DE112011103169T5

DE112011103169T5 - Führungssystem für eine Bergbaumaschine

Info

Publication number: DE112011103169T5
Application number: DE112011103169T
Authority: DE
Inventors: Charles Ashenhurst Bowles
Original assignee: Joy MM Delaware Inc
Current assignee: Joy MM Delaware Inc
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-07-11
Also published as: US9151156B2; CA2813008A1; CN103270245B; CN103270245A; WO2012040156A1; CA2813008C; AR083083A1; US20120068523A1; US20130341995A1; US8523287B2

Abstract

Ein Führungssystem zum Abbauen einer Mineral-Lagerstätte enthält eine Bergbaumaschine, ein Transportmittel und eine Führungsanordnung. Die Bergbaumaschine enthält einen Schneidkopf und bestimmt eine Längsachse, welche sich entlang der Länge von der Maschine erstreckt, eine Querachse, welche sich von einer Seite der Maschine zur weiteren Seite erstreckt, und eine Hochachse, welche sich von einer Oberseite der Maschine zur Unterseite erstreckt. Das Transportmittel enthält einen ersten, zweiten und dritten Emitter zum Projizieren eines ersten, zweiten und dritten Lasers. Die Führungsanordnung enthält einen ersten Indikator und ein Ziel. Der erste Indikator ist zum zweiten Laser ausgerichtet, und das Ziel ist zum dritten Laser ausgerichtet. Die relativen Positionen des ersten Indikators in Bezug auf den zweiten Laser, und des Ziels in Bezug auf den dritten Laser zeigen die Ausrichtung der Längsachse, Querachse und Hochachse in Relation zur Lagerstätten-Ebene an.

Description

KREUZBEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der U.S. Provisional Application 61/403,817, eingereicht am 22. September 2010, wobei der gesamte Inhalt derer hier durch Inbezugnahme einbezogen ist.
HINTERGUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bergbau-Equipment, und insbesondere auf eine unterirdische Stetig-Bergbaumaschine (engl.: underground continuous mining machine).
Ferngesteuerte Stetig-Bergbaumaschinen werden im Allgemeinen von einem außerhalb der Maschine ansässigen Bediener unter Verwendung einer Fernsteuervorrichtung bedient. Der Bediener befindet sich hinter der Maschine und weist eine Bedienung der Maschine visuell an. Der Bediener muss sicherstellen, dass die Bergbaumaschine stets zu der Mineral-Lagerstätte oder dem Riff ausgerichtet ist, da es schwierig ist die Maschinen-Ausrichtung, sobald sie abweicht, richtigzustellen. In vielen Fällen variiert das Riff in drei Dimensionen, wodurch es für die Bergbaumaschine schwierig gestaltet ist der Lagerstätte zu folgen.
UMRISS DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Führungssystem zum Abbauen einer Material-Lagerstätte bereit, wobei die Material-Lagerstätte eine Lagerstätten-Ebene bestimmt, wobei das Führungssystem eine Bergbaumaschine, ein Transportmittel (engl.: carriage) und eine Führungsanordnung enthält. Die Bergbaumaschine enthält einen Schneidkopf und bestimmt eine Längsachse, welche sich entlang der Länge von der Maschine erstreckt, eine Querachse, welche sich von einer Seite der Maschine zur weiteren Seite erstreckt, und eine Hochachse, welche sich von einer Oberseite der Maschine zur Unterseite erstreckt. Das Transportmittel enthält einen ersten Emitter, einen zweiten Emitter und einen dritten Emitter. Der erste Emitter projiziert einen ersten Laser, welcher zur Lagerstätten-Ebene ausgerichtet ist, der zweite Emitter projiziert einen zweiten Laser, und der dritte Emitter projiziert einen dritten Laser. Die Führungsanordnung enthält einen ersten Indikator und ein Ziel. Der erste Indikator ist zum zweiten Laser ausgerichtet, und das Ziel ist zum dritten Laser ausgerichtet. Die relativen Positionen des ersten Indikators mit Bezug zum zweiten Laser, und des Ziels mit Bezug zum dritten Laser zeigen die Ausrichtung der Längsachse, Querachse und Hochachse in Relation zur Lagerstätten-Ebene an.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Laser-Emitter-Transportmittel zum Führen einer Maschine im Verlaufe eines Abbaus von einer Mineral-Lagerstätte bereit. Die Mineral-Lagerstätte bestimmt eine Lagerstätten-Ebene. Die Laser-Emitter-Anordnung enthält eine Basis, einen ersten Emitter und einen zweiten Emitter. Der erste Laser-Emitter ist mit der Basis gekoppelt und emittiert einen ersten planaren Laser, welcher zur Lagerstätten-Ebene ausgerichtet ist. Der zweite Laser-Emitter ist mit der Basis gekoppelt und emittiert einen zweiten planaren Laser zum Ausrichten einer Bergbaumaschine.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Führen einer Bergbaumaschine während eines Abbaus einer Mineral-Lagerstätte bereit. Die Bergbaumaschine, welche ein erstes Ende enthält, enthält einen Schneidkopf und ein zweites Ende, und die Mineral-Lagerstätte bestimmt eine Lagerstätten-Ebene, wobei das Verfahren enthält: Bereitstellen eines ersten Lasers, eines zweiten Lasers und eines dritten Lasers; Bereitstellen eines ersten Indikators, welcher am zweiten Ende der Maschine positioniert ist, und eines Ziels, welches angrenzend zur Maschine positioniert ist; Ausrichten des ersten Lasers zur Lagerstätten-Ebene; Ausrichten des zweiten Lasers zum ersten Indikator; Ausrichten des dritten Lasers zum Ziel; und Bedienen der Maschine, um Material in der Lagerstätte abzubauen, derart, dass der erste Indikator zum zweiten Laser ausgerichtet verbleibt und das Ziel zum dritten Laser ausgerichtet verbleibt.
Weitere Aspekte der Erfindung werden unter Bezugnahme der detaillierten Beschreibung und begleitenden Zeichnung offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Perspektivansicht eines Führungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Perspektivansicht von einer Bergbaumaschine.
3 ist eine Perspektivansicht eines Laser-Emitter-Transportmittels.
4 ist eine vergrößerte Perspektivansicht von einer rechten Seite der Bergbaumaschine von 2.
5 ist eine Perspektivansicht eines ersten Ziels.
6 ist eine Perspektivansicht eines zweiten Ziels.
7 ist eine Perspektivansicht eines hinteren Indikators.
8 ist eine Perspektivansicht des Führungssystems von 1.
9 ist eine Rückansicht von einem Ende der Bergbaumaschine von 2.
10 ist eine Rückansicht des zweiten Ziels von 6.
GENAUE BESCHREIBUNG
Bevor jegliche Ausführungsformen der Erfindung detailliert erläutert werden, ist es zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anmeldung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung von Bauteilen, wie in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in der folgenden Zeichnung dargestellt, beschränkt ist. Die Erfindung ist zu weiteren Ausführungsformen und zur praktischen Umsetzung oder zur Durchführung auf verschiedenartige Weisen fähig. Es ist ebenfalls zu verstehen, dass die Wortwahl und Terminologie, wie hier verwendet, zum Zwecke der Beschreibung dient und nicht als beschränkend angesehen werden sollte. Die Verwendung von „enthaltend” und „umfassend” und Varianten davon, wie hier verwendet, ist so zu verstehen, dass die danach aufgeführten Elemente und Äquivalente davon, als auch zusätzliche Elemente, umschlossen sind. Die Verwendung von „bestehend aus” und Variationen davon, wie hier verwendet, ist so zu verstehen, dass lediglich jene Elemente, welche nachfolgend aufgeführt sind, und Äquivalente davon, umschlossen sind. Sofern nicht andersartig spezifiziert oder beschränkt, werden die Ausdrücke „befestigt”, „verbunden”, „gehalten” und „gekoppelt”, und Variationen davon, im breitesten Sinne verwendet, und schließen sowohl direkt als auch indirekt Befestigungen, Verbindungen, Halterungen und Kopplungen ein.
1 zeigt ein Bergbau-Führungssystem 10, welches eine Stetig-Bergbaumaschine 14, einen Laser-Emitter-Wagen oder Transportmittel 18 und eine Führungsanordnung 26, welche an der Stetig-Bergbaumaschine 14 gekoppelt ist, enthält. Die Bergbaumaschine 14 nimmt eine Arbeitsfläche 30 einer Mineral-Lagerstätte 34 in Eingriff (8). Wie in 2 gezeigt, enthält die Bergbaumaschine 14 einen Körper 38, einen Schneidkopf 42, welcher am Körper 38 gekoppelt ist, und ein Antriebssystem 46 zum Bewegen des Körpers 38. Der Körper 38 bestimmt eine Längsachse 50, eine Querachse 54 und eine Hochachse 58. Die Längsachse 50 erstreckt sich über den Körper 38 hinweg in Längsrichtung. Die Querachse 54 erstreckt sich über den Körper 38 hinweg in Querrichtung, und die Hochachse 58 erstreckt sich über den Körper 38 hinweg in vertikaler Richtung. In der dargestellten Ausführungsform enthält das Antriebssystem 46 ein Paar von Ketten 82 auf jeder Seite des Körpers 38. Weitere Ausführungsformen können Räder verwenden, um die Maschine 14 zu bewegen.
Wie in 3 gezeigt, enthält das Laser-Emitter-Transportmittel 18 eine Basis 90, eine Einstellanordnung 94, einen ersten Laser-Emitter 98, einen zweiten Laser-Emitter 102 und einen dritten Laser-Emitter 106. Die Basis 90 enthält vier Räder zum Bewegen des Transportmittels 18 und mehrere Setzschrauben 110 zum Sichern des Transportmittels 18 in Bezug auf einen Minenboden. Die Einstellanordnung 94 enthält eine Getriebeeinheit 118 zum Schwenken jedes der Laser-Emitter 98, 102, 106 in Bezug auf die Basis 90. In der dargestellten Ausführungsform projiziert der erste Laser-Emitter 98 einen ersten planaren Laser 122. Der erste planare Laser 122 erstreckt sich auf eine planare Art und Weise in Richtung zur Lagerstätte 34. Der zweite Laser-Emitter 102 projiziert einen zweiten planaren Laser 126, welcher sich zur Arbeitsfläche 30 der Lagerstätte 34 erstreckt. Der dritte Laser-Emitter 106 projiziert einen Laserstrahl 130, welcher sich in Richtung zur Arbeitsfläche 30 erstreckt. Die Einstellanordnung 94 gestattet es jedem Laser-Emitter 98, 102, 106, sich in drei Dimensionen zu schwenken, wodurch es dem Bediener ermöglicht wird, die planaren Laser 122, 126 und den Laserstrahl 130 mit hoher Genauigkeit zu positionieren. In einer Ausführungsform können die Laser-Emitter 98, 102, 106 bei Distanzen von bis zu 100 Metern genau eingestellt werden.
Wie in 4 bis 7 gezeigt, enthält die Führungsanordnung 26 ein erstes Ziel 146 (4), ein zweites Ziel 150 (4) und einen Pegel-Indikator 154 (7). Bezug nehmend auf 4 und 5, ist das erste Ziel 146 an einer Seite der Bergbaumaschine 14 an der Bergbaumaschine 14 gekoppelt. Das erste Ziel 146 erstreckt sich von der Maschine 14 fort und enthält einen Fadenkreuz-Indikator 162. Unter Bezugnahme auf 4 und 6 ist das zweite Ziel 150 an der Bergbaumaschine 14 gekoppelt. Das zweite Ziel 150 ist zum ersten Ziel 146 ausgerichtet, und enthält einen vertikalen Schlitz 170. In der dargestellten Ausführungsform sind beide Ziele 146, 150 an der rechten Seite von der Maschine 14 befestigt, wobei das erste Ziel 146 in der Nähe des Schneidkopfs positioniert ist und das zweite Ziel in der Nähe des Endes 166, gegenüberliegend zum Schneidkopf 42, positioniert ist. Wie in 7 gezeigt, ist der Pegel-Indikator 154 an dem Ende 166 der Bergbaumaschine 14 positioniert und als eine lineare Markierung ausgebildet, welche sich über das Ende 166 von der Maschine 14 hinweg erstreckt. In weiteren Ausführungsformen können das erste Ziel 146 und zweite Ziel 150 an weiteren Positionen mit Bezug auf die Maschine 14 befestigt sein, und können die Ziele 146, 150 und der Pegel-Indikator 154 weitere Markierungs-Konfigurationen enthalten.
8 zeigt das Führungssystem 10 im Betrieb. Das Transportmittel 18 ist hinter der Bergbaumaschine 14 und der Arbeitsfläche 30 von der Lagerstätte 34 positioniert. Das Transportmittel 18 ist durch Einführen der Setzschrauben 110 in den Minenboden an Ort und Stelle gesichert. Der erste planare Laser 122 ist zur effektiven Mitte (engl.: effective mean) der Lagerstätte 34 ausgerichtet. Die effektive Mitte ist jene Ebene, welche den durch den Abbaubetrieb zu extrahierenden optimalen Abbaugewinn gestattet. Das Verfahren zum Identifizieren der effektiven Mitte ist dem Fachmann bekannt, und eine weitere Beschreibung dieses Merkmals ist nicht notwendig. Der zweite planare Laser 126 ist zum Pegel-Indikator 154 ausgerichtet, und der Laserstrahl 130 ist derart ausgerichtet, dass er durch den vertikalen Schlitz 170 (4) des zweiten Ziels 150 durchläuft und auf den Fadenkreuz-Indikator 162 (4) auf dem ersten Ziel 146 auftrifft. Die Bergbaumaschine 14 wird dann angrenzend zur Arbeitsfläche 30 in Position geführt und leitet ein Extrahieren von Material von der Arbeitsfläche 30 ein.
Im Verlaufe des Voranschreitens der Bergbaumaschine 14 durch die Lagerstätte 34 überwacht der Bediener die drei Laserprojektionen 122, 126 und 130, um sicherzustellen, dass jede ausgerichtet verbleibt, sodass die Maschine 14 den optimalen Gewinn extrahiert. Beim Manövrieren der Maschine 14 über eine Fernsteuerung bezieht sich der Bediener auf die Position der Laserprojektionen 122, 126 und 130 als Führungen zum Einstellen der Position und Ausrichtung der Maschine 14. Im Verlaufe eines Fortschreitens und vor dem Einleiten der nachfolgenden Schneid-Sequenz werden die Positionen der Laserprojektionen 122, 126 und 130 überprüft, und wird, falls erforderlich, die Ausrichtung der Bergbaumaschine 14 eingestellt, um sicherzustellen, dass eine genaue Richtungssteuerung und Positionierung beibehalten sind.
Ein Beobachten des zweiten planaren Lasers 126 auf dem Pegel-Indikator 154 stellt eine Information in Bezug auf die Ausrichtung der Bergbaumaschine 14 in Bezug auf die Längsachse 50 bereit. Wenn sich beispielsweise die linke Seite von der Maschine 14 unterhalb des zweiten planaren Lasers 126 absenkt, wie in 9 gezeigt, manövriert der Bediener die Bergbaumaschine 14 derart, dass die linke Seite angehoben wird. Durch diese Wirkung dreht die Maschine 14 in die Richtung 180, bis der zweite planare Laser 126 zum Pegel-Indikator 154 ausgerichtet ist.
Ein Beobachten des Laserstrahls 130 auf dem ersten Ziel 146 und dem zweiten Ziel 150 stellt eine Information bezüglich der Ausrichtung von der Maschine 14 in Bezug auf die Querachse 54 (2) und die Hochachse 58 (2) bereit. Wenn die Maschine 14 aus der Position heraus ist, wird der Laserstrahl 130 auf dem zweiten Ziel 150 aufscheinen, wodurch angezeigt wird, wie die Ausrichtung der Bergbaumaschine 14 zu korrigieren ist. Wenn beispielsweise, Bezug nehmend auf 10, der Laserstrahl 130 in der oberen, rechten Ecke des zweiten Ziels 150 positioniert ist, steuert der Bediener die Maschine 14 nach links. Diese Bewegung ruft hervor, dass sich das zweite Ziel 150 in die Richtung 184 bewegt, bis der Laserstrahl 130 zum vertikalen Schlitz 170 ausgerichtet ist. Wenn der Laserstrahl 130 dann auf dem ersten Ziel 146 aufscheint und oberhalb der Mitte des Fadenkreuz-Indikators 162 ist, richtet der Bediener die Vorderseite von der Maschine 14 nach oben aus. Diese Wirkung bewegt das erste Ziel 146 in Bezug auf den Laserstrahl 130 nach oben. Wenn der Laserstrahl 130 durch den vertikalen Schlitz 170 des zweiten Ziels 150 scheint und auf die Mitte des Fadenkreuz-Indikators 162 trifft, ist die Bergbaumaschine 14 ausgerichtet, und fährt der Abbaubetrieb fort. Die Distanz des dritten Laser-Emitters 106 von der oberen Fläche bestimmt die Breite des Schnittes.
Nachdem ein Schnitt vorgenommen ist, werden die Laser-Emitter 98, 102, 106 abermals bewegt oder eingestellt, um eine Führung für die nächste Phase des Abbaubetriebes bereitzustellen. Durch Einrichten einer Ausrichtung zwischen den Laserprojektionen 122, 126, 130 und der Führungsanordnung 26 stellt das Führungssystem 10 sicher, dass die Bergbaumaschine 14 sogar dann „auf der Lagerstätte” oder zur effektiven Mitte der Mineral-Lagerstätte 34 ausgerichtet verbleibt, wenn die Lagerstätte 34 bei einem Winkel geneigt ist.
Somit stellt die Erfindung, unter anderem, ein Führungssystem für eine Bergbaumaschine bereit. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Führungssystem zum Abbauen einer Material-Lagerstätte, wobei die Material-Lagerstätte eine Lagerstätten-Ebene bestimmt, wobei das Führungssystem enthält: eine Bergbaumaschine, welche einen Schneidkopf enthält, wobei die Bergbaumaschine eine Längsachse, welche sich entlang der Länge von der Maschine erstreckt, eine Querachse, welche sich von einer Seite der Maschine zur weiteren Seite erstreckt, und eine Hochachse, welche sich von einer Oberseite der Maschine zur Unterseite erstreckt, bestimmt; ein Transportmittel, welches einen ersten Emitter, einen zweiten Emitter und einen dritten Emitter enthält, wobei der erste Emitter einen ersten Laser projiziert, welcher zur Lagerstätten-Ebene ausgerichtet ist, der zweite Emitter einen zweiten Laser projiziert, und der dritte Emitter einen dritten Laser projiziert; und eine Führungsanordnung, welche einen ersten Indikator und ein Ziel enthält, wobei der erste Indikator zum zweiten Laser ausgerichtet ist, und das Ziel zum dritten Laser ausgerichtet ist, wobei die relativen Positionen des ersten Indikators mit Bezug zum zweiten Laser, und des Ziels mit Bezug zum dritten Laser die Ausrichtung der Längsachse, Querachse und Hochachse in Relation zur Lagerstätten-Ebene anzeigen.
Führungssystem nach Anspruch 1, bei welchem das erste Ziel an ein hinteres Ende der Maschine gekoppelt ist.
Führungssystem nach Anspruch 2, bei welchem der zweite Laser ein planarer Laser ist, welcher sich in Richtung zur Bergbaumaschine erstreckt, und sich der erste Indikator in eine Richtung parallel zur Querachse erstreckt, und die Längsachse der Bergbaumaschine mit Bezug auf eine Lagerstätten-Ebene ausgerichtet ist, wenn der zweite Laser zum ersten Indikator ausgerichtet ist.
Führungssystem nach Anspruch 1, wobei das Ziel ein erstes Element und ein zweites Element enthält, wobei das erste Element einen zweiten Indikator enthält, wobei das zweite Element einen Schlitz enthält, wobei das erste Element in der Nähe des Schneidkopfs an die Maschine gekoppelt ist, und das zweite Element an die Maschine gekoppelt ist und vom Schneidkopf weg positioniert ist.
Führungssystem nach Anspruch 4, bei welchem die Querachse und die Hochachse zur Lagerstätten-Ebene ausgerichtet sind, wenn der dritte Laser den Schlitz des zweiten Elements durchläuft und zum zweiten Indikator ausgerichtet ist.
Führungssystem nach Anspruch 1, bei welchem das Transportmittel ferner einen Einstellmechanismus zum Ändern der Ausrichtung des ersten Emitters, des zweiten Emitters und des dritten Emitters enthält.
Führungssystem nach Anspruch 1, bei welchem das Transportmittel eine Setzschraube zum Sichern des Transportmittels in Bezug auf einen Minenboden enthält.
Laser-Emitter-Transportmittel zum Führen einer Maschine im Verlaufe eines Abbaus einer Mineral-Lagerstätte, wobei die Mineral-Lagerstätte eine Lagerstätten-Ebene bestimmt, wobei die Laser-Emitter-Anordnung enthält: eine Basis; einen ersten Laser-Emitter, welcher an die Basis gekoppelt ist, wobei der erste Laser-Emitter einen ersten planaren Laser emittiert, welcher zur Lagerstätten-Ebene ausgerichtet ist; und einen zweiten Laser-Emitter, welcher an die Basis gekoppelt ist, wobei der zweite Laser-Emitter einen zweiten planaren Laser zum Ausrichten einer Bergbaumaschine emittiert.
Laser-Emitter-Transportmittel nach Anspruch 8, welches ferner einen Einstellmechanismus zum Ändern der Ausrichtung des ersten Emitters und des zweiten Emitters enthält.
Laser-Emitter-Transportmittel nach Anspruch 8, wobei die Basis ferner zumindest eine Setzschraube zum Verankern des Transportmittels in Bezug auf den Minenboden enthält.
Laser-Emitter-Transportmittel nach Anspruch 8, welches ferner einen dritten Laser-Emitter enthält, welcher an der Basis gekoppelt ist.
Laser-Emitter-Transportmittel nach Anspruch 11, bei welchem der dritte Laser-Emitter einen Laserstrahl emittiert.
Verfahren zum Führen einer Bergbaumaschine während eines Abbaus einer Mineral-Lagerstätte, wobei die Bergbaumaschine ein erstes Ende, welches einen Schneidkopf enthält, und ein zweites Ende enthält, wobei die Mineral-Lagerstätte eine Lagerstätten-Ebene bestimmt, wobei das Verfahren enthält: Bereitstellen eines ersten Lasers, eines zweiten Lasers und eines dritten Lasers; Bereitstellen eines ersten Indikators, welcher am zweiten Ende der Maschine positioniert ist, und eines Ziels, welches angrenzend zur Maschine positioniert ist; Ausrichten des ersten Lasers zur Lagerstätten-Ebene; Ausrichten des zweiten Lasers zum ersten Indikator; Ausrichten des dritten Lasers zum Ziel; und Bedienen der Maschine, um Material in der Lagerstätte abzubauen, derart, dass der erste Indikator zum zweiten Laser ausgerichtet verbleibt und das Ziel zum dritten Laser ausgerichtet verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der erste Laser ein planarer Laser ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der zweite Laser ein planarer Laser ist und der erste Indikator eine lineare Markierung ist, welche sich über das zweite Ende der Maschine hinweg seitlich erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Ausrichten des dritten Lasers ein Durchlaufen des dritten Lasers durch ein erstes Element, und derart, dass er ein zweites Element trifft, umfasst, wobei das zweite Element einen zweiten Indikator enthält.