DD244779B1

DD244779B1 - METHOD AND DEVICE FOR CARRYING OUT REMISSION MEASUREMENTS FOR THE DISTINCTION OF CARBON AND BY-SIDE GRAIN THROUGH BROWN COAL WITH A BUCKET BY BUCKET

Info

Publication number: DD244779B1
Application number: DD28550385A
Authority: DD
Inventors: Horst-Peter Proessel; Arndt Hafner; Horst Herfurth; Werner Gebert
Original assignee: Deuben Braunkohlenwerk
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1989-12-27
Also published as: DD244779A1

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.The invention relates to the detection of boundary layers, in particular between coal and visually difficult distinguishable adjacent rock. While the goal is to avoid mining losses and to save costs and to ensure the quality of the coal, it is the task to ensure a safe distinction of the materials mentioned by means of optical radiation. The solution is to measure the reflectance of the materials to be distinguished in a wavelength range between 700 and 1000 nm with a suitable device.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

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.Coal mining in open pit mines, dredging of excavated material and coal often involves difficulties in identifying layer boundaries. Not recognizing these layer boundaries leads to degradation losses or quality reductions of the raw coal.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, welches bei der Grenzschichtenbaggerung visuell nicht oder schiecht unterscheidbarer Materialien zur Anwendung kommt.The invention relates to a device and a method which is used in the boundary layer dredging of visually non or schiecht different materials.

Characteristic of the known technical solution

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.It is known that visually indistinguishable substances can be distinguished by means of optical reflection methods. Thus, according to DE-OS 1000615 from a partial stream of boiler flue gases a fly ash amount continuously eliminated and obtained in the excretion of the content of unburned Good by measuring the intensity of a reflected light fly ash at the fly ash a value for the control of the boiler control. The ash content of coal is measured according to DE-OS 1523074 on the basis of a carbon sample with the aid of a saturation backscatter of an X-radiation, a selected radiation hardness range. An apparatus for the contactless measurement of the concentration of substances in moving Meßgutbahnen is described by the CH-PS 472029.

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.A bulk material transported on conveyor belts is first subjected to a first electromagnetic radiation and then to a second electromagnetic radiation of different wavelengths. By influencing the reception received via the bulk material, the concentration of the transported substances is determined by way of information processing.

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.According to DD-PS 135337 a method and an arrangement suitable for carrying out the method is disclosed by which a distinction of coal and secondary rock on the measurement of the natural radioactivity of the minerals is carried out, it being assumed that sedimentary rocks to different degrees have radioactive substances, their radioactivity generally increases from light and dark rocks.

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.All these monitoring methods have the disadvantage that, when monitoring a coal seam in the boundary region of, for example, silty coal and carbonaceous clay or even low-carbon or carbonaceous silt, an evaluable signal characterizing the respective mineral can not be obtained. This also applies to the differences with the help of monitoring equipment based on the measurement of the natural radioactivity of the minerals, the intensity of which is not so high in all deposits - depending on geological conditions - that an evaluation with the available technical means is successful ,

Gemäß DD-PS 157 023 wird eine fotoelektrische Kohle-Nebengestein-Erkennung beschrieben, welche mit monochromatischem Wechsellicht den Reflexionsfaktor zu unterscheidender Mineralien mißt.According to DD-PS 157 023 a photoelectric coal-pit rock detection is described, which measures with monochromatic Wechsellicht the reflection factor to be distinguished minerals.

Bezüglich der Lichtwellenlänge, der Bandbreite und der Wechsellichtfrequenz fehlen Angaben.There is no information regarding the wavelength of the light, the bandwidth and the alternating light frequency.

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.Devices are known which emit visible light and measure the reflection in a photoelectric receiver. These devices are mounted next to the digging organs and show good results with visually distinct materials such as coal and gravel, sand, etc.

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.For equally bright or dark fabrics, this method fails. In addition, it is disadvantageous that the devices receive signals laterally next to the grave organs. As a result, the measurement takes place much later than the excavation process takes place. Degradation losses or quality losses are the direct consequence of this arrangement.

Object of the invention

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.It is the object of the invention to develop an apparatus and a method for distinguishing visually indistinguishable materials, by which signals for indicating the conveying material can be obtained, so that the losses of useful mineral are to be reduced considerably.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to develop an apparatus and a method by which a selective remission of materially mixed materials, in particular mixtures of carbonaceous and clayey by-products and coal, in a manner possible, the evaluable signals even with small deviations material property.

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:It has been found that such a method enables the desired success, in which the layer of interest immediately after its free cutting - ie in a condition unaffected by external influences such as surface moisture by rain - by a light radiation with the following inventive physical properties acted and the reflected radiation is fed to a photoreceiver with downstream evaluation device:

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.The light radiation is to be generated as alternating light radiation of a wavelength range of 700-1000 nm and a frequency which does not correspond to an integer multiple of the mains frequency, preferably with a frequency of 65 s " ¹ , wherein the provision of the alternating light radiation expediently operated by means of a below the rated voltage The layer acted on by the radiation source is irradiated on an area of> 100 cm ^2. In order to expose the layer of interest immediately after the cutting free of the radiation, the measurement is carried out intermittently between the passing buckets.

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.The arrangement of a suitable transducer takes place between upper strand and lower strand in the leveling piece of the bucket ladder. The transducer consists of a light source with reflector. The receiver is an imaging lens and a photoreceiver with a sensitivity to light rays S 1000 nm light wavelength. The photoreceiver is coupled to a sampling electronics.

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.Transmitter and receiver are arranged in an elongated, downwardly open housing. The transmitter and receiver located in the upper part of the housing are separated from the remainder of the housing by a glass pane.

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.To avoid contamination of the glass, the housing is more than twice as long as the diameter or the diagonal of the same. It is advantageous if the light source is provided for a substantially higher rated voltage than the actually supplied. As a result, visible light is turned off to a high degree.

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.The light source used emits light at a frequency of 65 Hz to exclude sunlight and artificial light at 100 Hz from the evaluation. For this purpose, the sampling electronics on an amplifier, which can happen 65Hz, but sufficiently attenuates DC voltage and 100Hz AC voltage.

Die vorbeilaufenden Eimer der Eimerkette werden elektrisch erfaßt und deren Reflektionswerte automatisch ausgeblendet. Der jeweils vorherige Meßwert wird während dieser Zeit gespeichert und angezeigt.The passing pails of the bucket chain are electrically detected and their reflection values are automatically hidden. The previous measured value is stored and displayed during this time.

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.After digging each bucket, the light waves emitted by the light source are reflected by the material over 700nm and picked up by the photoreceiver. Coal and silt are differentiated between the limits of 700-1000nm and can be separately registered by the sensing electronics. Subsequent digitization will tell the excavator driver what material is available.

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.By re-adjusting the operating point or the sensitivity, the measuring range can be corrected if there is an increasing contamination of the glass pane or if electrical tolerances occur or if the measuring range is to be changed for other reasons.

embodiment

Ein Eimerkettenbagger ist an Grenzflächen zwischen Schluff und Braunkohle in einem Tagebau im Einsatz.A bucket chain dredger is used at interfaces between silt and lignite in an open pit mine.

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.According to Figure 1, the housing 5 of the transmitter is arranged at the top of the bucket 1 of a bucket chain excavator, the leveler 2, between the upper run 3 and the lower run 4.

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.The housing 5 is elastically suspended by means of rubber buffer 7 on a strut 8 of the leveling piece 2 such that the opening 17 points to the material surface 9 to be removed. The material surface 9 is cyclically covered by the buckets 10, corresponding to the rotational speed of the bucket chain, so that the Belechtungs- and imaging beams 11 do not reach the material surface 9 continuously.

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 angeordnetThe housing 5 consists according to Figure 2 of an upper closed hollow cylinder with 200mm diameter and 500mm in length. In the rear part, a reflector 12 with lamp 13 arranged in front is stably fixed. Laterally thereof, a photoreceptor 14 with a spectral sensitivity below 100 nm wavelength and a converging lens 15 are arranged

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. Immediately in front of the lamp 13 and the converging lens 15, a glass plate 16 closes the housing dustproof. When digging dust arising preferably settles in the shaft of the housing 5 in front of the glass pane 16. The lamp 13 is operated at 4-7 volts although it is designed for a nominal voltage of 12 volts. The resulting voltage at the photoreceptor 14 is fed to a sampling electronics, not shown, and digitized. The excavator driver is a light-emitting diode chain available that provides different ads in silt or coal and allows optimal control of the bucket ladder without major mining losses.

Claims

1. A method for carrying out remission measurements to distinguish coal and host rock during lignite mining by means of bucket chain dredgers, wherein the layer of interest with alternating light radiation whose frequency is not equal to an integer multiple of the mains frequency (50Hz), on an area of at least 100cm (exp) 2 is applied and the reflected radiation from the irradiated layer is selectively evaluated photoelectrically, characterized in that the reflectance measurements take place immediately after the cutting free of the layer and alternating light is used in a wavelength of 700 to 1000 nm.

2. The method according to item 1, characterized in that the light is generated by a light bulb operated below the nominal voltage.

3. The method according to item 1, characterized in that the remission measurements are carried out intermittently between the continuous buckets.

4. A device for carrying out remission measurements for distinguishing coal and secondary rock during lignite mining with bucket chain dredgers, wherein a transducer (6) consisting of a housing (5) open on one side in its reaching over the entire housing cross-section glass (16) divided closed space reflector (12) and incandescent lamp (13) and photoreceivers (14) with converging lens (15) and downstream sampling electronics, which in particular contains a suitable bandpass, be suspended by means of spring damping element, or rubber buffer (7) on the excavator, characterized in that the length-cross-section ratio of the housing is greater than 2: 1, the distance glass plate housing opening about 75% of the housing length and the transducer between upper run (3) and lower run (4) of the bucket ladder (1) on the dozer (2) is attached.

5. The device according to item 4, characterized in that the housing (5) has a length of 50 cm and a diameter of 20 cm.