DD244779B1 - Verfahren u. vorrichtung zur durchfuehrung von remissionsmessungen zur unterscheidung von kohle und nebengestein waehrend des braunkohleabbaus mittels eimeretterbaggern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Erkennung von Grenzschichten, insbesondere zwischen Kohle und visuell schwer unterscheidbarem Nebengestein. Während das Ziel darin besteht, Abbauverluste zu vermeiden und Kosten zu sparen bzw. die Qualität der Förderkohle zu sichern, ist es die Aufgabe, mittels optischer Strahlung eine sichere Unterscheidung der genannten Materialien zu gewährleisten. Die Lösung besteht darin, die Remission der zu unterscheidenden Materialien in einem Wellenlängenbereich zwischen 700 und 1000 nm mit einer geeigneten Vorrichtung zu messen.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Bei der Kohlegewinnung in Tagebauen, bei Baggern des Abraumes und der Kohle ist das Erkennen der Schichtgrenzen oftmals mit Schwierigkeiten verbunden. Das Nichterkennen dieser Schichtgrenzen führt zu Abbauverlusten oder Qualitätsminderungen der Rohkohle.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, welches bei der Grenzschichtenbaggerung visuell nicht oder schiecht unterscheidbarer Materialien zur Anwendung kommt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Es ist bekannt, daß visuell nicht unterscheidbare Stoffe mit Hilfe optischer Reflexionsverfahren unterschieden werden können. So wird nach DE-OS 1000615 aus einem Teilstrom von Kesselrauchgasen eine Flugaschemenge stetig ausgeschieden und in der Ausscheidung der Gehalt von unverbranntem Gut durch Messung der Intensität eines an der Flugasche reflektierten Lichtstrahlenwandlers ein Wert für die Regelung der Kesselsteuerung gewonnen. Der Aschegehalt von Kohle wird nach DE-OS 1523074 anhand einer Kohleprobe mit Hilfe einer Sättigungsrückstreuung einer Röntgenstrahlung, eines ausgewählten Strahlungshärtebereiches gemessen. Ein Gerät zum berührungslosen Messen der Konzentration von Substanzen in bewegten Meßgutbahnen wird durch die CH-PS 472029 beschrieben.

Ein auf Förderbändern transportiertes Schüttgut wird zunächst mit einer ersten elektromagnetischen Strahlung und danach von einer zweiten elektromagnetischen Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge beaufschlagt. Durch die Beeinflussung des über das Schüttgut gewonnenen Empfangs wird über eine Informationsverarbeitung die Konzentration der transportierten Substanzen ermittelt.

Nach DD-PS 135337 wird ein Verfahren und eine zur Ausübung des Verfahrens geeignete Anordnung offenbart, durch welche eine Unterscheidung von Kohle und Nebengestein über die Messung der natürlichen Radioaktivität der Mineralien erfolgt, wobei davon ausgegangen wird, daß Sedimentgesteine im unterschiedlichen Grad radioaktive Substanzen besitzen, deren Radioaktivität im allgemeinen von hellen und dunklen Gesteinen hin zunimmt.

Allen diesen Überwachungsverfahren haftet der Nachteil an, daß bei einer Überwachung eines Kohleflözes im Grenzbereich von beispielsweise schluffiger Kohle und kohligem Ton oder auch schwachkohligem oder kohligem Schluff ein auswertbares, das jeweilige Mineral charakterisierende Signal nicht gewonnen werden kann. Das trifft auch für die Unterschiede mit Hilfe von Überwachungseinrichtungen auf der Grundlage der Messung der natürlichen Radioaktivität der Mineralien zu, deren Intensität nicht in allen Lagerstätten-abhängig von geologischen Verhältnissen-so groß ist, daß eine Auswertung mit den zur Verfügung stehenden technischen Mitteln erfolgreich ist.

Gemäß DD-PS 157 023 wird eine fotoelektrische Kohle-Nebengestein-Erkennung beschrieben, welche mit monochromatischem Wechsellicht den Reflexionsfaktor zu unterscheidender Mineralien mißt.

Bezüglich der Lichtwellenlänge, der Bandbreite und der Wechsellichtfrequenz fehlen Angaben.

An Vorrichtungen sind solche bekannt, welche sichtbares Licht aussenden und die Reflexion in einem fotoelektrischen Empfänger messen. Diese Vorrichtungen sind neben den Graborganen angebracht und zeigen gute Ergebnisse bei visuell deutlich unterscheidbaren Materialien, wie Kohle und Kies, Sand usw.

Bei gleich hellen bzw. dunklen Stoffen versagt diese Methode. Außerdem ist nachteilig, daß die Einrichtungen seitlich neben den Graborganen Signale aufnehmen. Dadurch erfolgt die Messung wesentlich später als der Grabvorgang erfolgt. Abbauverluste oder Qualitätseinbußen sind die unmittelbare Folge dieser Anordnung.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterscheidung von visuell nicht unterscheidbaren Materialien zu entwickeln, durch welches Signale zur Anzeige des Fördermaterials gewonnen werden können, so daß die Verluste von Nutzmineral erheblich zu senken sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, mit welchen eine selektive Remission an stofflich vermischten Materialien, insbesondere an Mischungen aus kohligen und tonigen Nebengesteinen und Kohle, in einer Weise möglich ist, die auswertbare Signale bereits bei geringen Abweichungen der stofflichen Beschaffenheit zu erzeugen vermögen.

Es wurde gefunden, daß ein solches Verfahren den gewünschten Erfolg ermöglicht, bei dem die interessierende Schicht unmittelbar nach ihrem Freischneiden - also in einem von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise von Oberflächenfeuchte durch Regen unbeeinflußten Zustand-durch eine Lichtstrahlung mit folgenden erfindungsgemäßen physikalischen Eigenschaften beaufschlagt und die reflektierte Strahlung einem Fotoempfänger mit nachgeschalteter Auswerteeinrichtung zugeführt wird:

Die Lichtstrahlung ist als Wechsellichtstrahlung eines Wellenlängenbereiches von 700-1 000 nm und einer Frequenz, die nicht einem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz entspricht, vorzugsweise mit einer Frequenz von 65s"¹ zu erzeugen, wobei die Bereitstellung der Wechsellichtstrahlung zweckmäßig mit Hilfe einer unterhalb der Nennspannung betriebenen Glühlampe erfolgt. Die von der Strahlungsquelle beaufschlagte Schicht wird auf einer Fläche von > 100cm² angestrahlt. Um die interessierende Schicht unmittelbar nach dem Freischneiden der Strahlung auszusetzen, wird die Messung intermittierend zwischen den durchlaufenden Eimern durchgeführt.

Die Anordnung eines geeigneten Meßwertaufnehmers erfolgt zwischen Obertrum und Untertrum im Planierstück der Eimerleiter. Der Meßwertaufnehmer besteht aus einer Lichtquelle mit Reflektor. Als Empfänger dient ein Abbildungsobjektiv und ein Fotoempfänger mit einer Empfindlichkeit für Lichtstrahlen S 1000 nm Lichtwellenlänge. Der Fotoempfänger ist mit einer Abtastelektronik gekoppelt.

Sender und Empfänger sind in einem länglichen, nach unten offenen Gehäuse angeordnet. Die im oberen Teil des Gehäuses angeordneten Sender und Empfänger sind durch eine Glasscheibe vom übrigen offenen Teil des Gehäuses getrennt.

Um Verschmutzungen der Glasscheibe zu vermeiden, ist das Gehäuse mehr als doppelt so lang wie der Durchmesser bzw. die Diagonale desselben. Es ist vorteilhaft, wenn die Lichtquelle für eine wesentlich höhere Nennspannung vorgesehen ist als die tatsächlich zugeführte. Dadurch wird sichtbares Licht im hohen Maße ausgeschaltet.

Die benutzte Lichtquelle strahlt Licht mit einer Frequenz von 65 Hz aus, um Sonnenlicht und künstliches Licht mit 100 Hz von der Auswertung auszuschließen. Hierfür weist die Abtastelektronik einen Verstärker auf, welcher 65Hz passieren läßt, aber Gleichspannung und 100Hz Wechselspannung ausreichend dämpft.

Die vorbeilaufenden Eimer der Eimerkette werden elektrisch erfaßt und deren Reflektionswerte automatisch ausgeblendet. Der jeweils vorherige Meßwert wird während dieser Zeit gespeichert und angezeigt.

Nach dem Grabvorgang jedes Eimers werden die von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtwellen über 700nm vom Material reflektiert und vom Fotoempfänger aufgenommen. Kohle und Schluff verhalten sich zwischen den Grenzwerten 700-1 000nm differenziert und können durch die Abtastelektronik getrennt registriert werden. Durch eine anschließende Digitalisierung wird dem Baggerfahrer angezeigt, welches Material vorliegt.

Durch Neueinstellung des Arbeitspunktes oder der Empfindlichkeit kann der Meßbereich korrigiert werden, wenn eine zunehmende Verschmutzung der Glasscheibe zu verzeichnen ist oder elektrische Toleranzen auftreten oder der Meßbereich aus anderen Gründen geändert werden soll.

Ausführungsbeispiel

Ein Eimerkettenbagger ist an Grenzflächen zwischen Schluff und Braunkohle in einem Tagebau im Einsatz.

Nach Figur 1 ist an der Spitze der Eimerleiter 1 eines Eimerkettenbaggers, dem Planierstück 2, zwischen Obertrum 3 und dem Untertrum 4 das Gehäuse 5 des Meßwertgebers &angeordnet.

Das Gehäuse 5 ist mittels Gummipuffer 7 an einer Strebe 8 des Planierstücks 2 elastisch derart aufgehängt, daß die Öffnung 17 nach der abzutragenden Materialfläche 9 zeigt. Die Materialfläche 9 wird zyklisch durch die Eimer 10, entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Eimerkette, verdeckt, so daß die Belechtungs- und Abbildungsstrahlen 11 nicht kontinuierlich auf die Materialfläche 9 gelangen.

Das Gehäuse 5 besteht nach Figur 2 aus einem oben geschlossenen Hohlzylinder mit 200mm Durchmesser und 500mm Länge. Im hinteren Teil ist ein Reflektor 12 mit davor angeordneter Lampe 13 stabil befestigt. Seitlich davon sind ein Fotoempfänger 14 mit einer spektralen Empfindlichkeit unterhalb lOOOnm Wellenlänge und eine Sammellinse 15 angeordnet

Unmittelbar vor der Lampe 13 und der Sammellinse 15 verschließt eine Glasscheibe 16 das Gehäuse staubdicht. Beim Baggern entstehender Staub setzt sich vorzugsweise im Schacht des Gehäuses 5 vor der Glasscheibe 16 ab. Die Lampe 13 wird mit 4-7 Volt Spannung betrieben, obwohl sie für eine Nennspannung von 12 Volt vorgesehen ist. Die am Fotoempfänger 14 entstehende Spannung wird einer nicht dargestellten Abtastelektronik zugeführt und digitalisiert. Dem Baggerfahrer steht eine Leuchtdiodenkette zur Verfügung, die bei Schluff bzw. Kohle unterschiedliche Anzeigen liefert und eine optimale Steuerung der Eimerleiter ohne große Abbauverluste zuläßt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Durchführung von Remissionsmessungen zur Unterscheidung von Kohle und Nebengestein während des Braunkohleabbaus mittels Eimerkettenbaggern, wobei die interessierende Schicht mit einer Wechsellichtstrahlung, deren Frequenz ungleich einem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz (50Hz) ist, auf einer Fläche von mindestens 100cm (exp) 2 beaufschlagt wird und die von der angestrahlten Schicht reflektierte Strahlung selektiv fotoelektrisch ausgewertet wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Remissionsmessungen unmittelbar nach dem Freischneiden der Schicht erfolgen und Wechsellicht in einer Wellenlänge von 700 bis 1 000 nm verwendet wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Licht durch eine unterhalb der Nennspannung betriebene Glühlampe erzeugt wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Remissionsmessungen intermittierend zwischen den durchlaufenden Eimern durchgeführt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung von Remissionsmessungen zur Unterscheidung von Kohle und Nebengestein während des Braunkohleabbaus mit Eimerkettenbaggern, wobei ein Meßwertaufnehmer (6), bestehend aus einem auf einer Seite offenen Gehäuse (5) in dessen durch eine über den gesamten Gehäusequerschnitt reichende Glasscheibe (16) abgeteilten geschlossenen Raum sich Reflektor (12) und Glühlampe (13) sowie Fotoempfänger (14) mit Sammellinse (15) und nachgeordneter Abtastelektronik, die insbesondere einen geeigneten Bandpaß enthält, befinden, mittels Federdämpfungselement, bzw. Gummipuffer (7) am Bagger aufgehängt ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Länge-Querschnitts-Verhältnis des Gehäuses größer als 2:1 ist, der Abstand Glasplatte-Gehäuseöffnung etwa 75% der Gehäuselänge beträgt und der Meßwertaufnehmer zwischen Obertrum (3) und Untertrum (4) der Eimerleiter (1) am Planierstück (2) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse (5) eine Länge von 50 cm und einen Durchmesser von 20 cm aufweist.