Perspectives of mechanized longwall roof supports in the light of own experience of ZRP Bieruń PGG SA

Zakład Remontowo-Produkcyjny Bieruń (ZRP) zabezpiecza wszelkie potrzeby PGG SA związane ze zmechanizowanymi obudowami ścianowymi. Obejmują one produkcję nowych obudów, modernizacje oraz remonty. Szczególnym zadaniem ZRP jest również zabezpieczenie tych potrzeb w przyszłości. Z wymienionych względów zakład prowadzi aktywną działalność projektową, powołał biuro konstrukcyjne rozwijające konstrukcje własne, ukierunkowane na zabezpieczenie aktualnych i przyszłościowych potrzeb, z uwzględnieniem wysokich standardów bezpieczeństwa. Potrzeby przyszłościowe to obudowy o zwiększonych podpornościach i podziałkach, przystosowane do zmieniających się warunków górniczych i eksploatacyjnych, wyposażone w stosowne do przyszłych potrzeb zabezpieczenia przed przeciążeniami i sterownia. Ponadto prowadzi intensywną działalność obejmującą standaryzację produkcji, jej unifikację, co ma istotne znaczenie dla ograniczenia kosztów eksploatacji.Zakład Remontowo Produkcyjny Bieruń secures all PGG SA needs concerning the mechanized longwall roof supports. They include the production of the new mechanized longwall roof supports, modernization and repairs. A special task of ZRP is also to secure these needs in the future. Due to the above-mentioned reasons, the department conducts active project activities, established a design office developing its own structures, aimed at securing current and future needs, taking into account high safety standards. Future needs are enclosures with increased supports and graduations, adapted to changing mining and operational conditions, equipped with future-proof protection against overloading and control. In addition, it conducts intensive activities including standardization of production, its unification, which is important to reduce operating costs

Case Analysis of Damages to Control Hydraulics of the Leg in the Powered Roof Support Section

The article discusses a case of security hazard in a longwall equipped with a properly selected chock shield support with two legs, technically efficient, introduced to the market and for operation in compliance with the requirements covering Polish hard coal mining. As a cause of the hazard an accidental coincidence was indicated, such as the occurrence of a tremor at an area with unfavourable geometry for the operation of the support section and leg (including the shift of the double-telescopic leg from the 1st to the 2nd hydraulic stage) at the time of the mining process. Immediate safety measures were applied successfully. They were aimed at minimizing the conditions dangerous to the crew. The section was withdrawn and spragged again. As a result, the leg operated in full extension mode of the 1st hydraulic stage, obtaining the required strength and geometry of the section and leg. The presented case study will be additionally supplemented in the future with selected analytical and bench tests

Przyczynek do projektowania konstrukcji sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej przeznaczonej do pracy w warunkach zagrożenia wstrząsami górotworu

The paper presents an example of a numerical analysis using ANSYS to optimise the design of powered roof support designed to operate in rock mass tremor hazard conditions. The areas of excessive stress in the structure of powered roof support were identified, taking into account the increase in rock mass loading resulting from tremors. An increase in the load impacting on the support as a result of rock mass tremors is the cause of excessive stresses in the section structure. The paper aims to identify them and to find ways to apply the design using numerical analysis. The analysis was conducted for roof support type ZRP-15/35-POz produced in Repair and Production Plant (ZRP-Bieruń) of Polish Mining Group S.A. (PGG S.A.) The introduction of reinforcements in places of increased stress in the support section structure should increase its operational safety in the excavation.Przedstawiono przykład analizy numerycznej z wykorzystaniem programu ANSYS dotyczącej optymalizacji konstrukcji sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej, przeznaczonej do pracy w warunkach zagrożenia wstrząsami górotworu. Uwzględniając wzrost obciążenia obudowy ze strony górotworu wynikający z występowania wstrząsów, określono miejsca występowania nadmiernych naprężeń w konstrukcji sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej. Wzrost obciążenia obudowy jako następstwo wstrząsów górotworu jest przyczyną występowania nadmiernych naprężeń w konstrukcji sekcji. Ich identyfikacja oraz uwzględnienie w projektowaniu z wykorzystaniem analizy numerycznej przedstawia niniejszy artykuł. Analizę przeprowadzono dla obudowy typu ZRP-15/35-POz produkowanej w Zakładzie Remontowo-Produkcyjnym (ZRP-Bieruń) Polskiej Grupy Górniczej S.A. Wprowadzenie wzmocnień w miejscach występowania zwiększonych naprężeń konstrukcji sekcji obudowy powinno zwiększyć jej bezpieczeństwo pracy w wyrobisk

A contribution to the design of powered roof support for operations in a rockburst-hazardous environment

Przedstawiono przykład analizy numerycznej z wykorzystaniem programu ANSYS dotyczącej optymalizacji konstrukcji sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej, przeznaczonej do pracy w warunkach zagrożenia wstrząsami górotworu. Uwzględniając wzrost obciążenia obudowy ze strony górotworu wynikający z występowania wstrząsów, określono miejsca występowania nadmiernych naprężeń w konstrukcji sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej. Wzrost obciążenia obudowy jako następstwo wstrząsów górotworu jest przyczyną występowania nadmiernych naprężeń w konstrukcji sekcji. Ich identyfikacja oraz uwzględnienie w projektowaniu z wykorzystaniem analizy numerycznej przedstawia niniejszy artykuł. Analizę przeprowadzono dla obudowy typu ZRP-15/35-POz produkowanej w Zakładzie Remontowo-Produkcyjnym (ZRP-Bieruń) Polskiej Grupy Górniczej S.A. Wprowadzenie wzmocnień w miejscach występowania zwiększonych naprężeń konstrukcji sekcji obudowy powinno zwiększyć jej bezpieczeństwo pracy w wyrobisku.The paper presents an example of a numerical analysis using ANSYS to optimise the design of powered roof support designed to operate in rock mass tremor hazard conditions. The areas of excessive stress in the structure of powered roof support were identified, taking into account the increase in rock mass loading resulting from tremors. An increase in the load impacting on the support as a result of rock mass tremors is the cause of excessive stresses in the section structure. The paper aims to identify them and to find ways to apply the design using numerical analysis. The analysis was conducted for roof support type ZRP-15/35-POz produced in Repair and Production Plant (ZRP-Bieruń) of Polish Mining Group S.A. (PGG S.A.) The introduction of reinforcements in places of increased stress in the support section structure should increase its operational safety in the excavation

Dynamics of large diameter hydraulic legs under applied test methods

The dynamic characteristics of the hydraulic leg are essential for determining the safe working range of roof supports operating in seams threatened by rock mass tremors. The systematic increase in the support of the hydraulic legs due to deteriorating geological-mining conditions has increased their diameters, which currently exceed 0.32 m for the 1st hydraulic stage. Evaluation of the dynamic properties of the roof support and the hydraulic legs are carried out by the Central Mining Institute through calculation methods as an implementation of the Regulation of the Minister of Energy on occupational safety and health. However, the issue of validating the calculations concerning natural scale studies still needs to be addressed. There are significant limitations in this area due to the technical and metrological capabilities of the testing stations. This paper presents an attempt to evaluate bench testing of a hydraulic leg with 0.32 m of the 1st hydraulic stage diameter for the validation of computational and test methods. Results of previous studies affecting the evaluation of the research methods used are also cited. According to the authors, the optimal and economically justifiable direction is to undertake model tests using numerical analyses and to validate these results, based on the study of models of hydraulic legs that are in use at a reduced scale. The construction of testing stations to ensure adequate dynamic loading for the support of the largest diameter hydraulic legs is currently not economically viable. The problem presented, however, is important given the constantly deteriorating geological-mining conditions and the associated threat of rock mass tremors

Technologies used in the manufacture and repair of machinery and equipment at ZRP “Bieruń”

Przedstawiono wykorzystanie różnych technologii w produkcji i remontach maszyn górniczych prowadzonych przez zakład ZRP „Bieruń”. Wieloletnia systematyczna rozbudowa parku maszynowego oraz niezbędnego zaplecza technicznego została ukierunkowana na maszyny sterowane numerycznie, roboty spawalnicze, a w przygotowaniu produktu programów komputerowych typu CAD/CAM. Problematykę przedstawiono na przykładzie produkcji sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej ZRP-15/35-POz.The following paper presents the use of various technologies in the manufacture and repair of mining machinery carried out by the ZRP “Bieruń” plant, all of which complement each other in order to provide the customer with a product of the highest quality. The systematic expansion of the machine park and the necessary technical facilities over many years has focused on numerically controlled machines, welding robots and, in product preparation, CAD/CAM computer programs. The issue is presented using the example of the production of the ZRP-15/35-POz powered roof support section

Technologie wykorzystywane w produkcji oraz remontach maszyn i urządzeń w ZRP „Bieruń”

The following paper presents the use of various technologies in the manufacture and repair of mining machinery carried out by the ZRP “Bieruń” plant, all of which complement each other in order to provide the customer with a product of the highest quality. The systematic expansion of the machine park and the necessary technical facilities over many years has focused on numerically controlled machines, welding robots and, in product preparation, CAD/CAM computer programs. The issue is presented using the example of the production of the ZRP-15/35-POz powered roof support section.Przedstawiono wykorzystanie różnych technologii w produkcji i remontach maszyn górniczych prowadzonych przez zakład ZRP „Bieruń”. Wieloletnia systematyczna rozbudowa parku maszynowego oraz niezbędnego zaplecza technicznego została ukierunkowana na maszyny sterowane numerycznie, roboty spawalnicze, a w przygotowaniu produktu programów komputerowych typu CAD/CAM. Problematykę przedstawiono na przykładzie produkcji sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej ZRP-15/35-POz

Computational Fluid Dynamics Simulations for Investigation of the Damage Causes in Safety Elements of Powered Roof Supports—A Case Study

The paper describes a case study of the safety hydraulic system damage in the working of a longwall in a Polish coal mine. The safety elements are a component of the powered roof supports which secure the shield against damage during rock burst incidents. The damage event, which occurred in the hydraulic system during the mining process, caused the uncontrolled lowering of the powered roof support height during the mining process. The uncontrolled lowering of a shield may cause the danger of the loss of the stability along the longwall working in the form of a rock burst and collapses and may represent a serious and immediate danger to the safety and health of employees. Based on the results of the computational fluid dynamics methods (CFD) analysis of the safety elements in the hydraulic system of longwall 2-leg shield, the causes of damage were diagnosed and presented. The CFD and the strength analysis by the finite element method (FEM) were used for numerical modeling. The diagrams and maps of changes of parameters having an impact on the damage mechanism in safety elements of the hydraulic leg were developed based on the results of model tests. The forecasted values of stress distributions in the safety system of the hydraulic leg have made it possible to identify the reasons of the damage causes, verified by real observations

The evolution of steel frame sets for longwall development drifts

Artykuł przedstawia rozwój konstrukcji obudów stalowych dla górnictwa, produkowanych przez Hutę Łabędy S.A. z przeznaczeniem do zabezpieczania wyrobisk korytarzowych, a szczególnie rozcinek ścianowych. Na przestrzeni ostatnich dekad obudowa rozcinek rozruchowych ewoluowała między innymi pod względem kształtu. Stosowane początkowo odrzwia prostokątne i typowe odrzwia ŁP z poszerzeniami zostały zastąpione przez odrzwia spłaszczone na bazie łuków ŁP (ŁPKO), a następnie przez specjalne odrzwia dostosowane kształtem do sekcji obudowy zmechanizowanej. Uzyskano w ten sposób obrys odrzwi pośredni, będący kompromisem pomiędzy prostokątnym (korzystnym z uwagi na zbrojenie i uruchomienie ściany), a łukowym (korzystnym z uwagi na wysokie parametry podpornościowe).The article presents the development of steel frame sets produced for mining purposes by Huta Łabędy S.A., intended for securing gallery workings, and longwall development drifts in particular. In recent decades, longwall development drift support has evolved in terms of characteristics such as its shape. The initially utilised rectangular frames and typical widened ŁP frames were replaced with flat frames based on ŁP arches (ŁPKO), and subsequently with special frame sets adapted to the shape of powered support units. The intermediate frame shape obtained in this way was a compromise between the rectangular (beneficial from the perspective of longwall equipment and development) and the arching design (beneficial due to the high load-bearing parameters)

Rozwój konstrukcji stalowych odrzwi do rozcinek ścianowych

The article presents the development of steel frame sets produced for mining purposes by Huta Łabędy S.A., intended for securing gallery workings, and longwall development drifts in particular. In recent decades, longwall development drift support has evolved in terms of characteristics such as its shape. The initially utilised rectangular frames and typical widened ŁP frames were replaced with flat frames based on ŁP arches (ŁPKO), and subsequently with special frame sets adapted to the shape of powered support units. The intermediate frame shape obtained in this way was a compromise between the rectangular (beneficial from the perspective of longwall equipment and development) and the arching design (beneficial due to the high load-bearing parameters).Artykuł przedstawia rozwój konstrukcji obudów stalowych dla górnictwa, produkowanych przez Hutę Łabędy S.A. z przeznaczeniem do zabezpieczania wyrobisk korytarzowych, a szczególnie rozcinek ścianowych. Na przestrzeni ostatnich dekad obudowa rozcinek rozruchowych ewoluowała między innymi pod względem kształtu. Stosowane początkowo odrzwia prostokątne i typowe odrzwia ŁP z poszerzeniami zostały zastąpione przez odrzwia spłaszczone na bazie łuków ŁP (ŁPKO), a następnie przez specjalne odrzwia dostosowane kształtem do sekcji obudowy zmechanizowanej. Uzyskano w ten sposób obrys odrzwi pośredni, będący kompromisem pomiędzy prostokątnym (korzystnym z uwagi na zbrojenie i uruchomienie ściany), a łukowym (korzystnym z uwagi na wysokie parametry podpornościowe)