DE112008000670B4

DE112008000670B4 - Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage und Rinnenelement hierfür

Info

Publication number: DE112008000670B4
Application number: DE112008000670.9T
Authority: DE
Inventors: Adam Klabisch; Norbert Hesse; Klaus Duhnke; Diedrich Bettermann
Original assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2028-04-18
Also published as: DE112008000670T5; CZ2009596A3; PL389337A1; RU2422635C1; CO6241178A2; CN101663462A; WO2008131867A1; US20100117439A1; US8128176B2; CN101663462B; MX2009009973A; PL217681B1; UA95524C2; DE202007006122U1

Abstract

Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage, insbesondere einer Kohlenhobelanlage, mit: einem rückbaren Förderer (1), der aus einzelnen Rinnenelementen (1') zusammengesetzt ist, die jeweils einen Fördererrinnenschuß (2) mit Obertrum (34) und Untertrum (32) sowie einen abbaustoßseitig angebauten Führungsschuß (4) als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine aufweisen, und mindestens einem optischen Erkennungssensor (20), der einen in einem Sensorträger (27) aufgenommenen, mittels wenigstens eines Druckmittels (26) gegen eine abzutastende Kohle-Liegendgestein-Grenzschicht andrückbaren Sensorkopf (24) aufweist, wobei über die Länge des Förderers verteilt mehrere Rinnenelemente (1') als Sensorrinnen (50) ausgebildet sind, die mit einer geschützten und zum Liegenden offenen Ausnehmung (21) versehen sind, in der der Sensorträger (27) zusammen mit dem Sensorkopf (24) demontierbar angeordnet oder anordbar ist, der Sensorträger (27; 127) in einer nahe des abbaustoßseitigen Seitenprofils (35; 135) von Obertrum (34, 134) und Untertrum (32, 132) ausgebildeten Ausnehmung (21; 121) angeordnet ist und die Ausnehmung (21; 121) in einer abbaustoßseitigen Seitenwange des Fördererrinnenschuß (2, 102) oder in einer versatzseitigen Anschlußwand (17, 117) des Führungsschuß (4, 104) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage, insbesondere einer Kohlenhobelanlage, mit einem rückbaren Förderer, der aus einzelnen Rinnenelementen zusammengesetzt ist, die jeweils einen Fördererrinnenschuß mit Obertrum und Untertrum sowie einen abbaustoßseitig an diesem angebauten Führungsschuß mit Führungselementen als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine aufweisen, und mit mindestens einem optischen Erkennungssensor zum Abtasten der Kohle-Liegendgestein-Grenzschicht, welcher Erkennungssensor einen in einem Sensorträger aufgenommenen, mittels wenigstens eines Druckmittels gegen die abzutastende Grenzschicht andrückbaren Sensorkopf aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Rinnenelement für einen Förderer einer Bergbaugewinnungsanlage, mit einem Fördererrinnenschuß mit Obertrum und Untertrum sowie einem abbaustoßseitig an diesem angebauten Führungsschuß als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine, insbesondere zur Verwendung in einer solchen Einrichtung.
Im untertägigen Bergbau bestehen seit langem Bestrebungen, im laufenden Abbaubetrieb die Grenzschicht zwischen dem Liegenden und der Kohle abzutasten, um entsprechend den ermittelten Werten für die Grenzschicht die untertägige Gewinnungsanlage möglichst optimal an den Verlauf der Kohleschicht oberhalb einer das Liegende dann bildenden Gesteinsschicht, die nicht hereingewonnen werden soll, anzupassen (Schnitthorizonteinstellung). Zum Abtasten der Grenzschicht werden üblicherweise optische Erkennungssensoren eingesetzt, die einen optischen Sensorkopf sowie ein diesem vorgeschaltetes optisches Fenster wie insbesondere ein Saphirfenster aufweisen. Mit Sensoren im Sensorkopf wird optisch das unterschiedliche Reflektionsvermögen von Liegendgestein und Kohle ausgenutzt und als Meßsignal über Lichtwellenleiter einem opto-elektrischen Wandler und nachfolgend einer Auswerteeinheit zugeführt, die aus den Ausgangssignalen den Verlauf der Grenzschicht zwischen Liegendgestein und Kohle errechnet.
Bei den bisher im untertägigen Bergbau meist testweise eingesetzten Erkennungssystemen für den Verlauf der Grenzschicht Liegendgestein/Kohle wird der optische Erkennungssensor in die Bergbaugewinnungsmaschine eingebaut, so daß mit einem Erkennungssensor oder ggf. mit zwei optischen Erkennungssystemen an der Bergbaumaschine permanent für die aktuelle Position der Bergbaugewinnungsmaschine ein Meßsignal vorliegt. Eine solche, gattungsgemäße Einrichtung für eine Kohlenhobelgewinnungsanlage wird in der DE 199 25 949 B1 im einzelnen beschrieben. Der bekannte Erkennungssensor ist verschieblich innerhalb eines Sensorträgers angeordnet und als Austauschteil in einer Ausnehmung im Hobelkörper des Gewinnungshobels verankert. Der Sensorkopf wird mit einer Druckfeder in Richtung des Liegenden vorgespannt, um einen Kontakt zur abzutastenden Grenzschicht zu gewährleisten. Der Sensorträger sitzt hierbei außermittig der Mittelachse des Hobelkörpers nahe eines der beiden schwenkbaren Werkzeugträgers des Kohlenhobels. Der Sensorkopf ist stirnseitig mit einem Verschleißschuh ausgestattet, der das Kristallfenster vor Zerstörung schützen soll. Im Dauerbetriebseinsatz zeigt sich jedoch, daß die Standzeit des optischen Erkennungssensors relativ niedrig ist und ein Austausch des optischen Erkennungssensors spätestens nach zwei bis drei Monaten erfolgen muß. Erfahrungen im Betriebseinsatz zeigen, daß die Lebensdauer abnimmt, je stärker die Anpreßkraft des Sensorkopfes mittels der Druckfedern an die abzutastende Grenzschicht gewählt wird, je unebener der Verlauf des Liegenden aufgrund von Senken oder Mulden ist und je höher die Hobelgeschwindigkeit gewählt wird. Bei einer außermittigen Anordnung des optischen Erkennungssensors ergeben sich außerdem unterschiedliche Belastungen für die unterschiedlichen Hobelrichtungen.
In der DE 44 14 578 C2 ist von der Anmelderin zur Ermittlung der Grenzschicht Liegendgesteine/Kohle mittels optischer Erkennungssensoren vorgeschlagen worden, die optischen Erkennungssensoren nicht mit der Gewinnungsanlage mitzuführen, sondern in den vorderen Fuß der Maschinenfahrbahn der Maschinenführung zu integrieren, damit die optischen Erkennungssensoren permanent über dem Liegenden angeordnet sind und die Grenzschicht abtasten können. Der Vorteil dieser im wesentlichen ortsfesten Anordnung der optischen Erkennungssensoren liegt in einer erheblich erhöhten Betriebssicherheit aufgrund deutlich geringerer Beanspruchungen der einzelnen Erkennungssensoren. Nachteilig ist jedoch, daß an der Maschinenfahrbahn für den Kohlenhobel nur ein geringer Einbauraum für die optischen Erkennungssensoren zur Verfügung steht und die Lichtwellenleiter jedenfalls teilweise an der Unterseite der Maschinenfahrbahn ungeschützt verlegt werden müssen. Eine praktische Umsetzung der in der DE 44 14 578 C2 vorgeschlagenen Anordnung der Erkennungssensoren hat bis heute nicht stattgefunden.
Aus der DE 38 41 524 A1 ist eine Vorrichtung zum Erkennen eines Schneidhorizonts für Gewinnungsmaschinen bekannt, die einen auf dem Liegenden schleifend geführten Sensorkopf mit einer Ausnehmung aufweist, in welchem ein Messeinsatz lösbar einsetzbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizontes einer Bergbaugewinnungsanlage sowie hierfür geeignete Rinnenelemente zu schaffen, die bei erhöhter Betriebssicherheit und minimierter Verschleißanfälligkeit eine sichere Abtastung der Grenzschicht Kohle/Liegendgestein ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer entsprechenden Einrichtung dadurch gelöst, daß über die Länge des Förderers verteilt mehrere Rinnenelemente als Sensorrinnen ausgebildet sind, die mit einer geschützten und zum Liegenden offenen Ausnehmung versehen sind, in der ein Sensorträger mit Sensorkopf demontierbar angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kommt weiterhin ein mittels eines Druckmittels gegen die abzutastende Grenzschicht andrückbarer Sensorkopf zum Einsatz, der jedoch nicht, wie beim gattungsgemäßen Stand der Technik, der bewegten Gewinnungsmaschine zugeordnet ist, sondern stationär über die Länge des Förderers verteilt mehreren Rinnenelementen zugeordnet ist, die hierdurch Sensorrinnen bilden. Da im wesentlichen stationäre und allenfalls durch den Rückvorgang bewegte optische Erkennungssensoren zum Einsatz kommen, sind die auf das optische Fenster wie insbesondere das Saphirfenster einwirkende Reibung sowie eventueller Verschleiß aufgrund der mittels der Druckelemente aufgebrachten Anpreßkraft an das Liegende wesentlich niedriger als bei optischen Erkennungssensoren, die mit der Gewinnungsmaschine mitgeführt werden. Ferner ist nicht mehr erforderlich, eine Funkübertragung zwischen dem bewegten optischen Erkennungssensor und den Schilden od. dgl. zu installieren, da die Datenübertragung problemlos über kabelgebundene Übertragungsleitungen erfolgen kann.
Um trotz der über die Länge des Förderers verteilt angeordneten optischen Erkennungssensoren genügend Informationen für den Verlauf der Grenzschicht zwischen Kohle und Liegendgestein zur Verfügung zu stellen, kann jedes Rinnenelement des Förderers, ggf. aber auch nur jedes n-te, z. B. jedes fünfte bis fünfzehnte, vorzugsweise etwa jedes achte bis zehnte Rinnenelement des Förderers als Sensorrinne ausgebildet werden. Je nach Länge eines einzelnen Rinnenschusses ergibt sich dann ein Abstand von etwa 1,8 bis 15 m oder etwa 20 m zwischen zwei optischen Erkennungssensoren, so daß selbst bei Ausfall eines optischen Erkennungssensors an einer Sensorrinne genügend Informationen zur Verfügung stehen, den Liegendverlauf aus den Signalen der Erkennungssensoren sicher zu bestimmen und als Steuerinformation zum Ansteuern der untertägigen Bergbaugewinnungsanlagen bereitzustellen. Die Ansteuerung der untertägigen Bergbaugewinnungsanlage kann insbesondere über üblicherweise vorhandene Stellzylinder erfolgen, die die Arbeitslage der Gewinnungsmaschine an ein verändertes Liegendniveau anpassen und somit den Schneidhorizont der Gewinnungsmaschine dem tatsächlichen Liegendverlauf nachführen.
Die obige Aufgabe wird insbesondere auch durch geeignete, als Sensorrinnen ausgebildete Rinnenelemente gelöst, die eine geschützte und zum Liegenden offene Ausnehmung zur demontierbaren Aufnahme eines Sensorträgers für einen optischen, an die Grenzschicht mittels wenigstens eines Druckmittels andrückbaren Erkennungssensor zum Abtasten der Kohle-Gestein-Grenzschicht aufweisen. Erfindungsgemäß ist der Sensorträger in einer in der Nähe der abbaustoßseitigen Seitenprofile von Obertrum und Untertrum ausgebildeten Ausnehmung angeordnet. Der Sensorträger hat dann einen geringen Abstand von der Abbaufront, der in etwa der notwendigen Tiefe der Maschinenführung zum Führen der die Lösewerkzeuge tragenden Gewinnungsmaschine entspricht. Der bei der Erfindung bewußt gewählte Abstand der Position des Erkennungssensor vom Fuß der Maschinenführung erhöht erheblich den zur Verfügung stehenden Bauraum für die Ausnehmung, so daß deutlich verschleißfester und gleichzeitig mit einem Druckmittel versehene optische Erkennungssensoren eingesetzt werden können. Erfindungsgemäß ist die Ausnehmung in einer abbaustoßseitigen Seitenwange des Fördererschusses oder in einer versatzseitigen Anschlußwand des Führungsschusses ausgebildet sein. Die Anordnung der Ausnehmung und mithin auch des Sensorträgers samt Sensorkopf in einer Anschlußwand des Führungsschuß ist besonders einfach zu realisieren, wenn der Führungsschuß aus einem Gußteil mit integraler und entsprechend kräftig ausgebildeter Anschlußwand besteht.
Die bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Rinnenelemente betrifft Hobelanlagen, bei denen die Maschinenführung als Hobelführung mit Kettenkanälen für eine Zugkette für den Gewinnungshobel und mit einer Maschinenfahrbahn für den Gewinnungshobel ausgebildet ist, wobei dann die Ausnehmung bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung versatzseitig der Kettenkanäle angeordnet ist oder wird. Die Positionierung der optischen Erkennungssensoren versatzseitig der Kettenkanäle vereinfacht gegenüber sämtlichen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erheblich die Wartung, da eine Demontage oder Montage der optischen Erkennungssensoren erfolgen kann, ohne daß die Maschinenfahrbahn demontiert werden muß bzw. der Bergmann vor den Hobelkörper treten muß. Für die Wartung und eine ggf. erforderliche Montage oder Demontage ist besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmung im Förderer- oder Führungsschuß von oben nach unten verläuft und eine Montage/Demontage des Sensorträgers vom Obertrum des Förderers her ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ausnehmung einen zylindrischen Querschnitt aufweisen und/oder der Sensorträger ist als vorzugsweise zylindrisches, in die Ausnehmung einsetzbares Gehäuseteil ausgebildet, in dessen Innenraum das Druckmittel angeordnet und der Sensorkopf mittels des Druckmittels verschieblich gelagert sind.
Da an einer Seitenwand bzw. Anschlußwand zwischen Förderer und Maschinenführung ausreichend Bauhöhe zur Verfügung steht, können dann im wesentlichen Sensorträger weiterverwendet werden, wie sie in der DE 199 25 949 A1 beschrieben sind, auf deren Offenbarungsgehalt hierzu Bezug genommen wird. Bei der entsprechenden Ausgestaltung kann die Montage-/Demontageöffnung für die Ausnehmung zur Aufnahme des Sensorträgers insbesondere mittels eines demontierbaren Seitenprofilstücks für das abbaustoßseitige Seitenprofil des Fördererobertrums abgedichtet oder verschlossen werden. Ein demontierbares Seitenprofilstück kurzer Baulänge kann relativ einfach als Überbrückungsstück mittels Verschraubungen an einem Rinnenelement od. dgl. verankert werden.
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann der Sensorträger in eine randoffene Ausnehmung an der Unterseite des Führungs- oder Rinnenschuß angeordnet sein, wobei bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise der Sensorträger mittels des wenigstens einen Druckmittels relativ zum Führungs- oder Rinnenschuß verschieblich gelagert ist. Bei dieser Ausgestaltung wird mithin nicht mehr der Sensorkopf relativ zum Sensorträger mittels des Druckmittels bewegt, sondern es kommt ein verschleißfest ausgebildeter Sensorträger zum Einsatz, in den der Sensorkopf fest integriert ist, wobei der gesamte Sensorträger zusammen mit dem Sensorkopf beweglich in der Ausnehmung angeordnet wird, um jederzeit sicherzustellen, daß der Sensorkopf im Sensorträger unabhängig vom Verlauf des Liegenden an die abzutastende Grenzschicht angedrückt wird. Die Ausnehmung für derartige Sensorträger kann insbesondere im geschützten Bereich versatzseitig der Anschlußwand der vorzugsweise als Gußteil ausgeführten Maschinenführung ausgebildet sein. Eine entsprechende Maschinenführung kann insbesondere eine Anschlußwand aufweisen, die zumindest partiell einen Profilschenkel für Kratzer im Untertrum bildet und eine Anschweißstelle für einen Untertrumboden aufweist, wobei die Ausnehmung für den Erkennungssensor dann unterhalb des Untertrumbodens und versatzseitig der Anschlußwand ausgebildet ist. Entsprechende Rinnenelemente können insbesondere unterhalb des Untertrumbodens eine Auflagerrippe aufweisen, an der dann der Sensorträger verschieblich gelagert ist. Die Auflagerrippen können zugleich einen seitlichen Schutz für den beweglichen Sensorträger bilden, insbesondere wenn der Sensorträger zwischen zwei Auflagerrippen angeordnet ist.
Eine Sensorelektronik zur opto-elektronischen Signalwandlung kann unmittelbar in der Ausnehmung angeordnet sein. Alternativ kann eine Sensorelektronik an der versatzseitigen Seitenwand des Rinnenelementes angeordnet sein, wobei dann besonders vorteilhaft ist, wenn ein optisches Verbindungskabel wie insbesondere ein Lichtwellenleiter oder ein Lichtwellenleiterbündel im Zwischenboden zwischen Obertrum und Untertrum verlegt ist. Falls der Sensorträger zugleich mit einer Sensorelektronik ausgestattet ist und zusammen mit dieser in der Ausnehmung angeordnet ist, kann alternativ ein elektrisches Verbindungskabel im Zwischenboden zwischen Obertrum und Untertrum verlegt sein, um die elektrische Versorgung und die Signalzuführung zwischen einer Ausbau- oder Strebsteuerung und den optischen Erkennungssensoren zu gewährleisten.
Bei sämtlichen Ausgestaltungen ist besonders vorteilhaft, wenn das Druckmittel aus wenigstens einer Feder besteht. Bei einem als zylindrisches Gehäuseteil ausgebildeten Sensorträger kann die Feder innerhalb des Gehäuseteils positioniert sein und den Sensorkopf relativ zum Gehäuse in Richtung der abzutastenden Grenzschicht drücken. Bei einem innerhalb der Ausnehmung beweglichen Sensorträger kommen vorzugsweise mehrere Druckfedern zum Einsatz. Dem Sensorkopf ist vorzugsweise ein optisches Fenster, insbesondere ein Saphirfenster, vorgeschaltet. Da die gesamte Bergbaugewinnungsanlage nach jedem Durchgang der Gewinnungsmaschine um die Schnittiefe gerückt wird, ist dem Sensorkopf oder insbesondere dem optischen Fenster eine Schutzleiste zugeordnet. Diese Schutzleiste kann insbesondere als eine mit der Spitze in Rückrichtung weisende V-förmige Schutzleiste ausgebildet sein, so daß selbst herumliegendes Gestein beim Rückvorgang nicht das optische Fenster beschädigen kann. Um nach jedem Rückvorgang sicherzustellen, daß das Reflektionsvermögen der Grenzschicht störungsfrei abgetastet werden kann, kann gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung eine Pneumatikzufuhr, insbesondere eine Druckluftzufuhr zum wahlweisen Reinigen des optischen Fensters in den erfindungsgemäßen Sensorrinnen installiert sein. Die Pneumatikzufuhr kann z. B. in eine Düse münden, die dem optischen Fenster zugeordnet ist und beim Rückvorgang das optische Fenster freibläst. Alternativ oder zusätzlich kann ein ansteuerbares, der Druckkraft des Druckmittels entgegenwirkendes Hebemittel zum wahlweisen Anheben des Sensorkopfes oder Sensorträgers vorgesehen sein. Auch das Hebemittel kann dann vorzugsweise pneumatisch betätigt werden, um z. B. während des Rückvorgangs als zusätzliche Schutzmaßnahme für den Sensorkopf diesen oder den Sensorträger in die Ausnehmung hineinzudrücken, und nur nach Beendigung des Rückvorgangs über das Druckmittel an die Grenzschicht anzudrücken. Das Hebemittel könnte jedoch auch elektromagnetisch betätigt werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch gezeigten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch im Querschnitt durch einen Gewinnungsstreb eine erfindungsgemäße Hobelanlage mit Sensorrinne und Auslegersteuerung zur Einstellung des Schneidhorizontes des Hobels;
2 einen Vertikalschnitt durch das abbaustoßseitige Ende einer erfindungsgemäßen Sensorrinne gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 einen Vertikalschnitt durch das abbaustoßseitige Ende einer Sensorrinne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
4 eine Detailansicht von IV in 3.
Die in 1 schematisch gezeigte und in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannte Hobelanlage besteht aus einem vor einem nicht dargestellten Kohlenstoß verlegten und in Abbaurichtung A rückbaren Strebförderer 1 in Gestalt eines Kettenkratzförderers, von dem in 1 nur ein Rinnenelement 1' dargestellt ist. Am Förderer 1 wird als Gewinnungsmaschine ein Kohlenhobel 3 geführt, der die am Abbaustoß schälend hereingewonnene Kohle in den Strebförderer 1 verlädt. Die entsprechend hereingewonnene Kohle kann aus dem Gewinnungsbetrieb mit dem Strebförderer 1 abgefördert werden. Der Kohlenhobel 3 ist an einer Hobelführung bzw. Maschinenführung zwangsgeführt, die als Führungsschuß 4 abbaustoßseitig jeweils am Rinnenschuß 2 eines jeden Rinnenelements 1' des Strebförderers 1 angebaut ist. Die Hin- und Herbewegung des Kohlenhobels 3 wird mittels einer Hobelkette aufgebracht, die innerhalb von Kettenkanälen 5, 6 innerhalb des die Maschinenführung bildenden Führungsschuß 4 verlegt sind, wobei der Kohlenhobel 3 im unteren Kettenkanal 6 an die Hobelkette angeschlossen ist, wie dies dem Fachmann im Bergbau bekannt ist.
Zur Horizont- bzw. Niveausteuerung der aus Strebförderer 1, Kohlenhobel 3 und Hobelführung bestehenden Hobelanlage ist jedes oder jedes zweite Rinnenelement 1' des Förderers 1 mit einem hydraulischen Stellzylinder 7 versehen, der schräg zum Liegenden angeordnet ist und mit einem Ende am Kopfstück 8 eines Schreitwerks 9 sowie mit seinem anderen Ende in einem Gelenkkopf 11 am Rinnenelement 1' gelagert ist. Der Schreitbalken 9 wiederum liegt zwischen Liegendschwellen 12 eines Schildausbaugestells 10, mit welchem der Abbaustreb offengehalten wird und das selbständige Rücken der Gewinnungsanlage vorgenommen werden kann. Durch Aus- oder Einfahren des Stellzylinders 7 kann der Schneidhorizont des die Gewinnungsmaschine bildenden Kohlenhobels 3 verstellt werden, wobei im Optimalfall der Schneidhorizont derart eingestellt ist, daß die Bodenmeißel 14 des Kohlenhobels 3 relativ genau an der Grenzschicht zwischen dem nicht hereinzugewinnenden Liegendgestein sowie der abzutragenden Kohle schneiden.
Mit Bezugszeichen 20 ist in 1 schematisch ein optischer Erkennungssensor angedeutet, der in einer Ausnehmung in der Anschlußwand des Führungsschuß 4 versatzseitig der Kettenkanäle 5, 6 angeordnet ist und mit dem die Grenzschicht zwischen Liegendgestein und Kohle an der Unterseite des Führungsschuß 4 abgetastet werden kann. Über die Länge der Gewinnungsanlage verteilt kann jedes Rinnenelement bzw. jede Maschinenführung mit einem entsprechenden optischen Erkennungssensor 20 versehen werden. Es kann jedoch ggf. ausreichen, nicht jedes Rinnenelement bzw. jede Maschinenführung mit einem entsprechenden optischen Erkennungssensor 20 zu versehen, sondern nur etwa jede fünfte bis zehnte Rinne als Sensorrinne 50 mit integriertem bzw. zugeordnetem optischen Erkennungssensor 20 auszubilden. Die von den optischen Erkennungssensoren 20 abgetasteten und über nicht gezeigte Wandler in elektrische Signale umgewandelten Meßdaten können über Lichtwellenleiter sowie Elektrokabel an eine nicht dargestellte elektronische Auswerte- und Steuereinheit, an das Ausbausteuergerät des zugehörigen Schildes 10 oder eine Steuerzentrale übermittelt werden, um aus den Meßsignalen Steuerungssignale für die Steuerzylinder 7 zu generieren, wodurch der Schneidhorizont des Kohlenhobels 3 an den Verlauf der Grenzschicht Liegendgestein/Kohle angepaßt werden kann. Da sich in der Mehrzahl der Fälle der Verlauf des Kohleflöz nicht abrupt ändert, kann auch mit den um etwa die Breite der Maschinenführung (Führungsschuß 4) versetzt zum Abbaustoß angeordneten optischen Erkennungssensoren 20 noch zeitnah genug eine Abtastung der Grenzschicht Liegendgestein/Kohle und eine Niveausteuerung des Schneidhorizonts durchgeführt werden.
Es wird nun Bezug genommen auf 2, in der das abbaustoßseitige Ende eines Fördererrinnenschuß 2 mit angebautem Maschinenführungsschuß 4 mit vertikal ausgerichteter Ausnehmung 21 zur Aufnahme des optischen Erkennungssensors 20 im Detail dargestellt ist. Der Maschinenführungsschuß 4 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem als Gußteil ausgeführten Körper mit integralen Kettenführungskanälen 5, 6, integral angeformter Maschinenfahrbahn 15, einem Führungsansatz 16 für den Hintergriff eines in den unteren Kettenkanal 5 eintauchenden Kettenklobens sowie einer kräftigen, versatzseitigen Anschlußwand 17, an der integral sowohl eine Anschweißnase 18 für einen Zwischenboden 30 als auch eine Anschweißnase 19 für einen Untertrumboden 31 angeordnet sind. Der Zwischenboden 30 trennt den Untertrum 32 des Fördererschusses 2 von dessen hier als Wechseltrog 33 ausgebildeten Obertrum 34. Die obere Mündungsöffnung der Ausnehmung 21 ist derart angeordnet, daß sie im wesentlichen unterhalb des abbaustoßseitigen Seitenprofils 35 des den Obertrum 34 umfassenden Wechseltrogs 33 mündet. Der Erkennungssensor 20 ist als einteiliges Austauschteil von oben in die Ausnehmung 21 einsetzbar. Zur Montage/Demontage muß entweder der Wechseltrog 33 vollständig demontiert werden oder das abbaustoßseitige Seitenprofil 35 ist mehrteilig ausgeführt und mit einem Zwischenstück versehen, das über eine Deckleiste 36 und Schraubverbindungen mit fest am Wechseltrog 33 bzw. Obertrum 34 angeordneten Seitenprofilstücken verschraubt werden kann. Die Demontage des optischen Erkennungssensors 20 kann daher problemlos nach oben erfolgen, ohne daß die entsprechende Sensorrinne 50 aus dem Förderer ausgebaut oder angehoben werden muß. Die Ausnehmung 21 ist zum Liegenden an der Unterseite 43 des Maschinenführungsschuß 4 oder, wie dargestellt, zur Unterseite 43 einer Auflagerrippe 40, die im unteren Bereich der Anschlußwand 17 angeschweißt ist, mittels einer Mündungsöffnung offen. Durch die Mündungsöffnung ragt ein Verschleißschuh 23 eines optischen Sensorkopfes 24 des Erkennungssensors 20 hinaus. Der Verschleißschuh 23 des Sensorkopfes 24 ist mittig mit einem optischen Fenster (Saphirfenster) 25 versehen, durch welches hindurch das Reflektionsvermögen des Liegenden, auf dem die Gewinnungsanlage mit der Auflagerrippe 40 sowie der Maschinenfahrbahn 15 aufliegt, abgetastet werden kann. Der Sensorkopf 24 wird hierbei mittels einer Druckfeder 26 in Richtung auf das Liegende zu vorgespannt, damit das optische Fenster 25 selbst dann auf dem Liegenden aufliegt, wenn z. B. die Unterseite 43 der Auflagerrippe 40 einen geringen Abstand zum Liegenden hat, wie mit den beiden strichpunktierten Linien in 2 angedeutet. Sensorkopf 24 und Druckfeder 26 sind hierbei in einem zylindrischen Sensorträger 27 angeordnet, welches von oben in die ebenfalls zylindrische Ausnehmung 21 eingesetzt ist und z. B. an einer Stufe der Ausnehmung 21 verankert ist.
Im Ausführungsbeispiel in 2 werden die optischen Signale des Sensorkopfes 24 über einen Lichtwellenleiter 45 einem nicht dargestellten opto-elektrischen Wandler zugeführt, wobei der ggf. als Lichtwellenleiterbündel ausgeführte Lichtwellenleiter 45 geschützt im Zwischenboden 30 zwischen Untertrum 32 und Obertrum 34 bzw. Wechseltrog 33 verlegt ist. Der opto-elektrische Wandler bzw. eine Sensorelektronik könnten jedoch auch als integraler Bestandteil des optischen Erkennungssensors 20 mit in der Ausnehmung 21 oder innerhalb des relativ großen Freiraums 28 oberhalb der Ausnehmung 21 angeordnet sein, um ausschließlich elektrische Signale zwischen der Position des Erkennungssensors 20 und einer entfernt angeordneten Auswerteelektronik od. dgl. zu übertragen. Über die Verbindungskabel könnte dann sogleich die Stromversorgung aller im optischen Erkennungssensor 20 benötigten Bauteile realisiert werden. 2 zeigt eine Stellung des Sensorkopfes 24 des optischen Erkennungssensors 20, bei welchem das optische Fenster 25 über die Unterseite 43 nach unten hinausragt. Es versteht sich, daß das optische Fenster 25 aufgrund der mit der Druckfeder 26 gewährleisteten Beweglichkeit bündig mit der Unterseite 43 abschließt, wenn die Unterseite 43 der Auflagerrippe 40 plan auf dem Liegenden aufliegt.
Die 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensorrinne 150 mit einer geschützten Ausnehmung 121 und angeordnetem optischen Sensor 120. Auch hier weist die Sensorrinne 150 einen Rinnenschuß 102 mit abbaustoßseitig angebautem Führungsschuß 104 auf, der im wesentlichen als Gußteil mit angegossener Maschinenfahrbahn 115, integral ausgebildeten Kettenkanälen 105, 106 und einer versatzseitig der Kettenkanäle 105, 106 liegenden kräftigen Anschlußwand 117 ausgebildet ist. Der Obertrum 134 des Förderers ist wiederum als Wechseltrog 133 ausgeführt, der sich an einem Zwischenboden 130 abstützt, der an der Anschlußwand 117 angeschweißt ist. An der Anschlußwand 117, die partiell die Seitenführung für Kratzer im Untertrum 132 bildet, ist auch ein abbaustoßseitiges Ende eines Untertrumbodens 131 angeschweißt, welches wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel nach oben abgewinkelte Eckränder aufweist, um eine saubere Führung der Kratzer im Untertrum 132 zu ermöglichen. Der Untertrumboden 131 ist allerdings nahe des abbaustoßseitigen Endes partiell mit einer Bodenaussparung 160 versehen, welche mittels eines Untertrumbodenstücks 161 verschlossen ist, um bei entferntem Obertrog 133 und Untertrumbodenstück 161 Wartungsarbeiten an einem optischen Erkennungssensor 120 vornehmen zu können, der in einer Ausnehmung 121 angeordnet ist, die sich versatzseitig der einstückig mit der Maschinenfahrbahn 115 ausgebildeten Anschlußwand 117 und unterhalb des Untertrumbodens 131 erstreckt. Auch die Ausnehmung 121 ist nach unten offen, jedoch in Rückrichtung bzw. Abbaurichtung der Sensorrinnen 150 durch die Maschinenfahrbahn 115 und den entsprechenden Schenkelabschnitt der Anschlußwand 117 geschützt. Seitlich der Ausnehmung 121 können wiederum Auflagerrippen an der Anschlußwand 117 angeschweißt sein, wie dies beispielhaft mit der Auflagerrippe 140 in 4 dargestellt ist, auf die nun Bezug genommen wird.
Beim optischen Erkennungssensor 120 ist der Sensorkopf 124 mit dem optischen Fenster 125 fest in einen Sensorträger 127 eingebaut, der hier als kräftiger Verschleißschuh ausgebildet ist und relativ zur Anschlußwand 117 bzw. zum Untertrumboden 131 verschieblich gelagert ist. Der Sensorträger 127 weist hierzu seitlich eine vertikal ausgerichtete Führungsaussparung 170 auf, die von zwei Führungsstiften 171 durchgriffen sind, die beispielsweise an der Auflagerrippe 140 verankert sind. Gegen die Ober- bzw. Rückseite 129 des Sensorträgers 127 drücken vorzugsweise mehrere Druckfedern 126, die sich hierzu an der Unterseite des Untertrumbodens 131 abstützen. Der gesamte Sensorträger 127 zusammen mit dem geschützt innerhalb des Sensorträgers 127 angeordneten Sensorkopf 124 bewegt sich mithin, falls die Unterseite der Maschinenfahrbahn 115 oder eine dort befestigte, V-förmige und mit ihrer Spitze in Abbaurichtung zeigende Schutzleiste 180 vom Liegenden beabstandet sein sollte, durch die Druckfedern 126 nach unten und wird sicher gegen das Liegende angedrückt werden, damit die Optik im Erkennungssensor 120 das Reflektionsvermögen des Liegendgesteins oder der Kohle abtasten und die Meßsignale zu einer Steuereinheit liefern kann. Da insbesondere im Bereich hinter der Anschlußwand 117 und unterhalb des Untertrumbodens 130 relativ viel Freiraum zur Verfügung steht, kann ggf. die gesamte Sensorelektronik nebst opto-elektrischem Wandler innerhalb dieser Ausnehmung 121 angeordnet werden. Es reicht dann aus, ein Anschlußkabel entweder entlang der Unterseite des Untertrumbodens oder wiederum über den Zwischenboden 130 zur Versatzseite und von dort beispielsweise zu den elektronischen Steuereinheiten der einzelnen Ausbauschilde zu führen.
In den Figuren ist nicht dargestellt, daß jeweils zu den Ausnehmungen innerhalb der Sensorrinnen auch eine Pneumatikzufuhr oder Druckluftzufuhr mit Düse hingeführt werden kann, um jedenfalls während des Rückvorgangs, wenn die Sensorrinne kurzfristig vom Liegenden abgehoben wird, das optische Fenster im Sensorkopf durch Druckluft freizublasen. Ferner ist nicht dargestellt, daß insbesondere über dieselbe Druckmittelzufuhr auch eine Hebevorrichtung betätigt werden kann, die den Sensorkopf bzw. Sensorträger entgegen der Kraftrichtung der Druckfedern anhebt, so daß auch während des Rückvorgangs durch herumliegende Steine od. dgl. keine Beschädigung oder Verschleiß am optischen Fenster auftreten kann. Das Hebemittel könnte sogar dazu benutzt werden, im laufenden Betrieb, wenn die Sensorrinne auf dem Liegenden aufliegt, den Sensorträger oder den Sensorkopf kurzfristig anzuheben, um in dieser Position das Saphirfenster oder optische Fenster mit Druckluft zu reinigen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere für den Aufbau der Maschinenführung einschließlich Aufbau der Anschlußwand ergeben sich zahlreiche Modifikationen, wie dies dem Fachmann im untertägigen Bergbau für unterschiedliche Gestaltungen von Maschinenführungen, Hobelkörpern, Kettengeometrien etc. bekannt ist. Je nach Länge der einzelnen Rinnenelemente und in Abhängigkeit der gewünschten Informationsdichte kann jedes Rinnenelement oder nur jedes n-te Rinnenelement als Sensorrinne ausgebildet werden. Auch der Abstand zwischen 2 als Sensorrinnen ausgebildeten Fördererrinnen kann variieren.

Claims

Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage, insbesondere einer Kohlenhobelanlage, mit: einem rückbaren Förderer (1), der aus einzelnen Rinnenelementen (1') zusammengesetzt ist, die jeweils einen Fördererrinnenschuß (2) mit Obertrum (34) und Untertrum (32) sowie einen abbaustoßseitig angebauten Führungsschuß (4) als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine aufweisen, und mindestens einem optischen Erkennungssensor (20), der einen in einem Sensorträger (27) aufgenommenen, mittels wenigstens eines Druckmittels (26) gegen eine abzutastende Kohle-Liegendgestein-Grenzschicht andrückbaren Sensorkopf (24) aufweist, wobei über die Länge des Förderers verteilt mehrere Rinnenelemente (1') als Sensorrinnen (50) ausgebildet sind, die mit einer geschützten und zum Liegenden offenen Ausnehmung (21) versehen sind, in der der Sensorträger (27) zusammen mit dem Sensorkopf (24) demontierbar angeordnet oder anordbar ist, der Sensorträger (27; 127) in einer nahe des abbaustoßseitigen Seitenprofils (35; 135) von Obertrum (34, 134) und Untertrum (32, 132) ausgebildeten Ausnehmung (21; 121) angeordnet ist und die Ausnehmung (21; 121) in einer abbaustoßseitigen Seitenwange des Fördererrinnenschuß (2, 102) oder in einer versatzseitigen Anschlußwand (17, 117) des Führungsschuß (4, 104) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rinnenelement (1) als Sensorrinne (50; 150) ausgebildet ist oder jedes n-te Rinnenelement (1), insbesondere etwa jedes fünfte bis fünfzehnte, vorzugsweise etwa jedes achte bis zehnte Rinnenelement (1') des Förderers (1) als Sensorrinne (50; 150) ausgebildet ist.
Rinnenelement (1') für einen Förderer (1) einer Bergbaugewinnungsanlage, mit: einem Fördererrinnenschuß (2; 102) mit Obertrum (34; 134) und Untertrum (32; 132) sowie einem abbaustoßseitig angebauten Führungsschuß (4; 104) als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine, insbesondere zur Verwendung in einer Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, und einer geschützten und zum Liegenden offenen Ausnehmung (21; 121) zur demontierbaren Aufnahme eines Sensorträgers (27; 127) für einen optischen, an eine abzutastende Grenzschicht mittels wenigstens eines Druckmittels (26; 126) andrückbaren Erkennungssensors zum Abtasten der Kohle-Gestein-Grenzschicht, wobei der Sensorträger (27; 127) in einer nahe des abbaustoßseitigen Seitenprofils (35; 135) von Obertrum (34, 134) und Untertrum (32, 132) ausgebildeten Ausnehmung (21; 121) angeordnet ist und die Ausnehmung (21; 121) in einer abbaustoßseitigen Seitenwange des Fördererrinnenschuß (2, 102) oder in einer versatzseitigen Anschlußwand (17, 117) des Führungsschuß (4, 104) ausgebildet ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Maschinenführung (4; 104) als Hobelführung mit Kettenkanälen (5, 6; 105, 106) und Maschinenfahrbahn (15; 115) ausgebildet ist und die Ausnehmung (21; 121) versatzseitig der Kettenkanäle (5, 6; 105, 106) angeordnet ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1') nach einem der Ansprühe 1 bis 4, wobei die Ausnehmung (21) im Fördererrinnen- oder Führungsschuß von oben nach unten verläuft und eine Demontage/Montage des Sensorträgers (27) vom Obertrum (34) des Förderers (1) her ermöglicht.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach Anspruch 5, wobei die Ausnehmung (21) einen zylindrischen Querschnitt aufweist und/oder der Sensorträger (27) als vorzugsweise zylindrisches, in die Ausnehmung (21) einsetzbares Gehäuseteil ausgebildet ist, in dessen Innenraum das Druckmittel angeordnet und der Sensorkopf (24) mittels des Druckmittels verschieblich gelagert ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Montage/Demontageöffnung für den Sensorträger (27) mittels eines demontierbaren Seitenprofilstücks für das abbaustoßseitige Seitenprofil des Fördererobertrums (34) abgedichtet oder verschlossen ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sensorträger (127) in einer randoffenen Ausnehmung (121) an der Unterseite des Führungs- oder Rinnenschuß (102; 104) angeordnet ist, wobei der Sensorträger (127) mittels des wenigstens einen Druckmittels relativ zum Führungs- oder Rinnenschuß (102; 104) verschieblich ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach Anspruch 8, wobei die Anschlußwand (117) der Maschinenführung zumindest partiell einen Profilschenkel für Kratzer im Untertrum (132) bildet und eine Anschweißstelle für einen Untertrumboden (130) aufweist, und/oder die Ausnehmung (121) für den Erkennungssensor (120) unterhalb des Untertrumbodens (131) und versatzseitig der Anschlußwand (117) ausgebildet ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach Anspruch 9, wobei der Fördererrinnenschuß (102) unterhalb des Untertrumbodens (131) eine Auflagerrippe (140) aufweist, an der der Sensorträger (127) verschieblich gelagert ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Sensorelektronik zur optoelektrischen Signalwandlung in der Ausnehmung angeordnet ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Sensorelektronik an der versatzseitigen Seitenwand des Rinnenelementes (1) angeordnet ist, wobei ein optisches Verbindungskabel zwischen Obertrum (34) und Untertrum (32), vorzugsweise in einem Zwischenboden (30), verlegt ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Druckmittel aus wenigstens einer Feder (26; 126) besteht.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei im Sensorkopf (24; 124) ein optisches Fenster, insbesondere ein Saphirfenster (25; 125) vorgesehen ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach Anspruch 14, wobei dem Sensorkopf (24; 124) oder dem optischen Fenster eine Schutzleiste, insbesondere eine mit einer Spitze in Rückrichtung weisende V-förmige Schutzleiste zugeordnet ist.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15 mit einer Pneumatikzufuhr, insbesondere Druckluftzufuhr, zum wahlweisen Reinigung des optischen Fensters.
Einrichtung oder Rinnenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem ansteuerbaren, der Druckkraft des Druckmittels entgegenwirkenden Hebemittel zum wahlweisen Anheben des Sensorkopfes oder Sensorträgers.