DE102008038377B3 - Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung von Grubenräumen unter Nutzung der RFID-Technik - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung von Teilen des Grubengebäudes und/oder von darin eingesetzten maschinellen Betriebsmitteln, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der RFID-Technik an festzulegenden Fixpunkten von Grubenausbau und/oder Betriebsmitteln Überwachungstransponder mit Identifizierungsdaten installiert und den Überwachungstranspondern ortsnahe Basisstationen in Form von Sender-Empfänger-Stationen zugeordnet werden, die der Erfassung der Signallaufzeigen zwischen den Basisstationen und den Überwachungstranspondern sowie von deren Identifizierungsdaten dienen, wobei den einzelnen Basisstationen in ihren Positionen markscheiderisch eingemessene Referenz-Transponder zugeordnet werden, und dass die von den Basisstationen aufgenommenen Daten einer Recheneinheit übermittelt werden, in der eine genaue Abbildung des Grubengebäudes und/oder der Position der maschinellen Betriebsmittel erstellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung von Teilen des Grubengebäudes, insbesondere im untertägigen Steinkohlenergbau.
  • Bergwerke, beispielsweise im deutschen Steinkohlentiefbau, besitzen bei großen Gewinnungsteufen und entsprechend großen Flächenausdehnungen ausgedehnte Grubengebäude mit Streckenlängen von 100 km, in denen die zur Gewinnung der Kohle dienenden Strebbetriebe umgehen. Diese Grubengebäude sind bedingt durch die Neuauffahrung von Strecken, den umgehenden Abbau, das Abwerfen von Strecken und die Konvergenzbewegungen des Gebirges einer ständigen Veränderung unterworfen. Üblicherweise wird das Grubengebäude durch Mitarbeiter der Markscheiderei exakt vermessen und durch manuelle Eingaben in einem Rechnersystem digital abgebildet. Der Verlauf der Grubengebäude im Gebirgskörper wird dabei durch Gauß-Krüger-Koordinaten bestimmt. Bei Einsatz eine 3D-Darstellungssoftware kann aus den ermittelten Daten eine 3D-Visualisierung des Grubengebäudes im Gebirgskörper realisiert werden.
  • Mit einer derartigen Vorgehensweise ist der Nachteil verbunden, dass die Datenerhebung sehr zeit- und personalintensiv ist, da die markscheiderischen Aufnahmen jeweils manuell durchgeführt werden müssen. Aus diesem Grunde bestehen im Normalfall zwischen den einzelnen markscheiderischen Aufnahmen große zeitliche Abstände und es liegt eine vergleichsweise geringe Datendichte vor. Auch ist die für die betrieblichen Zwecke notwendige Genauigkeit der jeweiligen markscheiderischen Aufnahmen durchaus unterschiedlich.
  • Aus der DE 10 2004 055 033 A1 ist die Anwendung der sogenannten RFID-Technik im Bergbau bekannt, allerdings lediglich für die Positionsverfolgung von fahrenden Einrichtungen, auch in Form von Bergbaumaschinen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mittels dessen eine ständige und auch genauere Positions- und Lagebestimmung hinsichtlich des Grubengebäudes 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 in ihrem Grundgedanken vor, dass unter Verwendung der RFID-Technik an festzulegenden Fixpunkten von Grubenausbau Überwachungstransponder mit Identifizierungsdaten installiert und den Überwachungstranspondern ortsnahe Basisstationen in Form von Sender-Empfänger-Stationen zugeordnet werden, die der Erfassung der Signallaufzeigen zwischen den Basisstationen und den Überwachungstranspondern sowie von deren Identifizierungsdaten dienen, wobei den einzelnen Basisstationen in ihren Positionen markscheiderisch eingemessene Referenz-Transponder zugeordnet werden, und dass die von den Basisstationen aufgenommenen Daten einer Recheneinheit übermittelt werden, in der eine genaue Abbildung des Grubengebäudes erstellt wird.
  • Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass ausgehend von einem deutlich reduzierten Erfordernis von markscheiderischen Aufnahmen, die auf die Einmessung der einzusetzenden Referenz-Transponder beschränkbar sind, es möglich ist, eine ständige und quasi lückenlose Online-Überwachung des Grubengebäudes durchzuführen. Im Rahmen der an sich bekannten RFID-Technik ist es mit den eingesetzten Überwachungstranspondern und den zugehörigen Basisstationen, die als Sender-Empfänger-Stationen ausgebildet sind, möglich, die bei einer Lageveränderung der Überwachungstransponder bezüglich der Basisstationen beziehungsweise einer Lageveränderung der Basisstationen bezüglich festliegender Überwachungstransponder sich jeweils ändernden Signallaufzeiten zu erfassen und daraus im Vergleich mit den bekannten und in der Recheneinheit als Basisdaten abgelegten Koordinaten der markscheiderisch eingemessenen Referenz-Transponder die Position der Überwachungstransponder zu berechnen und daraus Rückschlüsse auf Verlauf beziehungsweise Veränderungen von Grubenräumen zu ziehen.
  • Soweit der geometrische Verlauf von Grubenräumen insbesondere schon während deren Auffahrung wie auch eine anschließende Querschnittsveränderung aufgrund der Einwirkung des Gebirges ständig überwacht werden können, können die mit der RFID-Technik gewonnenen Ergebnisse ständig mit den bekannten geologischen Daten abgeglichen werden. Soweit somit eine lückenlose und exakte Zuordnung der aufgenommenen betrieblichen Daten zu den bekannten geologischen Daten möglich ist, werden damit betriebliche Situationen reproduzierbar beziehungsweise in einer bisher nicht gekannten Komplexität auch simulierbar. Die gesamte betriebliche „Vita” eines Bergwerkes wird so im Rahmen einer Erfahrungsdatenbank erfassbar und damit abspeicherbar. Somit werden Entwicklungen jedweder Art vergleichbar gemacht. Schulungen, Simulationen, Fehlerdarstellungen, technische und betriebliche Planung wie auch Nachkalkulation und Prognose im untertägigen Grubenbetrieb werden erheblich vereinfacht und können detaillierter ausgeführt werden. Dabei wird die Dichte der von der Markscheiderei in Zusammenarbeit mit dem Betrieb festgelegten Messpunkte in Form der Referenz-Transponder in Abhängigkeit von der Geologie und der gewünschten Quantifizierung der betrieblichen Daten festgelegt. Zusätzlich werden in ausreichenden Abständen markscheiderische Kontrollmessungen zur Eichung des Systems durchgeführt, wobei sich die Kontrollmessungen auf die eingesetzten Überwachungstransponder beziehen und somit durch Vergleich der tatsächlichen Messergebnisse mit den auf der Basis der ursprünglichen Referenz-Transponder fortgeschriebenen, aus der RFID-Technik gewonnenen Daten die Arbeit des Systems überprüft werden kann. Entsprechende Referenzpunkte werden dort angebracht, wo die geringsten Gebirgsbewegungen auftreten.
  • Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erfassung der Lage von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben als Teil des Grubengebäudes an den in den Grubenräumen eingesetzten Ausbaueinheiten Überwachungstransponder angebracht und zugeordnete Basisstationen angeordnet werden, und dass aus der Lage und Zuordnung der einzelnen Ausbaueinheiten zueinander der geometrische Verlauf des jeweiligen Grubenraumes bestimmt wird. Hierdurch ist es möglich, eine an die betrieblichen Erfordernisse angepasste hinreichend exakte Positionsbestimmung des Strecken- und auch Strebausbaus und damit des bestehenden Strecken- und Strebprofils zu erzielen. Durch die festgelegten Einbaupunkte der Überwachungstransponder an Strebausbau und/oder Streckenausbau wird durch die Rückmeldung an die Basisstation mit einer eindeutigen Kennung des Überwachungstransponders als Informationsträger die Position von Streckenausbau und Strebausbau im Grubengebäude genau lokalisiert.
  • In einer Weiterentwicklung des Verfahrens kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass zur Erfassung der Konvergenz in Teilbereichen von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben über den Umfang einzelner Ausbaueinheiten verteilt eine Mehrzahl von Überwachungstranspondern angebracht wird und die Lageveränderung der einzelnen Überwachungstransponder zueinander über der Zeiteinheit erfasst und in der Recheneinheit das an der betreffenden Ausbaueinheit jeweils geltende Profil des Grubenraumes ermittelt wird. So können an der jeweiligen Ausbaueinheit beispielsweise drei Überwachungstransponder angebracht sein, wobei über die Auswertung der aufgenommenen Daten Veränderungen am Profil der Strecke beziehungsweise des Strebes erkannt werden können. Daraus können Maßnahmen zum Gegensteuern bei festgestellten Konvergenzen abgeleitet werden, beispielsweise Maßnahmen zur Erhöhung des Streckenausbauwiderstandes, die Durchführung von Senkaktivitäten beziehungsweise weiteren Sicherungsmaßnahmen. Es ist aber ebenso gut im Wege einer langfristigen Reaktion möglich, Planungsänderungen für zukünftige Streckenauffahrungen abzuleiten.
  • Entsprechendes gilt nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auch für die Erfassung der Lageveränderung von in das Gebirge eingebrachten Gebirgsankern, indem entsprechende Überwachungstransponder an den Gebirgsankern angebracht und in der Recheneinheit die über der Zeitachse auftretenden Lageveränderungen der Gebirgsanker erfasst werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel können entsprechende Überwachungstransponder auch nur zeitweise eingesetzt werden derart, dass in Abbaustrecken und in Abbaustreben im Bereich des Übergangs von Kohle zu Nebengestein Überwachungstransponder angebracht werden, so dass Veränderungen in der Zuordnung der Lage des Kohlenflözes zu dem jeweiligen Grubenraum in der Recheneinheit erfassbar sind.
  • In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrenes kann vorgesehen sein, dass an einzelnen Strebausbaueinheiten Überwachungstransponder angebracht werden und der Verlauf der Ausbausäule im Streb mittels der Recheneinheit bestimmt wird. So können in Kenntnis des Verlaufs der Ausbausäule im Streb durch entsprechende Steuerungsbefehle an die Schildausbausteuerung automatisch nach festgelegten Algorithmen die Hydraulikfunktionen des Ausbaus angesteuert werden, um beispielsweise den Abstand des Antriebes zum Oberstoß innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches zu halten. Hierdurch kann von einer Basisstation hinsichtlich der von ihr angesprochenen und an den Strebausbaueinheiten angebrachten Überwachungstransponder erkannten Abweichungen unmittelbar automatisch entgegengesteuert werden. Zu große Abweichungen können insofern nicht mehr auftreten, so dass die Gegensteuerungen moderater ausfallen und leichter umzusetzen sind.
  • Weiterhin kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass an den in den Streben eingesetzten Strebförderern Überwachungstransponder angebracht und der Verlauf des Strebförderers im Verhältnis zum Profil des Strebraumes ermittelt wird. Durch die räumliche Einmessung der Fördererrinnen können bei Lageabweichungen außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs automatisch Steuerungsbefehle an die Ausbausteuerung derart gegeben werden, dass zu starke Abwinklungen der Strebsäule, die durch Fehllagen des Strebförderers hervorgerufen werden, verhindert sind, wodurch die Konstruktion der Strebausrüstung weniger belastet ist.
  • Entsprechendes gilt auch für die Streb-Strecken-Übergänge derart, dass an den im Bereich der Streb-Strecken-Übergänge befindlichen Antrieben Überwachungstransponder angebracht sind und die jeweilige Lage des Antriebes im Profil des Grubenraumes ermittelt wird.
  • Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Basisstationen fest im Grubengebäude installiert sind oder dass die Basisstationen auf mobilen Betriebsmitteln installiert sind.
  • Eine besondere Einsatzmöglichkeit für die erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt sich bei der Navigation einer Vortriebsmaschine in Form einer sogenannten Teilschnittmaschine oder auch eines Bohrwagens in einer einen Grubenraum bildenden Strecke. Soweit hier eine Automatisierung der Schneid- bzw. der Bohrarbeit angestrebt wird, ist die Herstellung eines profilgenauen Ausbruches für die Strecke zu gewährleisten, um einerseits den Stahlbogenunterstützungsausbau als Streckenausbau problemlos setzen zu können, und andererseits so wenig Überschnitt wie möglich zu erzeugen, der gegebenenfalls später wieder mit einem Baustoff aufgefüllt werden muss. Je präzisier also der Ausbruch hergestellt ist, desto effizienter kann der Ausbauprozess erfolgen.
  • Bei sogenannten Teilschnittmaschinen wurden in der Vergangenheit zahlreiche Entwicklungen betrieben, den Schneidvorgang automatisch zu steuern. So wurden die Maschinen mit Sensoren ausgerüstet, die den Bewegungsablauf des Schneidauslegers und des Schneidkopfes elektronisch verfolgen. Druck- und Kraftsensoren sowie Leistungsmessgeräte ermitteln die Belastung des Schneidkopfes beziehungsweise die auftretenden Schneidkräfte. Die entsprechenden Sensorsignale wurden von elektronischen Steuerungen aufgenommen, rechentechnisch verarbeitet und in Steuerungssignale für die Bewegungsaktorik umgesetzt. Während die Erfassung der Schneidkopfbewegungen relativ zum Maschinenunterbau mit den vorgenannten technischen Maßnahmen durchaus beherrschbar ist, stellt die Erfassung der Position der Vortriebsmaschine zur Streckenachse beziehungsweise zu den seitlichen Streckenstößen, also die sogenannte Navigation der Vortriebsmaschine im Streckenprofil, ein schwer zu lösendes Problem dar. So kann aufgrund der herrschenden Schneidkräfte durchaus ein seitlicher Versatz der Vortriebsmaschine in der Streckenachse auftreten. Ansätze zur Definition der Position der Vortriebsmaschine im Streckenquerschnitt während des Betriebes sind Ultraschall- oder optische Distanzsensoren zur Bestimmung des seitlichen Abstands zu den Streckenstößen; Kreiselsysteme können dem Winkelversatz der Maschine zur Streckenachse erfassen. Auch der Einsatz von sogenannten Streckenlasern ist gebräuchlich. Somit ist es ein Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens, eine an den betrieblichen Erfordernissen angepasste hinreichend exakte Positions- und Lagebestimmung insbesondere des Maschinenunterbaus in Bezug auf den Streckenausbau und die Ortsbrust zu erzielen.
  • Hierzu ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass zur Navigation einer Vortriebsmaschine in einer einen Grubenraum bildenden Strecke auf der Vortriebsmaschine zwei Basisstationen in einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind, die unabhängig voneinander jeweils eine Mehrzahl von am Streckenausbau angebrachten Überwachungstranspondern ansprechen, so dass im Falle einer Abstands- und Lageveränderung der beiden Basisstationen im Verhältnis zu den festliegenden Überwachungstranspondern eine Positionsänderung der Vortriebsmaschine im Streckenprofil ermittelbar ist. Soweit sich die Ausrichtung der Vortriebsmaschine aufgrund der beim Schneid- oder Bohrvorgang einwirkenden Kräfte ändert, verändern sich auch die an der Vortriebsmaschine angebrachten Basisstationen in ihrem Abstand und in ihrer Lage im Verhältnis zu den fest eingebauten Überwachungstranspondern. Aufgrund von Änderungen der Winkellage der Überwachungstransponder zu den Basisstationen ergeben sich zwangsläufig unterschiedliche Signallaufzeiten. Soweit die Ergebnisse der Datenerfassung aus der RFID-Technik einem Navigationsrechner übermittelt werden, berechnet der Navigationsrechner daraus bei der Teilschnittmaschine die notwendigen Steuerbefehle zur Ausrichtungskorrektur beziehungsweise zur Schneidarmausrichtung oder beim Bohrwagen die Anpassung der Bohrvorgaben.
  • Dabei kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass dem Navigationsrechner weitere Daten in Form von von entsprechend angeordneten Inklinometern aufgenommenen, in der Querneigungsachse und in der Längsneigungsachse der Vortriebsmaschine wirkenden Beschleunigungswerten übermittelt werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die von der Recheneinheit ermittelte Lage der Grubenräume jeweils visuell dargestellt werden.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
  • 1 einen Streckenabschnitt mit einer Mehrzahl von Streckenausbaueinheiten und daran eingesetzten Referenz- und Überwachungstranspondern,
  • 2 eine einzelne Streckenausbaueinheit mit daran angeordneten Überwachungstranspondern sowie einer zugeordneten Basisstation,
  • 3 einen Streb mit Strebförderer, Gewinnungsmaschine und Strebausbaueinheiten einschließlich Streb-Strecken-Übergängen mit einer Zuordnung von Basisstationen und Transpondern in einer schematisierten Gesamtdarstellung,
  • 4 einen Streckenabschnitt mit einer darin als Vortriebsmaschine eingesetzten Teilschnittmaschine einschließlich der Zuordnung von Basisstationen und Referenz-Transpondern vor Beginn der Auffahrung,
  • 5 den Gegenstand der 4 während des Streckenvortriebes,
  • 6 eine Vorderansicht der Ortsbrust bei einer Streckenauffahrung einschließlich der Anordnung von Transpondern.
  • Wie sich aus 1 ergibt, weist eine in einem Ausschnitt dargestellte Strecke eine Streckensohle 10 und darauf stehende Streckenausbaueinheiten 11 auf, die jeweils als dreiteiliger Rundbogenausbau ausgeführt sind. Auf der Streckensohle 10 sind die Fahrschienen 12 einer Flurförderbahn angedeutet, und mit 13 sind die an den Streckenausbaueinheiten 11 aufgehängten Schienen 13 einer Einschienenhängebahn angedeutet. Die Streckenausbaueinheiten 11 werden durch in das umgebende Gebirge eingebrachte Anker 14 ergänzt.
  • Es sind mehrere Referenz-Transponder 15 vorgesehen, die an einer Schiene 12, ferner an einer Schiene 13 der Einschienenhängebahn und schließlich an einem Rundbogenelement einer Streckenausbaueinheit 11 angebracht sind. Diese Referenz-Transponder werden markscheiderisch eingemessen, so dass ihre Position bekannt und in der Recheneinheit als Grundparameter hinterlegt ist.
  • Es sind ferner verschiedene Überwachungstransponder vorgesehen, und zwar Überwachungstransponder 16a an den Streckenausbaueinheiten 11 sowie Überwachungstransponder 16b, welche die einzelnen Ankern 14 zugeordnet sind. Wie sich dazu ergänzend aus 2 ergibt, können durch eine Basisstation 17, die fest oder mobil zum Beispiel auf einer Diesellock montiert ist, unterschiedliche Signallaufzeiten zwischen der Basisstation 17 und den an einer Streckenausbaueinheit 11 angebrachten Überwachungstranspondern 16a erfasst werden. Zum einen kann über die an mehreren aufeinander folgenden Streckenausbaueinheiten 11 angebrachten Überwachungstransponder 16a der Verlauf der Strecke in der Streckenlängsrichtung erfasst und überwacht werden; es kann aber auch die Konvergenz des Streckenausbaus durch Veränderung der Lage der einzelnen Rundbogenabschnitte zueinander erfasst werden.
  • In 3 ist eine Strebausrüstung für einen Abbaubetrieb dargestellt umfassend einen Strebförderer 18, eine darauf verfahrbare Gewinnungsmaschine 19 in Form eines Doppelwalzenschrämladers sowie beispielhaft dargestellte Strebausbaueinheiten 20. An beiden Enden des Strebes befinden sich Streb-Strecken-Übergange 35 mit darin liegenden Antrieben 36. Es sind diverse Basisstationen 17 an den Antrieben 36 und an dem Strebförderer 18 vorgesehen, denen einzelne Überwachungstransponder 16 zugeordnet sind, und zwar ebenfalls verteilt über den Verlauf des Strebförderers 18, an den Antrieben 36 sowie an den Strebausbaueinheiten 20. Entsprechend kann mit der RFID-Technik die Lage der Ausbausäule im Streb und der Verlauf des Strebförderers im Strebquerschnitt festgestellt und überwacht werden, ebenso die Lage der Streb-Strecken-Übergänge 35 in der Zuordnung zu den anschließenden Strecken sowie die Lage der Antriebe 36 im vorhandenen Profil der Streb-Strecken-Übergänge 35.
  • In 4 und 5 ist die Anwendung der RFID-Technik bei der Navigation einer als Vortriebsmaschine eingesetzten Teilschnittmaschine in einer wiederum mit aus einem dreiteiligen Rundbogenausbau bestehenden Streckenausbaueinheiten 11 ausgebauten Strecke dargestellt. Mit dem Pfeil 25 ist dabei die Vortriebsrichtung angedeutet.
  • Auf der Teilschnittmaschine 21 sind in einem festgelegten Abstand zwei Basisstationen 22 und 23 angebracht. Hierbei ist in 4 der Zustand dargestellt, wie er sich vor Beginn der Auffahrung bei dem markscheiderischen Einmessen der Referenz-Transponder darstellt. Durch die von der Marktscheiderei festgelegten Einbaupunkte der Referenz-Transponder 15, im vorliegenden Fall durch Einbringen von Gebirgsankern 14 an Stellen mit geringen Gebirgsbewegungen, wird im Wege einer Rückanmeldung an die hintere Basisstation 22 mit der eindeutigen Kennung des Informationsträgers des jeweiligen Referenz-Transponders 15 die Position der Referenzpunkte genau lokalisiert. Die Basisstation 22 gibt ihre Daten über eine definierte Schnittstelle an einen an der Teilschnittmaschine 21 eingerichteten Navigationsrechner 27 weiter. In dem Navigationsrechner 27 werden nicht nur die Daten der Basisstation 22 verarbeitet, sondern auch die Daten aus einem IPC-Rechner 28 der Teilschnittmaschine 21, wobei für die Durchführung der Navigation zusätzlich die Daten von Beschleunigungsmessern in Form von Inklinometern sowohl in der Querneigung als auch in der Längsneigung ausgewertet werden. Wie sich dazu aus 5 ergibt, werden während der weiteren Auffahrung die jeweils angebrachten Überwachungstransponder 16 eingemessen, die an den Streckenausbaueinheiten 11 in Auffahrrichtung montiert werden. Soweit die Position der beiden Basisstationen 22 und 23 und deren Abstand zueinander bekannt und im Navigationsrechner 27 als Grundparameter hinterlegt ist, wird über den Navigationsrechner und die aus den beiden Basisstationen 22 und 23 gewonnenen Daten die Lage der Überwachungstransponder 16 zu den Referenz-Transpondern 15 in Bezug gesetzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sprechen die Basisstationen 22 und 23 gemeinsam und kreuzweise insgesamt acht Transponder an, und es werden jeweils die Identifizierungsdaten und die Laufzeitsignale ausgewertet. Hiermit kann nun die Lage der Teilschnittmaschine 21 im Streckenprofil erkannt werden, wobei anschließend über den Navigationsrechner 27 entsprechende Steuerungsbefehle zur Ausrichtung in der Querrichtung wie in der Längsrichtung an den IPC-Rechner 28 der Teilschnittmaschine 21 übermittelt werden.
  • Soweit bei fortschreitendem Vortrieb Transponder jeweils nach einem vereinbarten Schema eingebaut werden müssen, werden sie entsprechend 5 beispielsweise an jeder zweiten Streckenausbaueinheit 21 an vier Stellen davon eingebaut. Diese Einbaustellen können über einen auf der Teilschnitt-maschine 21 angeordneten Laser 26 am Streckenausbau angezeigt werden, so dass in Vortriebsrichtung (Pfeil 25) die Einbaustellen über den Laser 26 kontinuierlich angezeigt werden.
  • Wie sich aus 6 ergibt, können zusätzlich an der Ortsbrust weitere Referenz-Transponder 15 angebracht werden. Diese Transponder werden nur zeitweise während der Streckenauffahrung eingesetzt, zum Beispiel an den Übergängen vom Kohleflöz 30 zum Nebengestein, um eine eindeutige und exakte Ortsbrustabbildung zu erreichen oder eine Störungseinmessung vornehmen zu können. Während des Vortriebsvorganges werden diese Referenz-Transponder 15 nicht benötigt. Diese Referenz-Transponder 15 werden über die vordere Basisstation 23 datenmäßig erfasst.
  • Mit diesen Ortsbrust-Daten und den Daten der eindeutigen und exakten Positions- und Lagebestimmung der Teilschnittmaschine 21 wird ein automatischer Schneidvorgang ermöglicht. Entsprechendes gilt auch für den Bohrvorgang bei einem als Vortriebsmaschine eingesetzten Bohrwagen.
  • Wie dargestellt ermöglicht die Aufnahme von Daten an der Vortriebsmaschine auch die Generierung von Steuerungsparametern für die weitere Auffahrung beziehungsweise Bohrtätigkeit. Grundlage dafür können auch Prognoseerstellungen sein. Damit kann beispielsweise für eine Teilschnittmaschine 21 eine „Auffahrungsröhre” in Profil und Lage vorgegeben werden, zu der die vorzugebenden Schneidparameter an den IPC-Rechner 28 der Vortriebsmaschine 21 übermittelt und umgesetzt werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung von Teilen des Grubengebäudes, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der RFID-Technik an festzulegenden Fixpunkten von Grubenausbau Überwachungstransponder (16a, 16b) mit Identifizierungsdaten installiert und den Überwachungstranspondern (16) ortsnahe Basisstationen (17; 22, 23) in Form von Sender-Empfänger-Stationen zugeordnet werden, die der Erfassung der Signallaufzeigen zwischen den Basisstationen (17; 22, 23) und den Überwachungstranspondern (16) sowie von deren Identifizierungsdaten dienen, wobei den einzelnen Basisstationen (17; 22, 23) in ihren Positionen markscheiderisch eingemessene Referenz-Transponder (15) zugeordnet werden, und dass die von den Basisstationen (17; 22, 23) aufgenommenen Daten einer Recheneinheit übermittelt werden, in der eine genaue Abbildung des Grubengebäudes erstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Lage von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben als Teil des Grubengebäudes an den in den Grubenräumen eingesetzten Ausbaueinheiten (11) Überwachungstransponder (16a, b) angebracht und zugeordnete Basisstationen (17) angeordnet werden, und dass aus der Lage und Zuordnung der einzelnen Ausbaueinheiten (11) zueinander der geometrische Verlauf des jeweiligen Grubenraumes bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Konvergenz in Teilbereichen von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben über den Umfang einzelner Ausbaueinheiten (11) verteilt eine Mehrzahl von Überwachungstranspondern (16a, 16b) angebracht wird und die Lageveränderung der einzelnen Überwachungstransponder (16a, 16b) zueinander über der Zeiteinheit erfasst und in der Recheneinheit das an der betreffenden Ausbaueinheit (11) jeweils geltende Profil des Grubenraumes ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Lageveränderung von in das Gebirge eingebrachten Gebirgsankern (14) Überwachungstransponder (16b) an den Gebirgsankern (14) angebracht und in der Recheneinheit die über der Zeitachse auftretenden Lageveränderungen der Gebirgsanker (14) erfasst werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abbaustrecken und in Abbaustreben im Bereich des Übergangs von Kohle zu Nebengestein Überwachungstransponder (16) angebracht werden, so dass Veränderungen in der Zuordnung der Lage des Kohlenflözes (30) zu dem jeweiligen Grubenraum in der Recheneinheit erfassbar sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einzelnen Strebausbaueinheiten (20) Überwachungstransponder (16) angebracht werden und der Verlauf der Ausbausäule im Streb mittels der Recheneinheit bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den in den Streben eingesetzten Strebförderern (18) Überwachungstransponder (16) angebracht und der Verlauf des Strebförderers (18) im Verhältnis zum Profil des Strebraumes ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den im Bereich der Streb-Strecken-Übergänge (35) befindlichen Antrieben (36) Überwachungstransponder (16) angebracht und die jeweilige Lage des Antriebes (36) im Profil des Grubenraumes ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstationen (17) fest im Grubengebäude installiert sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstationen (17) auf mobilen Betriebsmitteln installiert sind.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Navigation einer Vortriebsmaschine (21) in einer einen Grubenraum bildenden Strecke auf der Vortriebsmaschine (21) zwei Basisstationen (22, 23) in einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind, die unabhängig voneinander jeweils eine Mehrzahl von am Streckenausbau angebrachten Überwachungstranspondern (16) ansprechen, so dass im Falle einer Abstands- und Lageveränderung der beiden Basisstationen (22, 23) im Verhältnis zu den festliegenden Überwachungstranspondern (16) eine Positionsänderung der Vortriebsmaschine (21) im Streckenprofil ermittelbar ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit zur Auswertung der RFID-Signale mit einem auf der Vortriebsmaschine (21) angeordneten Navigationsrechner (27) verbunden ist und der Navigationsrechner (27) Steuerbefehle zur Ausrichtung der Vortriebsmaschine (21) im Streckenprofil absetzt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Navigationsrechner (27) weitere Daten in Form von von entsprechend angeordneten Inklinometern aufgenommenen, in der Querneigungsachse und in der Längsneigungsachse der Vortriebsmaschine (21) wirkenden Beschleunigungswerten übermittelt werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Recheneinheit ermittelte Lage der Grubenräume jeweils visuell dargestellt werden.
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