DE102005005869B4

DE102005005869B4 - Verfahren zum Steuern einer Gewinnungsmaschine in Betrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus

Info

Publication number: DE102005005869B4
Application number: DE200510005869
Authority: DE
Inventors: Karsten Jaeger
Original assignee: RAG AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2025-02-10
Also published as: DE102005005869A1

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Gewinnungsmaschine in Betrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus, bei welchem die durch die sich einstellenden Querschnitte definierte Geometrie des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raums von entsprechend ausgerichteten Sensoren erfasst und mittels der von den Sensoren aufgenommenen Messdaten in einer Steuereinheit eine wenigstens zweidimensionale Abbildung des Raumes hergestellt und mit in der Steuereinheit abgelegten Regelgeometrien eines der Gewinnungsmaschine zugehörigen Normraumes verglichen und das Auftreten von Abweichungen kenntlich gemacht und in entsprechende Steuervorgänge für die Gewinnungsmaschine umgesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Gewinnungsmaschine in Betrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus.
Insbesondere in Strebbetrieben mit einer aus einem Gewinnungsmittel, einem Förderer und einem an den Förderer gekoppelten Schreitausbau bestehenden Strebausrüstung besteht das Bestreben, die Steuerung der Gewinnungsarbeit zu automatisieren. Ein Problem dabei besteht in dem häufigen Wechsel der Flözlage innerhalb des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Strebraumes. In der Regel erfolgt die Steuerung der Gewinnungsmaschine, sei eines Walzenschrämladers oder eines Kohlenhobels, durch Inaugenscheinnahme der Flözlage seitens der Bedienerperson oder auch durch das Verfolgen bzw. Erkennen von Schneidgeräuschen, wobei die Bedienerperson im Ergebnis gegebenenfalls bei Walzenschrämladern die Stellung des Tragarmes für die Schneidwalze und bei Kohlenhobeln die Auslegersteuerung beziehungsweise die Bodenmeißeleinstellung des Hobels verändert. Mit dieser Verfahrensweise ist der Nachteil verbunden, dass aufgrund der Unzulänglichkeiten einer individuell geprägten Beurteilung die Steuerung oft unpräzise mit einem ungewollten Mitschnitt von Nebengestein ist. Die Marschgeschwindigkeit der Gewinnungsmaschinen wird durch das erforderliche Nachkommen der Bedienerperson begrenzt, und schließlich führen Steuerungsfehler zu mechanischen Überlastungen der Gewinnungsmaschinen sowie in deren Gefolge zu Produktionsausfällen.
Daneben sind Ansätze bekannt geworden, die bankrechte Steuerung der in einem Streb eingesetzten Gewinnungsmaschine zu automatisieren, indem beispielsweise bei einem Walzenschrämlader ein sensorisches Erkennen der Grenzschicht von Kohle zu Nebengestein verwirklicht ist, wie in der DE 37 35 413 A1 auf der Basis einer abgeschirmten horizontalen Resonanz-Schleifenantenne beschrieben ist. Andere Erkennungsmöglichkeiten sind beispielsweise durch Optik, Geräuschaufnahme, Vibrationsmessung, Schneidkraftanalyse oder natürliche Gammastrahlung gegeben. Weitere Möglichkeiten der Automatisierung bestehen in einem automatischen Nachfahren eines manuell gesteuerten „Lernschnittes" oder in einem Konstanthalten einer einmal eingestellten Schneidhöhe. Bei einem Kohlenhobel gibt es Ansätze zur Automatisierung durch sensorisches Erkennen der Grenzschicht von Kohle zu Nebengestein mittels optischer Mittel, wie in der DE 44 14 578 C2 beschrieben, beziehungsweise einer Schneidkraftanalyse oder durch Konstanthaltung der Lage des Kohlenhobelsystems mittels Inklinometer, elektrischer Steuerung oder elektro-hydraulischer Ansteuerung der Auslegersteuerung.
Die vorgenannten Ansätze zur Automatisierung der bankrechten Steuerung basieren jedoch entweder auf Halb-Automatiken oder orientieren sich lediglich an der Grenzschicht von Kohle zu Nebengestein und erfassen keinesfalls die Gesamtsituation, so beispielsweise die aktuelle Flözmächtigkeit und zugehörige Hangendsituation. Insofern sind die bisherigen automatischen Steuerungen allenfalls unter guten, das heißt absolut konstanten Abbaubedingungen erfolgreich einsetzbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern einer Gewinnungsmaschine zur Verfügung zu stellen, mittels dessen eine bessere Anpassung der Gewinnungsarbeit an die sich ändernden geologischen Gegebenheiten möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
Die Erfindung sieht im Einzelnen ein Verfahren vor, bei welchem die Geometrie des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raums von entsprechend ausgerichteten Sensoren erfasst und mittels der von den Sensoren aufgenommenen Messdaten in einer Steuereinheit eine wenigstens zweidimensionale Abbildung des Raumes hergestellt und mit in der Steuereinheit abgelegten Regelgeometrien eines der Gewinnungsmaschine zugehörigen Normraumes verglichen wird und das Auftreten von Abweichungen kenntlich gemacht wird. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass mittels der Überwachung der Geometrie des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes insgesamt vorhandene automatische Höhensteuerungen von Gewinnungsmaschinen ergänzt werden. Eine derartige Überwachung schützt durch sehr frühzeitige Erkennung unplanmäßiger Betriebszustände vor Produktionsausfällen und ist somit eine wichtige Voraussetzung für zuverlässige, voll automatische und vorzugsweise mannlose Gewinnungsarbeit. Ferner ist es mittels der geometrischen Überwachung möglich, eventuelle Schäden am Ausbau, beispielsweise hängende Kappen des Schildausbaus wie auch Fehler in der automatischen Höhensteuerung der Gewinnungsmaschine zu erkennen.
Soweit im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise Abweichungen zwischen dem tatsächlich aufgenommenen Raum und einem einer jeweils eingesetzten Gewinnungsmaschine zugehörigen Normraum festgestellt werden, lassen sich die festgestellten Abweichungen in unterschiedlicher Weise für die Steuerung benutzen. So ist nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit von den festgestellten Abweichungen unmittelbar auf die Gewinnungsmaschine zugreift und Steuervorgänge bewirkt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei dem Auftreten von ein vorgegebenes Maß überschreitenden Abweichungen die Gewinnungsmaschine automatisch stillgesetzt wird, so dass Folgeschäden vermieden sind. Schließlich kann vorgesehen sein, dass bei dem Auftreten von Abweichungen Signale an eine Bedienerperson gegeben werden und die Bedienerperson entsprechend den erhaltenen Signalen eine Nachsteuerung der Gewinnungsmaschine durchführt.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der ermittelten Daten in der Steuereinheit eine 3-D-Darstellung des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes abgebildet wird. Eine derartige 3-D-Visualisierung des Gewinnungsraumes ermöglicht eine rasche, auf objektiven Daten beruhende Beurteilung unplanmäßiger Gewinnungssituationen sowie die frühzeitige Einleitung von Maßnahmen mit der Folge verringerter Produktionsausfälle.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, gleichzeitig eine sensorische Unterscheidung von Kohle zu Nebengestein durchzuführen, um so die Grenzschicht von Kohle zu Hangendem zu identifizieren für die Fälle, in denen eine Steuerung entlang der Liegend-Grenzschicht aus geologischen, geometrischen oder betrieblichen Gründen nicht möglich ist.
Weiterhin ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die steuerungstechnische Kombination der aufgenommenen Querschnitte des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes mit der Lage der Gewinnungsausrüstung, zum Beispiel mittels am Förderer befestigter Inklinometer.
Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Datenerfassung und damit das Festlegen der Geometrie des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes permanent oder auch periodisch bzw. intervallartig erfolgen.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht nur auf die Gewinnung im Rahmen einer Strebausrüstung beschränkt, sondern lässt sich auch als Ergänzung automatischer Steuerungen bei Vortriebsmaschinen, beispielsweise Teilschnittmaschinen oder auch Bohrwagen, einsetzen, die insoweit ebenfalls als Gewinnungsmaschinen im Sinne der Erfindung angesprochen werden können.
Im Rahmen einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Sensoren zur Erfassung der geometrischen Daten des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes an der Gewinnungsmaschine selbst positioniert sind, sich also mit der Gewinnungsmaschine durch den Raum bewegen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Sensoren ortfest, beispielsweise an dem Ausbau des Raumes dienenden Ausbaueinheiten positioniert sind. Dabei können die entsprechenden Sensoren auf Laserbasis, auf Ultraschallbasis oder auf der Basis einer optischen Technik arbeiten.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Gewinnungsmaschine in Betrieben des untertägigen Steinkohlenbergbaus, bei welchem die durch die sich einstellenden Querschnitte definierte Geometrie des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raums von entsprechend ausgerichteten Sensoren erfasst und mittels der von den Sensoren aufgenommenen Messdaten in einer Steuereinheit eine wenigstens zweidimensionale Abbildung des Raumes hergestellt und mit in der Steuereinheit abgelegten Regelgeometrien eines der Gewinnungsmaschine zugehörigen Normraumes verglichen und das Auftreten von Abweichungen kenntlich gemacht und in entsprechende Steuervorgänge für die Gewinnungsmaschine umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinheit in Abhängigkeit von den festgestellten Abweichungen unmittelbar auf die Gewinnungsmaschine zugreift und Steuervorgänge bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem bei dem Auftreten von ein vorgegebenes Maß überschreitenden Abweichungen die Gewinnungsmaschine automatisch stillgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem bei dem Auftreten von Abweichungen Signale an eine Bedienerperson abgegeben werden und die Bedienerperson entsprechend den erhaltenen Signalen eine Nachsteuerung der Gewinnungsmaschine durchführt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mittels der ermittelten Daten in der Steuereinheit eine 3-D-Darstellung des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes abgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem mittels zusätzlicher Sensoren der Verlauf der Grenzschicht von Kohle zu Nebengestein ermittelt und in der Steuereinheit verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die jeweilige Position der Gewinnungsmaschine in dem von ihr hergestellten Raum mittels Sensoren ermittelt und die aufgenommenen Positionsdaten in der Steuereinheit verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenerfassung und Einspeisung der Daten in die Steuereinheit permanent erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Datenerfassung und Einspeisung der Daten in die Steuereinheit intervallartig erfolgt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Sensoren zur Erfassung der geometrischen Daten des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes an der Gewinnungsmaschine positioniert sind.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die Sensoren zur Erfassung der geometrischen Daten des von der Gewinnungsmaschine hergestellten Raumes an dem Ausbau des Raumes dienenden Ausbauteilen positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Sensoren auf Laserbasis arbeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Sensoren auf Ultraschallbasis arbeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Sensoren auf der Basis einer optischen Technik arbeiten.