CN107227955A - 长壁系统的蠕变检测 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了用于检测长壁开采系统的工作面蠕变的系统和方法。该系统包括安装在主门巷道中的检测装置，并且耦接到检测装置。控制器基于来自第一指示器装置的信号确定梁式分段装载机‑刮板输送机接口的位置，基于来自主门指示器装置的信号确定主门线的位置，并且基于来自带式输送机指示器装置的信号确定带式输送机的位置。控制器进一步确定梁式分段装载机‑刮板输送机接口的位置与主门线之间的第一距离，以及带式输送机的位置与主门线之间的第二距离。控制器基于第一距离和第二距离产生工作面蠕变的指示。

Description

长壁系统的蠕变检测
相关申请的交叉引用
本申请涉及共同提交的、申请号为15/080,322的美国专利申请(代理人案号：051077-9630-US00)，其全部内容通过引用而并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种方法和系统，用于检测在地下开采环境中使用的输送机系统的运动的。
背景技术
长壁开采系统可以用于开采煤炭区块，或者其它被称为长壁区块(longwallblock)的矿石。长壁区块包括采煤工作面(或采矿工作面)，从所述采煤工作面(或采矿工作面)移除煤炭(或矿石)。两条巷道，即主门巷道和尾门巷道，沿着长壁区块的两侧延伸，并与采矿工作面正交。长壁开采系统包括动力顶板支撑件，以支撑顶板和长壁系统上方的上覆岩石。长壁采掘机(longwall shearer)沿长壁区块的采煤工作面移动，并将煤炭从采煤工作面采掘到刮板输送机(AFC)上。刮板输送机沿着采煤工作面延伸，并将煤炭朝主门巷道输送。当矿石已经被拖曳到主门巷道时，连接到刮板输送机的梁式分段装载机(BSL)通过转向90度而将来自刮板输送机的煤炭转移到沿着主门巷道放置的带式输送机上。在长壁采掘机采掘下一层采煤工作面之后，长壁开采系统向前移动以采掘下一层。
当长壁开采系统操作时，整个结构通常会迁移或蠕变，使得梁式分段装载机与所述主门巷道的壁之间的距离减小。长壁设备的这种迁移或蠕变可能导致人员难以接近长壁。此外，这种迁移或蠕变还可能导致长壁设备抵靠主门设备，而主门巷道的壁造成长壁设备损坏。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种用于检测长壁开采系统蠕变的系统。该系统包括安装在主门巷道内的检测装置和安装在长壁开采系统的输送机上的第一指示器装置，以指示刮板输送机-梁式分段装载机接口相对于检测装置的位置。该系统还包括控制器，该控制器耦接到检测装置，并且被配置成接收刮板输送机-梁式分段装载机接口的位置并确定刮板输送机-梁式分段装载机接口的位置相对主门中心线的第一位移。当第一位移大于预定量时，控制器生成工作面蠕变是主门延迟的指示。当第一位移小于预定量时，控制器生成工作面蠕变是主门领先(maingate lead)的指示。
在一个实施例中，本发明提供了一种用于检测长壁开采系统的工作面蠕变的系统。该系统包括安装在主门巷道内的检测装置和位于梁式分段装载机-刮板输送机接口(beam stage loader-armored face conveyor interface)处的第一指示装置，以指示梁式分段装载机-刮板输送机接口相对于检测装置的位置。该系统还包括控制器，该控制器包括电子处理器和耦接到检测装置的存储器。控制器被配置为基于来自第一指示器装置的信号而确定梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置，并且确定梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置和主门线(maingate line)之间的第一距离。然后，控制器基于第一距离生成工作面蠕变的指示。
在另一个实施例中，本发明提供了一种用于检测长壁开采系统的工作面蠕变的方法。该方法包括用检测装置检测梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置。该方法还包括用耦接到检测装置的控制器基于来自检测装置的输出来确定梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置，并且通过控制器确定梁式分段装载机-刮板输送机接口与主门线之间的第一距离。该方法还包括用控制器基于第一距离生成工作面蠕变的指示。
在另一个实施例中，本发明提供了一种用于检测长壁开采系统的工作面蠕变的控制器。所述控制器包括电子处理器和存储在存储器中的、被配置为检测工作面蠕变的可执行指令。控制器被配置为确定梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置，确定主门线的位置，以及确定带式输送机的位置。控制器进一步被配置为确定梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置与主门线之间的第一距离，以及确定带式输送机的位置和主门线之间的第二距离。然后，控制器基于第一距离和第二距离产生工作面蠕变的指示。
在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明在其应用上不限于在下面的描述中阐述或在附图中示出的部件的配置和布置的细节。本发明可具有其它构造并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用意在包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变体被广义上使用并且包括直接和间接的安装、连接、支撑和耦接。
此外，应当理解，本发明的各实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，为了讨论的目的，可以将其显示和描述为好像大多数组件仅以硬件实现。然而，本领域普通技术人员基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以软件实施(例如，存储在非暂时性计算机可读介质上)，其可由诸如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”)的一个或多个电子处理器执行。因此，应当注意，可以使用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实施本发明。例如，说明书中描述的“服务器”和“计算设备”可以包括一个或多个电子处理器、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口和各种连接组件的连接件(例如系统总线)。
通过考虑以下具体说明和附图，本发明的其它特征和方面将变得更为明显。
附图说明
图1是根据本发明某一实施例的长壁开采系统的透视图。
图2示出地下矿井的示例，图1的长壁开采系统可在该矿井中运行。
图3A和3B示出了长壁开采系统的工作面蠕变。
图4示出了与图1的长壁开采系统一起使用的检测系统，该检测系统被配置为实施本发明的一个或多个方面。
图5示出了根据本发明某一实施例的、用于图1的长壁开采系统的控制系统。
图6A示出了根据本发明某一实施例的、用于检测图1的长壁开采系统的工作面蠕变的过程。
图6B示出了在图6A的过程中确定的各种位置和距离的图。
图7示出了根据本发明某一实施例的、用于计算图1的长壁开采系统的采矿部件与单轨或主门中心线之间距离的过程。
图8示出了根据本发明某一实施例的、用于控制图1的长壁开采系统的过程。
图9A和9B示出了用于校正图1的长壁开采系统的工作面蠕变的长壁开采设备的布置。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了许多具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在缺少一个或多个这些具体细节的情况下实施本发明。在其它情况下，没有描述公知的特征，以避免使本发明变得模糊。
图1示出了长壁开采系统100。在示出的实例中，长壁开采系统100包括但不限于：长壁采掘机110、动力顶板支撑件120、刮板输送机130、梁式分段装载机140、带式输送机150和单轨输送系统160。长壁开采系统100用于开采矿石(例如煤)的区块，矿石区块可以被称为地下矿井(例如图2所示的地下矿井200)的长壁区块。如图所示，地下矿井200包括长壁区块210、主门巷道220和尾门巷道230。长壁区块210包括采矿工作面240，矿石从采矿工作面240被开采。两条巷道，即主门巷道220和尾门巷道230，沿着长壁区块210的侧面延伸，并且与采矿工作面240正交。
重新参考图1，长壁采掘机110从长壁区块210的采矿工作面240切削矿石。长壁采掘机110位于刮板输送机130上方，并且在其沿着采矿工作面240的长度移动时切削矿石。在一些实施例中，长壁采掘机110可以安装在刮板输送机130上。长壁采掘机110可以包括一个或多个切削滚筒242和244。切削滚筒242和244带有截齿，并且在与采矿工作面240平行的平面内旋转。当被推入采矿工作面240并旋转时，切削滚筒242和244能够从采矿工作面240切削矿石。
一旦从采矿工作面240切削了矿石，矿石就会落到刮板输送机130上，刮板输送机130然后将矿石输送到刮板输送机130的、在主门巷道220处的主门端232。刮板输送机130沿着采矿工作面240的长度从尾门巷道230延伸到主门巷道220。刮板输送机130可以包括能够通过弯曲而相对于彼此移动的一系列钢盘。在一些实施例中，矿石由刮板输送机130的钢条输送，所述钢条布置成与刮板输送机130的长度成90度，所述钢条被一对循环链条拖曳。
在刮板输送机130的主门端232处，矿石被转移到梁式分段装载机140。梁式分段装载机140的位置被设置成沿着主门巷道220，并且沿着长壁区块210的肋或壁从刮板输送机130的主门端232延伸到带式输送机150。在一些实施例中，梁式分段装载机140可以具有更靠近刮板输送机130的柔性部分，以便运送矿石通过刮板输送机130的主门端232处的90度转弯。在某些实施例中，梁式分段装载机140可具有沿其长度的高程变化，以便将矿石排放到带式输送机150上。在一些实施例中，梁式分段装载机140还可以包括破碎机或粉碎机，以防止损坏带式输送机150，并且改善其上的负载。在一些实施例中，类似于刮板输送机130，矿石由梁式分段装载机140的钢条输送，钢条被布置成与梁式分段装载机140的长度成90度，这些钢条被一对循环链条拖曳。梁式分段装载机140可以附接到主门驱动器，并且可以沿着主门巷道220移动，或者在主门巷道220内横向移动。带式输送机150接收来自梁式分段装载机140的矿石，并将矿石输送到矿井表面。带式输送机150可以从梁式分段装载机140的端部延伸到表面。
动力顶板支撑件120支撑地下矿井200的顶板，并且在采矿操作期间推进刮板输送机130。动力顶板支撑件120的位置被设置成沿着采矿工作面240，为刮板输送机130和长壁采掘机110上方的顶板提供支撑。在一些实施例中，动力顶板支撑件120包括：顶棚及垂直和水平的液压缸。顶棚可以通过垂直缸压靠在顶板上，以便在采矿操作期间支撑顶板，而水平缸可以用于在长壁区块210的缩回方向(即，图2中的向下方向)上推进动力顶板支撑件120和刮板输送机130。
单轨运输系统160支撑长壁开采系统所用的某种主门装备。例如，单轨运输系统160支撑用于在开采过程期间冷却长壁采掘机110的高压水和液压软管。单轨运输系统160还承载用于操作长壁开采系统100的功率控制和通信电缆。
尽管在上面的描述中，长壁开采系统100被示出为所有部件具有特定布局，但是本领域技术人员将认识到，图1的布局仅考虑了本发明的示例性实施例。其它实施例可以包括与所示布局不相同的、更多或更少的部件。
当一层长壁区块210被开采时，长壁开采系统100沿采矿工作面240的方向缩回，以便开采接下来的、新露出的长壁区块210的层。
当长壁开采系统100操作时，长壁开采系统100的部件可以朝向两个巷道中的一个移动或蠕动。例如，如图3A所示，刮板输送机130和梁式分段装载机140可朝向主门巷道220移动或蠕动。类似地，如图3B所示，刮板输送机130和梁式分段装载机140可朝向尾门巷道230移动或蠕动。长壁采矿系统100的部件朝向任一巷道的这种运动被称为“工作面蠕变”。工作面蠕变可能导致在主门巷道220中的有限间隙，阻止人员接近长壁采掘机110。工作面蠕变也可导致梁式分段装载机140和主门设备的损坏。
图4示出了与图1的长壁开采系统100一起使用的检测系统400，以检测长壁开采系统的工作面蠕变。在所示的示例中，检测系统400包括检测装置410、梁式装载机(BSL)指示器装置420、输送机指示器装置430和主门指示器装置440。
检测装置410通过确定长壁开采系统100的部件的相对位置来检测工作面蠕变。检测装置410可以安装在主门设备(例如，单轨系统160)上。在一些实施例中，检测装置410可以位于主门巷道220中的其它位置。检测装置410可以包括无线电检测和测距(RADAR)装置、光雷达(LIDAR)装置、声音导航和测距(SONAR)装置，或者能够感测物体的角度和距离和/或空间坐标的其它已知电子测量装置。
BSL指示器装置420(例如，第一指示器装置)指示梁式分段装载机140和刮板输送机的接口(称为梁式分段装载机-刮板输送机接口)的位置。梁式分段装载机-刮板输送机接口例如可以是梁式分段装载机140、刮板输送机130或者主门端232上的位置，其主要是指示梁式分段装载机和刮板输送机的交点。BSL指示器装置420可安装在梁式分段装载机140的中心线450上。在一些实施例中，如图4所示，BSL指示器装置420可安装在梁式分段装载机中心线450和刮板输送机中心线460的交点处。这里，梁式分段装载机-刮板输送机接口位于以下点处：随着刮板输送机130朝向和远离主门巷道220蠕变，梁式分段装载机相对于刮板输送机130枢转的点。在其它实施例中，BSL指示器装置420可以安装在梁式分段装载机140上的其他位置。
输送机指示器装置430(例如，第二指示器装置)指示带式输送器150相对于检测装置410的位置。输送器指示器装置430可安装在带式输送器150的中心线470上(如图所示)。在一些实施例中，输送机指示器装置430可安装在带式输送机150的其它位置。
主门指示器装置440(例如，第三指示器装置)指示出主门巷道220相对于检测器410的位置。具体地，主门指示器装置440指示主门线的位置。主门线沿着主门巷道220的方向延伸。例如，主门线是主门巷道220的中心线(主门中心线480)、单轨系统160的中心线，或沿着主门中线480的任一侧的、确定主门巷道220的壁面的线。在一些实施例中，单轨中心线与主门中心线480重合。主门指示器装置440可以安装在单轨系统160上，或者在主门巷道220中的另一位置，以指示主门线的位置。当主门指示器装置440不在主门线上时，检测装置410可使用指示主门指示器装置440从主门线的偏移的预定偏移来确定主门线的位置。为了简化讨论，主门中心线480在这里通常被作为主门线来描述和使用，用于确定工作面蠕变。然而，在一些实施例中，用于确定工作面蠕变的主门线可以从主门中心线480偏移。在一些实施例中，检测装置410被定位在主门中心线480上并且在设置阶段定向，从而检测装置410知道主门中心线480，而不需与主门指示器装置440通信，主门指示器装置440可能不会在该实施例的系统中出现。
在一些实施例中，检测装置410包括向指示器装置420、430和440发射无线电、光或声音信号的发射器。指示器装置420、430和440包括反射来自检测装置410的信号的反射器。检测装置410还包括用于从指示器装置420、430和440接收反射信号的接收器。或者，指示器装置420、430和440可以包括向检测装置410发射无线电、光或声音信号的信标。在一些实施例中，指示器装置420、430和440中只有一个或两个可用于确定长壁开采系统100的工作面蠕变。此外，在一些实施例中，检测装置410可包括多个接收器，这些接收器安装在不同位置，以从指示器装置420、430和440接收位置数据。在其它实施例中，可以使用比图4所示更多的指示器装置。因此，所示的接收器和指示器装置的数量和位置是示例性的，并且不应被认为是限制性的。
图5示出了与长壁开采系统100相关联的控制系统490。控制系统490包括控制器500，控制器500被连接(例如，电气地或通信地)到各种附加模块或组件，例如用户接口模块510、一个或多个系统指示器520、电源模块530、一个或多个传感器540，蠕变检测装置410、对准检测装置550和顶板支撑件驱动机构和驱动器560。应当理解，图5只示出了控制系统490的一个示例性实施例，并且控制系统490可能包括更多或更少的组件，并可能执行本文所述功能以外的附加功能。
一个或多个传感器540例如是：被配置或可操作以测量或感测长壁采掘机110的特性(例如，采掘机位置，采掘机速度等)的传感器，被配置或可操作以测量或感测诸如刮板输送机130、梁式分段装载机140和带式输送机150等输送机的特性(例如，链条位置、链条速度、链条张力等)的传感器，被配置或可操作以测量或感测电学特性(例如，电流、电压、功率因数、扭矩、速度、输入功率、输出功率等)的、在长壁开采系统100内的功率变换器，可操作成而生成与输送机的负载有关的信号的测力元件或传感器(例如张力传感器、荷载销钉等)等。
控制器500包括硬件和软件的组合，除了其他之外，其可操作：生成关于长壁开采系统100的健康状况的输出，控制长壁开采系统100的操作，激活一个或多个指示器520(例如，液晶显示器“LCD”)，监测长壁开采系统100的操作。在一些实施例中，控制器500包括多个电气和电子部件，其向控制器500和/或长壁开采系统100内的部件和模块提供电力、操作控制和保护。例如，除了其他之外，控制器500包括电子处理器580(例如，微处理器、微控制器或另一合适的可编程装置)、存储器590、输入单元502和输出单元504。除了其他之外，电子处理器580包括：控制单元582、算术逻辑单元(“ALU”)584和多个寄存器586，并且使用诸如改进的哈佛架构、冯诺依曼架构等已知的计算机架构来实施电子处理器580。通过一个或多个控制和/或数据总线(例如，公共总线506)连接电子处理器580、存储器590、输入单元502和输出单元504以及连接到控制器500的各种模块。在图5中以示例性的目的大致示出了控制和/或数据总线。根据本文所描述的发明，使用用于各种模块和组件之间的互连和通信的一个或多个控制和/或数据总线对于本领域技术人员是已知的。在一些实施例中，部分地或完全地在半导体芯片上实施控制器500，该控制器可以是现场可编程门阵列(“FPGA”)、专用集成电路(“ASIC”)、比例积分微分(PID)控制器等。
存储器590包括：例如，程序存储区域和数据存储区域。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类型的存储器的组合，诸如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)(例如动态RAM[“DRAM”]、同步DRAM[“SDRAM”]等)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存、硬盘、SD卡或其它合适的磁、光、物理或电子存储器设备或数据结构。电子处理器580连接到存储器590，并能够执行软件指令，软件指令可存储在存储器590的RAM(例如，在执行期间)、存储器590的ROM(例如，基本上永久地)，或诸如另一存储器或磁盘的另一非暂态计算机可读介质中。在长壁开采系统100的实施中包括的软件可以存储在控制器500的存储器590中。软件包括：例如，固件、一个或多个应用、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块和其它可执行指令。除了其他方面，控制器500从存储器检索并且执行与本文所述控制过程和方法有关的指令。在其它结构中，控制器500包括额外的、更少的或不同的部件。
控制器500可以从蠕变检测装置410接收工作面蠕变的指示。或者，控制器500根据从蠕变检测装置410接收的位置数据确定工作面蠕变。在一些实施例中，控制器500还可以从对准检测装置550接收工作面对准信息。在一些实施例中，对准检测装置550类似于在题为“长壁系统的工作面对准检测和操纵”的共同未决的、第______号美国专利申请中公开的检测装置，其全部内容通过引用的方式并入本文。虽然蠕变检测装置410和对准检测装置550被显示为两个单独的部件，但是在其它实施例中，可以使用一个组合的检测装置来检测工作面的蠕变和工作面的对准。
顶板支撑件驱动机构和驱动器560由从控制器500或另一个相关联的控制器接收的控制信号控制。每个动力顶板支撑件120均与刮板输送机130的一部分相关联，并使用液压油缸推进刮板输送机130的该部分。通过控制液压油缸的移动量，驱动器560可以改变刮板输送机130推进的角度。在一些实施例中，控制器500使用检测装置410，550、一个或多个传感器540和一个或多个存储的程序或模块来自主地控制驱动器560和长壁开采系统100。在其它实施例中，控制器500基于手动输入和自动控制的组合来控制驱动器560和长壁开采系统100。
用户接口模块510提供接口来接收用户控制并提供用户反馈，以控制和监测长壁采掘机110、输送机130，140，150和/或长壁开采系统100。例如，用户接口模块510被可操作地连接到控制器500，以控制长壁采掘机110的速度、输送机130，140，150的速度、驱动器560的速度、采掘机循环之间的后退量等。用户接口模块510可以包括数字和模拟的、输入或输出装置的组合，其被用于实现对长壁开采系统100的控制和检测的期望水平。例如，用户接口模块510可以包括显示器和输入装置，例如触摸屏显示器一个或多个旋钮、刻度盘、开关、按钮等。显示器例如是：液晶显示器(“LCD”)、发光二极管(“LED”)显示器、有机LED(“OLED”)显示器、电致发光显示器(“ELD”)、表面传导电子发射显示器(“SED”)、场致发射显示器(“FED”)、薄膜晶体管(“TFT”)LCD等。在其它结构中，显示器可以是超级有源矩阵OLED(“AMOLED”)显示器。用户接口模块510还可以配置或可操作实时或基本实时地显示与长壁开采系统100相关联的情况或数据。例如，用户接口模块510被配置或可操作来显示长壁开采系统100的(例如长壁采掘机110、输送机130，140，150等的)测得的特性、长壁开采系统100的状态、长壁开采系统100的工作面蠕变量、长壁开采系统100的工作面对准等。在一些实施例中，结合一个或多个指示器520(例如，LED)来控制用户接口模块510，以提供包括工作面蠕变和工作面对准在内的、长壁开采系统100的状态或情况的可视指示。
虽然在图5中示出了单个控制器，但是在其它结构中，控制器500可以分成多个控制器。例如，控制器500可以分成合并控制单元(“CCU”)、可编程控制单元(“PCU”)等。CCU可以容纳在防爆外壳中，并且提供对输送机系统的控制。PCU本质上是安全型系统，其可以与CCU相连接，除了其他之外，以用于使输送机的操作停止、抑制、切断等。
如前所述，检测装置410确定梁式分段装载器140和带式输送机150相对于主门中心线480位置的相对位置。控制器500从检测装置410接收该位置信息。控制器500然后处理和分析位置信息，以确定长壁开采系统100的工作面蠕变。在一些实施例中，通过确定梁式分段装载机-刮板输送机接口和带式输送机中心线470相对于单轨或主门中心线480的位移，控制器500确定梁式分段装载机-输送机
(BSL-AFC)接口相对于理想位置的相对位置。控制器500可以迭代地确定BSL-AFC接口相对于理想位置的相对位置，并绘制趋势以指示蠕变的方向。在一些实施例中，控制器500还可以计算梁式分段装载机140与主门巷道220的壁之间的距离。在一些实施例中，工作面蠕变被计算为(a)带式输送机中心线470与主门中心线480之间距离与(b)梁式分段装载机-刮板输送机接口与主门中心线480之间距离的差值。使用该计算，在一些实施例中，可能期望使工作面蠕变等于零。确定长壁开采系统100的工作面蠕变的方法在下面参照图6和图7更详细地描述。
在一些实施例中，控制器500可以采取校正措施以减小由检测装置410检测到的工作面蠕变。控制器500首先确定工作面蠕变是否指示出主门领先(maingate lead)(例如，如图3A所示)或主门延迟(maingate lag)(例如，如图3B所示)。控制器500然后控制动力顶板支撑件和驱动器560，以使传送器130和140朝向或远离主门巷道220移动，以使工作面蠕变为零。下面参照图8、图9A和图9B更详细地描述修正长壁开采系统100的工作面蠕变的方法。
过程600，700和800与检测长壁开采系统100的工作面蠕变和基于工作面蠕变的检测而使用动力顶板支撑件120控制长壁开采系统100的移动相关联，并在此关于这些操作进行描述。本文关于过程600、700和800所描述的各个步骤能够被同时并行地，或以与所示的串行执行方式不同的顺序执行。过程600、700和800还可使用比所示实施例中所示更少的步骤来执行。另外，控制器500和检测装置410可操作，以与其他过程同时或串联地执行过程600、700和800。
图6A示出了用于检测长壁开采系统100的工作面蠕变的过程600。在步骤610，控制器500基于来自主门指示器装置440的信号确定主门中心线480的位置(即，主门线)。例如，检测装置410接收指示主门指示器装置440的位置的信号。检测装置410进而将主门指示器装置440(例如，相对于检测装置410)的位置传送到控制器500。例如，检测装置410和主门指示器装置440都可定位在控制器500知道的、主门巷道220中的位置，诸如在主门中心线480上。检测装置410可以确定主门指示器装置440到检测装置410的距离和角度，并且将该信息提供给控制器500。控制器500又可以将检测装置410绘制(例如，以图形或数字方式)为位于原点位置，而主门指示器装置440位于第二位置，并且控制器500确定在原点位置和第二位置之间绘制的线是主门中心线480。当检测装置410和主门指示器装置440之一或两者不在主门中心线480上，可由控制器500应用预定值(例如，在设置阶段中确定)，以考虑偏移并确定主门中心线480的位置。
从主门指示器装置440接收的信号(例如由主门指示器装置440生成的周期性信号)可以由主门指示器装置440响应来自控制器500的命令(例如，通过有线或无线连接发送)而产生，或者可以是由检测装置410传送的信号的反映。在一些实施例中，检测装置410位于主门中心线480上，并且在设置阶段被定向，使得主门中心线480是已知的并且由检测装置410和控制器500确定，而不用与主门指示器装置440通信。
在步骤620，控制器500基于来自BSL指示器装置420的信号确定梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置。例如，检测设备410接收来自BSL指示器装置420的、指示梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置的信号。检测装置410可以确定从检测装置410到BSL指示器装置420的距离和角度，并将该信息提供给控制器500。控制器500可以将梁式分段装载机-刮板输送机接口的相对位置添加到在步骤610中生成的图中。
从BSL指示器装置420接收的信号例如可以是由BSL指示器装置420生成的周期性信号，可以由BSL指示器装置420响应来自控制器500的命令而生成(例如，通过有线或无线连接发送)，或者可以是检测装置410发送的信号的反映。
在步骤630中，控制器500使用在步骤610和620中获得的位置数据确定梁式分段装载机-刮板输送机接口和主门中心线480之间的距离(例如，以米(m)为单位)。梁式分段装载机-刮板输送机接口和主门中心线480之间的距离可以使用下述方法700来计算。所确定的距离可以是梁式分段装载机-刮板输送机接口沿垂直于主门中心线480的线的距离。
例如，图6B示出了在过程600中确定的各种位置和距离的图631，包括在步骤610和620中确定的位置以及在步骤630中计算的距离。更具体地，图631示出检测装置410处于原点位置632，主门指示器装置440在第二中心线位置633处，BSL指示器装置420(表示梁式分段加载器-刮板输送机接口)在接口位置634处。在图631中，y轴表示主门中心线480，而x轴表示垂直于主门中心线480并且大体上平行于矿面240的方向。第一距离635示出了接口位置634(梁式分段加载器-刮板输送机接口)沿垂直于主门中心线480的线的距离，其可以在步骤630中计算。
在步骤640，控制器500基于来自输送机指示器430的信号确定带式输送机150的位置。例如，检测装置410从输送机指示器430接收指示带式输送机150的位置的信号。检测装置410可以确定从检测装置410到带式输送机150的距离和角度，并将该信息提供给控制器500。控制器500又可以将带式输送机的相对位置150添加到步骤610中产生的图中。图6B的图631示出了在第三位置642处的带式输送机150的确定位置的示例。
从输送机指示器430接收的信号，例如由输送机指示器430产生的周期性信号，可以由输送机指示器430响应于来自控制器500的命令(例如，通过有线或无线连接)而生成，或者可以是由检测装置410发送的信号的反映。
在步骤650中，控制器500使用在步骤610和640中获得的位置数据来确定带式输送机150和主门中心线480之间的距离(例如，以米(m)为单位)。可以使用下述方法700来计算带式输送机150和主门中心线480之间的距离。所确定的距离可以是沿垂直于主门中心线480的线到带式输送机150的距离。例如，第二距离652示出了沿垂直于主门中心线480的线到带式输送机150的距离，该距离可在步骤650中计算出来。
在步骤660，控制器500通过计算(a)步骤650中得到的带式输送机150与主门中心线480之间的距离(参见例如图6B的第二距离655)和(b)步骤630中得到的梁式分段装载机-刮板输送机接口与主门中心线480之间的距离(参见例如图6B的第一距离635)之间的差来确定工作面蠕变。例如，对于所示的布置，在步骤660中计算的差为零(例如，第一距离635等于第二距离655)指示没有工作面蠕变。在步骤660中计算得到的差为正数(例如，第二距离655大于第一距离635)指示梁式分段装载机140比带式输送机150更靠近主门中心线480，并且长壁系统100正经历主门领先的工作面蠕变。在步骤660中计算得到的差为负数(例如，第一距离635大于第二距离655)指示梁式分段装载机140比带式输送机150更远离主门中心线480，并且长壁系统100正经历主门延迟的工作面蠕变。
在步骤670，控制器500生成工作面蠕变的指示。该指示可以在用户接口510上输出，被传送到远程位置，被保存用于绘图等。过程600循环回到步骤610，以连续确定长壁开采系统100的工作面蠕变。在一些实施例中，控制器500绘制过程600中计算得到的数值的趋势，以便确定工作面蠕变的方向。
在一些实施例中，带式输送机指示器430位于除带式输送机150之外的、主门巷道220内的另一个位置，例如位于从主门线移位或在主门巷道220壁上的不同部件上。在这些实施例中，在步骤640中使用预定偏移量来计算带式输送机150相对于带式输送机指示器430位置的位置，或者在步骤650中计算用于步骤660的第二距离时，使用带式输送机指示器430的特定位置作为参考点来替代带式输送机位置。
图7示出了计算指示器装置(例如，BSL指示器装置420或输送机指示器装置430)与主门中心线480之间距离的示例性过程700。在步骤710，控制器500基于从指示器装置接收的位置信号来确定检测设备410与指示器装置之间的距离。控制器500确定连接检测装置410与指示器装置的线(例如，图4中的线722和724)与主门中心线480之间的角度(例如，图4中的φ或180-θ)(步骤720)。例如，控制器500可以从检测装置410接收指示器装置的坐标。然后，控制器500可以通过基于接收的坐标确定指示器装置相对于检测装置410的相对位置，从而确定指示器装置的角度和距离。
在步骤730，控制器500通过将步骤710中的距离与步骤720中计算的角度(φ或180-θ)的正弦值相乘来计算指示器装置和主门中心线480之间的距离。使用该过程700，控制器500计算带式输送机中心线470、梁式分段装载机中心线450和主门中心线480之间的距离。或者，控制器还可以基于从检测装置410接收的各组件的坐标来直接计算距离。
在上述描述中，过程600和700描述了计算各组件的中心线之间距离的技术。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，计算各组件的相对位置的其他技术可以用于确定长壁开采系统100的工作面蠕变。例如，工作面蠕变可以通过计算各组件的端线、边缘等之间的距离而确定。
在一些实施例中，控制器500的电子处理器580使用从检测装置410接收的位置数据确定工作面蠕变。在一些实施例中，控制器500被并入到检测装置410中。在其他实施例中，电子处理器可以包括在检测装置410中，以确定工作面蠕变。工作面蠕变的指示然后从检测装置410传送到控制器500。
图8示出了校正由控制系统490检测到的工作面蠕变的过程800。在步骤810，控制器500使用例如上文关于图6描述的过程600来确定长壁开采系统100的工作面蠕变，以产生工作蠕变的指示。在步骤820中，控制器500基于工作面蠕变的指示来确定：长壁开采系统100是否正经历主门领先的工作面蠕变、主门延迟的工作面蠕变，或者没有工作面蠕变。参考图3A和图3B，当梁式分段装载机-刮板输送机接口朝向主门巷道220蠕变时，长壁开采系统100处于主门领先状态(图3A)。如上所述，当梁式分段装载机-刮板输送机接口与主门中心线480之间的距离小于带式输送机150与主门中心线480之间的距离(即，检测到的工作面蠕变是正值)时，控制器500确定工作面蠕变是主门领先的。类似地，当梁式分段装载机-刮板输送机接口朝向尾门巷道230蠕变时，长壁开采系统100处于主门延迟状态(图3B)。如上所述，当梁式分段装载机-刮板输送机接口与主门中心线480之间的距离大于带式输送机150与主门中心线480之间的距离(即，检测到面蠕变为负值)时，控制器500确定工作面蠕动是主门延迟的。
当控制器500确定长壁开采系统100正在经历主门领先的工作面蠕变时，控制器500控制驱动器560移动刮板输送机130，由此使梁式分段装载机-刮板输送机接口移向尾门巷道(步骤830)。类似地，当控制器500确定长壁开采系统100正在经历主门延迟的工作面蠕变时，控制器500控制驱动器560移动刮板输送机130，由此使梁式分段装载机-刮板输送机接口移向主门巷道(步骤840)。如果不在经历工作面蠕变，则控制器500将梁式分段装载机-刮板输送机接口保持在其当前位置。在步骤830、840或850之后，控制器500返回到步骤810，以基于来自检测装置410的更新信息来确定长壁开采系统100的工作面蠕变。
上述过程600、700和800仅提供了计算长壁开采系统100的工作面蠕变的一个示例。本发明能够且预期应用其它方法、公式和技术。因此，上述方法、公式和技术是示例性的，并且不应被认为是限制性的。
图9A示出了校正主门领先的示例性技术，例如实施图8的步骤830。当控制器500确定长壁开采系统100处于主门领先状态时，控制器500控制驱动器560以推进动力顶板支撑件120，进而推进刮板输送机130，使得更靠近主门巷道220的顶板支撑件比更靠近尾门巷道230的顶板支撑件被推进得更远。动力顶板支撑件120由驱动器560推进，使得在前进之后穿过动力顶板支撑件120中心的线910与主门中心线920成大于90度的角度α。对于长壁区块的每一层，控制器以大于90度的角度α继续这种前进，直到由控制器500确定的工作面蠕变等于零。
图9B示出了校正主门延迟的示例性技术，例如实施图8的步骤840。当控制器500确定长壁开采系统100处于主门延迟状态时，控制器500控制驱动器560以推进动力顶板支撑件120，从而推进刮板输送机130，使得更靠近主门巷道230的顶板支撑件比更靠近尾门巷道220的顶板支撑件被推进得更远。动力顶板支撑件120由驱动器560推进，使得在前进之后穿过动力顶板支撑件120中心的线910与主门中心线920成小于90度的角度β。对于长壁区块的每一层，控制器以小于90度的角度β继续这种前进，直到由控制器500确定的工作面蠕变等于零。
当检测装置410确定没有工作面蠕变时，顶板支撑件120可以前进相同的距离。以相同的距离推进顶板支撑件是实施图8的步骤850的一种示例技术。此外，在一些实施例中，控制器500可以被编程为仅当工作面蠕变超过预定阈值时才校正工作蠕变。另外，校正的力度(例如，由角度α和β指示)可以与被检测的工作蠕变的量成比例。
因此，除了其他之外，本发明可以主要提供用于检测长壁开采系统中的工作面蠕变的系统和方法。

Claims (20)

1.一种用于检测长壁开采系统的工作面蠕变的系统，其特征在于，所述系统包括：
检测装置，所述检测装置安装在主门巷道中；
第一指示器装置，所述第一指示器装置位于梁式分段装载机-刮板输送机接口处，以指示所述梁式分段装载机-刮板输送机接口相对于所述检测装置的位置；和
控制器，所述控制器包括电子处理器和存储器，所述控制器被耦接到所述检测装置并且被配置为：
基于来自所述第一指示器装置的信号确定所述梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置，
确定所述梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置与所述主门线之间的第一距离，和
基于所述第一距离生成工作面蠕变的指示。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二指示器装置，所述第二指示器装置安装在所述主门巷道中，以指示所述主门线相对所述检测装置的位置；和
其中所述控制器还被配置为基于来自所述第二指示器装置的第二信号确定所述主门线的位置。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第三指示器装置，所述第三指示器装置安装在带式输送机上，以指示所述带式输送机相对于所述检测装置的位置；和
其中所述控制器还被配置为基于来自所述第三指示器装置的第三信号确定所述带式输送机的位置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：
确定所述带式输送机和所述主门线之间的第二距离；和
基于所述第一距离和所述第二距离生成所述工作面蠕变的指示。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
当所述第一距离大于所述第二距离时，由所述控制器产生的工作面蠕变的指示表明主门延迟；
当所述第一距离小于所述第二距离时，由所述控制器产生的工作面蠕变的指示表明主门领先。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：
当所述第一距离大于预定量时，控制动力顶板支撑件以与所述主门线成小于90度的角度沿着采矿工作面前进；和
当所述第一距离小于所述预定量时，控制所述动力顶板支撑件以与所述主门线成大于90度的角度沿采矿工作面前进。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置是无线电检测和测距(RADAR)装置。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为在所述长壁开采系统的用户接口上将所述工作面蠕变的指示显示为主门延迟或主门领先。
9.一种用于检测长壁开采系统的工作面蠕变的方法，其特征在于，所述方法包括：
由检测装置检测梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置；
基于来自所述检测装置的输出，由耦接到所述检测装置的控制器确定所述梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置；
由所述控制器确定在所述梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置与主门线之间的第一距离；和
基于所述第一距离，由所述控制器生成工作面蠕变的指示。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
由所述检测装置检测所述主门线的位置；和
基于来自所述检测装置的另一输出，由所述控制器确定所述主门线的位置。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
由所述检测装置检测带式输送机的位置；和
由所述控制器确定所述带式输送机的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述带式输送机与所述主门线之间的第二距离，其中所述工作面蠕变的指示是基于所述第一距离和所述第二距离而生成的。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述生成工作面蠕变的指示包括：
当所述第一距离大于所述第二距离时，指示主门延迟；
当所述第一距离小于所述第二距离时，指示主门领先。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第一距离大于预定量时，由所述控制器控制动力顶板支撑件以与所述主门线成小于90°的角度沿着采矿工作面前进；和
当所述第一距离小于所述预定量时，由所述控制器控制所述动力顶板支撑件以与所述主门线成大于90°的角度沿着所述采矿工作面前进。
15.一种用于检测长壁开采系统的工作面蠕变的控制器，所述控制器包括电子处理器和存储在存储器中的可执行指令，其特征在于，所述可执行指令被配置为：
确定梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置；
确定主门线的位置；
确定带式输送机的位置；
确定所述梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置与所述主门线之间的第一距离；
确定所述带式输送机的位置与所述主门线之间的第二距离；和
基于所述第一距离和所述第二距离生成工作面蠕变的指示。
16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置为基于来自检测装置的输出来确定所述梁式分段装载机-刮板输送机接口的位置，所述检测装置与位于所述梁式分段装载机-刮板输送机接口的第一指示装置通信。
17.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置为基于来自检测装置的输出来确定所述主门线的位置，所述检测装置与位于主门单轨上的第二指示装置通信。
18.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述存储器被配置为基于来自检测装置的输出来确定所述带式输送机的位置，所述检测装置与位于所述带式输送机上的第三指示装置通信。
19.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置为：
当所述第一距离大于预定量时，控制动力顶板支撑件以与所述主门线成小于90度的角度沿采矿工作面前进；和
当所述第一距离小于所述预定量时，控制所述动力顶板支撑件以与所述主门线大于90度的角度沿所述采矿工作面前进。
20.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置为显示工作面蠕变的指示，其中，
当所述第一距离大于所述第二距离时，所述工作面蠕变的指示表明主门延迟。
当所述第一距离小于所述第二距离时，所述工作面蠕变的指示表明主门领先。
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