CN102345468B - 地下采矿的长壁工作面中可移动开采设备上的安全装置 - Google Patents

Abstract

安全装置，持续地或以规则的周期采集位于其采集区域内的人员的人员数据并且向中央控制器(33)报告。在中央控制器(33)的存储器中存储了位于长壁工作面中的所有人的人员数据，并且持续地与所采集的人员数据比较以确定是否存在。在所存储的人员数据和所采集的人员数据之间有差异时，中央控制装置(33)控制相应的开采设备(1-18)的开关装置，使得停止开采设备并且中断触发工作运动的数据输入。

Description

地下采矿的长壁工作面中可移动开采设备上的安全装置

技术领域

本发明涉及根据地下采矿的可移动的开采设备上的安全装置。

背景技术

在地下采矿中，对于所有被移动的机械和机械部件(例如刨刀、截煤机械、装载机械、传送带、运输车辆等)的影响范围都要考虑这种人员防护系统。在此，被监控的安全区域应尽可能精确地对应机械的影响范围，以便避免多余的停车状态。

这对于长壁工作面中的掩护支架(Schildausbau)而言尤其重要，因为长壁工作面中防护板的数量为100块到300块，因此一方面难以做到无缺陷的人员防护而另一方面不必要的停车状态及与其相关的运行故障所造成的损失也高。在本申请中，防护板也被称作节式支架(Ausbaugestelle)，但也通常被称为开采设备。本发明的描述当然首先涉及长壁工作面中的煤矿开采以及其中使用的节式支架或防护板。如许多其他开采设备那样，取决于开采机械的位置和运动方向，长壁工作面中的防护板自动地或者通过遥控地运动。尤其地，对于自动的过程执行光学和声学的预警。即便这样仍然存在风险—尤其是对于意外不能运动的或由于其他原因不能够到紧急关闭开关的人员而言。

为了保护长壁工作面中的所有人，可以监控长壁工作面中的所有人员的当前停留位置。在识别出停留位置的情况下，其运动对于这个人构成危险的开采设备将被电子地手动或自动地停止。为了识别当前的停留位置，在长壁工作面中的每个人都配备由安装在每个开采设备中的“读取设备”识别的元件。此外，向开采设备的控制装置(设备控制装置，尤其是掩护支架控制器)或者中央控制器(长壁工作面控制器)发送信号告知元件的存在。

对于技术实现具有两种可能性：

长壁工作面中的每个人都携带被动的元件，例如线圈或被动的应答器。在每个开采设备/防护板中安装主动的发送接收元件，其识别这些被动的元件。

或者，长壁工作面中的每个人都配备主动的发送接收元件，其通常情况下处于休眠状态。通过设置在每个开采设备(例如防护板)中的元件使由人携带的发送接收元件首先被激活，之后根据其信号被识别和认出。

用于节式支架(防护板)的这种安全装置通过DE10029918A1并且通过那里引用的现有技术被公开。在此应该确保，在防护板工作运动的情况下，没有人位于运动区域内。为此通过传感器采集运动区域，传感器通过节式支架的控制装置与每个工作运动同时被激活。即便这样也不能全面地保障安全。虽然这些设置在防护板上的传感器(DE10029918A1)以规则或不规则的时间间隔执行自检；但是还不能排除这种情况，即必须要被人携带的被动元件(线圈或被动的应答器)或主动的发送接收元件失灵或由于其他原因不能工作，或者可能的停留区域没有完全被开采设备的安全区域覆盖。这在矿层较厚时尤其可能发生。

发明内容

本发明的任务在于弥补这个安全漏洞。为了解决这个任务，为由人携带的元件配备识别码或其他的代码字，通过其可以识别携带元件的人员。这种仅用于识别人员而不用于描述人员的数据在下文被称为人员数据。所有进入或驶入具有危险的开采设备—尤其是节式支架—的危险区域的人员，都会被采集并识别。于是可以持续地监控这些人中的每一个是否停留在掩护支架之一的被监控的安全区域之一中的危险区域内。但是，如果因为人员携带的传感器失灵，或者因为人员处于传感器失灵的掩护支架的区域中，或者因为人员处于不再由掩护支架的安全区域覆盖的区域中，而从该监控系统中消失，则全部的开采设备—尤其是危险区域的掩护支架—都被关闭，这样自动运行或遥控就根本不再可能了。

按照本发明，地下采矿的长壁工作面中的可移动的开采设备上的安全装置，其中为每个开采设备分配设备控制装置，通过所述设备控制设备经由数据输入装置能够控制相应的开采设备的工作运动，并且其中为多个开采设备分配中央控制器，用于采集并且时间协调地控制开采设备的工作运动，其中所述安全装置由包括：

1)位于每个支架装置上的采集装置，用于采集限定的采集区域内是否有人存在，其中采集装置具有无线电发送器和无线电信号接收器并且与应答器进行通信，所述应答器必须由在长壁工作面中工作的人员携带；

2)位于每个设备控制装置上的开关装置，用于在开采设备的工作阶段和工作区域中有人存在时，停止相应的开采设备或者中断导致工作运动的数据输入。

本发明的特征在于，多个采集区域被结合为危险区域，位于危险区域中的所有人的人员数据对于危险区域作为当前的人员状态被中央地存储，持续地或以规则的周期运行的采集装置持续地采集位于其采集区域内的人员的人员数据并且向用于危险区域的中央采集报告，持续地比较所存储的当前的危险区域的人员状态和所有的在相应的采集区域之一内采集的人员数据是否一致，并且当所存储的数据状态和所采集的人员数据之间有差异时，从中央控制装置出发，能够控制多个开采设备的开关装置，使得停止开采设备并且中断触发工作运动的数据输入。

附图说明

下面结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出了具有掩护支架的长壁工作面的剖视图；

图2示出了截煤机和一组掩护支架的示意性的俯视图。

具体实施方式

在图1中，作为开采设备示出了一个节式支架1-18(也被称为支架单元)。节式支架通常、并且在本申请中也被称作掩护支架或防护板。在图2中示出了多个节式支架1-18。节式支架沿着矿层20设置。利用开采设备21—例如截煤机21—的切割装置23、24在开采方向22上开采矿层20。截煤机21可以借助于截煤机电缆(未示出)沿着煤工作面(Kohlefront)在切割方向19上行进。被采掘的煤炭由截煤机—也称为“滚筒式采煤机(Walzenlader)”—装载到传送带上。传送带由(溜)槽25形成，其中铠装输送机被沿着煤工作面移动。槽25被划分为单个的单元，这些单元虽然相互连接，但是可以相对彼此在开采方向22上运动。每个单元通过缸活塞单元(步进活塞)29作为发力装置(Kraftgeber)与一个支架单元1-18连接。每个支架单元用于向上支撑长壁工作面。其他的相对于顶板撑紧底板的缸活塞单元(例如30)也用于此目的。顶板在其前面的、面向矿层的一端具有所谓的(煤壁)防片帮装置该防片帮装置是一个活帮(Klappe)，其能够翻转到在被开采的煤壁前。防片帮装置必须在驶进的截煤机21之前被向上翻起。另一个未示出的缸活塞单元同样为此服务。各个节式支架的这个功能元件在这里只是示例性地示出。其他的功能元件是存在的；一方面涉及其他的发力装置—尤其是液压缸/活塞单元，另一方面还涉及这里未示出的用于控制自动运行的传感器。这些缸/活塞单元通过阀门和具有调节磁铁的预调阀被电液地控制。在图2中截煤机向右运动。因此节式支架17的防片帮装置必须往回翻转。另一方面，槽25的单元(溜槽节：Schuβ)在节式支架9的—在行进方向19上—位于截煤机21之后的正面处，向着被开采的煤壁的方向向前移动。随后的节式支架8、7、6、5和4同样地以向着长壁工作面或向着被开采的煤壁的方向向前运动。在这些节式支架处，防片帮装置已经再次被翻下。节式支架3、2、1已经移动好了位置并且保持在该位置，直到截煤机再次从右边靠近。

对该运动的控制是根据所存储的程序结合截煤机的运动和当前的位置部分地自动地进行，部分地现场或遥控手动地进行。为此，为每个节式支架1-18分别分配一个防护板控制装置34。每个防护板控制装置34与其掩护支架的功能元件—尤其是传感器46和预调阀45的调节磁铁47或发力装置的主阀44连接。

中央的掩护支架控制器由主中央(控制)50和辅助中央(控制)51构成。在主中央(控制)50和/或辅助中央(控制)51中存储程序，用于自动地运行支架控制并且根据开采机械的位置自动输入支架命令(回收、推进、置放掩护支架)。为此，主中央50和/或辅助中央51可以编程地调询各个传感器的测量值(传感器信号)。从主中央50和/或辅助中央51出发，还可以手动发出命令并调询传感器信号。

电缆58(总线线路)将所有掩护支架控制装置34相互连接。通过每个掩护支架控制装置，输入或发出的支架命令、状态数据以及其他的数据由所有其他的掩护支架控制装置接收并进一步传输给所有其他的掩护支架控制装置。

但是，通过预先确定的编码(掩护支架代码字)只激活掩护支架控制装置1-18中的一个或一组支架控制装置，用于执行所要求的功能，例如测量值调询或支架功能(例如回收、推进、置放)。被激活的掩护支架控制装置之后将所接收的功能命令—例如测量值调询或支架功能—转换成发送到分配给相应掩护支架的功能元件、传感器、控制阀或主阀的命令。

例如在DE19546427.3A1中描述了控制特定的掩护支架的掩护支架控制装置和自动触发功能及功能过程。

显而易见，在长壁工作面中的运动过程是非常复杂的并且由于局部工作环境的差异而不能被单个人估计和预言。因此，在每个掩护支架上设置采集装置28，其在限定的采集区域内采集是否有人存在并且和掩护支架控制装置34连接。采集装置28由无线电发送器31和无线电接收器32组成。两个都与应答器(用于已发送信号的接收设备和用于回复信号的发送设备)进行通信，其中每个在长壁工作面中的人都携带这样的应答器，例如在头灯中。借助于无线电发送器31和无线电接收器32可以持续地或者以规则的周期确定是否有人在相应的掩护支架的采集区域内停留，当无线电接收器32从人员的应答器收到回复信号时如此。但采集装置28可以具有其他的传感器35，其自动地并且不需要人员回应地采集是否有人存在。这个传感器可以被构造为红外传感器或超声波传感器或图像传感器。作为高灵敏度的红外传感器，通过人的体温对人进行采集。作为超声波传感器或图像传感器，传感器35确定运动区域中的图像并且持续地与之前采集的图像或某些足够密集设置的像点进行比较，并且将偏差作为信号发送。这种自动地并且不需要人员回应地采集是否有人存在的采集装置28，是不依赖于根据本发明的解决方案而值得保护的。为了保证结果，传感器35还可以由两个根据不同原理工作的传感器构成。这种包括两个传感器的、优选其中至少一个自动地并且不需要人员回应地采集是否有人存在的采集装置28，同样是不依赖于根据本发明的解决方案而值得保护的。

然而可以取消传感器35。在这种情况下，无线电接收器32接替它的功能。发送器35或无线电接收器32的功能在于，将在其采集范围37内的采集和人的存在作为信号发送给位于该采集区域或者更大的安全区域内的掩护支架控制设备34。为此，掩护支架控制设备34具有开关装置，通过开关装置停止掩护支架的所有运动并且阻断用于触发运动的输入信号和使该信号无效。

首先由图2可以设想，沿着长壁工作面的状态在开采煤工作面的过程中可能强烈地变化并且在开采中出现或存在不被采集装置28的采集区域覆盖的区域，但是其位于掩护支架的可能的运动区域中。

为了避免由此产生的对人的危险，将多个采集装置的采集区域结合为一个根据本发明被监控的危险区域38。例如整个长壁工作面可以属于该危险区域38。长壁工作面也可以—如此处示出的—被划分为多个危险区域38。每个危险区域整体—只要其对于人是可以接近的—都被各个采集装置以所希望的程度覆盖(在最好的情况下尽可能地完整覆盖)。

每个出现在长壁工作面中的人员都携带应答器39和电子存储器40。两者可以例如集成在安全帽或矿灯41中。在存储器40中存储人员特定的人员数据。其在最简单的情况下是代码字或编码数字或其他专属于应答器和人员的编码信号。

如果人员进入采集区域，应答器通过其中一个无线电发送器31被激活。由此自动地也将人员数据传输到无线电接收器32。编码信号从那里被传输到相应的掩护支架控制器34并且从那里被传输到用于长壁工作面/中央控制的设备33中的一个设备。

中央控制器33具有存储器42，其中存有进入危险区域38或长壁工作面的所有人员的编码信息并且在离开时将其注销。各个中央控制器33将所存储的以及所转存的人员数据转发到主中央(控制)50和/或辅助中央(控制)51。即便长壁开采面被划分为多个危险区域，进入长壁开采面或又离开的所有人员都在主中央(控制)50或辅助中央(控制)51被采集。为此，主中央(控制)50以及辅助中央(控制)51持续地并且自动地与中央控制器33通信。

存储在主中央50或辅助中央51中的人员数据从现在起可以持续地被每个中央控制器33使用。还必须呆在长壁工作面或一个危险区域38中的人员的所存储的人员数据，将持续地与在这个时间由全部开采设备/掩护支架的采集装置28中的一个采集装置或者其设备控制装置34采集的人员数据进行比较。为此，更新的人员数据也很快中央地被传输到全部的中央控制器33和主中央(控制)50或辅助中央(控制)51。之后中央地进行针对存在的检验，其中将驶入人员的人员数据和当前在采集区域的人员之人员数据相比较以检验人员是否存在。

在所存储的和所采集的人员数据之间出现差异时，从中央控制器33或主中央(控制)50或辅助中央(控制)51出发，控制相应的开采设备—例如掩护支架1-18—的开关装置，使得停止开采设备并且中断触发工作运动的数据输入。只有当差异被查明之后，才恢复运行。在那之前，长壁工作面不运行，因此也不会伤害到“失踪的”人员(其应答器失灵或由于其他原因不工作或者其停留区域不被开采设备的安全区域覆盖)。

附图标记

1-18    支架单元1到18、掩护支架、防护板

19      切割方向19

20      矿层20

21    开采机械截煤机21

22    开采方向22

25    传送带、槽、单元25

28    采集装置28

29    缸活塞单元、步进活塞、发力装置29

30    缸活塞单元、发力装置

31    无线电发送器31

32    无线电接收器32

33    中央控制器、长壁工作面控制器、中央支架控制器、长壁工作面控制设备、用于长壁工作面/中央控制的设备33

34    设备控制装置34、掩护支架控制装置、掩护支架控制设备、支架控制器

35    传感器35

37    采集区域

38    危险区域

39    应答器

40    电子存储器

41    带矿灯的安全帽

42    存储器

50    主中央(控制)50

51    辅助中央(控制)51

58    电缆、总线线路、信号线

Claims (1)

1.地下采矿的长壁工作面中的可移动的开采设备上的安全装置，其中为每个开采设备分配设备控制装置，通过所述设备控制设备经由数据输入装置能够控制相应的开采设备的工作运动，并且

其中为多个开采设备分配中央控制器，用于采集并且时间协调地控制开采设备的工作运动，

其中所述安全装置包括：

1)位于每个支架装置上的采集装置，用于采集限定的采集区域内是否有人存在，其中采集装置具有无线电发送器和无线电信号接收器并且与应答器进行通信，所述应答器必须由在长壁工作面中工作的人员携带；

2)位于每个设备控制装置上的开关装置，用于在开采设备的工作阶段和工作区域中有人存在时，停止相应的开采设备或者中断导致工作运动的数据输入，

其特征在于，

多个采集区域被结合为危险区域，

位于危险区域中的所有人的人员数据对于危险区域作为当前的人员状态被中央地存储，

采集装置(28)持续地采集位于其采集区域内的人员的人员数据并且向用于危险区域的中央采集报告，

持续地比较所存储的当前的危险区域的人员状态和所有的在相应的采集区域之一内采集的人员数据是否一致，

并且当所存储的数据状态和所采集的人员数据之间有差异时，从中央控制装置(33)出发，能够控制多个开采设备(1-18)的开关装置，使得停止开采设备并且中断触发工作运动的数据输入。