału w nadchodzącej Konferencji MARG Dr inż. Marcin Nawrocki Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH w Krakowie

6 6 S t r o n a M A R G SESJA PRAC STUDENCKICH Tradycją stało się również to, że konferencja MARG kończy się tzw. Sesją Prac Studenckich. Podczas tej sesji referaty przedstawiają studenci - prezentując swoje umiejętności, zainteresowania i osiągnięcia. W ubiegłym roku sesji tej przewodniczyli dr hab. inż. Krzysztof Kotwica, prof. AGH oraz dr hab. inż. Krzysztof Filipowicz, prof. PŚ. Z radością obserwujemy, że sesja ta wzbudza coraz większe zainteresowanie uczestników konferencji, a przy tym, umożliwia kontakt młodych ludzi rozpoczynających swoją karierę przemysłową z doświadczonymi pracownikami przemysłu i świata nauki. Podczas ubiegłorocznej edycji Konferencji MARG przedstawione zostały wybrane prezentacje studentów z Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH realizujących magisterskie i inżynierskie prace dyplomowe pod opieką pracowników naukowo-dydaktycznych Katedry Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych, studentów z Politechniki Wrocławskiej z Wydziału Mechanicznego: Katedry Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Piotra Dudzińskiego oraz, po raz pierwszy, studentów z Politechniki Śląskiej z Katedry Mechanizacji i Robotyzacji Górnictwa pod kierownictwem dr hab. inż. Krzysztofa Filipowicza, prof. PŚ. do oceny kinematyki schodzenia załogi z taśmy przenośnikowej. Drugi referat, niezwykle ciekawy - choć nieco futurystyczny, dotyczył zagadnień związanych z perspektywami górnictwa pozaziemskiego. Kolejne dwa referaty przedstawili studenci z Politechniki Śląskiej - z koła naukowego pod opieką dr inż. Michała Stawowiaka. Podczas tych referatów studenci zaprezentowali model zdalnie sterowanego żurawia samojezdnego LIEBHER oraz przedstawili problematykę doboru ciernych urządzeń hamujących na przykładzie szybu Aleksander I w KWK Bolesław Śmiały. Piąty referat, przedstawiony przez studentów z Politechniki Wrocławskiej, dotyczył zastosowania mobilnej platformy Scorpio X jako robota inspekcyjnego w górnictwie. Ostatnia prezentacja, przedstawiona przez studenta z AGH, dotyczyła analizy możliwości zwiększenia trwałości elementów skrawających wybranych maszyn do robót ziemnych. Cieszymy się, że ubiegłoroczna Sesja Prac Studenckich spotkała się z dużym zainteresowaniem uczestników konferencji. Dlatego też, zapewniamy, że również podczas tegorocznej edycji konferencji MARG odbędzie się tradycyjna Sesja Studencka do udziału w której zapraszamy koła naukowe i studentów z najlepszych uczelni technicznych w Polsce. Tematyka referatów dotyczyła szerokiej problematyki urabiania, transportu oraz automatyzacji i robotyzacji procesów górniczych na świecie i nie tylko. Pierwsze dwa referaty przedstawili studenci z AGH. Jeden z nich dotyczył wykorzystania analizy obrazu Dr inż. Paweł Tomach Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH w Krakowie KOPALNIA PRZYSZŁOŚCI Kiedy mówimy o kopalni przyszłości, często nawiązujemy do nośnej idei Przemysłu 4.0 i przywołujemy Kopalnię 4.0. Warto wtedy sięgnąć pamięcią do technicznej historii górnictwa i pomysłów sprzed lat. To właśnie w górnictwie zastosowano pierwsze maszyny parowe i to dużo wcześniej niż w przemyśle wytwórczym. Kiedy porównujemy ścianowe systemy wydobywcze z taśmą montażową to trzeba zauważyć, że pierwsze jeszcze niezmechanizowane ściany (longwall) znane były na Wyspach Brytyjskich już w XVII wieku, a taśma montażowa pojawiła się pod sam koniec XIX wieku. Aż po czasy współczesne górnictwo postrzegane jest jako gałąź przemysłu o znacząco niższym poziomie technicznym niż przemysły wytwórcze. Porównując fabryki samochodów, z ich nowoczesnymi technologiami, z kopalniami odkrywkowymi czy podziemnymi dochodzimy często do wniosku, że górnictwo to branża, w której jest jeszcze dużo do zrobienia. Kiedy porównamy warunki funkcjonowania nowoczesnej fabryki i kopalni to dostrzeżemy istotne różnice, które nakazują się zastanowić czy przyszła kopalnia będzie całkiem zgodna z ideą Przemysłu 4.0. W nowoczesnej fabryce gdzie są stworzone stabilne warunki (w tym klimatyczne) a wszystkie podstawowe urządzenia stoją w stale tych samych miejscach idea 4.0 pasuje, ponieważ została stworzona dla przemysłu wytwórczego. W kopalni, gdzie warunki dyktuje przyroda, a podstawowe, potężne maszyny górnicze przemieszczają się, możemy dojść do wniosku, że pewne idee z innych gałęzi przemysłu trudno będzie zastosować. Warto zauważyć, że wybitny specjalista od zarządzania w przemyśle

7 M A R G S t r o n a 7 Eljahu Goldratt zauważył, że nowoczesne rozwiązania z zarządzania produkcją w motoryzacyjnych firmach japońskich nie chcą okazać się równie skuteczne w innych firmach, także zajmujących się produkcją i także japońskich. U schyłku XX wieku odbyło się wiele konferencji naukowych i sympozjów, gdzie dyskutowano na temat wizji górnictwa i kopalń w kolejnym stuleciu. W górnictwie węglowym przewidziano możliwość uzyskania z jednej ściany t/dobę i ścian przekraczających wysokość 6 metrów to zostało już osiągnięte. Od lat górnicy i właściciele kopalń marzą o górnictwie bez ludzi, zwłaszcza w operacjach podziemnych tam, gdzie ludzi nie ma nie ulegają oni wypadkom. Automat jest także szybszy i sprawniejszy od człowieka. Warto chyba przypomnieć, że 50 lat temu uruchomiono w Polsce Zautomatyzowaną Kopalnię Węgla Kamiennego Jan, a wcześniej wdrażano w polskich kopalniach węgla kamiennego automatyczne ściany wydobywcze w systemach ASI (Automatyczna Ściana Izotopowa) i BESTA (BEz STAłej Obsługi w ścianie). Te rozwiązania miały wyeliminować lub ograniczyć liczbę ludzi pracujących w przodkach. Wtedy i dziś było to wielkie wyzwanie, ale 50 lat temu komputery były mniej wydajne od dzisiejszych telefonów komórkowych, inne były czujniki i możliwości transmisji danych - tym większy szacunek należy się tym, którzy mieli odwagę spróbować. Pojawiają się informacje o automatycznych ścianach pracujących dziś, gdzieś w Świecie, ale po analizie dochodzimy do wniosku, że do całkowitego wyeliminowania ludzi z przodków jeszcze ciągle daleka droga. Podobnie jest z fundamentalnymi procesami, które warunkują podjęcie wydobycia czyli, w systemach ścianowych, z robotami przygotowawczymi oraz zbrojeniem i wyzbrajaniem ścian. Zaawansowane technologicznie firmy chwalą się także automatyzacją procesów wydobycia rud z zastosowaniem jednofunkcyjnych maszyn przodkowych, ale także w istocie zautomatyzowano tylko pracę ładowarek czołowych i wozideł. Trzeba podkreślić, że inicjatywa Przemysł 4.0 ma być kolejnym krokiem dla przedsiębiorstw, które osiągnęły już etap Przemysłu 3.0 czyli zautomatyzowanej produkcji z zastosowaniem komputerów w procesach podstawowych w górnictwie nie osiągnięto jeszcze tego etapu. Mimo, że górnictwo jest ogólnie postrzegane jako technologicznie ustępujące najbardziej zaawansowanym gałęziom przemysłu to trzeba zauważyć, że w wielu obszarach i wiele procesów w kopalniach nie ustępuje poziomem innowacyjności innym przemysłom. Trzeba jednak także zauważyć, że światowe górnictwo jest nadal bardzo zróżnicowane w pakistańskim Beludżystanie wydobywa się węgiel tradycyjnie (tylko ręcznymi narzędziami i ręcznym transportem) podczas, gdy w australijskiej kopalni węgla Dendrobium obecność ludzi w ścianie to wyłącznie nadzór nad pracą maszyn i urządzeń. Tytułowa kopalnia przyszłości w dającej się przewidzieć przyszłości to nadal kopalnia z ludźmi, choć może bardziej bezpieczna. Wszędzie tam, gdzie przyniesie to korzyść będzie się zwiększać stopień mechanizacji i automatyzacji, choćby dlatego, że chcemy kiedyś pozyskiwać cenne surowce z innych ciał niebieskich. Dr inż. Jacek Korski FAMUR S.A. STAN AKTUALNY I PERSPEKTYWY BRANŻY GÓRNICTWA WĘGLA BRUNATNEGO W POLSCE Światowe zasoby węgla brunatnego możliwe do wydobycia szacowane są na około 512 mld ton i koncentrują się w kilkunastu krajach, przede wszystkim: Australii, Chinach, Czechach, Grecji, Niemczech, Polsce, Rosji, Stanach Zjednoczonych i Turcji. Począwszy od 1989 roku, w którym eksploatacja węgla brunatnego na świecie osiągnęła wielkość 1 210,9 mln ton, jego produkcja obniża się, głównie w wyniku ograniczenia eksploatacji w krajach Centralnej i Środkowej Europy. Największym producentem węgla brunatnego są Niemcy. Pomimo odnotowanego spadku wielkości wydobycia, węgiel brunatny nadal posiada stabilną pozycję w krajach Unii Europejskiej. Ponad 80,8 % całkowitej produkcji węgla brunatnego w UE koncentruje się w Niemczech, Polsce, Grecji i Czechach. Zasoby węgla brunatnego w obecnie eksploatowanych złożach w Polsce umożliwiają utrzymanie stabilnego poziomu wydobycia i pracy kompleksów energetycznych tylko do około 2030 r. Następnie, w związku z wyczerpaniem bazy zasobowej, rozpocznie się proces stopniowego wygaszania eksploatacji. Bez budowy nowych kompleksów, w latach nastąpi w Polsce całkowity zanik mocy wytwórczych opartych na węglu brunatnym i praktycznie likwidacja branży. Możliwość skutecznego wypełnienia luki powstałej po wyeksploatowaniu aktualnie pracujących kompleksów energetycznych opartych na tym surowcu dają nowe, dotychczas niezagospodarowane złoża węgla brunatnego, których zasoby bilansowe udokumentowano w Polsce na ponad 23 mld ton. Dr hab. inż. Jacek Szczepiński Poltegor Instytut Instytut Górnictwa Odkrywkowego

8 8 S t r o n a M A R G GÓRNICTWO ODKRYWKOWE AKTUALNY STAN I PRZYSZŁOŚĆ Górnictwo odkrywkowe w Polsce związane jest z wydobyciem dwóch grup surowców, dużej grupy surowców skalnych zwanych też surowcami budowlanymi i węgla brunatnego. Udział wydobycia tych surowców w łącznym wydobyciu kopalin stałych ma tendencje wzrostową i obecnie zbliża się do poziomu prawie 80%. Największą grupą wydobywanych kopalin są kruszywa naturalne, których wydobycie i produkcja jest jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi gospodarki. W ciągu 25-lecia ( ) wydobycie kruszyw żwirowo-piaskowych i łamanych wzrosło 4-krotnie i w najbliższych latach prognozuje się dalszy wzrost, w związku z korzystną koniunkturą w budownictwie drogowym, kolejowym, mieszkaniowym, przemysłowym itp. W przeważającej większości realizowanych budów kruszywa są podstawowym materiałem budowlanym, np. do budowy dróg i autostrad ponad 90% stosowanych materiałów stanowią kruszywa. Do wydobycia węgla brunatnego (poza jedna małą kopalnią) stosuje się ciągłe technologie wydobycia złożone z koparek wielonaczyniowych przenośników taśmowych zwałowarek lub ładowarek taśmowych. W wydobyciu i produkcji kruszyw jak również innych surowców skalnych w Polsce w ostatnim 20-leciu nastąpił duży postęp technologiczny, informatyczny i organizacyjny. W znacznej ilości szczególnie w większych i średnich kopalniach odkrywkowych stosowane są maszyny i urządzenia renomowanych, najlepszych firm światowych, a wykonywane roboty wiertniczo- strzałowe, przy urabianiu skał litych, pod względem bezpieczeństwa i nowoczesności są już od dłuższego czasu na światowym poziomie. Autonomiczne samochody technologiczne w trakcie testów w kopalni West Angelas (Rio Tinto, Australia) [ Załadunek urobku na samochód przez ładowarkę łyżkową [ Do wydobycia i produkcji kruszyw wykorzystuje się różne technologie i różne maszyny i urządzenia, i tak: do produkcji kruszyw łamanych stosuje się: urabianie MW lub urabianie mechaniczne jednonaczyniowe (hydrauliczne lub mechaniczne) koparki oraz ładowarki łyżkowe samochody technologiczne lub przenośniki taśmowe mobilne i stacjonarne zakłady przeróbcze, do wydobycia i produkcji kruszyw żwirowo-piaskowych spod wody (ok.75% wydobycia żwirów i piasków) stosuje się: pogłębiarki ssące rurociągi tłoczne mobilne lub stacjonarne zakłady przeróbcze oraz koparki lub pogłębiarki z mechanicznym urabianiem (jedno- i wielonaczyniowe, zgarniarki linowe itp.) przenośniki taśmowe mobilne lub stacjonarne zakłady przeróbcze, do wydobycia i produkcji kruszyw żwirowo-piaskowych w eksploatacji lądowej stosuje się: jednonaczyniowe koparki (hydrauliczne lub mechaniczne) oraz ładowarki łyżkowe samochody technologiczne lub przenośniki taśmowe mobilne lub stacjonarne zakłady przeróbcze. Urabianie skały zrywakiem mimośrodowym [ Inwestycje w nowoczesny park maszynowy oraz rozwiązania z zakresu technologii informatycznych i automatyki przyczyniły się, że duża część odkrywkowych zakładów górniczych prezentuje poziom światowy, a produkowane kruszywa i inne surowce skalne pod względem jakości spełniają standardy europejskie. Pewnym mankamentem w dokonanym postępie w górnictwie odkrywkowym jest jednak mały udział nowoczesnych maszyn i urządzeń produkcji krajowej, należy wyrazić nadzieje, że Konferencja (MARG) przyczyni się do większego zainteresowania krajowych producentów maszyn i urządzeń przyszłymi potrzebami górnictwa odkrywkowego. Prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego Wydział Górnictwa i Geoinżynierii AGH w Krakowie

9 M A R G S t r o n a 9 PROBLEMY I WYZWANIA WSPÓŁCZESNEJ PRZERÓBKI SUROWCÓW MINERALNYCH Przeróbka surowców mineralnych pełni istotną rolę w procesie uzyskiwania surowca mineralnego o określonych właściwościach, które są determinowane oczekiwaniami odbiorcy. Surowce mineralne są niezbędnym elementem umożliwiającym powstanie wszelkich dóbr materialnych w celu zaspokojenia potrzeb ludzi. Szybko rosnące potrzeby zaś są stymulowane ciągłym rozwojem oraz udoskonalaniem produktów co wynika z podstaw gospodarki rynkowej opartej na konkurencji oraz dążenia do konformizmu człowieka. Z uwagi na rolę przeróbki w procesie pozyskiwania wytwarzania finalnego produktu o określonych właściwościach z wydobytego przez przedsiębiorstwa górnicze surowca mineralnego, procesy technologiczne przeróbki determinują ich efektywność i niejednokrotnie decydują o możliwości w zakresie zagospodarowania złoża czy też surowca wtórnego w przypadku przedsiębiorstw zajmujących się gospodarką odpadami. Należy wyraźnie podkreślić, że pomimo pewnych cykli koniunkturalnych, zapotrzebowanie na surowce będzie rosło w szczególności na te, które w danym momencie stanowią istotny element rozwoju danej gałęzi gospodarki. Zarówno oczekiwania od produktu, jak i parametry nadawy podlegającej procesom przeróbczym powodują konieczność odpowiedniego doboru procesów technologicznych w zakresie zwiększenia ich wydajności i skuteczności w uzyskiwaniu produktu o określonych pożądanych cechach i właściwościach. Obserwowane rozproszenie oraz ubożenie złóż surowców naturalnych pod względem zawartości składników użytecznych potrzebnych dla gospodarki surowców przyczyniają się do rozwoju metod odzysku surowców z produktów wtórnych i odpadowych. Wyzwaniem dla przeróbki będzie ekploatacja złóż surowców z dna oceanów (konkrecji oceanicznych w szczególności polimetalicznych), dlatego obecnie tworzone są technologie na rzecz górnictwa podwodnego, które określą również oczekiwania w zakresie inżynierii mineralnej dla wydobytych surowców. Technologie eksploatacji muszą uwzględnić szereg problemów natury technicznej związanych z możliwościami wydobycia surowców w tych trudnych warunkach duża głębokość ich zalegania (kilka kilometrów) jak i środowiskowych związanych ze zmianami w ekosystemie, które mogą mieć trudne do przewidzenia konsekwencje. Widzimy również, że dużą rolę zaczęły odgrywać eksploracje i badania kosmiczne ukierunkowane na poszukiwania złóż strategicznych poza Ziemią, gdzie nawet swój niewielki wkład ma AGH. Wyzwania te z pewnością zapoczątkują rozwój przeróbki mineralnej nowej generacji, której podwaliną będzie wiedza i doświadczenie obecnej przeróbki. Rozwój przeróbki surowców z uwagi na podane uwarunkowania będzie koncentrował się w głównej mierze na: zwiększeniu wydajności maszyn stosowanych w układach technologicznych, nowych konstrukcjach urządzeń, tworzeniu inżynierii procesowej bazującej na synergii wykorzystania skojarzonych procesów technologicznych ukierunkowanych na zwiększenie efektywności odzysku składników użytecznych (skuteczność tych procesów będzie zależna od ich odpowiedniego doboru do złożonej charakterystyki p r ze ra b i a n e go s u ro wca t j. w ł a ś c i wości f i zyc z nyc h, fizykochemicznych i chemicznych co dotyczy w szczególności materiałów wtórnych), wprowadzaniu odpowiednich układów sterowania i optymalizacji procesu. Rozwój procesów technologicznych w tym zakresie ma silne podłoże inspirowane poprzez doskonalenie konstrukcji maszyn i urządzeń oraz stanowiącego najważniejszy czynnik - względy ekonomiczne determinujące zmiany podnoszące efektywność produkcyjną. Energochłonność procesów przeróbczych w szczególności rozdrabniania jest elementem decydującym o końcowych efektach ekonomicznych umożliwiających redukcję kosztów i może odgrywać kluczową rolę w generowanych zyskach z działalności operacyjnej. Istotnym elementem umożliwiającym osiągnięcie wysokich wartości wskaźników technologicznych w zakresie jakości produktu końcowego jak i odzysku składnika użytecznego będzie identyfikacja procesów umożliwiająca odpowiednie sterowanie i optymalizację procesu technologicznego na każdym jego etapie od pozyskania surowca aż po procesy hydro- i pirometalurgiczne dla rud metali. Dużym ułatwieniem w implementacji układów automatyki jest dynamiczny rozwój urządzeń i czujników pomiarowych umożliwiających dokonywanie pomiarów on line i - co najważniejsze - coraz niższe ich koszty. Perspektywy w tym zakresie warunkuje rozwój czwartej rewolucji przemysłowej Produkcja system zarządzania produkcją. Umożliwia to osiąganie założonych przez przedsiębiorstwa górnicze strategii związanych z ekploatacją złóż czy też przez przedsiębiorstwa związane z gospodarką odpadami, gdyż pozwolą minimalizować nieuniknione straty składnika użytecznego w odpadach i uzyskiwać założone wskaźniki technologiczne i ekonomiczne procesu produkcyjnego. Systemy zarządzania jakością produkcji odgrywająć będą coraz to większą rolę ze względu na złożoność obecnych procesów technologicznych i ich perspektywiczną modyfikację/komplikację związaną z coraz to większym udziałem nowych skojarzonych metod i procesów. Innowacyjne rozwiązania w zakresie techniki i technologii procesów przeróbczych pozwalają wypracować nowoczesne narzędzia, za pomocą których możliwe jest wytworzenie produktu o żądanej jakości z uwzględnieniem szeregu aspektów między innymi ekonomicznych czy środowiskowych. Określając więc klucz do osiągnięcia sukcesu przez branżę surowcową należy podkreślić rolę w tym zakresie inżynierii mineralnej, która oparta o wykorzystanie skojarzonych metod z różnych dziedzin nauki wykorzystująca innowacyjne procesy i nowe konstrukcje maszyn i urządzeń oraz nowoczesne narzędzia kontroli i sterowania ułatwi to zadanie. Dr hab. inż. Dariusz Foszcz Dr hab. inż. Tomasz Gawenda Dr inż. Agnieszka Surowiak Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców Wydział Górnictwa i Geoinżynierii AGH w Krakowie PROBLEMY BEZPIECZEŃSTWA PRACY Na świecie górnictwo prowadzi eksploatacje wielu kopalin użytecznych (min. węgla, ropy, gazu, siarki, rud miedzi, żelaza itd.), które potrzebne są w gospodarce człowieka i państw. Technika i technologia górnicza generalnie jest dostosowana do występujących warunków geologiczno górniczych złóż i koniecznej ochrony przed zagrożeniami naturalnymi i technologicznymi, a także do kwalifikacji pracowników górników i wymogów prawnych. Istnieje ciągły rozwój zdolności produkcyjnych maszyn i urządzeń górniczych prowadzący do koncentracji produkcji i zwiększania wydajności pracy a tym samym efektywności ekonomicznej produkcji oczekiwanej przez przedsiębiorców. Technika i technologia górnicza umożliwiają eksploatację złóż kopalin zalegających w trudnych warunkach geologiczno górniczych w tym na dużych głębokościach.

10 1 0 S t r o n a M A R G Pomimo tego w wielu kopalniach występują zdarzenia wypadkowe prowadzące nieraz do wypadków ciężkich i śmiertelnych. Najwięcej zdarzeń wypadkowych występuje w podziemnym górnictwie w tym szczególnie węgla kamiennego. W Polsce rośnie ryzyko prowadzenia eksploatacji węgla kamiennego i miedzi związane z zagrożeniem tąpaniami. Z kolei na świecie dominującym zagrożeniem wypadkowym są wybuchy metanu. W związku z tym jednym z podstawowych wyzwań stojących przed nauką oraz projektantami i producentami urządzeń górniczych jest opracowanie techniki i technologii górniczej umożliwiającej zastosowanie automatyzacji i robotyzacji procesu produkcyjnego w górnictwie, które pozwoli: w znacznym stopniu poprawić bezpieczeństwo pracy poprzez wykorzystanie robotów (automatów) do wykonywania prac niebezpiecznych i ograniczenie bezpośredniej pracy górników w miejscach o potencjalnym zagrożeniu, otworzyć możliwości eksploatacji surowców mineralnych w morzach i oceanach (górnictwo podwodne). Bezpieczeństwo pracy w warunkach dużego zagrożenia może być także poprawione przez zastosowanie kompleksowej kontroli parametrów zagrożeń przez odpowiednie systemy kontrolno pomiarowe pozwalające szybko ostrzegać i zabezpieczać pracowników zatrudnionych w rejonach zagrożonych. Kontrolowana także powinna być sprawność maszyn i urządzeń górniczych. Realizacja tych celów może być osiągana przez systemy automatycznego controlingu i zdalnego sterowania umożliwiające ciągłą kontrolę parametrów pracy maszyn i urządzeń i wizualizację procesów produkcyjnych. Stosowana technika i technologia górnicza nie powinna wpływać negatywnie na środowisko pracy pracowników górników tym szczególnie poprzez zapylenie powietrza, hałas i słabe oświetlenie, a tym samym nie powinna przyczyniać się do występowania chorób zawodowych. Pracownicy powinni być zabezpieczani poprzez ochrony zbiorowe i indywidualne. Bardzo ważną rolę także odgrywa poziom kwalifikacji górników oraz ich szkolenie i trening związany z obsługą maszyn i urządzeń górniczych. Czynnik ludzki nieraz przyczynią się do powstawania awarii maszyn i urządzeń górniczych oraz do powstawania wypadków przy pracy. Warunki obsługi maszyn i urządzeń w górnictwie podziemnym są bardzo trudne (małe przestrzenie, słaba widoczność, hałas, słabe oświetlenie). W świetle powyższego naukowcy, projektanci, producenci i przedsiębiorcy powinni dążyć do szybkiego rozwoju bezpiecznych oraz wydajnych technik i technologii górniczych zawierających kompleksowe systemy controlingu parametrów procesu produkcyjnego, zdalnej wizualizacji i sterowania oraz automatyzacji. Prof. dr hab. inż. Stanisław Nawrat Emerytowany Profesor AGH ENERGOELEKTRONIKA A JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ W 2018 roku przypada 95 rocznica śmierci Charlsa Proteusa Steinmetza jednej z najbardziej znaczących postaci w historii elektrotechniki a jednocześnie osoby która bardzo mocno kojarzona jest z problematyką jakości energii elektrycznej. To on jest autorem sposobu eliminacji prądów trzeciej harmonicznej dzięki zastosowaniu transformatorów o odpowiednio skonfigurowanych uzwojeniach, jak również jest autorem koncepcji symetryzacji prądów w układzie trójfazowym za pomocą elementów pasywnych LC. Przy takiej okazji trudno nie zwrócić uwagi na problemy związane z szeroko pojętą jakością energii elektrycznej w odniesieniu do wprowadzanych coraz to nowych układów i urządzeń w zakładach górniczych. Ciągły rozwój technologiczny maszyn powoduje zwiększenie ilości układów elektronicznych i energoelektronicznych, które wywołują w sieci kopalnianej bardzo niekorzystne zjawiska. Dzieje się tak dlatego, że elementy półprzewodnikowe, stosowane w tych urządzeniach mają nieliniową charakterystyką prądowonapięciową oraz powodują szybkozmienny pobór mocy czynnej i biernej. Energoelektroniczne układy do zmiany parametrów energii elektrycznej są źródłem negatywnych zjawisk w sieciach elektroenergetycznych kopalń, ale też wzajemnie dla siebie mogą stanowić zagrożenie. Nieprawidłowa praca układów przekształtnikowych może prowadzić do występowania niebezpiecznych sytuacji w ruchu zakładu górniczego. Dlatego dyskusja na temat postępującej mechanizacji i automatyzacji procesu wydobywczego powinna również obejmować zagadnienia związane z występowaniem zjawisk, których źródłem są układy elektroniczne i energoelektroniczne. Można odnieść wrażenie, że najlepiej zrezygnować z urządzeń zawierających w swej strukturze elementy półprzewodnikowe. Niestety trudno sobie wyobrazić w obecnych czasach urządzenie pozbawione półprzewodnikowych układów energoelektronicznych. Za ich stosowaniem przemawiają względy ekonomiczne. Wysokowydajne maszyny i w pełni zautomatyzowany proces to zasługa stosowania półprzewodników. O negatywnych aspektach stosowania tego typu urządzeń należy mieć na tyle dużą wiedzę, aby możliwe było zapobieganie lub minimalizacja negatywnych zjawisk wpływających na bezpieczeństwo pracującej załogi. Mając to na uwadze, konieczne staje się przekazywanie wiedzy z tego zakresu pracownikom zakładów górniczych. Nie może to być jednak przekaz który spowoduje strach u użytkownika i ciągłe obawy o możliwość wystąpienia niebezpiecznych sytuacji. Pracownicy działów energomechanicznych powinni mieć pełną świadomość, jakie zagrożenia niesie ze sobą zastosowanie energoelektroniki i jakie skutki może wywołać interakcja pomiędzy urządzeniami. Przykładem tego typu zjawiska jest ferrorezonans. Przyczyny jego wystąpienia mogą być różne, ale sieć kopalniana jest szczególnie podatna na jego występowanie z uwagi na ciągle zmieniającą się strukturę sieci, ze względu na postęp robót. O jakości energii elektrycznej w zakładach górniczych mówi się zatem w dwóch aspektach. Czynniki ekonomiczne, tzn. mechanizacja i automatyzacja procesu wydobywczego, a co za tym idzie wzrost mocy urządzeń elektrycznych zainstalowanych w kopalni. To wpływa na koszt energii. Ale jest również przyczyną powstawania niekorzystnych zjawisk (np. moc bierna, wyższe harmoniczne), które wpływają na zwiększenie kosztów wydobycia (kary z tytułu wytwarzania mocy biernej, przyspieszona degradacja elementów sieci np. kabli, itp). Drugim aspektem jest problem zachowania odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa w zakładzie. Generowane zaburzenia w sieci elektroenergetycznej kopalni mogą powodować wadliwe

11 M A R G S t r o n a 1 1 działanie zabezpieczeń do wyłączenia zasilania zakładu włącznie. Przede wszystkim stanowi to bardzo duże zagrożenie dla pracującej załogi, a z drugiej strony powoduje zwiększenie kosztów wydobycia. W zakładach górniczych zagadnienia jakości energii elektrycznej i związane z tym problemy nie powinny być traktowane z przymrużeniem oka jako fanaberia działu energomechanicznego, ale muszą stać się tematem rozważań każdej modernizacji czy zakupu urządzeń. Proces automatyzacji i mechanizacji górnictwa jest procesem ciągłym, nierozerwalnie związanym ze stosowaniem nowoczesnych urządzeń elektrycznych. Ilość problemów opisanych wcześniej będzie rosła, więc należy się do tego przygotować, a z ekonomicznego punktu widzenia stosowanie energoelektroniki jest opłacalne. Dr inż. Tomasz Siostrzonek Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej AGH w Krakowie KIERUNKI ROZWOJU MOBILNYCH MASZYN GÓRNICTWA PODZIEMNEGO W ASPEKCIE ICH PRODUKTYWNOŚCI EKSPLOATACYJNEJ Stosowane w eksploatacji podziemnych złóż surowców mobilne maszyny na podwoziu kołowym, dla zapewnienia wymaganego bezpieczeństwa i produktywności, powinny spełniać szereg, często sprzecznych ze sobą, wymagań przede wszystkim takich jak: manewrowość, stateczność wywrotna i kierunkowa czy też trakcyjność. Spełnienie powyższych wymagań zależy w sposób istotny od konfiguracji układu jezdnego w aspekcie rozwiązania układów kierowania oraz wariantowych rozwiązań zawieszenia kół, osi a także członów pojazdu. Poszukiwania konstruktorów w zakresie optymalnego kształtowania układów jezdnych mobilnych maszyn roboczych do danych warunków eksploatacyjnych zaowocowały różnorodnością rozwiązań, co przedstawiono na rys.1. Należy dodać, że układy podwoziowe z dwoma kołami skrętnymi a) i b), osią skrętną e), czterema kołami skrętnymi w konfiguracji jazda w zakręcie c) lub w konfiguracji chód psa, układy podwoziowe przegubowe d) lub ich kombinacje f) określa się w literaturze przedmiotu jako tzw. geometryczne układy kierowaniaw przeciwieństwie do układów podwoziowych z tzw. poślizgowym układem kierowania, realizującym skręt w wyniku różnicy prędkości obwodowych kół. Należy podkreślić, że przykładowo w małych (do ok. 60 kw) ładowarkach na podwoziu kołowym stosowane są różne konfiguracje geometrycznych układów kierowania jak również też układy z kierowaniem tzw. poślizgowym. Natomiast średnie i duże ładowarki z reguły są budowane jako maszyny z przegubowym układem kierowania. Fakt ten wynika głównie z tego, że w maszynach przegubowych, w przeciwieństwie do maszyn z kołami skrętnymi, nie są stosowane, wrażliwe na zużycie, przeguby homokinetyczne. Ponadto należy podkreślić, że dodatkową istotna zaletą maszyn przegubowych jest ich bardzo dobra zwrotność, co wpływa znacząco na produktywność tych maszyn w eksploatacji. Zwrotność maszyny na rys. 1 zdefiniowano za pomocą promienia skrętu ρo skrajnego zewnętrznego punktu, promienia skrętu ρi skrajnego wewnętrznego punktu maszyny oraz ich różnicy FA= ρ - ρ. Dodatkowo ważną właściwością maszyny w czasie o i Rys. 1. Porównanie zwrotności różnych rozwiązań układów podwoziowych ładowarek na podwoziu kołowym (Źródło: P. Dudziński Lenksysteme für Nutzfahrzeuge. Springer Verlag Berlin Heidelberg 2005)

12 1 2 S t r o n a M A R G eksploatacji jest aby operator w polu widzenia posiadał permanentnie najbardziej wysunięty punkt maszyny tzw. punkt krytyczny P c, co eliminuje potencjalną kolizję. Badania naukowe na Politechnice Wrocławskiej wykazały, że w wyniku odpowiedniego (optymalnego) dezentralnego usytuowania przegubu skrętu można, Rys. 2. Porównanie stateczności wywrotnej maszyny przegubowej i maszyny z kołami skrętnymi (Źródło: P. Dudziński Lenksysteme für Nutzfahrzeuge. Springer Verlag Berlin Heidelberg 2005) przy zachowaniu zwrotności maszyny, zwiększyć rozstaw jej osi o ΔL (rys. 1d), dzięki czemu uzyskujemy poprawę stateczności wzdłużnej i zmniejszenie zjawiska tzw. galopowania maszyny. Należy też dodać, że maszyny z przegubowym układem jezdnym w stosunku do innych rozwiązań pojazdów kołowych, generują największą siłę uciągu podczas jazdy po łuku. Jednak jedną z istotnych wad maszyn przegubowych jest ich mniejsza stateczność wywrotna w stosunku do rozwiązań tych maszyn z kołami skrętnymi. Wynika to przede wszystkim z tego, że podczas skrętu maszyny przegubowej jej zredukowany środek ciężkości przemieszcza się w kierunku potencjalnej linii wywrotu (rys.2). Zjawisko to nie występuje w rozwiązaniach maszyn/ pojazdów z kołami skrętnymi. Należy podkreślić, że ze względu na spore luki w zakresie dostępnej wiedzy, producenci mobilnych maszyn górniczych, w szczególności w zakresie nowych ich zastosowań, posiadają często problem z optymalnym kształtowaniem swoich produktów. Wychodząc naprzeciw tym potrzebom, w Katedrze Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych Politechniki Wrocławskiej opracowano, zweryfikowaną eksperymentalnie, kompleksową metodę optymalnego kształtowania mobilnych maszyn roboczych, w tym maszyn górnictwa podziemnego, w aspekcie ich wydajności eksploatacyjnej. Prof. dr hab. inż. Piotr Dudziński Kierownik Katedry Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych Wydział Mechaniczny Politechnika Wrocławska MOŻLIWOŚCI ZWIĘKSZENIA TRWAŁOŚCI EKSPLOATACYJNEJ ZESPOŁÓW NAPĘDOWYCH PRZENOŚNIKÓW ZGRZEBŁOWYCH Czynnikiem niezwykle istotnie wpływającym na wynik ekonomiczny eksploatacji górniczej jest jej wydajność. Czynnik ten zależy w znaczącym stopniu od panujących w danej ścianie lub innym wyrobisku warunków eksploatacyjnych, które mogą w sposób znaczący przyśpieszyć degradację maszyn i urządzeń roboczych. W górnictwie węgla kamiennego istotny wpływ na wydajność systemów ma trwałość maszyn i urządzeń transportu bliskiego, w szczególności przenośników zgrzebłowych. Są one stosowane przede wszystkim do odstawy surowców mineralnych i energetycznych oraz przy drążeniu wyrobisk korytarzowych. W ich przypadku występuje potrzeba ciągłego optymalizowania rozwiązań konstrukcyjnych i organizacyjnych, uwaga ta dotyczy w szczególności zespołów napędowych przenośników zgrzebłowych. Jako główny cel opracowania nowych rozwiązań konstrukcyjnych zespołów napędowych uznaje się przeciwdziałanie skutkom oddziaływania warunków eksploatacji górniczej powodującym wzrost obciążeń dynamicznych, które mają istotny wpływ m.in. na powstawanie uszkodzeń zmęczeniowych. Innym ważnym czynnikiem możliwym do poprawy na drodze zmian konstrukcyjnych jest zwiększenie możliwości rozruchu przenośników zgrzebłowych, zwłaszcza w sytuacji załadowania ich trasy urobkiem. Innym innowacyjnym i ciągle nowoczesnym rozwiązaniem mogącym znacząco zwiększyć trwałość eksploatacyjną przenośników zgrzebłowych, a zaliczającym się do metod organizacyjnych, jest zastosowanie układów diagnostyki stanu technicznego maszyn i urządzeń. W Katedrze Mechanizacji i Robotyzacji Górnictwa Wydziału Górnictwa i Geologii podjęto się, we współpracy z producentem górniczych systemów transportowych firmą Patentus SA oraz z producentem elementów sprzęgających i napędowych firmą FENA sp. z o.o. zwiększenia trwałości eksploatacyjnej przenośników zgrzebłowych na drodze zmian konstrukcyjnych i organizacyjnych z uwzględnieniem wyżej przedstawionych postulatów. Zasadniczym efektem podjętych prac badawczo-rozwojowych będzie zaprojektowanie i wytworzenie prototypu przenośnika zgrzebłowego charakteryzującego się zwiększoną podatnością rozruchową i zaimplementowaniem układów diagnostyki technicznej, co powinno zwiększyć trwałość tego typu urządzeń. Zwiększona podatność rozruchowa przenośników zostanie uzyskana poprzez opracowanie postaci aplikacyjnej mechanicznego sprzęgła podatnego skrętnie, które zostało już przebadane w warunkach laboratoryjnych i potwierdzono już jego potencjalne zdolności do minimalizacji sił dynamicznych generowanych w trakcie fazy rozruchu maszyn roboczych. W obecnym stanie techniki w przenośnikach zgrzebłowych do łączenia silnika z przekładnią napędową stosuje się sprzęgła sztywne, korygujące ustawienie wzajemne wałów, nisko podatne sprzęgła oponowe lub wkładkowe oraz wysoko podatne sprzęgła hydrokinetyczne. Dwa pierwsze rodzaje sprzęgieł w sposób niewystarczający umożliwiają redukcję sił dynamicznych powstających w trakcie rozruchu lub normalnej pracy napędu przenośnika. Trzeci rodzaj sprzęgieł sprzęgła

13 M A R G S t r o n a 1 3 hydrokinetyczne charakteryzuje się dużą zdolnością do minimalizacji zewnętrznych sił dynamicznych powstających w trakcie rozruchu, jak i też wywołanych chwilowymi przeciążeniami, co należy uznać za ich podstawową zaletę. Wadami niestety są: możliwość utyku napędu, bardzo długi czas rozruchu przenośnika załadowanego, wzrost temperatury cieczy w trakcie wydłużonego rozruchu, zależność charakterystyki sprzęgła od stopnia wypełnienia i związana z tym konieczność kontroli napełnienia sprzęgła, a także wysoki koszt ich zakupu. Planowane do opracowania rozwiązanie w postaci metalowego sprzęgła podatnego skrętnie będzie znacząco się różniło w stosunku do już istniejących. Cechą unikalną nowego rozwiązania sprzęgła podatnego będzie możliwy kąt skręcenia poszczególnych członów dochodzący do 270 stopni, co w sposób bezpośredni przekłada się na zmniejszenie jego sztywności skrętnej, a zatem korzystnie wpływa na jego charakterystykę sprężystą, szczególnie w odniesieniu do zastosowania w wysoko obciążonych układach napędowych maszyn górniczych. Tak duża podatność sprzęgła umożliwia uzyskanie korzystnych warunków rozruchu maszyn transportowych, co znacząco wpłynie na wydajność kompleksu ścianowego poprzez skrócenie czasu rozruchu oraz zwiększenie trwałości z uwagi na zminimalizowanie sił dynamicznych powstających w trakcie tego rozruchu, jak i podczas jego pracy ustalonej. Cechą charakterystyczną układu przenoszenia napędu przenośnika, w skład którego będzie wchodzić nowe sprzęgło będzie jego przystosowanie do zmienności obciążenia typowej dla eksploatacji górniczych. Innowacyjny przenośnik zgrzebłowy, oprócz zwiększonej podatności rozruchowej, będzie się cechował również układem diagnostyki technicznej i monitorowaniem stanu obciążenia, integrującym pomiary drgań i temperatury węzłów konstrukcyjnych przenośnika zgrzebłowego i jego przekładni zębatych, szczególnie podatnych na uszkodzenia. Aktualnie w praktyce górnictwa węgla kamiennego nie są stosowane układy diagnostyki technicznej przenośników zgrzebłowych. Wśród najważniejszych problemów eksploatacyjnych uniemożliwiających powszechne stosowanie systemów monitoringu należy wymienić do tej pory nierozwiązany problem oddziaływania elementów ścianowego kompleksu zmechanizowanego, zwłaszcza dynamicznego działania łańcucha ogniwowego, na poprawność predykcji stanu technicznego takich elementów zespołów napędowych jak łożyska wału bębna łańcuchowego lub uzębienia przekładni zębatych. Wynikiem prac badawczych będzie umożliwienie objęcia nadzorem diagnostycznym zarówno przekładni, jak i napędzanej maszyny roboczej w warunkach oddziaływania łańcucha oraz przesył sygnałów pomiarowych z wykorzystaniem sieci LAN. Model wirtualny metalowego sprzęgła podatnego skrętnie zintegrowanego ze sprzęgłem wkładkowym, zaprojektowany do przenośnika zgrzebłowego o mocy napędu 400 kw Koncepcja zintegrowanego układu diagnostyki technicznej do monitoringu stanu technicznego łożysk wału napędowego przenośnika zgrzebłowego i przekładni zębatej Dr hab. inż. Krzysztof Filipowicz Dr inż. Andrzej N. Wieczorek Katedra Mechanizacji i Robotyzacji Górnictwa Wydział Górnictwa i Geologii Politechnika Śląska Materiały w ramach projektu POIR /17 Opracowanie innowacyjnych przenośników zgrzebłowych o zwiększonej podatności rozruchowej i trwałości eksploatacyjnej realizowanego przez Patentus Spółka Akcyjna (Lider), Politechnika Śląska w Gliwicach, Fabryka Elementów Napędowych "FENA" Sp. z.o.o.

14

15

16 1 6 S t r o n a M A R G Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych organizuje studia podyplomowe w zakresie: 1. Maszyny i urządzenia górnictwa podziemnego 2. Wysokowydajne górnicze kompleksy ścianowe 3. Transport w górnictwie 4. Maszyny i urządzenia przeróbki mechanicznej Szczegółowe informację znajdują się na stronie: ADRES STUDIÓW PODYPLOMOWYCH: Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych al. Mickiewicza 30, paw. B-2, Kraków, tel , fax , kmg@agh.edu.pl Możliwości badawcze, pomiarowe oraz oferta badań Katedry Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych Laboratorium Maszyn Górnictwa Podziemnego i Odkrywkowego Możliwości badawcze/pomiarowe: Badania procesu urabiania poprzez frezowanie, struganie, wiercenie, zrywanie, kopanie. Badania procesu ładowania urobku elementami roboczymi maszyn urabiających. Badanie procesu przejmowania obciążenia przez obudowy zmechanizowane. Badanie urabialności skał i gruntów. Przykładowe badania/oferta: Badania oporów urabiania narzędziami skrawając również ze wspomaganiem wysokociśnieniowym pomiar sił, wielkości zużycia, uziarnienia urobku oraz zapylenia. Badania oporów urabiania narzędziami dyskowymi niesymetrycznymi pomiar sił, wielkości zużycia, uziarnienia urobku oraz zapylenia. Badanie fizykomechanicznych własności skał wyznaczenie wskaźnika ścierności, określenie wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie, określenie wytrzymałości na jednoosiowe rozciąganie metodą poprzecznego ściskania - metodą brazylijską. Badania procesu ładowania ślimakowymi organami urabiającymi, badanie oporów ładowania, oporów posuwu oraz sprawności ładowania. Wyznaczenie wskaźnika skrawalności na podstawie zarejestrowanych sił: bocznej, stycznej i docisku oraz wyznaczenie bocznego kąta rozkruszenia skał. Badania parametrów procesu wiercenia i oporów wiercenia. Badania trwałości i szybkości zużycia narzędzi frezujących. Dobór i projektowanie organów urabiających uwzględniając jakość urobku (wielkość sortymentu). Analiza przyczyn awarii i uszkodzeń maszyn urabiających oraz warunków ich pracy.

17 M A R G S t r o n a 1 7 Laboratorium Maszyn Przeróbczych Możliwości badawcze/pomiarowe: Badania procesu mielenia w młynach wibracyjnych o działaniu okresowym i ciągłym. Badania procesu kruszenia wibracyjnego. Badania procesu kruszenia w kruszarkach szczękowych. Badania składu ziarnowego materiałów uziarnionych. Badania procesu granulowania (grudkowania) w rynnowym grudkowniku wibracyjnym. Laboratorium Maszyn i Urządzeń Transportowych Możliwości badawcze/pomiarowe: Badania materiałów sypkich w aspekcie możliwości transportowych. Badania współczynnika tarcia w warunkach dużych nacisków i małych prędkości poślizgu. Badania oporów obracania krążników. Badania trwałości krążników. Własności taśm przenośnikowych. Badania efektu centrowania z wykorzystaniem krążników różnej konstrukcji. Badania oporów ruchu modelowego przenośnika zgrzebłowego rurowego. Badania parametrów pracy laboratoryjnego przenośnika taśmowego. Przykładowe badania/oferta: Badania efektywności (stopni rozdrobnienia, udziału wybranych klas ziarnowych w produkcie kruszenia, czystości produktu kruszenia), procesu kruszenia wibracyjnego. Badania poboru mocy podczas kruszenia wibracyjnego. Badania oddziaływania kruszarek wibracyjnych na podłoże. Badania efektywności (stopni rozdrobnienia, udziału wybranych klas ziarnowych w produkcie kruszenia, czystości produktu kruszenia) procesu kruszenia w kruszarkach szczękowych. Badania poboru mocy podczas kruszenia. Badania oddziaływania kruszarek na podłoże. Badania podatności materiału na mielenie wibracyjne. Dobór parametrów mielenia wibracyjnego. Dobór technologii procesu mielenia wibracyjnego. Badania poprawności pracy urządzeń wibracyjnych (analiza arametrów drgań, termowizyjny pomiar temperatury łożysk). Badanie uziarnienia materiałów uziarnionych/proszków metodą dyfraktometryczną (na mokro) oraz przesiewania (na sucho). Obserwacja i rejestracja fotograficzna kształtu ziaren za pomocą mikroskopu optycznego. Badania podatności materiału na grudkowanie wibracyjne. D obór parametrów grudkowania wibracyjnego. D o b ó r t e c h n o l o g i i p r o c e s u g r u d k o w a n i a wibracyjnego. Badania poprawności pracy urządzeń wibracyjnych (analiza parametrów drgań, termowizyjny pomiar temperatury łożysk). B a d a n i a w ł a ś c i wości j a ko ś c i owyc h g ra n u l atów. Przykładowe badania/oferta: Badania kąta oraz współczynników tarcia zewnętrznego i wewnętrznego materiałów sypkich. Badania współczynników tarcia par ciernych np.: stalguma, poliuretan, aluminium, mosiądz. Badania oporów obracania krążników różnej konstrukcji. Badania trwałościowe krążnika różnej konstrukcji. Badania modułu sprężystości i współczynnika tłumienia taśm przenośnikowych; badania zdolności układania się taśm przenośnikowych w nieckę w zakresie temperatur C. Badania centrowania biegu taśmy z wykorzystaniem krążnika np.: z płaszczem walcowym, beczkowym, stożkowym. Analiza wpływu parametrów geometryczno-ruchowych i własności materiału sypkiego na opory ruchu modelowego przenośnika zgrzebłowego rurowego. Analiza oporów ruchu taśmy po zestawie krążnikowym. Badania energochłonności transportu taśmowego. Wyznaczenie charakterystyk różnych układów napinania taśmy.

18 1 8 S t r o n a M A R G INFORMACJE DLA AUTORÓW ARTYKUŁÓW Zgłoszone artykuły będą poddane recenzji a następnie opublikowane w monografii z materiałów konferencyjnych lub w czasopiśmie Mining-Informatics, Automation and Electrical Engineering (punktowane zgodnie z punktacją podaną przez MNiSW w 2019 roku). W celu spełnienia wymagań związanych z wydawaniem monografii, Komitet Redakcyjny prosi Autorów o stosowanie się do następujących zasad przy przygotowywaniu opracowań do druku: Każde opracowanie powinno zawierać dane dotyczące autora (autorów): imię, nazwisko, nazwę jednostki, którą reprezentuje oraz . Opracowanie powinno być przygotowane w postaci elektronicznej (MS Office Word) i dostarczone p o c z t ą e l e k t r o n i c z n ą d o d n i a na j.salwierak@cbidgp.pl Wymagana wielkość artykułu do monografii to minimalnie ½ arkusza wydawniczego, czyli znaków łącznie z rysunkami. Czcionka: Arial 11, odstępy pomiędzy wierszami pojedyncze. Ustawienia strony: standardowe (marginesy: 2,5 cm). Autorzy materiałów nadesłanych do publikacji są odpowiedzialni za przestrzeganie prawa autorskiego. W przypadku wykorzystania w publikacji fragmentów cudzej pracy (niezależnie od ich formy, tzn. tekst, tabele, rysunki itp.), chronionej prawem autorskim autor zobowiązany jest do podania we własnej pracy (w przedkładanym artykule) źródeł cytowanych (wykorzystanych) fragmentów oraz w sytuacjach określonych przepisami prawa autorskiego, do wykonania formalności wynikających z tej ustawy. Czasopismo Mining Informatics, Automation and Electrical Engineering wydawane jest od 1962 roku i jest czasopismem naukowo-technicznym, którego obszar tematyczny dotyczy inżynierii mechanicznej, w tym także kwestii automatyki, elektroniki i elektrotechniki, informatyki technicznej i telekomunikacji, inżynierii środowiska, górnictwa i energetyki, inżynierii materiałowej oraz nauk o zarządzaniu i jakości, szczególnie związanych z górnictwem podziemnym i odkrywkowym. Artykuły publikowane są w języku angielskim, jak również w języku polskim. Koszt jednego egzemplarza czasopisma wynosi 23,00 zł netto (+ 5% VAT). Dodatkowo na łamach czasopisma istnieje możliwość wykupienia reklamy firmy. Koszt przedmiotowej reklamy jest ustalany indywidualnie w zależności od formatu. W imieniu całej Redakcji serdecznie zapraszamy do współpracy. Warunkiem publikacji jest: przysłanie artykułu odpowiadającego tematyce konferencji, spełniającego wymagania merytoryczne (ocena recenzenta) i edycyjne, przesłanie Oświadczenia Autora dostępnego na stronie: na j.salwierak@cbidgp.pl Organizatorzy informują, że zastrzegają sobie prawo odmowy publikacji referatów: których treść pozostaje w rozbieżności z tematyką konferencji, których treść nie spełnia wymagań merytorycznych stawianych publikacjom naukowym, które nie spełniają wymagań formalnych i edycyjnych opisanych powyżej, które zostaną przesłane po upływie terminu zgłaszania gotowych referatów, k tóryc h a u torzy, p o m i m o s p e ł n i e n i a w y m o gów merytorycznych i formalnych, zaniechają obowiązku uiszczenia opłaty konferencyjnej. Artykuły opublikowane w czasopiśmie Mining Informatics, Automation and Electrical Engineering będą punktowane zgodnie z wykazem czasopism opublikowanym przez MNiSW w 2019 roku. Wskazówki dla autorów znajdują się na stronie w zakładce Zasady publikowania i formularze.

19

20