DE102006041570B4

DE102006041570B4 - Verfahren zum Steuern eines Abbaugerätes, Strebausbau zur Durchführung des Verfahrens und Steuerung für einen solchen Strebausbau

Info

Publication number: DE102006041570B4
Application number: DE102006041570.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Reuter
Original assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Current assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2026-09-06
Also published as: CN101139938B; DE102006041570A1; CN101139938A; UA94703C2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Abbaugerätes entlang eines Strebs im Untertagebau, wobei durch zumindest einen Gassensor eine Gaskonzentration gemessen und in Abhängigkeit von dem Messergebnis das Abbaugerät betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Annäherung an einen vorbestimmten maximalen Grenzwert der Gaskonzentration durch Verringerung der Fördermenge des Abbaugerätes die Gaskonzentration innerhalb des Strebs unter dem vorbestimmten maximalen Grenzwert gehalten wird, ohne dass dabei das Abbaugerät angehalten wird, und dass zur Verringerung der Fördermenge des Abbaugerätes die Schnitttiefe reduziert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Abbaugerätes entlang eines Strebs im Untertagebau, wobei durch zumindest einen Gassensor eine Gaskonzentration gemessen und in Abhängigkeit von dem Messergebnis das Abbaugerät betrieben wird. Die Erfindung betrifft auch einen Strebausbau zur Durchführung des Verfahrens und eine Steuerung für einen solchen Strebausbau.
Ein derartiges Verfahren ist aus der Praxis bekannt, wobei der Gassensor bei diesem bekannten Verfahren (in Wetterrichtung gesehen) am Strebende angeordnet ist und das Abbaugerät vollständig angehalten wird, wenn eine gemessene Gaskonzentration, insbesondere die gemessene Methankonzentration, einen vorbestimmten Grenzwert überschritten hat. Erst wenn der gemessene Methanwert nach einiger Zeit durch ausreichende Bewetterung wieder abgesunken ist, wird bei diesem Verfahren das Abbaugerät wieder in Betrieb genommen.
Aus der DE 29 11 153 A1 ist eine Anordnung zur Überwachung der Methankonzentration bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Abbaugerätes, einen Strebausbau zur Durchführung des Verfahrens und eine Steuerung für einen solchen Strebausbau zur Verfügung zu stellen, mit denen ohne Verringerung der Sicherheit im Streb die Produktivität des Abbaubetriebes gesteigert werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche und insbesondere dadurch, dass bei Annäherung an einen vorbestimmten maximalen Grenzwert der Gaskonzentration durch Verringerung der Fördermenge des Abbaugerätes die Gaskonzentration innerhalb des Strebs unter dem vorbestimmten maximalen Grenzwert gehalten wird, ohne dass dabei das Abbaugerät angehalten wird.
Da das beim Abbau von Kohle erzeugte Methan zumindest annähernd proportional zur Fördermenge ist, lässt sich durch Verringerung der Fördermenge des Abbaugerätes die Methankonzentration innerhalb des Strebs verringern. Bei entsprechend verringerter Fördermenge wird auch das aus der Kohle austretende Methan reduziert, so dass die Methankonzentration innerhalb des Strebs unter dem vorbestimmten maximalen Grenzwert gehalten werden kann, ohne dass es erforderlich ist, den Abbau vollständig einzustellen. Entsprechend ist es natürlich auch möglich, die Fördermenge des Abbaugerätes wieder zu erhöhen, wenn die gemessene Gaskonzentration hinreichend niedrig ist. In einem kontinuierlichen Prozess lässt sich somit die Fördermenge so einstellen, dass der vorbestimmte maximale Grenzwert nicht oder nur kurzzeitig überschritten wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann aus dem Vorschub und der Schnitttiefe der Gewinnungsmaschine die abgebaute Fördermenge berechnet werden. Auf Grundlage dieser berechneten Fördermenge und einer gemessenen Gaskonzentration kann dann der Gasgehalt in dem abgebauten Material berechnet werden, wobei in erster Näherung das aus einer frisch gebrochenen Kohlemenge entweichende Methan als proportional zum gebrochenen Kohlevolumen angenommen werden kann. Mit Hilfe des der Fördermenge entsprechenden Gasgehalts lässt sich die abgebaute Fördermenge so einstellen, dass eine vorbestimmte maximale Gaskonzentration nicht überschritten wird, ohne dass jedoch dabei der Abbaubetrieb vollständig eingestellt werden muss. Mit anderen Worten lässt sich durch Reduzierung des Fördervolumens, beispielsweise durch Reduzierung der Abbaugeschwindigkeit oder der Schnitttiefe, das abgebaute Kohlevolumen so reduzieren, dass die beim Abbau freigesetzte Methanmenge einen zulässigen Grenzwert nicht überschreitet. Da hierbei die freigesetzte Methanmenge nicht vorbestimmt ist, sondern zuvor durch eine Messung ermittelt wurde, kann mit Hilfe dieser Verfahrensvariante auch ein sich ändernder Methangehalt während des Abbaufortschritts berücksichtigt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform können entlang des Strebs mehrere Gassensoren, insbesondere Methansensoren, vorgesehen werden, wobei die Gassensoren so angesteuert bzw. abgefragt werden, dass der Ort der Messung dem Abbaugerät bei Fahrt in Wetterrichtung vorauseilt und bei Fahrt entgegen der Wetterrichtung dahinter folgt. Hierdurch wird innerhalb des Strebs an unterschiedlichen Stellen gemessen, wobei der Abstand zwischen dem Abbaugerät und dem Ort der Messung bevorzugt annähernd konstant ist, d. h. der Ort der Messung bewegt sich je nach Fahrtrichtung in einem annähernd konstanten Abstand vor bzw. hinter dem Abbaugerät.
Mit dieser Verfahrensvariante lässt sich wesentlich schneller ein gefährlicher Methananstieg ermitteln, da sich der Ort der Messung in unmittelbarer Nähe von dem Abbaugerät befindet. Bei den bekannten Verfahren kann zwischen dem Zeitpunkt des Entstehens von Methan durch Brechen der Kohle und dem Messen der zugehörigen Gaskonzentration ein Zeitraum von etwa drei bis fünf Minuten vergehen, wohingegen erfindungsgemäß ein Messergebnis innerhalb weniger Sekunden vorliegt, da stets in der Nähe der gebrochenen Kohle gemessen wird. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch mit nur einem Gassensor durchgeführt werden, der am Strebende vorgesehen ist.
Es kann ferner vorteilhaft sein, den vorbestimmten maximalen Grenzwert nicht starr festzulegen, sondern diesen dynamisch zu gestalten. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, nur kurz andauernde Überschreitungen des Grenzwertes zuzulassen, insbesondere wenn diese Überschreitungen innerhalb des Strebs, d. h. direkt am Ort der Entstehung gemessen worden sind. Wenn nur ein einziger Gassensor am Strebende vorgesehen wird, misst dieser eine vergleichsweise durchmischte und durch die Bewetterung verdünnte Methan/Luft-Mischung. Demgegenüber kann es entlang der Abbaufront lokal durchaus zu höheren Methankonzentrationen kommen, die dennoch nicht zu einer Abschaltung bzw. Reduzierung der Fördermenge führen müssen.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn der vorbestimmte maximale Grenzwert in Abhängigkeit von der Position des Abbaugerätes variiert wird. Wird nämlich unter Verwendung eines einzigen Gassensors am Strebende eine erhöhte Methankonzentration gemessen, so wäre diese auf jeden Fall als kritisch einzustufen, wenn sich das Abbaugerät am Strebanfang befindet. Umgekehrt könnte eine erhöhte Methankonzentration unter Umständen toleriert werden, wenn sich das Abbaugerät am Strebende befindet, da es sich in diesem Fall unter Umständen nur um eine lokale und zeitlich begrenzte Erhöhung der Methankonzentration handelt.
Die Beeinflussung der Fördermenge des Abbaugerätes kann entweder automatisch über ein Steuergerät erfolgen, indem bei einer zunehmenden Gaskonzentration automatisch die Schnitttiefe reduziert wird. Andererseits ist es auch möglich, eine steigende Gaskonzentration durch optische Anzeigemittel innerhalb des Strebs anzuzeigen, um dem Fahrer des Abbaugerätes zu signalisieren, dass dieser die Schnitttiefe reduzieren muss.
So kann beispielsweise an mehreren Stellen innerhalb des Strebs, beispielsweise an jedem zehnten Ausbaugestell, eine Signalvorrichtung vorgesehen werden, die dem Bergmann signalisiert, ob sich die gemessene Gaskonzentration oberhalb oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes befindet.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese einen Strebausbau mit mehreren, insbesondere gleichmäßig beabstandeten Gassensoren, wobei die Gassensoren vorzugsweise in Abhängigkeit von der Position des Abbaugerätes von einer Steuerung individuell abrufbar sind. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Gassensoren innerhalb des Strebs an ohne hin vorhandene Strebsteuergeräte anschließbar sind. Derartige grundsätzlich bekannte Strebsteuergeräte dienen zur elektro-hydraulischen Steuerung der Ausbaugestelle und kommunizieren mit ihren jeweiligen Nachbarn sowie mit einer zentralen Steuerung. Auf diese Weise können die einzelnen Gassensoren durch die zentrale Steuerung einzeln oder gemeinsam abgefragt werden, wobei gleichzeitig der zusätzliche Aufwand für die Methanmessung minimiert ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Strebausbaus.
Die Figur zeigt eine stark vereinfachte Darstellung eines Strebausbaus mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Ausbaugestellen 10, die auf übliche Weise mit einem Förderer (nicht dargestellt) verbunden sind. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Abbaugerät, das als Walze oder Hobel ausgebildet sein kann. Die Wetterrichtung ist in der Figur mit Pfeilen W angedeutet, d. h. das Wetter bewegt sich in der Darstellung der Figur entgegen dem Uhrzeigersinn.
Zur Messung der innerhalb der Strecke auftretenden Methankonzentration sind entlang des Strebs, beispielsweise bei jedem zehnten Ausbaugestell, Methansensoren 14 vorgesehen, die über einen gemeinsamen Bus 16 mit einer Steuerung 20 verbunden sind. Der Bus 16 kann dabei ein Datenbus sein, mit dem die Steuergeräte der einzelnen Ausbaugestelle 10 miteinander kommunizieren. Zusätzlich ist am Strebende ein weiterer Methansensor 18 vorgesehen. Mit Hilfe der Steuerung 20, bei der es sich um die Zentralsteuerung der einzelnen Ausbaugestelle 10 handeln kann, sind die einzelnen Gassensoren 14 individuell ansteuerbar bzw. abrufbar, und zwar in Abhängigkeit von der Position des Abbaugerätes 12 entlang der Abbaufront, die ebenfalls von der Steuerung 20 erfasst wird. Hierbei werden die Methansensoren 14 so abgefragt bzw. ausgelesen, dass bei sich bewegendem Abbaugerät der Ort der Messung dem Abbaugerät 12 bei Fahrt in Wetterrichtung vorauseilt und bei Fahrt entgegen der Wetterrichtung dahinter folgt. Mit anderen Worten bewegt sich der Ort der Messung in einem konstanten Abstand vor bzw. hinter dem Abbaugerät 12.
Über (nicht dargestellte) Kommunikationsverbindungen wird auch einerseits die Geschwindigkeit des Abbaugerätes und andererseits die eingestellte Schnitttiefe an die Steuerung 20 übertragen, und die Steuerung 20 berechnet in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der Schnitttiefe die Fördermenge, d. h. die Menge an abgebauter Kohle. Aus dieser berechneten Fördermenge und aus einer gemessenen Methankonzentration bestimmt die Steuerung anschließend den Methangehalt des abgebauten Materials. Diese Berechnung erfolgt kontinuierlich, so dass bei sich änderndem Gasgehalt in dem abgebauten Material eine unterschiedliche Gaskonzentration berechnet wird.
Weiterhin berechnet die Steuerung 20 auf Grundlage des zuvor berechneten Gasgehalts eine Soll-Fördermenge, deren Abbau zu einer Gaskonzentration führt, die unterhalb der vorgegebenen maximalen Gaskonzentration liegt. Wenn beispielsweise der Methangehalt der abgebauten Kohle ansteigt, so reduziert die Steuerung 20 automatisch die die Schnitttiefe und zwar so, dass die vorgegebene maximale Methankonzentration nicht erreicht wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 20 verschiedene optische Anzeigemittel ansteuern, die innerhalb des Strebs angeordnet sind, beispielsweise wiederum bei jedem zehnten Schild, und die auch an die Steuergeräte der Ausbaugestelle angeschlossen werden können. Eine solche optische Anzeige kann beispielsweise drei verschiedenfarbige Signalleuchten aufweisen, wobei ein grünes Licht signalisiert, dass die gemessene Methankonzentration unterhalb des Schwellwerts liegt, eine rote Signalleuchte kann signalisieren, dass die Konzentration den Schwellwert erreicht hat und eine gelbe Signalleuchte kann signalisieren, dass sich die gemessene Methankonzentration an den Schwellwert annähert. Auf diese Weise kann der Bediener des Abbaugerätes manuell die Fördermenge entsprechend anpassen, nämlich durch Reduzierung der Schnitttiefe.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. den erfindungsgemäßen Vorrichtungen lässt sich der Abbaubetrieb kontinuierlich und ohne Unterbrechung so steuern, dass durch Veränderung der Fördermenge ein Methan-Grenzwert nicht erreicht wird. Gleichzeitig ist es möglich, die Fördermenge unter Berücksichtigung des Methangehaltes zu optimieren.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Abbaugerätes entlang eines Strebs im Untertagebau, wobei durch zumindest einen Gassensor eine Gaskonzentration gemessen und in Abhängigkeit von dem Messergebnis das Abbaugerät betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Annäherung an einen vorbestimmten maximalen Grenzwert der Gaskonzentration durch Verringerung der Fördermenge des Abbaugerätes die Gaskonzentration innerhalb des Strebs unter dem vorbestimmten maximalen Grenzwert gehalten wird, ohne dass dabei das Abbaugerät angehalten wird, und dass zur Verringerung der Fördermenge des Abbaugerätes die Schnitttiefe reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermenge aus der Geschwindigkeit des Abbaugerätes und der Schnitttiefe berechnet wird, und dass aus der berechneten Fördermenge und einer gemessenen Gaskonzentration der Gasgehalt des abgebauten Materials berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Strebs mehrere Gassensoren vorgesehen werden und dass der Ort der Messung, insbesondere in einem konstanten Abstand, dem Abbaugerät bei Fahrt in Wetterrichtung vorauseilt und bei Fahrt entgegen der Wetterrichtung dahinter folgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Strebende ein Gassensor vorgesehen wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte maximale Grenzwert in Abhängigkeit von der Position des Abbaugerätes und/oder von zeitlichen Schwankungen variiert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Strebs insbesondere durch optische Anzeigemittel angezeigt wird, ob eine gemessene Gaskonzentration sich an die vorgegebene maximale Gaskonzentration annähert oder diese erreicht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige an mehreren Stellen, insbesondere an Ausbaugestellen, innerhalb des Strebs erfolgt.
Strebausbau zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Abbaugerät (12) und eine Vielzahl von Ausbaugestellen (10), dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Strebausbaus mehrere Gassensoren (14) vorgesehen sind.
Strebausbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassensoren (14) in Abhängigkeit von der Position des Abbaugerätes (12) von einer Steuerung (20) individuell abrufbar sind.
Strebausbau nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Wetterrichtung gesehen am Ende des Strebs ein zusätzlicher Gassensor (18) vorgesehen ist.
Strebausbau nach zumindest einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass an insbesondere gleichmäßig beabstandeten Ausbaugestellen (10) optische Anzeigemittel vorgesehen sind, mit denen angezeigt wird, ob eine gemessene Gaskonzentration sich an die vorgegebene maximale Gaskonzentration annähert oder diese erreicht.
Strebausbau nach zumindest einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ausbaugestell (10) eine elektrisches Steuergerät aufweist, das mit seinen benachbarten Steuergeräten kommuniziert, und dass an zumindest einige der Steuergeräte ein Gassensor (14) angeschlossen ist.
Strebausbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gassensoren (14) gleichmäßig beabstandet sind.
Steuerung für einen Strebausbau nach zumindest einem der Ansprüche 8–13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnungseinrichtung vorgesehen ist, mit der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Abbaugerätes (12) und der Schnitttiefe eine Fördermenge berechnet wird, und mit der aus der berechneten Fördermenge und einer gemessenen Gaskonzentration der Gasgehalt des abgebauten Materials berechnet wird.
Steuerung nach Anspruch 14, umfassend: eine Abfrageeinrichtung, mit der mehrere Gassensoren (14) individuell abrufbar sind, ein Eingabemittel für eine vorgegebene maximale Gaskonzentration, eine Vergleichseinrichtung, mit der eine gemessene Gaskonzentration mit der vorgegebenen maximalen Gaskonzentration verglichen werden kann, und einen Ausgang, der in Abhängigkeit von dem Vergleich ein Anzeige- und/oder Steuersignal ausgibt.
Steuerung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnungseinrichtung vorgesehen ist, mit der auf der Grundlage des berechneten Gasgehalts eine Soll-Fördermenge berechnet wird, deren Abbau zu einer Gaskonzentration unterhalb der vorgegebenen maximalen Gaskonzentration führt.