DE102009030130B3

DE102009030130B3 - Verfahren zur automatisierten Herstellung einer definierten Streböffnung durch neigungsgestützte Radarnavigation der Walze bei einem Walzenschrämlader und eine Vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102009030130B3
Application number: DE102009030130A
Authority: DE
Inventors: Martin Junker; Armin Mozar
Original assignee: RAG AG
Current assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: CN102482941A; AU2010265133B2; CN102482941B; WO2010149315A2; RU2495243C2; AU2010265133A1; RU2011152484A; WO2010149315A3; US20120098325A1; DE102009030130B9

Abstract

Verfahren zur automatisierten Herstellung einer definierten Streböffnung bei einen Strebförderer (23), einen Walzenschrämlader (13) als Gewinnungsmaschine sowie einen hydraulischen Schildausbau (25) aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem mittels wenigstens eines an dem Walzengrundkörper (14) des Walzenschrämladers (13) angebrachten Radarsensors (18) der Abstand (22) zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers (14) und der Unterseite der bei der Gewinnungsarbeit jeweils unterfahrenen Hangendkappe (28) des Schildausbaus (25) gemessen und als Ist-Wert für die Durchgangshöhe (22) des Walzenschrämladers (13) unter dem Schildausbau in eine Rechnereinheit eingegeben und dort mit einem dort abgelegten Soll-Wert verglichen wird, wobei bei einer festgestellten Abweichung Steuerbefehle für eine Anpassung der Schneidhöhe wenigstens einer der beiden Schneidwalzen (16a; b) des Walzenschrämladers (13) generiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Herstellung einer definierten Streböffnung bei einen Strebförderer, einen Walzenschrämlader als Gewinnungsmaschine sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau und eine Vorrichtung hierfür.
Bei der Steuerung von Strebbetrieben während der Gewinnungsarbeit geht es allgemein um eine bestmögliche Ausnutzung der bereitgestellten Maschinenkapazitäten unter Vermeidung von Stillständen, wobei nach Möglichkeit eine Automatisierung der notwendigen Steuervorgänge gegeben sein soll, um fehlerhafte menschliche Entscheidungen zu vermeiden. Ansätze zu einer Automatisierung der Steuerung befinden sich in der Entwicklung beziehungsweise bereits im Einsatz, wie zum Beispiel sensorische Grenzschichterkennung/-steuerung, Lernschritt-Verfahren, Erkennung und Steuerung des Rückweges des Schreitausbaus, automatisiertes Schreiten des Schreitausbaus und automatisches Einhalten einer vorgegebenen Sollneigung des Strebförderers.
Ein Problem bei der Automatisierung von Strebsteuerungen besteht unter anderem darin sicherzustellen, dass im vorderen Bereich der Hangendkappe jedes einzelnen Schildausbaugestells eine ausreichende bankrechte Höhe, das heißt eine ausreichende Streböffnung vorhanden ist, um eine störungsfreie Vorbeifahrt des Walzenschrämladers zu gewährleisten, da jede Kollision des Walzenschrämladers mit der Hangendkappe eines Schildausbaugestells aufgrund einer zu kleinen Streböffnung zu entsprechenden Betriebsstörungen beziehungsweise auch Beschädigungen der Betriebsmittel führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welches Hinweise auf eine mögliche Kollision zwischen dem Walzenschrämlader und dem Schildausbaugestell gibt beziehungsweise entsprechende Kollisionen vermeiden hilft.
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 mittels wenigstens eines an dem Walzengrundkörper des Walzenschrämladers angebrachten Radarsensors der Abstand zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers und der Unterseite der bei der Gewinnungsarbeit jeweils unterfahrenen Hangendkappe des Schildausbaus gemessen und als Ist-Wert für die Durchgangshöhe des Walzenschrämladers unter dem Schildausbau in eine Rechnereinheit eingegeben und dort mit einem dort abgelegten Soll-Wert verglichen wird, wobei bei einer festgestellten Abweichung Steuerbefehle für eine Anpassung der Schneidhöhe wenigstens einer der beiden Schneidwalzen des Walzenschrämladers generiert werden.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass das Steuerziel der Beibehaltung einer definierten Streböffnung während der Gewinnungsfahrten des Walzenschrämladers mit einem vergleichsweise geringen Aufwand zu erreichen ist. Die als Abstand zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers und der Unterseite der Hangendkappe des Schildausbaus gemessene Durchgangshöhe ist ein unmittelbarer Maßstab auch für die Streböffnung, da sich die Streböffnung aus der Durchgangshöhe und den von der Strebausrüstung eingenommenen und damit unveränderlichen Abständen zum Hangenden einerseits und zum Liegenden beziehungsweise dem von der Liegendwalze freigeschnittenen Liegendhorizont andererseits zusammensetzt. So ist der über die Durchgangshöhe hinausgehende Abstand zum Hangenden durch die Abmessungen der Hangendkappe vorgegeben, während der Abstand der Radarsensoren zum Liegendhorizont durch die Bauhöhe des auf dem Liegendhorizont aufliegenden Strebförderers und des darauf verfahrbaren Walzengrundkörpers vorgegeben ist. Somit kann der für die Durchgangshöhe jeweils gemessene Wert unmittelbar als Synonym für die Höhe der Streböffnung herangezogen werden. Die Steueroperationen sind somit schneller durchzuführen. Der in der Rechnereinheit vorgegebene Soll-Wert für die Streböffnung ist entweder durch die Lagerstättendaten, also insbesondere durch die Flözmächtigkeit, vorgegeben, oder aber durch die Mindest-Durchgangshöhe der Strebausrüstung bestimmt. Auch der Soll-Wert kann in Abhängigkeit von den Konstruktionsdaten der Strebausrüstung ebenfalls als Soll-Wert für die Durchgangsöffnung dargestellt werden.
Wird nun während der Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers festgestellt, dass der beispielsweise auch eine Sicherheitsmarge beinhaltende Soll-Wert für die Durchgangsöffnung unterschritten oder auch überschritten wird, so können aus der Feststellung der Abweichung Steuerbefehle generiert werden, die die Gesamt-Schneidhöhe der beiden Schneidesalzen so verändern beziehungsweise anpassen, dass die vorgegebene einzuhaltende Streböffnung wieder erreicht wird. Ein besonderer Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren besteht dabei in der geringen Regeltotzeit von nur zwei aufeinanderfolgenden Gewinnungsfahrten, da der Strebförderer dann auf den freigeschnittenen Liegendhorizont vorgerückt ist und damit bei der nächsten Passage des Walzenschrämladers der Regelerfolg, gemessen an der dann festzustellenden Durchgangshöhe, kontrolliert werden kann. Diese noch vorhandene Regeltotzeit ergibt sich zwangsläufig aus dem erforderlichen Abstand zwischen den Schneidesalzen, dem Strebförderer und den an dem auf dem Strebförderer fahrenden Walzengrundkörper angeordneten Radarsensoren.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Veränderung der Schneidhöhe nach Abschluss einer Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers längs des Strebes vorgenommen wird, so dass die Verhältnisse während einer Gewinnungsfahrt jeweils konstant bleiben und jeweils zu Vergleichszwecken zur Verfügung stehen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Veränderung der Schneidhöhe der Schneidesalzen kontinuierlich als Reaktion auf in der Rechnereinheit detektierte Soll-Ist-Abweichungen erfolgt; hierdurch ist eine Anpassung an momentane Lageveränderungen der Strebausrüstung gegeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind an den beigefügten Enden des Walzengrundkörpers jeweils Radarsensoren angeordnet, wobei der jeweils in Fahrtrichtung vordere Radarsensor die Ist-Signale für den gemessenen Abstand liefert. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die von beiden Radarsensoren aufgenommenen Signale fortlaufend an die Rechnereinheit übermittelt und dort ausgewertet werden, wobei im Falle einer festgestellten Abweichung der von dem in Fahrtrichtung vorderen Radarsensor gemessenen Durchgangshöhe von dem Soll-Wert unmittelbar ein Steuerbefehl für die in Fahrtrichtung hintere Schneidwalze des Walzenschrämladers generiert wird.
Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass zusätzlich die bei aufeinanderfolgenden Gewinnungsfahrten durch die jeweils generierten Steuerbefehle eingestellten Korrekturwerte für die Schneidhöhe der Schneidesalzen miteinander abgeglichen und der aus den Korrekturwerten ermittelte Summenwert als Maß für eine eingetretene Konvergenz herangezogen und bei zukünftigen Gewinnungsfahrten bei der Festlegung einer notwendigen Schneidhöhenanpassung berücksichtigt wird, können auf diese Weise Rückschlüsse auf eine zwischenzeitlich eingetretene Konvergenz gezogen werden. Kommt es während einer ersten Gewinnungsfahrt zu einem Korrekturbedarf für die Schneidhöhe, so kann für die folgende Gewinnungsfahrt überprüft werden, ob nach Ausführung der Korrektur die vorgegebene Streböffnung freigeschnitten wird. Ergibt sich dabei nun ein erneuter Korrekturbedarf, so kann dieser nur durch eine zwischenzeitlich eingetretene Konvergenz hervorgerufen sein.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strebhöhenbestimmung über die Radarmessungen dadurch ergänzt wird, dass mittels an wenigstens drei der vier Hauptbauteile jedes Schildausbaugestells wie Bodenkufe, Bruchschild, Traglenkern und bruchseitigem Bereich der Hangendkappe angebrachter Neigungssensoren die Neigung der Schildbauteile gegen die Horizontale in Schreitrichtung ermittelt und aus den gemessenen Daten in einer Rechnereinheit durch Vergleich mit darin abgelegten, die geometrische Ausrichtung der Bauteile und deren Bewegung während des Schreitens definierenden Basisdaten die jeweils bankrechte Höhe (h₁) des Schildausbaugestells an dem vorderen Ende der Hangendkappe als Maß für die Ist-Streböffnung berechnet wird und die so ermittelten Ist-Werte der Schildhöhenberechnung der die Ist-Werte aus der Durchgangshöhenmessung verarbeitenden Rechnereinheit zugeführt werden. Während die Radarmessung Daten jeweils nur während des Durchgangs der Gewinnungsmaschine unter dem jeweiligen Schildausbaugestell liefert und somit eine zu geringe Durchgangshöhe nicht im vorhinein erkannt und bei der Festlegung der Gewinnungsparameter berücksichtigt werden kann, ist mit der ergänzenden Ermittlung der Streböffnung über die Schildhöhenerfassung der Vorteil verbunden, dass die somit an einzelnen Schildausbaugestellen gewonnenen Daten zusätzlichen Aufschluss über das Verhalten von einzelnen Abschnitten der Strebfront beziehungsweise der gesamten Strebfront bei fortschreitendem Verhieb geben, wodurch eine integrale Prozesssteuerung des jeweiligen Abbaubetriebes ermöglicht ist.
So kann aus dem Verhältnis der berechneten und der gemessenen Streböffnung zu den für den jeweiligen Abbaubetrieb geltenden Lagerstättendaten, wie beispielsweise die sich gegebenenfalls über die Länge des Strebes ändernde Flözmächtigkeit, im vorhinein darauf geschlossen werden, ob die Gefahr von Aufsetzern innerhalb der Strebausrüstung aufgrund des auf den Schildausbaugestellen auflastenden Hangenden besteht oder ob ein Überschreiten der oberen Verstellgrenze der Schildausbaugestelle bei einem angestrebten Automatikbetrieb droht. Die Gefahr eines Aufsetzens besteht darin, wenn bei eintretender Konvergenz die Schildstempel ganz eingefahren sind und aufgrund des dann auflastenden Hangenden das Schildausbaugestell blockiert ist und nicht mehr vorgezogen werden kann; eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Stahlbau an der unteren Verstellgrenze im Lemniskatengetriebe des Schildausbaugestells oder im Gelenk Hangendkappe/Bruchfeld blockiert und auch dann nicht mehr vorgezogen werden kann. Schließlich kann es auch zu einem Aufsetzen der Hangendkappe des Schildausbaugestells auf der Oberkante der Brake des Strebförderers kommen, wodurch ein Rücken des Strebförderers und/oder ein Vorziehen des Schildausbaugestells ebenfalls verhindert beziehungsweise zumindest in einem hohen Maße behindert ist. Die vorstehenden Gefahrenmomente gelten insbesondere für das Durchfahren von Sätteln oder Mulden im Flözverlauf, dem durch eine entsprechende Einrichtung der Schneidhöhe des Walzenschrämladers von vorneherein Rechnung getragen werden kann. Weiterhin können die entsprechenden Streböffnungsdaten Aufschluss über einen eventuellen Nachfall aus dem Hangenden, das Auftreten von Flözverjüngungen, das „Auf-Kohle-Fahren” des Walzenschrämladers beziehungsweise einen eventuellen Liegendeinschnitt des Walzenschrämladers geben.
Somit liefert die Schildhöhenerfassung Daten für die zu erwartende Streböffnung in einer Vorausschau, die dann mit den von dem Walzenschrämlader bei dessen Durchgang gemessenen Daten verglichen werden können. Somit lassen sich die Genauigkeiten beider Verfahrensweisen besser abschätzen. Die beiden Verfahrensweisen bilden insoweit eine Ergänzung zueinander, so dass eine Redundanz bei der Überprüfung der jeweiligen Streböffnung gegeben ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch bei Ausfall eines der beiden Systeme für die Ermittlung der Streböffnung die Gewinnung auf der Basis des verbleibenden Messsystems fortgesetzt werden kann.
Insofern ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die Ist-Werte aus der Durchgangshöhenmessung unter Berücksichtigung der Bauhöhe der Hangendkappe und des Aufbaus von Strebförderer und Walzengrundkörper in eine Ist-Streböffnung umgerechnet und mit der Ist-Streböffnung als Ergebnis der Schildhöhenberechnung abgeglichen werden.
Es ist weiter zu berücksichtigen, dass die Neigung der Schneidesalzen des Walzenschrämladers zum Kohlenstoß in Abbaurichtung einen erheblichen Anteil bei der Veränderung der Streböffnung durch die Schneidarbeit haben kann. Diese Neigung kommt dadurch zustande, dass bei einer Korrektur der Schneidhöhe insbesondere der Liegendwalze das Überfahren der dadurch im Liegendhorizont entstandenen Stufe beim Vorrücken des Strebförderers in Abbaurichtung wegen der im Vergleich mit der Breite des Strebförderers mit dem darauf fahrenden Walzengrundkörper geringeren Schnittbreite der Schneidesalzen es zu einem Kippen des Strebförderers zum Liegenden oder auch zum Hangenden hin kommt. So ergibt sich bei üblichen geometrischen Abmessungen im Rahmen einer heute eingesetzten Strebausrüstung bei einem Differenzwinkel zwischen dem Flözverlauf und der Lage des Strebförderers in Abbaurichtung von nur 6 gon eine Strebhöhenveränderung von bis zu 100 mm, die erst im Rahmen von weiteren Gewinnungsfahrten korrigierbar ist. Hierzu ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Neigung von Strebförderer und/oder Walzenschrämlader gegen die Horizontale in Abbaurichtung mittels an Förderer und/oder Walzenschrämlader angebrachter Neigungssensoren ermittelt wird, wobei vorgesehen sein kann, dass der Neigungswinkel von Strebförderer und/oder Walzenschrämlader in ein Verhältnis zum an der Hangendkappe des Schildausbaugestells und/oder an der Bodenkufe desselben ermittelten Neigungswinkel gesetzt und der daraus gebildete Differenzwinkel in die Berechnung der sich bei mehreren aufeinander folgenden Schreitzyklen des Schreitausbaugestells einstellenden Ist-Streböffnung einbezogen wird. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass das Verhalten der Strebfront insgesamt frühzeitig erkennbar wird, so dass durch rechtzeitiges Gegensteuern nachteiligen Einflüssen auf die sich durch die Gewinnungsarbeit einstellende Streböffnung entgegengewirkt werden kann, soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, dass die durch den ermittelten Differenzwinkel vorgegebene Neigung der Schneidesalzen des Walzenschrämladers in Abbaurichtung quer zur Schneidrichtung bei der Festlegung einer notwendigen Schneidhöhenanpassung berücksichtigt wird.
Bezüglich einer Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Radarsensoren bündig in die Oberfläche des Walzengrundkörpers eingelassen sind, so dass insofern ein exakter Wert für die Streböffnung gemessen werden kann. Um die Funktion der Radarsensoren jeweils sicherzustellen, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung an dem Walzengrundkörper eine Hochdruckwasserspülvorrichtung für die Radarsensoren eingerichtet, die nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeitgesteuert ist. In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Hochdruckwasserspülvorrichtung ereignisgesteuert ist, d. h. beispielsweise der Verschmutzungsgrad erkannt wird und bei einer die Messgenauigkeit einschränkenden Verschmutzung die Zuschaltung der Hochdruckwasserspülvorrichtung erfolgt.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zur Reinigung der Radarsensoren eine mechanisch arbeitende Abstreifvorrichtung vorgesehen ist. Auch hier kann eine zeitgesteuerte oder ereignisgesteuerte Ansteuerung der Abstreifvorrichtung vorgesehen sein. Soweit bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die im Bereich der Oberfläche des Walzengrundkörpers angeordneten Radarsensoren im Hauptverschmutzungsbereich des Walzengrundkörpers angeordnet sind, kann zur Reduzierung der Verschmutzung alternativ vorgesehen sein, die Radarsensoren seitlich an der Fahrwegsseite des Maschinenkörpers anzuordnen, wobei vorzugsweise die Radarsensoren zwischen den an dem Walzengrundkörper angeordneten Winden und damit in einem auch mechanisch geschützten Bereich angeordnet sein können. Mit Blick auf eine Reduzierung der Verschmutzung kann vorgesehen sein, dass die Radarsensoren nicht mit einer „Blickrichtung” senkrecht nach oben zu der Hangendkappe des Schildausbaus angeordnet sind, sondern in einem Winkel zur Oberfläche des Walzengrundkörpers, so dass die insoweit geneigte Oberfläche der Radarsensoren weniger schmutzanfällig ist. Im Zuge der Auswertung der von den Radarsensoren empfangenen Signale ist in einem solchen Falle dafür Rechnung zu tragen, dass der gemessene längere Weg der Radarsignale in einen senkrechten Abstand zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers und der Unterseite der Hangendkappe des Schildausbaus umgerechnet wird.
Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann dabei vorgesehen sein, dass zwei Radarsensoren im Abstand zueinander mit einer einander entgegengesetzten Abstrahlrichtung an dem Walzengrundkörper angeordnet sind; in einem solchen Fall können beide Signallaufzeiten in die gewünschte Abstandsbestimmung umgerechnet und die sich daraus ergebenden Abstände ins Verhältnis zueinander gesetzt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine Strebausrüstung mit Gewinnungsmaschine und lediglich mit ihren Hangendkappen dargestellten Schildausbaugestellen im Betriebseinsatz in einer schematischen Vorderansicht, in Abbaurichtung gesehen,
2a–c die Strebausrüstung gemäß 1 in Seitenansicht mit einer in zwei aufeinander folgenden Gewinnungsfahrten durchgeführten Vergrößerung der Ist-Höhe der Streböffnung,
3 eine Schildausbaugestell mit daran angeordneten Neigungssensoren in einer schematischen Seitenansicht.
Wie sich zunächst aus 1 ergibt, wird ein zwischen einem Hangenden 10 und einem Liegenden 11 bestehender Flözhorizont 12 mittels eines Walzenschrämladers 13 hereingewonnen, der zwei über Tragarme 15 an einem Walzengrundkörper 14 gehalterte Schneidesalzen 16a und 16b aufweist. Bei einer mit Pfeil 17 gekennzeichneten Marschrichtung des Walzenschrämladers 13 längs des Flözhorizontes 12 arbeitet die Schneidesalze 16a als am Hangendhorizont schneidende voreilende Schneidwalze, während die am Liegendhorizont schneidende Schneidesalze 16b als nacheilende Schneidesalze arbeitet. Der Hangendbereich des Flözhorizontes 12 wird durch senkrecht zur Marschrichtung 17 des Walzenschrämladers 13 ausgerichtete Schildausbaugestelle 25 (2) abgestützt, von denen in 1 lediglich deren Hangendkappen 28 zu erkennen sind.
Um die Durchgangshöhe zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers 14 und der Unterseite der bei der Gewinnungsarbeit jeweils unterfahrenen Hangendkappe 28 des betreffenden Schildausbaugestells 25 zu messen, sind an dem Walzengrundkörper 14 zwei Radarsensoren 18 angeordnet, die bündig in die Oberfläche des Walzengrundkörpers 14 eingelassen sind. Die Radarsensoren 18 senden senkrecht nach oben in Richtung der Hangendkappen 28 Signale aus und nehmen die reflektierten Signale wieder auf, so dass der Abstand zwischen den Hangendkappen 28 und dem Walzengrundkörper 14 in einfacher Weise bestimmt werden kann, und zwar schon frühzeitig bereits während der Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers 13. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Radarsensoren 18 jeweils am vorderen und hinteren Ende des Walzengrundkörpers 14 angeordnet und bündig in die Oberfläche des Walzengrundkörpers eingelassen. Wie nicht weiter dargestellt, können entsprechende Reinigungseinrichtungen in Form von mechanischen Abstreifern oder Hochdruckwasserspülvorrichtungen vorgesehen sein.
Wie sich ferner aus 1 ergibt, ist die mit Pfeil 19 bezeichnete Mächtigkeit des Flözhorizontes 12 geringer als die durch Pfeil 20 gekennzeichnete Mindest-Durchgangshöhe der Strebausrüstung, so dass zur Herstellung beziehungsweise Beibehaltung der Mindest-Durchgangshöhe 20 die nacheilende Schneidesalze 16b jeweils einen Liegendeinschnitt 21 durchführt.
Ist die über den Einsatz der Radarsensoren 18 bestimmte Durchgangshöhe 22 (2a) zwischen den Hangendkappen 28 und dem Walzengrundkörper 14 bekannt, so lässt sich daraus in einfacher Weise auch die Ist-Höhe der Streböffnung bestimmen, da der Abstand zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers 14 und dem Liegendhorizont 11 durch den aus dem auf dem Liegendhorizont aufliegenden Strebförderer 23 und dem darauf fahrenden Walzenschrämlader 13 bestehenden Stahlbau mit einem fixen Wert vorgegeben ist.
Wie nun in 2a dargestellt ist, wird während der Gewinnungsarbeit die mit Pfeil 22 bezeichnete Durchgangshöhe zwischen Hangendkappe 28 und Walzengrundkörper 14 über die Radarsensoren 18 bestimmt, aus der die zwischen dem Hangenden 10 und dem Liegenden 11 bestehende Ist-Höhe der Streböffnung bestimmbar ist. Aus 2a ist ersichtlich, dass diese Ist-Höhe der Streböffnung geringer ist als die Mindest-Durchgangshöhe 20 der Strebausrüstung, so dass die nacheilende Schneidesalze 16b bei jeder Gewinnungsfahrt jeweils einen zusätzlichen Liegendeinschnitt ausführen muss, um die insgesamt freigeschnittene Höhe der Streböffnung schrittweise zu vergrößern. Wie sich dazu aus einem Vergleich der 2a–2b–2c ergibt, kann mit zwei Gewinnungsfahrten und damit mit zwei Schnitten der gewünschte Regelerfolg einer Einstellung der Mindest-Durchgangshöhe 20 erreicht werden. Da ohne jede Zeitverzögerung die tatsächlich freigeschnittene Höhe der Streböffnung bei jeder Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers 13 bestimmt wird, wird gleichzeitig auch eine kurzfristige, konvergenzbedingte Hebung des Liegenden 11 berücksichtigt, da jeweils auf die tatsächlich freigeschnittene lichte Höhe des Strebes abgestellt ist.
Insbesondere aus 2c ist erkennbar, dass der Strebförderer 23 und der darauf fahrende Walzenschrämlader 13 nach zwei Schritten bereits auf dem der gewünschten Soll-Höhe der Streböffnung entsprechenden Liegendniveau stehen, während die Schildausbaugestelle 25 trotz entsprechenden Nachziehens noch auf dem ursprünglichen Liegendniveau gemäß 2a stehen. Wird demnach eine Regelung der Gewinnungsarbeit an einer aus der Stellung der Schildausbaugestelle 25 abgeleiteten Bestimmung der Ist-Höhe der Streböffnung orientiert, so führt dies zu falschen Ergebnissen beziehungsweise Schlussfolgerungen, weil auch in der zu 2c dargestellten Lage der Strebausrüstung eine an den Schildausbaugestellen 25 bestimmte Höhe der Streböffnung immer noch als zu gering bezogen auf die Mindest-Durchgangshöhe der Strebausrüstung eingestuft wird mit der Folge, dass weitere zusätzliche Liegendeinschnitte an dem Walzenschrämlader 13 eingeleitet werden würden, um die vermeintlich noch zu geringe Ist-Höhe der Streböffnung zu vergrößern, obwohl die Soll-Höhe der Streböffnung ab der in 2c dargestellten Lage des Walzenschrämladers 14 bereits erreicht ist.
Gleichwohl kann die Strebhöhensteuerung über den Einsatz der Radarsensoren an dem Walzenschrämlader 13 hinaus dadurch ergänzt und in ihrem Regelverhalten überprüft und verbessert werden, dass zusätzlich eine Erfassung der Ist-Höhe der Streböffnung auch im Bereich der Schildausbaugestelle 25 durchgeführt wird. Hierzu sind an jedem Schildausbaugestell 25 Neigungssensoren angebracht, so dass es möglich ist, allein aufgrund der mit einem vergleichsweise geringen Aufwand zu ermittelnden geometrischen Verhältnisse beim Einsatz der Schildausbaugestelle 25 die am vorderen Ende der Hangendkappe 28 bestehende Streböffnung in Form der für diese Stelle ermittelten bankrechten Höhe (h₁) zu ermitteln.
Wie sich dazu aus 3 entnehmen lässt, weist ein Schildausbaugestell 25 eine Bodenkufe 26 auf, auf der in paralleler Anordnung zueinander zwei Stempel 27 angesetzt sind, von denen in 3 nur ein Stempel erkennbar ist, und die an ihrem oberen Ende eine Hangendkappe 28 tragen. Während die Hangendkappe 28 an ihrem vorderen (linken) Ende in Richtung des Walzenschrämladers 13 vorsteht, ist an dem hinteren (rechten) Ende der Hangendkappe 28 ein Bruchschild 29 mittels eines Gelenks 30 angelenkt, wobei das Bruchschild von in der Seitenansicht zwei auf der Bodenkufe 26 ruhenden Traglenkern 31 gestützt ist. An dem Schildausbaugestell 25 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Neigungssensoren 32 angebracht, und zwar ein Neigungssensor 32 an der Bodenkufe 26, ein Neigungssensor 32 im hinteren Bereich der Hangendkappe 28 in Nähe des Gelenks 30 und ein Neigungssensor 32 an dem Bruchschild 29. Wie nicht weiter dargestellt ist, kann an dem vierten beweglichen Bauteil des Schildausbaugestells 25, den Traglenkern 31, ebenfalls ein Neigungssensor vorgesehen sein, wobei von den vier möglichen Neigungssensoren 32 jeweils drei Neigungssensoren eingebaut sein müssen, um mit den davon ermittelten Neigungswerten die Stellung des Schildausbaugestells in einem Abbauraum zu bestimmen. Weiterhin kann auf der in 3 im hinteren Bereich der Hangendkappe 28 dargestellte Neigungssensor 32 in den vorderen Kappenbereich verlagert werden, sofern in dem Kappenprofil hierfür ein geschützter Raum zur Verfügung steht. Insofern ist die Erfindung nicht auf die konkret in 3 dargestellte Anordnung der Neigungssensoren beschränkt, sondern umfasst alle möglichen Kombinationen von drei Neigungssensoren an den vier beweglichen Bauteilen des Schildausbaugestells.
Wie in 3 weiterhin angedeutet, lassen sich aufgrund der bekannten Kinematik des Schildausbaugestells 25 je nach der Stellung von Bodenkufe 26, Bruchschild 29 und Hangendkappe 28 zueinander die Höhen h₁, h₂ sowie h₃ ermitteln, wobei die Höhe h₁ für die Ermittlung der bankrechten Höhe der Streböffnung gilt, während die Höhe h₂ ein Maß für eine eventuelle Überhöhe bei einem vollständig ausgefahrenen Schildausbaugestell beziehungsweise für eine Aufsetzergefahr bildet, während die Höhe h₃ zur Betrachtung der Konvergenz herangezogen werden kann. Die Ermittlung der Höhen h₁, h₂ und h₃ kann anhand der Messwerte der Neigungssensoren 17 erfolgen, wobei die von diesen Sensoren 17 gemessenen Werte in einer nicht weiter dargestellten Recheneinheit mit den darin abgelegten Basisdaten für die geometrische Ausrichtung der Bauteile und deren Bewegungsverhalten zueinander verglichen werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Schildausbaugestelle 25 nach deren Einbau in die Strebausrüstung kalibriert werden, indem die Hangendkappe 28, der Bruchschild 29 und die Bodenkufe 26 mittels Handinklinometer in eingebautem Zustand eingemessen und die Messwerte in die entsprechende Steuerung des Schildausbaugestells 25 eingegeben werden. Soweit in der Schildsteuerung dann die Höhenwerte h₁, h₂ und h₃ angezeigt werden, können diese Höhenwerte mit Maßbändern nachgemessen und anschließend die Neigungssensoren entsprechend kalibriert werden.

Claims

Verfahren zur automatisierten Herstellung einer definierten Streböffnung bei einen Strebförderer (23), einen Walzenschrämlader (13) als Gewinnungsmaschine sowie einen hydraulischen Schildausbau (25) aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem mittels wenigstens eines an dem Walzengrundkörper (14) des Walzenschrämladers (13) angebrachten Radarsensors (18) der Abstand (22) zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers (14) und der Unterseite der bei der Gewinnungsarbeit jeweils unterfahrenen Hangendkappe (28) des Schildausbaus (25) gemessen und als Ist-Wert für die Durchgangshöhe (22) des Walzenschrämladers (13) unter dem Schildausbau in eine Rechnereinheit eingegeben und dort mit einem dort abgelegten Soll-Wert verglichen wird, wobei bei einer festgestellten Abweichung Steuerbefehle für eine Anpassung der Schneidhöhe wenigstens einer der beiden Schneidesalzen (16a; b) des Walzenschrämladers (13) generiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Veränderung der Schneidhöhe nach Abschluss einer Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers (13) längs des Strebes vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Veränderung der Schneidhöhe der Schneidesalzen (16a, b) kontinuierlich als Reaktion auf in der Rechnereinheit detektierte Soll-Ist-Abweichungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem an den beiden Enden des Walzengrundkörpers (14) jeweils ein Radarsensor (18) angeordnet ist und der jeweils in Fahrtrichtung vordere Radarsensor (18) die Ist-Signale für den gemessenen Abstand liefert.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem an den beiden Enden des Walzengrundkörpers (14) jeweils ein Radarsensor (18) angeordnet ist und die von beiden Radarsensoren (18) aufgenommenen Signale fortlaufend an die Rechnereinheit übermittelt und dort ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem im Falle einer festgestellten Abweichung der von dem in Fahrtrichtung (17) vorderen Radarsensor (18) gemessenen Durchgangshöhe (22) von dem Soll-Wert unmittelbar ein Steuerbefehl für die in Fahrtrichtung hintere Schneidesalze (16a, b) des Walzenschrämladers (13) generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem zusätzlich die bei aufeinander folgenden Gewinnungsfahrten durch die jeweils generierten Steuerbefehle eingestellten Korrekturwerte für die Schneidhöhe der Schneidesalzen (16a, b) miteinander abgeglichen und der aus den Korrekturwerten ermittelte Summenwert als Maß für eine eingetretene Konvergenz herangezogen und bei zukünftigen Gewinnungsfahrten bei der Festlegung einer notwendigen Schneidhöhenanpassung berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem mittels an wenigstens drei der vier Hauptbauteile jedes Schildausbaugestells (25) wie Bodenkufe (26), Bruchschild (29), Traglenkern (31) und bruchseitigem Bereich der Hangendkappe (28) angebrachter Neigungssensoren (32) die Neigung der Schildbauteile gegen die Horizontale in Schreitrichtung ermittelt und aus den gemessenen Daten in einer Rechnereinheit durch Vergleich mit darin abgelegten, die geometrische Ausrichtung der Bauteile und deren Bewegung während des Schreitens definierenden Basisdaten die jeweils bankrechte Höhe (h₁) des Schildausbaugestells (25) an dem vorderen Ende der Hangendkappe (28) als Maß für die Ist-Streböffnung berechnet wird und die so ermittelten Ist-Werte der Schildhöhenberechnung der die Ist-Werte aus der Durchgangshöhenmessung verarbeitenden Rechnereinheit zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die Ist-Werte aus der Durchgangshöhenmessung unter Berücksichtigung der Bauhöhe der Hangendkappe (28) und des Aufbaus von Strebförderer (23) und Walzengrundkörper (14) in eine Ist-Streböffnung umgerechnet und mit der Ist-Streböffnung als Ergebnis der Schildhöhenberechnung abgeglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die Neigung von Strebförderer (23) und/oder Walzenschrämlader (13) gegen die Horizontale in Abbaurichtung mittels an Strebförderer (23) und/oder Walzenschrämlader (13) angebrachter Neigungssensoren ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der Neigungswinkel von Strebförderer (23) und/oder Walzenschrämlader (13) in ein Verhältnis zum an der Hangendkappe (28) des Schildausbaugestells (25) und/oder an der dessen Bodenkufe (26) ermittelten Neigungswinkel gesetzt und der daraus gebildete Differenzwinkel in die Berechnung der sich bei mehreren aufeinander folgenden Schreitzyklen des Schreitausbaugestells (25) einstellenden Ist-Streböffnung einbezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die durch den ermittelten Differenzwinkel vorgegebene Neigung der Schneidesalzen (16a, b) des Walzenschrämladers (13) in Abbaurichtung quer zur Schneidrichtung bei der Festlegung einer notwendigen Schneidhöhenanpassung berücksichtigt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Radarsensoren (18) bündig in die Oberfläche des Walzengrundkörpers (14) eingelassen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher an dem Walzengrundkörper (14) eine Hochdruckwasserspülvorrichtung für die Radarsensoren (18) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Hochdruckwasserspülvorrichtung zeitgesteuert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Hochdruckwasserspülvorrichtung ereignisgesteuert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher an dem Walzengrundkörper (14) eine mechanisch arbeitende Abstreifvorrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Radarsensoren (18) seitlich an der Fahrwegseite des Walzengrundkörpers (14) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher die Radarsensoren (18) in ihrer Lage auf die Anordnung der Winden an dem Walzengrundkörper (14) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, bei welcher die Radarsensoren (18) in einem Winkel zur Oberfläche des Walzengrundkörpers (14) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher zwei Radarsensoren (18) im Abstand zueinander mit einer einander entgegengesetzten Abstrahlrichtung an dem Walzengrundkörper (14) angeordnet sind.