COAL MINE SYSTEM S AVAILABILITY AND R ELIA B ILITY-A DESIGN AND PERFORMANCE ASSESSM ENT BASED
ON FAILURE DATA
S Y N O P S I S
In a c h i e v i n g t he s a t i s f a c t o r y p e r f o r m a n c e of a. mining s y s t e m t h e rol e of r e l i a b i l i t y e v a l u a t i o n a n d a s s e s s m e n t h a s a l r e a d y b e e n a c k n o w l e d g e d . T h e f a i l u r e p r o c e s s . i n t e r v a l b e t w e e n f a i l u r e s a n d t he r e p a i r po l i c y a r e t h e i m p o r t a n t p a r a m e t e r s whi ch f o r m the b a s i s of r e l i a b i l i t y e v a l u a t i o n of a n y m e c h a n i c a l s y s t e m .
L a r g e s c a l e me c h a n i c a l s y s t e m s v i s - a - v i s a l o n g wa l l c o a l mine may fi nd u s e f u l a p p l i c a t i o n s of r e l i a b i l i t y a n a l y s i s in t h e a r e a s viz. e n g i n e e r i n g d e s i g n , q u a l i t y c o n t r o l , m a i n t e n a n c e . s p a r e a l l o c a t i o n a n d i n v e n t o r y , d e c i s i o n maki ng in a q u i s i t i o n . r e l i a b i l i t y a s a s a f e t y a n d e s t i m a t i o n t o o l a n d e n h a n c e m e n t of r e l i a b i l i t y by c o n d i t i o n m o n i t o r i n g e t c . T h e a b o v e f e a t u r e s h a v e b e e n a mpl y d i s c u s s e d i n t h e f i r s t c h a p t e r whi c h i n t r o d u c e s r e l i a b i l i t y c o n c e p t s a n d h i g h l i g h t s t h r o u g h e x a m p l e s .
T h e p r o b l e m of e n g i n e e r i n g r e l i a b i l i t y in mining e q u i p m e n t s a n d s y s t e m s h a s b e e n l o o k e d i n t h e p a s t i n d i f f e r e n t w a y s p r i ma r i l y d u e to t h e v a r y i n g n a t u r e of r e q u i r e m e n t s a s s o c i a t e d w i t h e a c h s y s t e m . T h e a p p l i c a t i o n , r e l i a b i l i t y i n g e n e r a l a n d t h e r e f e r e n c e s i n p a r t i c u l a r d e s c r i b e d i n c h a p t e r X I a n d I I I r e s p e c t i v e l y .
o f a r e
E q u i p m e n t r e l i a b i l i t y is d e t e r m i n e d f r o m t h e p r i ma r y f u n c t i o n s of h a z a r d r a t a a n d fa. ilure r a t e . T h e f a i l u r e s of m e c h a n i c a l e q u i p m e n t s a.t i d e n t i c a l e n v i r o n e n t a . l c o n d i t i o n s a r e d e p e n d e n t o n t h e time t h e y h a v e s u r v i v e d w i t h o u t a f a i l u r e . T h u s i n s t a n t a n e o u s f a i l u r e r a t a or h a z a r d r a t e is d e p e n d e n t l i n e a r l y or n o n l i n e a r l y wi t h time. Wei bull d i s t r i b u t i o n o f h a z a r d r a t e e n c o m p a s s e s t h e l i n e a r or n o n l i near d e p e n d e n c y w i t h time. C o n s i d e r i n g t h a t t h e r e l i a b i l i t y d e c r e a s e s e x p o n e n t i a l l y o v e r time, t h e h a z a r d r a t e is u s e d to f i n d the o r i g i n a l e x p r e s s i o n of r e l i a b i l i t y . It m u s t be n o t e d t h a t the f a i l u r e f i g u r e s a r e d e r i v e d f r o m t he d a t a l o gs w h i c h a r e r e l a t i v e l y r e c e n t a n d t h u s r e l i a b i l i t y e x p r e s s i o n onl y g i v e s t h e c u r r e n t s t a t e of p e r f o r m a n c e unl i ke t h e e x p r e s s i o n of a b a t h - t u b c u r v e whi ch s p a n s o v e r t h e life of a n e q u i p m e n t . A ca.se s t u d y h a s b e e n d i s c u s s e d to d e t e r m i n e t he r e l i a b i l i t y e x p r e s s i o n f o r a g r o u p of e q u i p m e n t s i n a l ongwal l mining s y s t e m .
H e u r i s t i c mode l to d e t e r m i n e t he e l e c t r o n i c s y s t e m o pt i ma l r e l i a b i l i t y h a s b e e n in v o g u e f o r q u i t e s o me time.
T he m o d e l w i t h s u i t a b l e c h a n g e s may a l s o be a p p l i e d to d e s i g n a mine s y s t e m a t i t s opti mal c o n f i g u r a t i o n . T o a p p l y t hi s mode 1 i n a mi n e , t h e f i r s t s t e p is to d e v e l o p a minimal c o n f i g u r a t i o n o f a mine. T h e mine in e x a m p l e h a s f o u r
l ongwal l f a c e s a n d t h r e e c o n t i n u o u s mi ner s e c t i o n s to s u p p o r t t he d e v e l o p m e n t w o r k n e e d e d f o r c a r r y i n g o u t f u r t h u r e x p l o i t a t i o n . F o u r a l t e r n a t i v e o p t i o n s of a v a i l a b i l i t y i m p r o v e m e n t v i z . u n i t r e d u n d a n c y . c o m p o n e n t r e d u n d a n c y , p r o x i ma l s p a r e / r e p a i r f a c i l i t y a n d c o n d i t i o n m o n i t o r i n g f a c i l i t y h a v e b e e n t r i e d t o d e s i g n a n o p t i ma l c o n f i g u r a t i o n of a n u n d e r g r o u n d mi ne. T h e c o n s t r a i n t f u n c t i o n s a r e u n d e r g r o u n d s p a c e , d e v e l o p m e n t a n d i n s t a l l a t i o n c o s t e t c . T h e t o t a l b u d g e t o r y a l l o c a t i o n f o r o pt i ma l s i z e is t r e a t e d a s o n e c o n s t r a i n t f u n c t i o n . T h e r e s u l t of s u c h a n e x e r c i s e s h o w s t h a t a t n e a r l y
1 %
of e x t r a e x p e n d i t u r e o v e r minimal c o n f i g u r a t i o n c o s t i t is p o s s i b l e t o a c h i e v e n e a r l y 2 0 % i n c r e a s e i n t h e s y s t e m a v a i l a b i l i t y .F o r a s e r i e s p r o d u c t i o n s y s t e m eg. a. l o n gwa l l f a c e a b u f f e r s t o r a g e a t a n o p t i ma l l o c a t i o n h e l p s i n i m p r o v i n g t h e a v a i l a b i l i t y of t h e t o t a l s y s t e m . T h e b u f f e r c o n n e c t e d i n p a r a l l e l w i t h t h e p r o d u c t i o n s y s t e m s u p p l i e s t h e i n p u t e , g c o a l f r o m i t s s t o c k t o t h e o u t p u t e n d . A m a r k o v c h a i n mod e l f r o m a n e s t a b l i s h e d m e t h o d o l o g y c a n be u s e d t o d e t e r m i n e t h e e f f i c a c y o f t h e b u f f e r . S u c h a n a l y t i c a l s t u d y s h o w s t h a t a t a p a r t i c u l a r c o n d i t i o n o f f a i l u r e a n d r e p a i r t h e c o a l t r a n s f e r e f f i c i e n c y of mine c o n v e y i n g n e t w o r k c a n be i m p r o v e d a s h i g h a s 17
%
if it h a s a. b u f f e r h a v i n g c a p a c i t y t o s u p p l y c o a l f o r 15 h o u r s a t t h e e x p e c t e d p r o d u c t i o n r a t e .It is a well k n o w n f a c t t h a t m e a n time b e t w e e n f a i l u r e s , p o p u l a r l y k n o w n a s M T B F ( or f a i l u r e s p e r mon t h ) is 3 g o o d m e a s u r e of o p e r a t i o n a l r e l i a b i l i t y of 3 l ongwal l mi ning e q u i p m e n t / s y s t e m , A qus. l i ty c o n t r o l t e c h n i q u e v i z C U S U M model is u s e d t o t e s t t h e e f f e c t i v e n e s s of p r e d i c t i o n s o n t h e f a i l u r e s of a longwal l mi ning s y s t e m . B e s i d e s r a n k e s t i m a t i o n h a s a l s o b e e n r e f e r r e d a n d f o l l o w e d by a c o m p a r i s o n of t wo m e t h o d s . It hs.s b e e n f o u n d t h a t C U S U M
g i v e s b e t t e r u n d e r s t a n d i n g of i n s e r v i c e r e l i a b i l i t y of e q u i p m e n t s like t h a t i n a l ongwal l s y s t e m .
Mi ne m a i n t e n a n c e d a t a b a s e s in India. a r e r e s u l t s of r o u t i n e and h u m d r u m e x e r c i s e s . T h e y o f t e n l a c k i n t u i t i v e r e c o g n i t i o n of m a n y i m p o r t a n t p a r a m e t e r s . T h e i n f o r m a t i o n i n s t e a d of b e i n g p e r t i n e n t , c o m p r e h e n s i v e a n d a c c u r a t e g e n e r a l l y s e r v e s t h e p u r p o s e of d a y t o d a y f i l l i n g u p of t h e c u s t o m a r y m a i n t e n a n c e d a t a log b o o k s . T h e p r e s e n t w o r k a d d r e s s e s t h e b a s i c n e e d of a n i m p r o v e d s y s t e m a n d s u g g e s t s s o m e n e w f o r m a t s . T h e n e w f o r m a t s o f f e r a m o r e s c i e n t i f i c a p p r o a c h in t h e r e c o r d k e e p i n g i n a d d i t i o n t o f a c i l i t a t i n g u s e f u l c o m p u t a t i o n s r e l a t e d t o t h e f a i l u r e p r e d i c t i o n s .
T h e ma i n f i n d i n g s of t h i s r e s e a r c h c a n be s u m m a r i s e d a s f o l l o w s :
i) A n a n a l y t i c a l m e t h o d t o a s c e r t a i n r e l i a b i l i t y of t h e mi ni ng s y s t e m g i v e s a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g of p e r f o r m a n c e s .
ii> Op t i ma l mi ne c o n f i g u r a t i o n a c h i e v e s h i g h e r a v a i l a b i l i t y t h a n minimal c o n f i g u r a t i o n t h o u g h a t a l i t t l e e x t r a e x p e n d i t u r e . B u t t h e e x t r a e x p e n d i t u r e is o f f s e t by t h e r e l a t i v e a d v a n t a g e g a i n e d i n t e r m s of h i g h e r a v a i l a b i l i t y .
iii) B u f f e r s t o r a g e c o n n e c t e d i n p a r a l l e l w i t h a. s e r i e s mi ni ng s y s t e m c a n s u b s t a n t i a l l y i m p r o v e t h e c o a l t r a n s f e r e f f i c i e n c y .
iv) It c a n be s a f e l y c o n c l u d e d t h a t t h e n e w f o r m a t s f o r d a t a l o g g i n g a n d m e t h o d s s u g g e s t e d t h r o u g h C U S U M a n d r a n k e s t i m a t e f o r r e l i a b i l i t y p r e d i c t i o n s a r e q u i t e e n c o u r a g i n g .
