DE112018002806T5

DE112018002806T5 - Adaptive Neigungslenkung in einem Langfront-Schrämsystem

Info

Publication number: DE112018002806T5
Application number: DE112018002806.2T
Authority: DE
Inventors: Jeff Ley; Matthew Beilstein; Colten LeViere
Original assignee: Joy Global Underground Mining LLC
Current assignee: Joy Global Underground Mining LLC
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2020-03-19
Also published as: RU2754899C2; GB2576669A; AU2018278346A1; WO2018223028A1; RU2019144400A; GB201917553D0; RU2019144400A3; GB2576669B; AU2018278346B2; ZA201908371B; PL433900A1; US10920588B2; CN110691889A; US20180347357A1; CN110691889B

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine bereitgestellt. Ein Controller empfängt ein Sensorsignal, das indikativ für den Neigungswinkel der Schrämmaschine ist, und empfängt ein Ziel-Neigungsprofil, das eine Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln für verschiedene Abschnitte eines Mineralstoßes definiert. Der Controller ermittelt eine Neigungsdifferenz zwischen dem Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel der Schrämmaschine, ermittelt eine Neigungskorrekturhöhe, die einer neuen Höhe für einen Bodenmeißel der Schrämmaschine entspricht, auf der Basis der Neigungsdifferenz, und ändert eine Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der Neigungskorrekturhöhe.

Description

DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/514,010 , die am 02. Juni 2017 eingereicht worden ist und deren gesamte Inhalte hiermit durch Bezugnahme darauf zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung werden.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Überwachung und die Steuerung der Meißeltrommeln einer Langfront-Schrämmaschine, um einen gewünschten Vorschubwinkeln zu erzielen. Dieser Vorschubwinkel wird in der vorliegenden Anmeldung als der „Neigungs“-Winkel bezeichnet.
ÜBERBLICK
In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines Sensorsignals, das indikativ für den Neigungswinkel der Schrämmaschine ist, und das Empfangen eines Ziel-Neigungsprofils, das eine Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln für verschiedene Abschnitte eines Mineral- bzw. Gesteinsstoßes definiert. Das Verfahren umfasst auch das Ermitteln einer Neigungsdifferenz zwischen dem Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel der Schrämmaschine, das Ermitteln einer Neigungskorrekturhöhe, die einer neuen Höhe für einen Bodenmeißel der Schrämmaschine entspricht, auf der Basis der Neigungsdifferenz, und das Ändern einer Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der Neigungskorrekturhöhe. In einigen Ausführungsformen implementiert ein Controller, der einen elektronischen Prozessor und ein Speicher aufweist, das Verfahren zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Empfangen eines Neigungskompensationswerts, und wobei das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der Neigungsdifferenz und des Neigungskompensationswerts umfasst.
In einer anderen Ausführungsform ist ein System zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine bereitgestellt. Das System weist einen Schrämmaschinensensor, der dafür konfiguriert ist, eine Positionscharakteristik der Schrämmaschine zu erfassen, einen Bodenmeißel, der von einem Meißelmotor angetrieben wird, und einen Controller auf, der mit dem Schrämmaschinensensor und dem Meißelmotor gekoppelt ist. Der Controller weist einen elektronischen Prozessor und einen Speicher auf. Der elektronische Prozessor ist dafür konfiguriert, ein Sensorsignal von dem Schrämmaschinensensor zu empfangen, das indikativ für den Neigungswinkel der Schrämmaschine ist, und ein Ziel-Neigungsprofil zu empfangen, das eine Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln für verschiedene Abschnitte eines Mineralstoßes definiert. Der elektronische Prozessor ist des Weiteren dafür konfiguriert, eine Neigungsdifferenz zwischen dem Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel von der Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln des Ziel-Neigungsprofils zu ermitteln und eine Neigungskorrekturhöhe, die einer neuen Höhe für einen Bodenmeißel der Schrämmaschine entspricht, auf der Basis der Neigungsdifferenz zu ermitteln. Der elektronische Prozessor ändert dann eine Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der Neigungskorrekturhöhe.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Ziel-Neigungsprofils für eine Schrämmaschine bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines nominellem Neigungsprofils für die Schrämmaschine, das Zugreifen auf Korrektur-Offsets (Korrekturversätze), die von einer externen Quelle eingegeben werden, und das Festsetzen von Ziel-Neigungswinkeln des Ziel-Neigungsprofils auf der Basis sowohl des nominellen Neigungsprofils als auch der Korrektur-Offsets. Das Verfahren umfasst auch das Steuern einer Position eines Bodenmeißels auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Empfangen des nominellen Neigungsprofils für die Schrämmaschine das Empfangen des nominellen Neigungsprofils für die Schrämmaschine in Reaktion auf eine Auswahl von einer Bedienperson der Schrämmaschine. In einigen Ausführungsformen umfasst das nominelle Neigungsprofil für die Schrämmaschine ein Feld (Array), das nominelle Neigungswinkel für eine Länge eines Mineralstoßes definiert. In einigen Ausführungsformen umfasst das nominelle Neigungsprofil für die Schrämmaschine ein Feld, das eine Länge hat, die gleich einer Anzahl von Rinnen in einem Langfrontsystem ist, und das einen nominellen Neigungswinkel für jede Rinne spezifiziert. In einigen Ausführungsformen umfasst das nominelle Neigungsprofil für die Schrämmaschine ein Feld mit einer Länge, die kleiner als eine Anzahl von Rinnen in einem Langfrontsystem ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Zugreifen auf die Korrektur-Offsets das Zugreifen auf einen Korrektur-Offset-Duchlaufzählwert, der eine Anzahl von Durchläufen angibt, für die der Korrektur-Offset implementiert werden soll. In einigen Ausführungsformen werden nach der Anzahl von Durchläufen Ziel-Neigungswinkel des Ziel-Neigungsprofils, die durch die Korrektur-Offsets modifiziert worden sind, auf entsprechende Neigungswinkel des nominellen Neigungsprofils festgesetzt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Erzeugen des nominellen Neigungsprofils auf der Basis von historischen Informationen in Bezug auf vorhergehend implementierte Korrektur-Offsets.
In einigen Ausführungsformen implementiert ein Controller, der einen elektronischen Prozessor und einen Speicher aufweist, das Verfahren zum Erzeugen eines nominellen Neigungsprofils für eine Schrämmaschine. Der Controller kann in eine Schrämmaschine eingebaut sein und in Kommunikation mit Schrämmaschinensensoren und dem Bodenmeißel stehen.
In einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines Ziel-Neigungsprofils für die Schrämmaschine, das Empfangen eines Sensorsignals, das indikativ für den Neigungswinkel der Schrämmaschine während eines ersten Durchlaufs der Schrämmaschine ist, das Steuern einer Höhe eines Bodenmeißels der Schrämmaschine auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils während des ersten Durchlaufs der Schrämmaschine. Das Verfahren umfasst auch das Empfangen eines Korrektur-Offsets für die Schrämmaschine während eines zweiten Durchlaufs der Schrämmaschine, das Ändern der Höhe des Bodenmeißels der Schrämmaschine auf der Basis des Korrektur-Offsets während des zweiten Durchlaufs der Schrämmaschine und das Ändern der Höhe des Bodenmeißels der Schrämmaschine auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils in dem dritten Durchlauf der Schrämmaschine. In einigen Ausführungsformen implementiert ein Controller, der einen elektronischen Prozessor und einen Speicher aufweist, das Verfahren zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine. Der Controller kann in eine Schrämmaschine eingebaut sein und in Kommunikation mit Schrämmaschinensensoren und dem Bodenmeißel stehen.
Weitere Aspekte der Erfindung werden unter Berücksichtigung der ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Gewinnungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
2A - 2B veranschaulichen ein Langfront-Abbausystem des Gewinnungssystems von 1.
3 veranschaulicht das Kollabieren der geologischen Schichten, wenn Mineral bzw. Gestein von dem Mineralflöz entfernt wird.
4 veranschaulicht einen motorisch betriebenen Strebausbau bzw. Schildausbau (Deckenstütze) des Langfront-Abbausystems.
5 veranschaulicht eine andere Ansicht des Strebausbaus bzw. Schildausbaus (Deckenstütze) des Langfront-Abbausystems.
6A - 6B veranschaulichen eine Langfront-Schrämmaschine des Langfront-Abbausystems.
7A - 7B veranschaulichen eine Langfront-Schrämmaschine, während diese durch ein Kohleflöz durchläuft.
8 veranschaulicht ungefähre Positionen für Sensoren, die in der Schrämmaschine des Langfront-Abbausystems positioniert sind.
9 ist ein schematisches Diagramm eines Controllers der Schrämmaschine von 6A - 6B.
10 ist ein schematisches Diagramm eines Überwachungsmoduls des Langfront-Abbausystems.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Überwachen eines Neigungswinkels der Schrämmaschine veranschaulicht.
Fig, 12 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines Ziel-Neigungsprofils veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm des Kombinierens eines nominellen Neigungsprofils und eines Korrektur-Offsets.
14 ist ein Diagramm, das eine Glättung veranschaulicht, die von einem Korrekturglättungsmodul durchgeführt wird.
15A - 15C sind Diagramme des Langfront-Abbausystems, wenn ein Korrektur-Offset implementiert wird.
16 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines Ziel-Neigungsprofils veranschaulicht.
17 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines Neigungskompensationswerts veranschaulicht.
18 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum manuellen Steuern der Schrämmaschine veranschaulicht.
19 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Glätten des Ziel-Neigungsprofils veranschaulicht.
20 ist ein schematisches Diagramm eines Zustandsüberwachungssystems des Gewinnungssystems, das in 1 gezeigt ist.
21 ist ein schematisches Diagramm des Langfront-Steuersystems des Zustandsüberwachungssystems von 20.
22 veranschaulicht eine beispielhafte E-Mail-Warnung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung ausführlich erläutert werden, sollte es verstanden werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten des Aufbaus und der Anordnung von Komponenten bzw. Bauteilen beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt sind oder in den folgenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungsformen fähig und ist auch dazu fähig, auf verschiedene Arten und Weisen praktiziert oder ausgeführt zu werden.
Außerdem sollte es klar sein, dass Ausführungsformen der Erfindung Hardware, Software und elektronische Komponenten bzw. Bauteile oder Module umfassen können, die für die Zwecke der Erörterung so veranschaulicht und beschrieben sein können, als ob die Mehrzahl der Komponenten bzw. Bauteile einzig und allein in Hardware implementiert wäre. Aber ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würde, auch auf der Grundlage des Lesens der vorliegenden ausführlichen Beschreibung, erkennen, dass in wenigstens einer Ausführungsform die elektronisch basierten Aspekte der Erfindung in Software (z.B. gespeichert in einem nicht flüchtigen computerlesbaren Medium) implementiert werden können, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden kann. Somit sollte es angemerkt werden, dass eine Vielzahl von auf Hardware und Software basierten Geräten bzw. Vorrichtungen sowie auch eine Vielzahl von unterschiedlichen strukturellen Komponenten verwendet werden können, um die Erfindung zu implementieren. Außerdem, und wie in nachfolgenden Abschnitten beschrieben werden wird, sind die spezifischen mechanischen Konfigurationen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, dazu gedacht, Ausführungsformen der Erfindung exemplarisch zu erläutern. Aber es sind auch andere alternative mechanische Konfigurationen möglich. So können zum Beispiel die „Controller“ und „Module“, die in der Patentspezifikation beschrieben sind, einen oder mehrere Prozessoren, ein oder mehrere computerlesbare Medium-Module, eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabeschnittstellen und verschiedene Verbindungen bzw. Anschlüsse (z.B. einen Systembus), die die Komponenten bzw. Bauteile verbinden, einschließen. In einigen Fällen können die Controller und Module als oder durch ein bzw. eine oder mehrere von Universalprozessoren, Digitalsignalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen („ASICs“; Application Specific Integrated Circuits) und vom Anwender programmierbaren Gate-Arrays (FPGAs; Field Programmable Gate Arrays) implementiert werden, die Anweisungen ausführen oder auf andere Weise ihre hier beschriebenen Funktionen implementieren.
1 veranschaulicht ein Gewinnungssystem 100. Das Gewinnungssystem 100 weist ein Langfront-Abbausystem bzw. Strebbausystem 200 und ein Zustandsüberwachungssystem 400 auf. Das Gewinnungssystem 100 ist dafür konfiguriert, ein Erz oder ein Mineral, zum Beispiel Kohle, aus einer Mine in einer effizienten Art und Weise zu gewinnen. In anderen Ausführungsformen wird das Gewinnungssystem 100 dazu verwendet, andere Erze und/oder Minerale zu gewinnen. In einigen Ausführungsformen wird zum Beispiel Trona, ein nichtmarines Evaporitmineral, unter Verwendung eines Langfront-Abbausystems gewonnen. Das Langfront-Abbausystem 200 umfasst Werkzeuge, zum Beispiel eine Schrämmaschine 300, um physisch Kohle oder ein anderes Mineral aus einem Bergwerk unter Tage bzw. einer Untertagemine zu gewinnen. Das Zustandsüberwachungssystem 400 überwacht den Betrieb des Langfront-Abbausystems 200, um zum Beispiel zu gewährleisten, dass die Gewinnung des Minerals effizient bleibt, um Ausrüstungsprobleme zu entdecken und dergleichen.
Der Langfront-Abbau beginnt damit, ein Mineralflöz, das gewonnen werden soll, zu identifizieren, dann das Flöz in Mineralplatten „auszublocken“, indem Fahrbahnen bzw. Strecken um den Umfang jeder Platte herum ausgehoben bzw. ausgebaggert werden. Während des Aushebens des Flözes (d.h. der Gewinnung der Kohle) können Auswahlsäulen an Mineral zwischen benachbarten Mineralplatten unausgehoben bleiben, um bei dem Abstützen der darüberliegenden geologischen Schichten zu helfen. Die Mineralplatten werden von dem Langfront-Abbausystem 200 ausgehoben, und das geförderte Material wird an die Oberfläche der Mine bzw. des Bergwerks transportiert.
Wie in 2A bis 2B veranschaulicht ist, weist das Langfront-Abbausystem 200 Strebausbauten bzw. Schildausbauten (Deckenstützen) 205, eine Langfront-Schrämmaschine 300 und einen Kettenkratzerförderer bzw. Panzerförderer (AFC; Armored Face Conveyor) 215 auf. Das Langfront-Abbausystem 200 ist im Allgemeinen parallel zu dem Mineralstoß 216 positioniert (siehe 3). Die Strebausbauten 205 sind parallel zu dem Mineralstoß 216 (siehe 3) durch elektrische und hydraulische Verbindungen miteinander verbunden. Des Weiteren schirmen die Strebausbauten 205 die Schrämmaschine 300 vor den darüberliegenden geologischen Schichten 218 ab (siehe 3). Die Anzahl von Strebausbauten 205, die in dem Abbausystem 200 verwendet werden, hängt von der Breite des Mineralstoßes 216 ab, der abgebaut wird, da die Strebausbauten 205 dazu gedacht sind, die gesamte Breite des Mineralstoßes 216 vor den geologischen Schichten 218 zu schützen.
Die Schrämmaschine 300 wird entlang der Linie des Mineralstoßes 216 durch den AFC 215 vorwärts bewegt, der eine dedizierte Spur bzw. Führungsbahn für die Schrämmaschine 300 aufweist, die parallel zu dem Mineralstoß 216 verläuft. Die Schrämmaschinenspur ist zwischen dem Mineralstoß 216 selbst und den Strebausbauten 205 positioniert. Wenn sich die Schrämmaschine 300 entlang der Breite des Mineralstoßes 216 bewegt und dabei eine Mineralschicht entfernt, bewegen sich die Strebausbauten 205 automatisch vorwärts, um die Decke (Hangendes) des neu freigelegten Abschnitts der Schichten 218 abzustützen.
3 veranschaulicht das Abbausystem 200, wie es sich durch das Mineralflöz 217 vorwärts bewegt, während die Schrämmaschine 300 Mineral aus dem Mineralstoß 216 entfernt. Der Mineralstoß 216, der in 3 veranschaulicht ist, erstreckt sich senkrecht von der Ebene der Figur. Während sich das Abbausystem 200 durch das Mineralflöz 217 vorwärts bewegt (nach rechts in 3), wird es den Schichten 218 erlaubt, hinter dem Abbausystem 200 zu kollabieren, wodurch eine Versatzstrecke (Alter Mann) 219 gebildet wird. Das Abbausystem 200 bewegt sich weiter vorwärts und schrämt mehr Mineral ab, bis das Ende des Mineralflözes 217 erreicht ist.
Während sich die Schrämmaschine 300 entlang der Seite des Mineralstoßes 216 bewegt, fällt gewonnenes Mineral auf einen Förderer, der in dem AFC 215 enthalten ist, parallel zu der Schrämmaschinenspur. Das Mineral wird durch den Förderer von dem Mineralstoß 216 weg abtransportiert. Der AFC 215 wird dann durch die Strebausbauten 205 in Richtung auf den Mineralstoß 216 um eine Distanz vorwärts bewegt, die gleich der Tiefe der Mineralschicht ist, die vorher durch die Schrämmaschine 300 entfernt worden ist. Die Vorwärtsbewegung bzw. der Vorschub des AFC 215 erlaubt es, dass das ausgehobene Mineral von dem nächsten Schrämmaschinendurchlauf auf den Förderer fällt, und sie erlaubt es auch der Schrämmaschine 300, mit dem Mineralstoß 216 in Eingriff zu kommen und mit dem Abschrämen von Mineral weiter fortzufahren. Der Förderer und die Spur des AFC 215 werden durch AFC-Antriebe 220 angetrieben, die an einem Maingate (Kopfstrecke) 221 und an einem Tailgate (Fußstrecke) 222 angeordnet sind, welche sich an distalen Enden des AFC 215 befinden. Die AFC-Antriebe 220 erlauben es dem Förderer, kontinuierlich Mineral zu dem Maingate 221 (linke Seite von 2A) zu transportieren, und erlauben es der Schrämmaschine 300, entlang der Spur des AFC 215 bidirektional quer über den Mineralstoß 216 gezogen zu werden.
Das Langfront-Abbausystem 200 weist auch einen Streckenförderer (BSL; Beam Stage Loader) 225 auf, der senkrecht an dem Maingate-Ende des AFC 215 angeordnet ist. 2B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Langfront-Abbausystems 200 und eine erweiterte Ansicht des BSL 225. Wenn das gewonnene Mineral, das von dem AFC 215 befördert wird, das Maingate 221 erreicht, wird das Mineral durch eine 90°-Wende bzw. -Biegung auf den BSL 225 geleitet. In einigen Fällen ist der BSL 225 mit dem AFC 215 in einem nicht rechtwinkligen Winkel bzw. Nicht-90°-Winkel verbunden. Der BSL 225 bereitet dann das Mineral vor und lädt dieses auf einen Maingate-Förderer (nicht gezeigt), der das Mineral an die Oberfläche transportiert. Das Mineral wird durch einen Crusher bzw. einen Brecher 230 für das Laden vorbereitet, welcher das Mineral zertrümmert, um das Laden auf den Maingate-Förderer zu verbessern. Ähnlich wie der Förderer des AFC 215 wird auch der Förderer des BSL 225 durch einen BSL-Antrieb angetrieben.
4 veranschaulicht das Langfront-Abbausystem 200, wie es entlang der Linie des Mineralstoßes 216 betrachtet wird. Der Strebausbau 205 ist gezeigt, wie er die Schrämmaschine 300 vor den darüberliegenden geologischen Schichten 218 durch eine überhängende Kappe 236 des Strebausbaus 205 abschirmt. Die Kappe 236 wird durch hydraulische Beine 250, 252 (von denen in 4 nur eines gezeigt ist) vertikal versetzt (d.h. in Richtung auf die und weg von den geologischen Schichten 218 bewegt). Die Kappe 236 übt dadurch einen Bereich von Aufwärtskräften auf die geologischen Schichten 218 aus, indem unterschiedliche Drücke an die hydraulischen Beine 250, 252 angelegt werden. An dem Abbaustoß-Ende der Kappe 236 ist eine Leitplatte oder ein Klemmkörper bzw. Strebstempel (sprag) 242 montiert, die bzw. der in einer den Abbaustoß abstützenden Position gezeigt ist. Aber der Strebstempel 242 kann durch einen Strebstempelarm 244 auch vollständig ausgefahren werden, wie dies mit einem Schattenbild gezeigt ist. Eine Vorschubramme 246, die an einer Basis 248 befestigt ist, erlaubt es, dass der Strebausbau 205 in Richtung auf den Mineralstoß 216 gezogen werden kann, während die Schichten des Minerals weggeschrämt werden. 5 veranschaulicht eine andere Ansicht des Strebausbaus 205. 5 zeigt ein linkes hydraulisches Bein 250 und ein rechtes hydraulisches Bein 252, die die Kappe 236 abstützen. Sowohl das linke hydraulische Bein 250 als auch das rechte hydraulische Bein 252 enthalten ein unter Druck gesetztes Fluid, um die Kappe 236 abzustützen.
6A bis 6B veranschaulichen die Schrämmaschine 300. 6A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Schrämmaschine 300. Die Schrämmaschine 300 hat ein längliches zentrales Gehäuse 305, in dem die Betriebssteuerungen für die Schrämmaschine 300 untergebracht sind. Unterhalb des Gehäuses 305 erstrecken sich Kufenschuhe (skid shoes) 310, die die Schrämmaschine 300 auf dem AFC 215 abstützen. Insbesondere stehen die Kufenschuhe 310 mit der Spur des AFC 215 in Eingriff, was es erlaubt, dass die Schrämmaschine 300 entlang dem Mineralstoß 216 vorwärts getrieben werden kann. Lateral von dem Gehäuse 305 ausgehend erstrecken sich jeweils linke und rechte Meißelarme 320, 315, die durch hydraulische Zylinder beweglich angetrieben werden, die innerhalb eines Motorgehäuses 325 des rechten Arms und eines Motorgehäuses 330 des linken Arms eingeschlossen sind. Die hydraulischen Zylinder sind Teil eines hydraulischen Systems 386 des rechten Arms, das dafür konfiguriert ist, den rechten Meißelarm 315 gelenkig zu lagern, und eines hydraulischen Systems 388 des linken Arms, das dafür konfiguriert ist, den linken Meißelarm 320 gelenkig zu lagern.
An dem distalen Ende des rechten Meißelarms 315 (in Bezug auf das Gehäuse 305) befindet sich ein rechter Meißel (Schneidvorrichtung) 335, und an dem distalen Ende des linken Meißelarms 320 befindet sich ein linker Meißel (Schneidvorrichtung) 340. Jeder der Meißel 335, 340 hat eine Vielzahl von Abbaumeißelspitzen 345, die den Mineralstoß 216 abtragen, während sich die Meißel 335, 340 drehen, wodurch das Mineral weggeschnitten wird. Die Abbaumeißelspitzen 345 können auch ein Fluid aus ihren Enden sprühen, wie etwa zum Beispiel, um giftige und/oder brennbare Gase zu dispergieren, die sich an der Gewinnungsstelle entwickeln. Der rechte Meißel 335 wird durch einen rechten Meißelmotor 335 angetrieben (z.B. gedreht), während der linke Meißel 340 durch einen linken Meißelmotor 350 angetrieben (z.B. gedreht) wird. Die hydraulischen Systeme 386, 388 sind dafür konfiguriert, jeweils den rechten Meißelarm 315 und den linken Meißelarm 320 vertikal zu bewegen, was jeweils die vertikale Position des rechten Meißels 335 und des linken Meißels 340 verändert.
Die vertikalen Positionen der Meißel 335, 340 sind eine Funktion des Winkels der Arme 315, 320 in Bezug auf das Hauptgehäuse 305. Das Variieren des Winkels der Meißelarme 315, 320 in Bezug auf das Hauptgehäuse 305 vergrößert oder verringert die vertikale Position der Meißel 335, 340 entsprechend. Wenn zum Beispiel der linke Meißelarm 320 auf 20° ausgehend von der Horizontalen angehoben wird, kann der Meißel 340 eine positive Veränderung der vertikalen Position von zum Beispiel 0,5 m erfahren, während dann, wenn der linke Meißelarm 320 auf -20° ausgehend von der Horizontalen herabgelassen wird, der linke Meißel 340 eine negative Veränderung der vertikalen Position von zum Beispiel -0,5 m erfahren kann. Deshalb kann die vertikale Position der Meißel 335, 340 auf der Basis des Winkels der Meißelarme 315, 320 in Bezug auf die Horizontale gemessen und gesteuert werden. 6B veranschaulicht eine Seitenansicht der Schrämmaschine 300, die die Meißel 335, 340; Meißelarme 315, 320; Kufenschuhe 310 und ein Gehäuse 305 aufweist. 6B zeigt auch Details eines Motors 350 des linken Arms und eines Motors 355 des rechten Arms, die jeweils von dem Motorgehäuse 330 des linken Arms und von dem Motorgehäuse 325 des rechten Arms umschlossen sind.
Die Schrämmaschine 300 wird lateral entlang dem Mineralstoß 216 in einer bidirektionalen Art und Weise verschoben, obwohl es nicht notwendig ist, dass die Schrämmaschine 300 Mineral bidirektional schneidet. In einigen Abbauvorgängen ist es zum Beispiel möglich, dass die Schrämmaschine 300 zwar bidirektional entlang dem Mineralstoß 216 gezogen wird, aber Mineral nur dann schrämt, wenn sie sich in einer Richtung bewegt. Die Schrämmaschine 300 kann zum Beispiel so betrieben werden, dass sie Mineral im Verlauf eines ersten Vorwärts-Durchlaufs über die Breite des Mineralstoßes 216 schneidet, aber bei ihrem Rückkehr-Durchlauf kein Mineral schneidet. Alternativ dazu kann die Schrämmaschine 300 dafür konfiguriert sein, Mineral während sowohl den Vorwärts-Durchläufen als auch den Rückkehr-Durchläufen zu schneiden, wodurch ein bidirektionaler Schneidvorgang durchgeführt wird. Im Allgemeinen bezieht sich ein Schrämmaschinenzyklus auf die Bewegung der Schrämmaschine 300 von einem Startpunkt (z.B. dem Maingate) zu einem Endpunkt (z.B. dem Tailgate) und zurück zu dem Startpunkt. 7A bis 7B veranschaulichen die Langfront-Schrämmaschine 300, während sie über den Mineralstoß 216 durchläuft, von einer Abbaustoßendeansicht. Wie in 7A bis 7B gezeigt ist, sind der linke Meißel 340 und der rechte Meißel 335 versetzt angeordnet, um die Fläche des Mineralstoßes 216, die in jedem Durchlauf der Schrämmaschine weggeschnitten wird, zu vergrößern. Insbesondere dann, wenn die Schrämmaschine 300 horizontal entlang dem AFC 215 verschoben wird, ist der linke Meißel 340 so gezeigt, dass er Mineral weg von der unteren Hälfe (z.B. einem unteren Abschnitt) des Mineralstoßes 216 schrämt und hier als ein Bodenmeißel bezeichnet werden kann, während der rechte Meißel 335 so gezeigt ist, dass er Mineral von einer oberen Hälfte (z.B. einem oberen Abschnitt) des Mineralstoßes 216 weg schrämt. Der rechte Meißel kann hier als ein Firstmeißel bezeichnet werden. Es sollte klar sein, dass in einigen Ausführungsformen der linke Meißel 340 den oberen Abschnitt des Mineralstoßes 216 schneidet, während der rechte Meißel 335 den unteren Abschnitt des Mineralstoßes 216 schneidet.
Die Schrämmaschine 300 weist auch einen Controller 384 (9) und verschiedene Schrämmaschinensensoren auf, um eine automatische Steuerung der Schrämmaschine 300 zu ermöglichen. Die Schrämmaschine 300 weist zum Beispiel einen Winkelsensor 360 für einen linken Tragarm, einen Winkelsensor 365 für einen rechten Tragarm, linke Beförderungsgetriebesensoren 370, rechte Beförderungsgetriebesensoren 375 und einen Nick- und Rollsensor 380 auf. 8 zeigt die ungefähren Positionen dieser Sensoren, obwohl die Sensoren in einigen Ausführungsformen an anderen Stellen in der Schrämmaschine 300 positioniert sind. Die Winkelsensoren 360, 365 stellen Informationen in Bezug auf einen Neigungswinkel der Meißelarme 315, 320 bereit. Somit kann eine relative Position des rechten Meißels 335 und des linken Meißels 340 unter Verwendung der Informationen von den Winkelsensoren 360, 365 in Kombination mit zum Beispiel bekannten Abmessungen der Schrämmaschine 300 (z.B. Länge eines Meißelarms 315) geschätzt werden. Die Beförderungsgetriebesensoren 370, 375 stellen Informationen in Bezug auf die Position der Schrämmaschine 300 sowie auch in Bezug auf die Geschwindigkeit und die Richtung der Bewegung der Schrämmaschine 300 bereit. Der Nick- und Rollsensor 380 stellt Informationen in Bezug auf die Winkelausrichtung der Schrämmaschine 300 bereit.
Wie in 8 gezeigt ist, bezieht sich das Nicken bzw. die Neigung der Schrämmaschine 300 auf eine Neigung in einem Winkel auf den und weg von dem Mineralstoß 216. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Neigungswinkel bzw. Nickwinkel der Schrämmaschine 300 als die Neigung der Schrämmaschine 300 von der Abbaustoßseite zu der Alter-Mann-Seite definiert. Eine positive Neigung bezieht sich darauf, dass sich die Schrämmaschine 300 von dem Mineralstoß 216 weg neigt (d.h. wenn die Abbaustoßseite der Schrämmaschine 300 höher als die Alter-Mann-Seite der Schrämmaschine 300 ist), wohingegen sich eine negative Neigung darauf bezieht, dass sich die Schrämmaschine 300 in Richtung auf den Mineralstoß 216 neigt (d.h. wenn die Abbaustoßseite der Schrämmaschine 300 niedriger als die Alter-Mann-Seite der Schrämmaschine 300 ist). Die Neigungsposition der Schrämmaschine 300 wird durch die Position des AFC 215 beeinflusst. Da sich der AFC 215 nach jedem Schrämmaschinendurchlauf nach vorne vorwärts bewegt, wird der Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 zumindest teilweise durch die Bodenlinie bzw. Untergrundlinie (Grundlinie) bestimmt, die mit der Gewinnung von Mineral erzeugt wird (d.h. durch den Firstmeißel 335 und den Bodenmeißel 340) und auf der der AFC 215 aufliegt. Mit anderen Worten, wenn die Schrämmaschine 300 quer über den Mineralstoß 216 vorwärts getrieben wird und das Mineral fördert, entfernt der Bodenmeißel 340, der diese Gewinnung durchführt, Mineral von dem Boden bzw. Untergrund weg, auf dem der AFC 215 in dem nächsten Durchlauf positioniert sein wird. Wenn sich die Position des Bodenmeißels 340 von einem Schrämmaschinendurchlauf zum nächsten nicht ändert (d.h. während sich die Schrämmaschine 300 durch das Mineralflöz 217 vorwärts bewegt), sollte der Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 von einem Schrämmaschinendurchlauf zum nächsten Schrämmaschinendurchlauf ungefähr gleich bleiben, weil der Bodenmeißel 340 damit fortfährt, quer über dieselbe oder ungefähr dieselbe Bodenebene zu schneiden. Aber wenn sich die Position des Bodenmeißels 340 ändert, entweder dadurch, dass der Bodenmeißel 340 angehoben oder herabgelassen wird, wird sich der Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 bald auch ändern, wenn sich der AFC 215 über diesen Boden, der gerade von dem Bodenmeißel 340 geschnitten worden ist, vorwärts bewegt. Außerdem können Unregelmäßigkeiten im Flöz und andere Faktoren bewirken, dass der Winkel des Bodens unterhalb des AFC 215 einen unerwarteten oder unerwünschten Winkel zu dem oder weg von dem Mineralstoß 216 hat, was sich auf die Schrämmaschine 300 (die von dem AFC 215 abgestützt wird) übertragen würde, wodurch der Schrämmaschinen-Neigungswinkel beeinflusst werden würde.
Wenn zum Beispiel der Bodenmeißel 340 heruntergelassen bzw. abgesenkt wird (d.h. er schneidet unterhalb der Unterseite des AFC 215), dann gewinnt der Bodenmeißel 340 Mineral oder Material aus einem Bereich des Mineralstoßes 216, der sich unterhalb der aktuellen Ebene des AFC 215 befindet. Deshalb wird dann, wenn sich der AFC 215 vorwärts weiterbewegt, zumindest der Abbaustoßseitenbereich des AFC 215 auf einem niedrigeren Untergrund positioniert werden, was den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 ändert (z.B. den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 verkleinert). Analog dazu, wenn der Bodenmeißel 340 angehoben wird (d.h. er schneidet oberhalb der Unterseite des AFC 215), dann verlässt der Bodenmeißel 340 einen Bereich des Mineralstoßes 216, der sich oberhalb der aktuellen Ebene des AFC 215 befindet (d.h. der Bodenmeißel 340 führt keine Gewinnung durch). Deshalb wird dann, wenn sich der AFC 215 vorwärts weiterbewegt, zumindest der Abbaustoßseitenbereich des AFC 215 auf einem höheren Untergrund positioniert werden, was den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 ändert (z.B. den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 vergrößert). Außerdem bestimmen auch Bodenbedingungen (das heißt ein Untergrundtyp), auf die die Schrämmaschine 300 trifft, um wieviel sich die Neigung der Schrämmaschine 300 für die gleiche Änderung in der Höhe des Bodenmeißels 340 ändert. Die Änderung der Neigung der Schrämmaschine 300 kann zum Beispiel anders sein, wenn der Bodenmeißel 340 um zwei Fuß (60,96 cm) in einem harten Felsboden herabgelassen wird, als dann, wenn der Bodenmeißel 340 um die gleichen zwei Fuß (60,96 cm) in einem weichen Lehmboden herabgelassen wird.
Deshalb hängt der aktuelle Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 von dem Untergrundtyp und der Bodenebene ab, die den AFC 215 trägt, und der zukünftige Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 hängt von dem Untergrundtyp und der vertikalen Position des Bodenmeißels 340 ab, weil der Bodenmeißel 340 aus dem Mineralstoß 216 den Boden herausmeißelt, auf dem der AFC 215 vorrücken wird. Das Absenken des Bodenmeißels 340 wird zum Beispiel den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 verringern, während sich der AFC 215 vorwärts bewegt, während das Anheben des Bodenmeißels 340 den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 vergrößern wird, während sich der AFC 215 vorwärts bewegt. Wenn die Neigung der Schrämmaschine zu gering ist, riskiert die Schrämmaschine 300, in den Mineralstoß 216 hineinzukrachen und den Betrieb einzustellen. Aber wenn die Neigung der Schrämmaschine 300 zu hoch ist, kann die Schrämmaschine 300 stattdessen nach hinten kippen. Deshalb erhöht die Schrämmaschine 300 dann, wenn die Neigung der Schrämmaschine 300 außerhalb eines gewünschten Neigungsbereichs arbeitet, das Risiko, eine Ausfallzeit und sogar eine Beschädigung bei der Schrämmaschine 300 oder anderen Teilen des Abbausystems 200 (z.B. dem Strebausbau 205) zu verursachen. Das Überwachen der Position der Schrämmaschine 300 minimiert auch eine Ausfallzeit des Langfront-Abbausystems 200 und minimiert auch die Möglichkeit, Probleme bei der Gewinnung zu verursachen, wie etwa zum Beispiel eine Degradation von Mineralmaterial, eine Verschlechterung der Mineralstoßausrichtung, eine Bildung von Hohlräumen, indem darüberliegende Flözschichten beschädigt werden, und in einigen Fällen kann ein Fehlen einer Überwachung eine Beschädigung bei dem Langfront-Abbausystem 200 verursachen.
Das Rollen bzw. Wanken der Schrämmaschine 300 bezieht sich auf eine Winkeldifferenz zwischen der rechten Seite der Schrämmaschine 300 und der linken Seite der Schrämmaschine 300, wie dies in 8 gezeigt ist. Ein positives Rollen bezieht sich darauf, dass sich die Schrämmaschine 300 von der rechten Seite weg neigt (d.h. die rechte Seite der Schrämmaschine 300 ist höher als die linke Seite der Schrämmaschine 300), während sich ein negatives Rollen darauf bezieht, dass sich die Schrämmaschine 300 zu der rechten Seite hin neigt (d.h. die linke Seite der Schrämmaschine 300 ist höher als die rechte Seite der Schrämmaschine 300). Sowohl das Nicken als auch das Rollen bzw. Wanken der Schrämmaschine 300 werden in Graden gemessen. Ein Nicken bzw. eine Neigung oder ein Rollen bzw. Wanken von Null gibt an, dass die Schrämmaschine 300 ausgeglichen ist.
Die Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 stellen dem Controller 384 Informationen bereit, damit der Betrieb der Schrämmaschine 300 effizient bleiben kann. Wie in 9 gezeigt ist, befindet sich der Controller 384 auch in Kommunikation mit anderen Systemen, die mit der Schrämmaschine 300 in Beziehung stehen. Der Controller 384 kommuniziert zum Beispiel mit dem hydraulischen System 386 des rechten Arms und mit dem hydraulischen System 388 des linken Arms. Der Controller 384 überwacht und steuert den Betrieb der hydraulischen Systeme 386, 388 und der Motoren (Elektromotoren) 350, 355 auf der Basis von Signalen, die von den verschiedenen Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 empfangen werden. Der Controller 384 kann zum Beispiel den Betrieb der hydraulischen Systeme 386, 388 und der Motoren 350, 355 auf der Basis von Informationen ändern, die von den Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 empfangen werden.
Insbesondere betreibt der Controller 384 die Schrämmaschine 300 in einem Neigungslenkungsmodus, in dem der Controller 384 die Nick- bzw. Neigungsdaten, die mit der Schrämmaschine 300 in Bezug stehen, überwacht und die Position des Bodenmeißels 340 auf der Basis der Neigungsposition der Schrämmaschine 300 steuert. Wie in 10 gezeigt ist, weist der Controller 384 einen elektronischen Prozessor 428 (zum Beispiel einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung („ASIC“; Application Specific Integrated Circuit) oder eine andere geeignete elektronische Vorrichtung) und eine Speichervorrichtung 432 (zum Beispiel ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium) auf. Der Controller 384 kann andere Komponenten wie etwa Eingabevorrichtungen, Ausgabevorrichtungen, Kommunikationsbusse und dergleichen umfassen, die es dem Controller 384 erlauben, wie unten beschrieben zu arbeiten. Der elektronische Prozessor 400 weist ein Überwachungsmodul 430 auf, das die Schrämmaschinen-Positionsdaten überwacht, die durch die Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 erhalten werden. Das Überwachungsmodul 430 weist ein Analysemodul 434 auf, das die Pösitionsdaten empfängt, die Informationen in Bezug auf die Position der Schrämmaschine 300 enthalten, und das die Position der Schrämmaschine 300 mit einer gewünschten Schrämmaschinenposition vergleicht. Das Überwachungsmodul 430 weist auch ein Korrekturmodul 438 auf, das den Betrieb der Schrämmaschine 300 steuert und eine korrigierende Aktion derart implementiert, dass sich die Neigungsposition der Schrämmaschine 300 der gewünschten Schrämmaschinen-Neigungsposition annähert.
In der veranschaulichten Ausführungsform weist der Controller 384 auch ein Modul 440 zum adaptiven Erzeugen eines nominellen Neigungsprofils bzw. ein adaptives nominelles Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440, ein Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442, ein Korrekturglättungsmodul 444, ein Neigungskompensationsmodul 445, ein Modul 446 für eine manuelle Betätigung bzw. ein manuelles Betätigungsmodul 446 und ein Modul 448 für eine abbaustoßweite Glättung bzw. ein abbaustoßweites Glättungsmodul 448 auf. Das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 erzeugt ein nominelles Neigungsprofil für das Analysemodul 434 auf der Basis von historischen Informationen in Bezug auf vorhergehende nominelle Neigungsprofile und angeforderte Korrekturen bei den nominellen Neigungsprofilen. Das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 weist einem Ziel-Neigungsprofil Werte auf der Basis des nominellen Neigungsprofils und von empfangenen Korrektur-Offsets zu. Das Korrekturglättungsmodul 444 empfängt die Korrektur-Offsets und erzeugt die allmählichen bzw. schrittweisen Rampen (Anstiege/Abfälle), die von der Schrämmaschine 300 implementiert werden sollen, um große Änderungen im Neigungswinkel zu verhindern, während sich die Schrämmaschine 300 entlang dem AFC 215 bewegt. Das Neigungskompensationsmodul 445 analysiert, ob das Korrekturmodul 438 die gewünschte Korrektur bei der Neigung der Schrämmaschine 300 erzielt, und stellt fest, ob ein Neigungskompensationswert in Betracht gezogen werden soll, wenn die korrigierende Aktion bestimmt wird. Das manuelle Betätigungsmodul 446 erfasst, wenn eine Bedienperson die Schrämmaschine 300 manuell betätigen möchte, und stellt die Steuerung auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils ein, also setzt diese außer Kraft. Das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 analysiert die Änderungen in der Neigung in einem Durchlauf der Schrämmaschine 300 und verhindert, dass große Änderungen in dem Neigungswinkel innerhalb eines Durchlaufs der Schrämmaschine 300 auftreten.
Das Überwachungsmodul 430, das die verschiedenen Module 434-448 einschließt, wird durch den elektronischen Prozessor 428 implementiert. In einem Beispiel können die Module mit Anweisungen verknüpft sein, die in der Speichervorrichtung 432 gespeichert sind und von dem elektronischen Prozessor 428 abgerufen und ausgeführt werden, um die Funktionen auszuführen, die den verschiedenen Modulen zuzuschreiben sind. In einigen Ausführungsformen werden die Module durch andere Kombinationen aus Software- und Hardware-Komponenten implementiert, die zum Beispiel ASICs oder FPGAs einschließen. Ungeachtet der speziellen Implementierung können die verschiedenen Funktionen der Module, die hier beschrieben werden, einschließlich der verschiedenen Schritte der Ablaufdiagramme, die unten noch beschrieben werden, auch so beschrieben werden, dass sie von dem elektronischen Prozessor 430 durchgeführt werden (zum Beispiel durch die Ausführung von Anweisungen, die aus einem Speicher, wie etwa der Speichervorrichtung 432, abgerufen werden).
In einigen Ausführungsformen überwacht und steuert der Controller 384 auch andere Vorgänge und Parameter der Schrämmaschine 300. Der Controller 384 kann zum Beispiel, wie unten noch ausführlicher erörtert werden wird, während der Controller 384 die Schrämmaschine 300 in dem Neigungslenkungsmodus betätigt, auch den Firstmeißel 335 in einem ausgewählten Betriebsmodus steuern. In einigen Ausführungsformen werden eine anfängliche Schneidsequenz (z.B. ein Durchlauf entlang dem Mineralstoß 216) und Gewinnungshöhen (z.B. Höhen der Meißel 335, 340) durch die Verwendung eines Offline-Software-Dienstprogramms (-Utility) definiert, das dann in das Schrämmaschinen-Steuersystem als ein Schneidprofil geladen wird. Sobald der Schrämmaschinen-Controller 384 Zugriff auf die anfängliche Schneidsequenz und die Gewinnungshöhen hat, steuert der Controller 384 die Schrämmaschine 300 derart, dass die Schrämmaschine 300 automatisch das vorab definierte Schneidprofil repliziert, bis sich Bedingungen in dem Mineralflöz 217 ändern. Wenn sich Flözbedingungen ändern, kann eine Bedienperson der Schrämmaschine 300 eine Steuerung der Meißel 335, 340 außer Kraft setzen, während der Controller 384 den neuen Decken-(Hangendes)Boden-(Liegendes)-Horizont als ein neues Schneidprofil aufzeichnet.
Außerdem kann das Schneidprofil unterschiedliche Meißelhöhen für verschiedene Abschnitte entlang dem Mineralstoß 216 definieren. Zu Referenzzwecken kann der Mineralstoß 216 auf der Basis von Strebausbauten in Abschnitte unterteilt werden. Für ein einfaches Beispiel kann das Langfrontsystem einhundert Strebausbauten entlang dem Mineralstoß 216 aufweisen, und das Schneidprofil für einen einzigen Schrämmaschinendurchlauf kann jeweils alle zehn Strebausbauten Meißelhöhen spezifizieren. In diesem Beispiel würden zehn unterschiedliche Meißelhöhen, nämlich eine für jeden Abschnitt von zehn Strebausbauten, in einem Schneidprofil für einen einzigen Schrämmaschinendurchlauf enthalten sein, um die Meißelhöhen für die gesamte Wand zu definieren. Die Größe der Abschnitte (d.h. die Anzahl von Strebausbauten pro Abschnitt) kann in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit und von anderen Faktoren variieren.
11 veranschaulicht ein Verfahren 600, das von dem Analysemodul 434 und dem Korrekturmodul 438 implementiert wird, um die Schrämmaschine 300 so zu halten, dass diese innerhalb von gewünschten Neigungspositionsparametern arbeitet. Wie in 11 gezeigt ist, empfängt das Analysemodul 434 Sensorsignale von den Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 (Block 605). Das Analysemodul 434 empfängt auch das Ziel-Neigungsprofil (Block 610). Das Ziel-Neigungsprofil ist ein Feld (Array), das die Ziel-Neigungswinkel für die Länge des Mineralstoßes 216 definiert. In einem Beispiel kann das Ziel-Neigungsprofil ein Feld umfassen, das eine Länge hat, die gleich einer Anzahl von Rinnen des Langfrontsystems 200 ist. In einem anderen Beispiel kann das Ziel-Neigungsprofil ein Feld umfassen, das eine Länge hat, die kleiner als die Anzahl von Rinnen ist, so dass eine Untergruppe von Rinnen mit einem einzigen Ziel-Neigungswinkel verknüpft ist. Zum Beispiel kann jede Gruppe von fünf, zehn oder zwanzig Rinnen entlang dem Mineralstoß 216 mit einem jeweiligen Ziel-Neigungswinkel verknüpft sein. Jeder Ziel-Neigungswinkel identifiziert einen gewünschten Neigungswinkel für die entsprechende Position der Schrämmaschine 300. Das Ziel-Neigungsprofil ist dafür gedacht, den tatsächlichen Neigungswinkel des Mineralflözes zu reflektieren.
12 stellt mehrere Details in Bezug auf die Erzeugung des Ziel-Neigungsprofils bereit. In einigen Ausführungsformen kann das Ziel-Neigungsprofil durch den elektronischen Prozessor 428 erzeugt werden. In anderen Ausführungsformen aber können ein separater Controller und/oder ein externer Controller das Ziel-Neigungsprofil erzeugen und können das Ziel-Neigungsprofil zu dem Analysemodul 434 übertragen. In einigen Fällen umfasst das Ziel-Neigungsprofil einen Ziel-Neigungswinkel und eine Ziel-Neigungswinkel-Toleranz. In einigen Ausführungsformen gibt das Ziel-Neigungsprofil nur den Ziel-Neigungswinkel an, und das Analysemodul 434 greift auf die Ziel-Neigungswinkel-Toleranz aus einem Speicher (z.B. von dem Controller 384 oder dem Fernüberwachungssystem 400) zu, die vorher bei einer Konfigurationsstufe oder zu dem Zeitpunkt der Herstellung gespeichert worden ist. Wie oben erörtert worden ist, definiert das Ziel-Neigungsprofil in einigen Ausführungsformen, anstatt dass es einen Ziel-Neigungswinkel für jede Rinne des AFC 215 definiert, einen Ziel-Neigungswinkel für Gruppen von Rinnen. Das Langfrontsystem kann zum Beispiel einhundert Strebausbauten entlang dem Mineralstoß 216 aufweisen, und das Ziel-Neigungsprofil für einen einzigen Schrämmaschinendurchlauf kann einen Ziel-Neigungswinkel für jeweils alle zehn Strebausbauten spezifizieren. In diesem Beispiel würden zehn unterschiedliche Ziel-Neigungswinkel, nämlich einer für jeden Abschnitt von zehn Strebausbauten, in einem Ziel-Neigungsprofil für einen einzigen Schrämmaschinendurchlauf enthalten sein, um die Neigungswinkel für die gesamte Wand zu definieren. Die Größe der Abschnitte (d.h. die Anzahl von Strebausbauten pro Abschnitt) kann in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit und von anderen Faktoren variieren.
Das Analysemodul 434 ermittelt dann die laterale Position der Schrämmaschine 300 entlang dem AFC 215 (Block 615). Mit anderen Worten, das Analysemodul 434 ermittelt, welche Rinne der aktuellen lateralen Position der Schrämmaschine 300 entspricht. Insbesondere ermittelt das Analysemodul 434 die laterale Position des Bodenmeißels 340 entlang dem AFC 215. Das Analysemodul 434 ermittelt auch den Ziel-Neigungswinkel für die Schrämmaschine 300, der der aktuellen lateralen Position des Bodenmeißels 340 entspricht (Block 620). Wenn zum Beispiel das Analysemodul 434 ermittelt, dass der Bodenmeißel 340 an der zehnten Rinne des AFC 215 positioniert ist, dann ruft das Analysemodul 434 den Ziel-Neigungswinkel aus dem Ziel-Neigungsprofil ab, der der zehnten Rinne des AFC 215 entspricht. Das Analysemodul 434 ermittelt auch die Höhe und die Neigung des Bodenmeißels auf der Basis der empfangenen Sensorsignale (Block 625). Das Analysemodul 434 vergleicht dann den aktuellen Neigungswinkel (das heißt den Neigungswinkel des Bodenmeißels 340) mit dem Ziel-Neigungsprofil (Block 630).
Wenn das Analysemodul 434 den aktuellen Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 mit dem Ziel-Neigungsprofil vergleicht, dann ermittelt das Analysemodul 434 eine Neigungsdifferenz, die indikativ für die Differenz zwischen dem aktuellen Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel (das heißt jeweils dem Neigungswinkel, der von dem Ziel-Neigungsprofil an der aktuellen Position des Bodenmeißels 340 entlang dem Mineralstoß 216 spezifiziert ist) ist. Das Ziel-Neigungsprofil kann zum Beispiel einen Ziel-Neigungswinkel angeben. In solchen Ausführungsformen entspricht die Neigungsdifferenz der Differenz zwischen dem Ziel-Neigungswinkel und dem aktuellen Neigungswinkel der Schrämmaschine 300. In anderen Ausführungsformen kann das Ziel-Neigungsprofil aber einen hohen Neigungsschwellenwert, einen niedrigen Neigungsschwellenwert oder eine Kombination davon angeben. In solchen Ausführungsformen bezieht sich die Neigungsdifferenz auf die Differenz zwischen dem aktuellen Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 und dem hohen Neigungsschwellenwert oder dem niedrigen Neigungsschwellenwert. Das Analysemodul 434 empfängt auch einen Neigungskompensationswert (Block 635). Der Neigungskompensationswert stellt ein Maß dafür bereit, um wieviel sich der Neigungswinkel typischerweise in Reaktion auf Änderungen der Position des Bodenmeißels 340 ändert. Wie unten noch ausführlicher unter zum Beispiel Bezugnahme auf 17 beschrieben werden wird, hilft der Neigungskompensationswert dem Analysemodul 434 dabei, einen genaueren Korrekturwert zu ermitteln, um den Ziel-Neigungswinkel für die Schrämmaschine 300 zu erzielen.
Das Korrekturmodul 438 fährt damit fort, eine Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der Neigungsdifferenz und des Neigungskompensationswerts zu ermitteln (Block 640). Mit anderen Worten, das Korrekturmodul 438 ermittelt die vertikale Ziel-Position des Bodenmeißels 340 derart, dass die Änderung in der vertikalen Position des Bodenmeißels 340 die gewünschte Änderung im Neigungswinkel erzielt. Das Korrekturmodul 438 berechnet die Neigungskorrekturhöhe, indem es die Neigungsdifferenz in eine Änderung in der vertikalen Position des Bodenmeißels 340 (z.B. - 0,5 m) übersetzt und indem sie den Neigungskompensationswert (z.B. 0,1 m) addiert, um die vertikale Ziel-Position des Bodenmeißels 340 zu ermitteln (z.B. - 0,3 m, nach unten ausgehend von der aktuellen vertikalen Position von 0,1 m). Das Korrekturmodul 438 kommuniziert mit dem hydraulischen System 388 des linken Arms und/oder mit dem hydraulischen System 386 des rechten Arms, um die vertikale Position des Bodenmeißels 340 derart zu verändern, dass das jeweilige hydraulische System 386, 388 des jeweiligen Arms im Block 645 den Bodenmeißel 340 auf die Neigungskorrekturhöhe (z.B. die vertikale Ziel-Position des Bodenmeißels 340) absenkt (oder anhebt). Sobald der Bodenmeißel 340 abgesenkt ist und der AFC 215 vorwärts bewegt wird, ändert sich der Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 und nähert sich dem Ziel-Neigungswinkel an. Das Analysemodul 434 speichert beim Block 650 in der Datenbank 460 für korrigierende Aktionen die Neigungskorrekturhöhe, die Neigungsdifferenz und die sich ergebende Neigungsänderung, nachdem das Korrekturmodul 438 die vertikale Position des.Bodenmeißels 340 ändert (was auch als die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel bezeichnet wird).
Das Korrekturmodul 438 ermittelt dann, ob der Korrekturdurchlaufzählwert für die aktuelle laterale Position des Bodenmeißels 340 bei einem Wert von ungleich Null liegt (Block 655). Wie unter Bezugnahme auf 12 noch genauer erläutert werden wird, gibt ein Korrekturdurchlaufzählwert von ungleich Null an, dass das Ziel-Neigungsprofil einen Ziel-Neigungswinkel umfasst, der auf der Basis eines Korrektur-Offset eingegeben worden ist. Der Wert des Korrekturdurchlaufzählwerts gibt die Anzahl von Durchläufen der Schrämmaschine 300 an, für die der Ziel-Neigungswinkel auf dem Korrektur-Offset basiert. Dementsprechend verringert das Korrekturmodul 438, nachdem das Korrekturmodul 438 den Bodenmeißel 340 in die Neigungskorrekturhöhe bewegt hat, auch den Korrekturdurchlaufzählwert (Block 660), um anzugeben, dass die Korrektur bereits an einen Schrämmaschinendurchlauf angelegt worden ist. Das Analysemodul 434 fährt dann damit fort, den Neigungswinkel auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils zu überwachen, bis zusätzliche Korrektur-Offsets empfangen werden. Das Analysemodul 434 fährt dann beim Block 605 damit fort, den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 zu überwachen. Anderenfalls setzt das Analysemodul 434 dann, wenn der Korrekturdurchlaufzählwert bei Null liegt, den Ziel-Neigungswinkel auf einen nominellen Neigungswinkel (Block 665). Der nominelle Neigungswinkel, der unten noch ausführlicher erörtert werden wird, umfasst einen unkorrigierten Schätzwert des gewünschten Neigungswinkels für die Schrämmaschine 300 an der aktuellen Position der Schrämmaschine 300 entlang dem AFC 215. Nach dem Festsetzen des Ziel-Neigungswinkels auf den nominellen Neigungswinkel fährt das Analysemodul 434 damit fort, den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 zu überwachen (Block 605).
Allgemein gesagt, je größer die Neigungsdifferenz ist, desto größer ist die notwendige Änderung in der vertikalen Position des Bodenmeißels 340, um den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 zu korrigieren. In einigen Ausführungsformen berechnen das Analysemodul 434 und das Korrekturmodul 438 den Korrekturdurchlaufzählwert zu den Neigungswinkeländerungen, um plötzliche Änderungen in kurzen Zeiträumen in jedem Schrämmaschinendurchlauf zu vermeiden. Das Korrekturmodul 438 kann zum Beispiel einen Maximum-Neigungsänderungsschwellenwert implementieren, um plötzliche Neigungswinkeländerungen zu vermeiden. In einem Beispiel kann das Analysemodul 434 bestimmen, dass die Neigungsdifferenz 10° entspricht. Das Korrekturmodul 438 kann aber bestimmen, dass, anstatt dass der Neigungswinkel in einem einzigen Durchlauf um 10° verändert wird, der Neigungswinkel über drei Durchläufe hinweg geändert wird, die den Neigungswinkel jeweils um 4°, 4° und 2° vergrößern, um den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 auf den Ziel-Neigungswinkel zu bringen.
Außerdem können auch die physischen Charakteristiken der Schrämmaschine 300 (z.B. die Länge der Meißelarme 315, 320) und des AFC (z.B. die Tiefe des AFC 215) die Größe der Neigungswinkeländerung beschränken, die in jedem Durchlauf der Schrämmaschine 300 erzielt werden kann. Zum Beispiel können die Meißel 335, 340 auf eine vertikale Maximalhöhe von zum Beispiel 3 m und eine vertikale Minimalhöhe von zum Beispiel - 1,0 m beschränkt sein. Deshalb überschreitet die vertikale Zielposition des Bodenmeißels 340 nicht die vertikale Maximalhöhe oder die vertikale Minimalhöhe. Mit anderen Worten, selbst wenn das Korrekturmodul 438 die gewünschte vertikale Position des Bodenmeißels 340 so berechnet, dass sie entweder über der vertikalen Maximalhöhe oder unter der vertikalen Minimalhöhe liegen würde, wird das Korrekturmodul 438 wie jeweils anwendbar bestimmen, dass die gewünschte vertikale Position in diesen Situationen gleich der vertikalen Maximalhöhe oder der vertikalen Minimalhöhe ist. In solchen Fällen kann aber, selbst nachdem der Bodenmeißel 340 in die gewünschte vertikale Position bewegt worden ist, die Änderung in der vertikalen Position nicht ausreichend sein, um die Schrämmaschine 300 in den Ziel-Neigungswinkel zu bringen. Deshalb kann es in solchen Fällen erforderlich sein, dass für den Neigungswinkel für die Schrämmaschine 300 mehr als einen Durchlauf benötigt wird, um den Neigungswinkel zu korrigieren.
Die Neigungswinkelerfassung und die korrigierende Aktion beruhen zum Teil darauf, dass der Bodenmeißel 340 dem Hauptkörper der Schrämmaschine 300 hinterherläuft. Mit anderen Worten, diese beruhen zum Teil darauf, dass der Bodenmeißel 340 an dem Ende der Schrämmaschine 300 entgegengesetzt zu der Fortbewegungsrichtung während des Schrämens positioniert ist. Dementsprechend ist, da die Schrämmaschine 300 und der Bodenmeißel 340 mechanisch miteinander in der gleichen Ebene verbunden (z.B. mechanisch gekoppelt) sind, die Neigung der Schrämmaschine 300 gleich der Neigung des Bodenmeißels 340. Der Controller 384 kann dann feststellen, ob der aktuelle Neigungswinkel des Bodenmeißels 340 innerhalb eines Ziel-Neigungswinkelbereichs liegt, und die vertikale Position des hinterherlaufenden Bodenmeißels 340 dementsprechend anpassen bzw. einstellen. In solchen Ausführungsformen überwacht der Controller 384 kontinuierlich den aktuellen Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 und unternimmt eine entsprechende korrigierende Aktion (Absenken/Anheben des Bodenmeißels 340) während eines einzigen Schrämmaschinendurchlaufs. Vor dem nächsten Schrämmaschinendurchlauf bewegt sich der AFC 215 über die Oberfläche, die gerade geschrämt worden ist, mit den Neigungswinkelkorrekturtechniken hinweg vorwärts. Dann wird in dem nächsten Schrämmaschinendurchlauf die Neigungswinkelkorrektur zumindest teilweise von der Schrämmaschine 300 realisiert, weil sich der AFC 215 auf der gerade geschrämten Oberfläche befindet.
12 veranschaulicht ein Verfahren 700 zum Erzeugen des Zielprofils, das verwendet wird, um die Neigung der Schrämmaschine 300 zu überwachen, wie dies oben im Hinblick auf 11 erörtert worden ist. Wie in 12 gezeigt ist, empfängt das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 zuerst ein nominelles Neigungswinkelprofil (Block 705). Das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 empfängt das nominelle Neigungsprofil zum Beispiel in Reaktion auf eine Auswahl durch eine Bedienperson. Das heißt, eine Bedienperson des Langfrontsystems 200 kann ein nominelles Neigungsprofil aus einer Datenbank für nominelle Neigungsprofile auswählen. Die Datenbank für nominelle Neigungsprofile speichert eine Vielzahl von unterschiedlichen nominellen Neigungsprofilen. Jedes nominelle Neigungsprofil umfasst ein Feld (Array), das die nominellen Neigungswinkel für die Länge des Mineralstößes 216 definiert. In einigen Ausführungsformen kann das nominelle Neigungsprofil ein Feld umfassen, das eine Länge hat, die gleich der Anzahl von Rinnen in dem Langfrontsystem 200 ist, und es kann einen nominellen Neigungswinkel für jede Rinne spezifizieren. In einigen Ausführungsformen kann das nominelle Neigungsprofil ein Feld mit einer Länge umfassen, die kleiner als die Anzahl von Rinnen ist, so dass eine Untergruppe von Rinnen mit einem nominellen Neigungswinkel verknüpft ist. Zum Beispiel kann jede Gruppe von fünf, zehn oder zwanzig Rinnen entlang dem Mineralstoß 216 mit einem jeweiligen nominellen Neigungswinkel verknüpft sein. Jeder nominelle Neigungswinkel identifiziert einen erwarteten Neigungswinkel für die entsprechende Position der Schrämmaschine 300. Das nominelle Neigungsprofil umfasst elektronische Daten, die zum Beispiel von einer Bedienperson oder einem Benutzer, die bzw. der Daten manuell (z.B. über eine Tastatur, eine Maus, einen Touchscreen bzw. Berührungsbildschirm oder eine andere Benutzerschnittstelle) eingibt, von einer Mineralflöz-Modellierungssoftware, die das nominelle Neigungsprofil bereitstellt, von Daten, die von einem Echtzeit-Mineralflöz-Überwachungssystem ausgegeben werden, von einer entfernten Aufsicht/Bedienperson außerhalb des Minenstandorts (z.B. über das Fernüberwachungssystem 400), von einer Kombination davon oder von einer anderen Quelle empfangen werden. Das nominelle Neigungsprofil gibt die Neigungswinkel an, von denen erwartet wird, dass sie veranlassen, dass die Schrämmaschine 300 dem natürlichen Mineralflöz folgt. Das nominelle Neigungsprofil wird typischerweise auf der Basis von geologischen Beobachtungen und/oder Messungen an dem Minenort erzeugt und gibt den erwarteten und erwünschten Neigungswinkel für die Schrämmaschine 300 auf der Basis der lateralen Position der Schrämmaschine 300 entlang dem AFC 215 an.
Das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 ermittelt dann, ob irgendwelche Korrektur-Offsets empfangen werden (Block 710). Wenn das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 keine Korrektur-Offsets empfängt, dann wird das Ziel-Neigungsprofil auf das nominelle Neigungsprofil festgesetzt (Block 715). Das heißt, die Ziel-Neigungswinkelwerte werden auf die nominellen Neigungswinkelwerte festgesetzt. Das Analysemodul 434 kann dann auf das Ziel-Neigungsprofil zugreifen und die Schrämmaschine 300 entsprechend dem Ziel-Neigungsprofil steuern, wie dies in 11, insbesondere in den Blöcken 610, 620, 630 und 640, beschrieben worden ist. Andererseits erzeugt das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 dann, wenn das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 Korrektur-Offsets empfängt, die Ziel-Neigungswinkel auf der Basis des nominellen Neigungsprofil und der Korrektur-Offsets (Block 720).
Die Korrektur-Offsets basieren auf Beobachtungen durch die Bedienperson und/oder einen anderen Benutzer, die mit dem Langfrontsystem 200 verbunden sind, und sie geben an, dass die aktuelle vertikale Höhe des Firstmeißels 335 und/oder des Bodenmeißels 340 nicht zu der vertikalen Höhe des Mineralsflöz 217 passt. Die Bedienperson gibt dann Korrektur-Offsets in das Langfrontsystem 200 ein, um die Meißel 335, 340 anzuheben oder abzusenken, um das System zurück in eine Ausrichtung mit dem Mineralflöz 217 zu bringen. Dementsprechend umfassen die Korrektur-Offsets eine Änderung in dem Neigungswinkel auf das nominelle Neigungsprofil auf der Basis einer Beobachtung oder einer anderen Kenntnis des realen Mineralflözes. Die Korrektur-Offsets umfassen auch eine Angabe von Rinnenpositionen (das heißt, die Rinnenposition entlang dem Mineralstoß 216), an denen die Neigungswinkelkorrektur angewendet werden soll, und einen Korrekturdurchlaufzählwert. Wie oben erwähnt worden ist, gibt der Korrekturdurchlaufzählwert die Anzahl von Durchläufen an, für die der Korrektur-Offset an das Ziel-Neigungsprofil angelegt werden soll. Zum Beispiel kann eine Bedienperson bestimmen (aus z.B. einer Sichtprüfung), dass der Neigungswinkel vergrößert werden soll und über mehrere Durchläufe aufrecht erhalten werden soll, um eine geeignete Höhenänderung durch die Schrämmaschine 300 zu erzielen, und um dadurch eine effiziente Gewinnung durch die Schrämmaschine 300 aufrecht zu erhalten. Die Bedienperson fordert dann an, dass der Neigungswinkel für die bestimmte Position der Schrämmaschine 300 entlang dem Mineralstoß 216 geändert werden soll, und sie gibt die Änderung des Neigungswinkels und den Korrekturdurchlaufzählwert ein, um die Neigungswinkelkorrektur als einen Korrektur-Offset an das nominelle Neigungsprofil anzulegen. Diese Korrektur-Offsets erlauben es deshalb, dass die Schrämmaschine 300 vertikal auf das Mineralflöz 217 über eine Höhenänderung aufgrund dessen ausgerichtet werden kann, dass die Korrektur-Offsets über die Anzahl von Durchläufen angelegt werden, die von dem Korrekturdurchlaufzählwert spezifiziert ist.
Das Analysemodul 434 kann die Korrektur-Offsets zum Beispiel über eine Benutzereingabevorrichtung wie etwa eine Tastatur, eine Maus, einen Touchscreen oder eine andere Benutzerschnittstelle empfangen. Die Benutzereingabevorrichtungen können zum Beispiel Teil einer Mensch-Maschine-Schnittstelle sein, die entlang dem Arbeitsmineralstoß 216 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen können die Benutzereingabevorrichtungen Teil einer entfernt angeordneten Mensch-Maschine-Schnittstelle sein, die es einer entfernten Aufsicht/Bedienperson außerhalb des Minenstandorts erlaubt, Neigungskorrektur-Offsets einzugeben. Alternativ dazu kann die Benutzereingabevorrichtung Teil einer tragbaren drahtlosen Vorrichtung sein, die mit einer speziellen Bedienperson des Langfrontsystems 200 verknüpft ist, und/oder sie kann Teil eines externen Steuersystems sein, das automatisch Korrektur-Offsets erzeugen kann. Wie oben erwähnt worden ist, erzeugt das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 dann, wenn das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 ermittelt, dass ein Korrektur-Offset empfangen wird, die Ziel-Neigungswinkel für die spezifizierten Rinnenpositionen auf der Basis von sowohl dem nominellen Neigungsprofil als auch dem Korrektur-Offset (Block 720). Bemerkenswerterweise kann das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 Korrektur-Offsets empfangen, während die Schrämmaschine 300 weiterhin arbeitet und Mineral aus dem Mineralstoß 216 schrämt. Das Analysemodul 434 kann dann ein aktualisiertes Ziel-Neigungsprofil jedes Mal dann empfangen, wenn das Ziel-Neigungsprofil durch das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 aktualisiert wird, was es erlaubt, dass die Korrektur-Offsets implementiert werden können, sobald die Schrämmaschine 300 die Position des Korrektur-Offsets erreicht. Zum Beispiel wird ein Korrektur-Offset für die fünfzigste Rinne bis zur sechzigsten Rinne empfangen, während sich die Schrämmaschine 300 zum Beispiel bei der zehnten Rinne befindet. Das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 aktualisiert das Zielprofil in Reaktion auf den Empfang des Korrektur-Offsets, und wenn die Schrämmaschine 300 die fünfzigste Rinne in demselben Durchlauf erzielt, implementiert das Korrekturmodul 438 den Korrektur-Offset.
13 zum Beispiel veranschaulicht ein nominelles Neigungsprofil und einen empfangenen Korrektur-Offset. Das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 addiert den Korrektur-Offset 723a-c zu den nominellen Neigungswinkeln, die den gleichen Positionen wie die Korrektur-Offsets entsprechen, um Ziel-Neigungswinkel für den Abschnitt des Mineralstoßes 216 zu erzeugen, der von dem Korrektur-Offset spezifiziert ist (das heißt, der Abschnitt des Mineralstoßes 216, der von den Start- und Ende-Rinnenpositionen des Korrektur-Offsets spezifiziert ist). Wie in 13 gezeigt ist, gibt ein erster Korrektur-Offset 723a eine Vergrößerung des Neigungswinkels um 0,5° zwischen den Rinnen 15 und 23 an, gibt ein zweiter Korrektur-Offset 723b eine Vergrößerung von 1,5° zwischen den Rinnen 23 und 26 an und gibt ein dritter Korrektur-Offset 723c auch eine Vergrößerung von 1,5° zwischen den Rinnen 45 und 48 an. Die Korrektur-Offsets werden dann zu dem nominalen Neigungsprofil summiert und durch das Korrektorglättungsmodul 444 geglättet, wie dies unten beschrieben werden wird, was ein Zielprofil erzeugt, wie es in 13 gezeigt ist. Das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 aktualisiert dann das Ziel-Neigungsprofil, um die Ziel-Neigungswinkel einzuschließen (Block 730). Für die Positionen der Schrämmaschine 300 entlang dem Mineralstoß 216, für die kein Korrektur-Offset empfangen worden ist (und die durch das Korrekturglättungsmodul 444, das unten beschrieben wird, nicht aktualisiert werden), bleibt das Ziel-Neigungsprofil unverändert. Das heißt, das Ziel-Neigungsprofil kann auf die nominellen Neigungswinkel für einige der Bereiche des Mineralstoßes 216 festgesetzt werden, und kann für andere Bereiche des Mineralstoßes 216, für die Korrektur-Offsets empfangen werden, auf die berechneten Ziel-Neigungswinkel festgesetzt werden. Das Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 (oder das Analysemodul 434) aktualisiert dann die Korrektur-Offset-Datenbank mit dem empfangenen Korrektur-Offset (Block 735).
Das Korrekturglättungsmodul 444 greift dann auch das Ziel-Neigungsprofil zu, das von dem Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 erzeugt worden ist. Das Korrekturglättungsmodul 444 empfängt Glättungskonfigurationsparameter (Block 740). Die Glättungskonfigurationsparameter können zum Beispiel eine maximale Änderung der Neigung pro Rinne, eine Funktion zum Erzeugen von allmählichen bzw. schrittweisen Rampen (Anstiegen, Abfällen), was unten noch genauer beschrieben werden wird, und dergleichen umfassen. Das Korrekturglättungsmodul 444 kann eine Benutzereingabe empfangen, die die Glättungskonfigurationsparameter angibt, und/oder es kann auf die Glättungskonfigurationsparameter aus einem Speicher zugreifen. Auf der Basis von zumindest teilweise den Glättungskonfigurationsparametern ermittelt das Korrekturglättungsmodul 444 die Start- und Endpunkte für eine allmähliche bzw. schrittweise Änderung auf den Korrektur-Offset (Block 745). 14 veranschaulicht ein Beispiel eines Korrektur-Offsets, der durch das Korrekturglättungsmodul 444 geglättet worden ist. Wie in 14 gezeigt ist, kann der Ziel-Neigungswinkel an dem Start des Korrektur-Offsets (p1) auf null Grad festgesetzt werden, der Ziel-Neigungswinkel während des Korrektur-Offsets kann auf fünf Grad festgesetzt werden, und der Ziel-Neigungswinkel an dem Ende des Korrektur-Offsets (p2) kann wieder auf null Grad festgesetzt werden. Das Korrekturglättungsmodul 444 ermittelt dann auf der Basis der Glättungskonfigurationsparameter, dass die schrittweisen Rampen zum Erzielen des Korrektur-Offsets von fünf Grad einen Startpunkt von zwei Rinnen vor (p-2) dem Start des Korrektur-Offsets haben werden und einen Endpunkt von zwei Rinnen nach (p4) dem Ende des Korrektur-Offsets haben werden.
Das Korrekturglättungsmodul 444 erzeugt dann die schrittweisen Rampen, um den Korrektur-Offset glatt in den Rest des Ziel-Neigungsprofils zu integrieren (Block 750). Wie in 14 gezeigt ist, verwendet das Korrekturglättungsmodul 444 eine lineare Funktion, um die schrittweisen Rampen (R1, R2) zu erzeugen, die den Korrektur-Offset glatt in das Ziel-Neigungsprofil integrieren. Aber in anderen Ausführungsformen kann das Korrekturglättungsmodul 444 andere Funktionen verwenden, um die allmählichen Rampen zu erzeugen. Das Korrekturglättungsmodul 444 aktualisiert dann das Ziel-Neigungsprofil auf der Basis der erzeugten schrittweisen Rampen (Block 755). Das Korrekturglättungsmodul 444 aktualisiert dann auch den Korrekturdurchlaufzählwert auf den Wert, der von dem Korrektur-Offset für die empfangenen Korrektur-Offset-Positionen und die Rinnenpositionen für die schrittweisen Rampen spezifiziert wird (Block 760). Im Hinblick auf das Beispiel von 14 wird der Korrekturdurchlaufzählwert für Rinnenpositionen aktualisiert, die von p-2 bis p4 reichen. Das Analysemodul 434 kann dann auf das Ziel-Neigungsprofil und den Korrekturdurchlaufzählwert zugreifen und die Schrämmaschine 3 entsprechend dem Ziel-Neigungsprofil und dem Korrekturdurchlaufzählwert steuern, wie dies vorher unter Bezugnahme auf 11 beschrieben worden ist.
15A bis 15C veranschaulichen ein Beispiel des Analysemoduls 434, das die Schrämmaschine 300 entsprechend dem Ziel-Neigungsprofil steuert, wie dies im Hinblick auf 11 beschrieben worden ist. Der Firstmeißel 335 und der Bodenmeißel 340 sind vor dem zentralen Gehäuse 305 der Schrämmaschine 300 positioniert (d.h. näher an dem Mineralstoß 216), wie in 4 gezeigt ist. Das zentrale Gehäuse 305 der Schrämmaschine 300 wird auf einer Spur des AFC 215 abgestützt, welcher in Abschnitte getrennt ist, die als Rinnen bezeichnet werden. Dementsprechend veranschaulichen 15A bis 15C eine Rinne 765, die repräsentativ für die Position des zentralen Gehäuses 305 der Schrämmaschine 300 ist. 15A bis 15C veranschaulichen drei Durchläufe der Schrämmaschine 300, nämlich einen ersten Durchlauf (Durchlauf 1) in 15A, einen zweiten Durchlauf (Durchlauf 2) in 15B und einen dritten Durchlauf (Durchlauf 3) in 15C. Vor dem ersten Durchlauf ist das Ziel-Neigungsprofil auf einen nominellen Neigungswinkel an der Position der Rinne 765 entlang dem Mineralstoß 216 gesetzt worden, der in diesem Beispiel gleich null Grad ist. Dementsprechend ist die Rinne 765 so gezeigt, dass sie sich bei einem Neigungswinkel von null Grad in dem ersten Durchlauf in 15A befindet. Während sich die Rinne 765 in dem ersten Durchlauf befindet, wird aber das Ziel-Neigungsprofil auf den nominellen Neigungswinkel plus einen Korrektur-Offset an der Position der Rinne 765 entlang dem Mineralstoß 216 gesetzt. Da das Ziel-Neigungsprofil in dem ersten Durchlauf der Schrämmaschine 300 einen Korrektur-Offset umfasst, wird der Korrekturdurchlaufzählwert auf einen Wert von ungleich Null gesetzt. In diesem Bespiel ist der Korrekturdurchlaufzählwert auf Eins gesetzt. Mit anderen Worten, der Korrektur-Offset gilt nur für den ersten Durchlauf der Schrämmaschine 300. Dementsprechend veranschaulicht 15A die Bodenmeißeltrommel 340 auf einer Zielhöhe D. Das heißt, 15A veranschaulicht das Korrekturmodul 438, wie es die vertikale Position des Bodenmeißels 340 wie oben unter Bezugnahme auf Block 645 von 11 beschrieben verändert. Nach dem Schrämen in dem ersten Durchlauf ermittelt das Korrekturmodul 438 dann, dass sich der Korrekturdurchlaufzählwert auf einem Wert von Eins befindet, und verringert diesen auf einen Wert von Null (das heißt, es dekrementiert den Korrekturdurchlaufzählwert um eins), um anzuzeigen, dass der Korrektur-Offset angelegt worden ist.
Wenn sich der AFC 215 vorwärts bewegt, ändert die Rinne 765 und deshalb die Schrämmaschine 300, die von der Rinne 765 abgestützt wird, ihre Neigung, weil der Bodenmeißel in dem ersten Durchlauf der Schrämmaschine 300 auf einer Zielhöhe D geschnitten hat. Wie in 15B gezeigt ist, ändert sich, wenn sich die Schrämmaschine 300 für den zweiten Durchlauf vorwärts bewegt, die Neigung der Schrämmaschine 300 auf einen Neigungswinkel A aufgrund der Änderung in der Höhe des Bodenmeißels 340, die durch das Korrekturmodul 438 in dem ersten Durchlauf der Schrämmaschine 300 implementiert worden ist. Während das Analysemodul 434 und das Korrekturmodul 438 die Position des Bodenmeißels 340 in dem zweiten Durchlauf überwachen, wird, weil der Korrekturdurchlaufzählwert auf Null gesetzt ist, der Ziel-Neigungswinkel auf den nominellen Neigungswinkel (in diesem Beispiel null Grad) festgesetzt, wie dies im Hinblick auf den Schritt 665 erörtert worden ist. Der Controller 384 verringert dann die Schneidhöhe des Bodenmeißels 340, um den Ziel-Neigungswinkel von null Grad zu erzielen. Wie in 15B gezeigt ist, verringert der Controller 384 in der veranschaulichten Ausführungsform die Höhe des Bodenmeißels 340 um eine Distanz L in Bezug auf die Rinne 765. Zusätzlich repräsentiert die punktierte Linie H die historische Rinnenlinie der Schrämmaschine 300 an der Rinnenposition. Wie in 15B gezeigt ist, lag die Neigung der Schrämmaschine 300 während des ersten Durchlaufs bei null Grad.
Wenn sich der AFC 215 für den dritten Durchlauf vorwärts bewegt, wie in 15C gezeigt ist, bewirkt die Verringerung in der Schneidhöhe (z.B. die Verringerung um die Distanz L) des Bodenmeißels 340, dass die Rinne 765 und somit die durch die Rinne 765 abgestützte Schrämmaschine 300 im dritten Durchlauf auf null Grad zurückkehren. Die historische Rinnenlinie veranschaulicht die Änderung in dem Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 mit der Anzahl von Durchläufen an der Rinnenposition. Die Sequenz von 15A bis 15C veranschaulicht deshalb, dass die Ziel-Neigungsprofile auf die nominellen Neigungswinkel plus die Korrektur-Offsets nur für die spezifische Anzahl von Durchläufen festgesetzt werden, die von dem Korrekturdurchlaufzählwert angegeben ist. Sobald der Korrekturdurchlaufzählwert vervollständigt worden ist, werden die Ziel-Neigungswinkel wieder auf die nominellen Neigungswinkel gesetzt.
Wie oben unter Bezugnahme auf 12 beschrieben worden ist, kann eine Bedienperson die Position der Schrämmaschine 300 kontinuierlich überwachen, um festzustellen, ob Korrektur-Offsets benötigt werden, um eine effiziente Gewinnung des Minerals aufrecht zu erhalten und um diese Korrektur-Offsets zu dem Ziel-Neigungsprofil hinzuzufügen. Das Eingeben dieser Korrektur-Offsets kann aber dazu neigen, einem menschlichen Fehler zu unterliegen, da sich die Bedienperson primär auf eine Sichtprüfung des Mineralflöz verlässt, um festzustellen, ob die Korrektur-Offsets notwendig sind, und um den Wert des Korrektur-Offsets zu bestimmen. Dementsprechend implementiert der Controller 384 ein adaptives Verfahren zum Erzeugen der nominellen Neigungsprofile, das die Notwendigkeit reduziert, manuell Korrektur-Offsets in das Ziel-Neigungsprofil einzugeben. Insbesondere weist der Controller 384 das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 auf, um vorhergehende Korrektur-Offsets zu analysieren, die von einer Bedienperson der Schrämmaschine 300 eingegeben worden sind, und um ein nominelles Neigungsprofil zu erzeugen, das dem tatsächlichen Mineralflöz enger folgt, wodurch eine Anpassung an die sich ändernden Winkel des Kohleflözes erfolgt.
16 veranschaulicht ein Verfahren 800 zum Erzeugen eines nominellen Neigungsprofils durch das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440. Das Verfahren 800 kann von dem elektronischen Prozessor 430 verwendet werden, um den Block 706 von 610 zu implementieren, um ein nominelles Neigungsprofil zu empfangen. Wie in 16 gezeigt ist, empfängt das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 ein nominelles Neigungsprofil (Block 805). In einigen Ausführungsformen empfängt das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 das am meisten verwendete nominelle Neigungsprofil von der Datenbank für nominelle Neigungsprofile. In anderen Ausführungsformen empfängt das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 das nominelle Neigungsprofil, das vorhergehend von dem Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 verwendet worden ist. Das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 greift dann auf die Datenbank 455 für historische Korrektur-Offsets zu, um historische Informationen in Bezug auf früher angelegte Korrektur-Offsets zu erhalten (Block 810). In einigen Ausführungsformen greift das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 auf die Korrektur-Offsets für eine vorbestimmte Anzahl von vorhergehenden Durchläufen durch die Schrämmaschine 300 zu. Das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 greift zum Beispiel auf die Korrektur-Offsets für die vorhergehenden zehn Durchläufe der Schrämmaschine zu. Die vorbestimmte Anzahl von vorhergehenden Durchläufen, auf die von dem adaptiven Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 zugegriffen wird, kann durch einen Benutzer konfigurierbar sein. In anderen Ausführungsformen erhält das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 berechnete Informationen in Bezug auf die historischen Korrektur-Offsets. Die Datenbank 455 für historische Korrektur-Offsets kann zum Beispiel einen gleitenden Mittelwert der Ziel-Neigungswinkel, die über die letzten zum Beispiel zehn Schrämmaschinendurchläufe verwendet wurden, berechnen und speichern. In einigen Ausführungsformen umfasst die Datenbank 455 für historische Korrektur-Offsets zum Beispiel einen gleitenden Mittelwert des Ziel-Neigungsprofils, das in der letzten Anzahl von Schrämmaschinendurchläufen verwendet worden ist. In anderen Ausführungsformen bewahrt die Datenbank 455 für historische Korrektur-Offsets nur den gleitenden Mittelwert für die Bereiche der Rinnen auf, die einen Korrektur-Offset umfasst haben. Das heißt, wenn Abschnitte der Rinnen in zum Beispiel den letzten zehn Schrämmaschinendurchläufen nicht korrigiert worden sind, dann kann es sein, dass der gleitende Mittelwert in der Datenbank 455 für Korrektur-Offsets nicht gespeichert worden ist. Es sollte klar sein, dass, obwohl ein gleitender Mittelwert beschrieben worden ist, die Datenbank 455 für Korrektur-Offsets zusätzlich oder alternativ dazu auch andere statistische Messungen speichern kann, die Informationen in Bezug auf die vorhergehend angeforderten und angelegten Korrektur-Offsets bereitstellen.
Das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 analysiert dann die historischen Informationen in Bezug auf die vorhergehend angelegten Korrektur-Offsets (Block 815). In einigen Ausführungsformen analysiert das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 zum Beispiel die Korrektur-Offsets, wenn sich die Schrämmaschine 300 innerhalb der ersten 25 Strebausbauten befindet. Das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 kann dann die Korrektur-Offsets analysieren, wenn sich die Schrämmaschine 300 in den nächsten 25 Strebausbauten befindet, und so weiter, bis das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 die Korrektur-Offsets analysiert, die für die Länge des Mineralstoßes 216 angelegt worden sind. In einigen Ausführungsformen identifiziert das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 zum Beispiel dann, wenn spezifische Korrektur-Offsets in der Datenbank 455 für Korrektur-Offsets gespeichert sind, ähnliche Korrektur-Offsets für die gleiche (oder ähnliche) Position der Schrämmaschine 300 über zwei oder mehr Durchläufe. Zwei Korrektur-Offsets können ähnlich zueinander sein, wenn beide Korrektur-Offsets einen Offset für das Zielprofil in der gleichen Richtung vornehmen (zum Beispiel beide den Neigungswinkel vergrößern). Als ein Beispiel kann das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 identifizieren, dass zwischen dem zehnten und dem fünfzehnten Strebausbau ein Korrektur-Offset, der eine Vergrößerung des Neigungswinkels angibt, für sieben von den zehn vorhergehenden Schrämmaschinendurchläufen, die analysiert wurden, vorhanden war. Als ein weiteres Beispiel kann das adaptive Neigungsprofil-Erzetigungsmodul 440 identifizieren, dass zwischen den ersten und den fünften Strebausbauten ein Korrektur-Offset, der eine Verringerung des Neigungswinkels anzeigt, für drei von den zehn vorhergehenden Schrämmaschinendurchläufen, die analysiert wurden, vorhanden war.
Das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 erzeugt dann ein neues nominelles Neigungsprofil, um ähnliche, sich dauern wiederholende Korrektur-Offsets einzuschließen (Block 820). Um zum Beispiel das neue nominelle Neigungsprofil im Block 820 zu erzeugen, modifiziert das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 Neigungswinkel des empfangenen nominellen Neigungsprofils für zukünftige Durchläufe der Schrämmaschine 300, indem es einige der historischen Informationen in Bezug auf die Korrektur-Offsets anlegt. In einigen Ausführungsformen kann zum Beispiel dann, wenn die Datenbank 455 für historische Korrektur-Offsets den gleitenden Mittelwert des Ziel-Neigungsprofils speichert, das Erzeugen des neuen nominellen Neigungsprofils das Erzeugen eines nominellen Neigungsprofils, das die gleitenden Neigungswinkel-Mittelwerte einschließt, umfassen. Das nominelle Neigungsprofil, das von dem adaptiven Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 erzeugt wird, wird dann in der Datenbank für nominelle Profile gespeichert, und auf diese wird von dem Ziel-Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 442 wie oben im Hinblick auf Block 705 von 12 beschrieben zugegriffen.
In einigen Ausführungsformen kann das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 eine Schwellenwertanzahl von ähnlichen Korrektur-Offsets umfassen. Das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 kann zum Beispiel eine Anzahl von ähnlichen (wiederholten) Korrektur-Offsets (z.B. über eine festgelegte Anzahl von Schrämmaschinenzyklen) identifizieren, die den Schwellenwert überschreitet, und es kann dann ein neues nominelles Neigungsprofil erzeugen, das die Korrektur-Offsets einbezieht. In dem obigen Beispiel kann das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 das nominelle Neigungsprofil so erzeugen, dass es die Korrektur-Offsets enthält, die den Neigungswinkel zwischen dem zehnten und dem fünfzehnten Strebausbau vergrößern (für zukünftige Durchläufe der Schrämmaschine 300), weil die Korrektur-Offsets, die den Neigungswinkel vergrößern, in der Mehrheit der Durchläufe enthalten waren, die analysiert wurden, und die Schwellenwertanzahl von ähnlichen Korrektur-Offsets überschritten haben. Umgekehrt wird das nominelle Neigungsprofil nicht so erzeugt, dass es die Korrektur-Offsets enthält, die den Neigungswinkel zwischen den ersten und fünften Strebausbauten verringern, weil die Anzahl von ähnlichen Korrektur-Offsets den Schwellenwert nicht überschreitet. In anderen Ausführungsformen kann das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 jegliche Korrektur-Offsets enthalten, die in mehr als einem einzigen Schrämmaschinendurchlauf empfangen wurden. Andere Schwellenwerte und Verfahren können von dem adaptiven Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 implementiert werden, um festzustellen, welche Korrektur-Offsets, in das nominelle Neigungsprofil aufgenommen werden sollen. Durch das Aufnehmen von sich dauern wiederholenden Korrektur-Offsets in ein neues nominelles Neigungsprofil baut das adaptive Neigungsprofil-Erzeugungsmodul 440 ein genaueres nominelles Neigungsprofil auf, das sich an den ändernden oder falsch eingeschätzten Neigungswinkel des Mineralflözes anpasst und die Notwendigkeit reduziert, dass eine Bedienperson den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 im Hinblick auf das Mineralflöz kontinuierlich überwachen und korrigieren muss.
In der veranschaulichten Ausführungsform erzeugt der Controller 384 das neue nominelle Profil auf der Basis der Korrektur-Offsets von vorhergehenden Durchläufen. In anderen Ausführungsformen erzeugt jedoch ein anderer Controller das neue nominelle Neigungsprofil. In solchen Ausführungsformen empfängt der Controller 384 periodisch ein neues nominelles Profil, das Korrektur-Offsets von vorhergehenden Durchläufen der Schrämmaschine 300 einbezieht. In solchen Ausführungsformen kann sich die Datenbank 455 für Korrektur-Offsets auch extern zu dem Controller 384 befinden. In einigen Ausführungsformen kann sich die Datenbank 455 für Korrektur-Offsets fern von dem Controller 384 und der Schrämmaschine 300 befinden.
Außerdem analysiert der Controller 384 auch die Effektivität der Neigungskorrekturhöhen bei der Steuerung des Neigungswinkels und erzeugt einen Neigungskompensationswert, um die Effektivität der Neigungskorrekturhöhen aufrecht zu erhalten. Unterschiedliche Schrämmaschinen 300 können zum Beispiel einen Neigungswinkel unterschiedlich ändern, wenn die gleiche Neigungskorrekturhöhe angelegt wird. In einem anderen Beispiel veranlassen unterschiedliche Bodenbedingungen die Schrämmaschine 300, den Neigungswinkel mehr oder weniger zu ändern, wenn die gleiche Neigungskorrekturhöhe angelegt wird. 17 veranschaulicht ein Verfahren 900 zum Erzeugen eines Neigungskompensationswerts durch das Neigungskompensationsmodul 445. Das Verfahren 900 kann implementiert werden, um den Neigungskompensationswert zu erzeugen, der von dem elektronischen Prozessor 430 in dem Block 635 von 11 empfangen wird. Wie in 17 gezeigt ist, greift das Neigungskompensationsmodul 445 auf historische korrigierende Aktionen und die erzielten Änderungen in dem Neigungswinkel aus der Datenbank 460 für korrigierende Aktionen für eine vorbestimmte Anzahl von vorhergehenden Schrämmaschinendurchläufen zu (Block 905). Wie oben erörtert worden ist, verknüpft die Datenbank 460 für korrigierende Aktionen eine bestimmte Neigungsdifferenz (z.B. die Differenz zwischen dem aktuellen Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel), eine Neigungskorrekturhöhe und eine erzielte Änderung in der Neigung aufgrund der Implementierung der Neigungskorrekturhöhe.
Das Neigungskompensationsmodul 445 analysiert dann, ob die erzielte Änderung in der Neigung der Neigungsdifferenz entspricht (Block 910). Mit anderen Worten, das Neigungskompensationsmodul 445 ermittelt, ob die erzielte Änderung in der Neigung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Neigungsdifferenz liegt. Eine Übereinstimmung zwischen der erzielten Änderung in dem Neigungswinkel und der Neigungsdifferenz gibt an, dass die Neigungskorrekturhöhe die erwartete Änderung in der Neigung erzielt hat. Wie oben erörtert worden ist, kann das Korrekturmodul 438 eine Glättung implementieren (z.B. eine größere Neigungskorrekturhöhe über mehrere Durchläufe aufteilen, anstatt die Neigungskorrekturhöhe über einen einzigen Durchlauf zu implementieren). In solchen Ausführungsformen kann die Neigungsdifferenz der gewünschten Änderung in der Neigung in einem einzigen Durchlauf und nicht der Differenz zwischen dem aktuellen Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel entsprechen.
Wenn das Neigungskompensationsmodul 445 ermittelt, dass die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel der Neigungsdifferenz entspricht, dann weist das Neigungskompensationsmodul 445 dem Neigungskompensationsparameter einen Wert von Null zu (Block 915). Der Null-Wert für den Neigungskompensationsparameter gibt an, dass die Bodenbedingungen gleichbleibend sind und die erwartete Änderung in dem Neigungswinkel ausgehend von den Neigungskorrekturhöhen bereitstellen. Unter Bezugnahme auf 11 ermittelt das Korrekturmodul 438 dann, wenn der Neigungskompensationsparameter auf Null festgesetzt ist, die Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der Neigungsdifferenz und ohne eine Neigungskompensation (Block 645). Andererseits ermittelt das Neigungskompensationsmodul 445 dann, wenn das Neigungskompensationsmodul 445 ermittelt, dass die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel nicht mit der Neigungsdifferenz übereinstimmt, ob die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel unterhalb der Neigungsdifferenz liegt (Block 920). Die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel liegt unterhalb der Neigungsdifferenz, wenn die Neigungskorrekturhöhe eine kleinere Änderung in dem Neigungswinkel bewirkt als die Neigungsdifferenz. Dies kann zum Beispiel auftreten, wenn die tatsächlichen Bodenbedingungen andere sind als diejenigen, die von dem Korrekturmodul 438 angenommen wurden, als es die Neigungskorrekturhöhe ermittelt hat. Als ein Beispiel können sich die Bodenbedingungen von einem harten Steinboden in einen weichen Lehmboden ändern, was bewirkt, dass die gleiche Neigungskorrekturhöhe eine kleinere Änderung in dem Neigungswinkel erzeugt.
Wenn das Neigungskompensationsmodul 445 ermittelt, dass die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel unterhalb der Neigungsdifferenz liegt, dann setzt das Neigungskompensationsmodul 445 die Neigungskompensation auf einen positiven Wert (Block 925). Der bestimmte Wert für die Neigungskompensation kann auf einer Differenz zwischen der erzielten Neigungsänderung und der Neigungsdifferenz basieren. In einigen Ausführungsformen kann der Neigungskompensationswert zwischen diskreten Werten variieren, so dass dann, wenn das Neigungskompensationsmodul 445 ermittelt, dass die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel unterhalb der Neigungsdifferenz liegt, die Neigungskompensation auf einen positiven Standardwert (z.B. +2) gesetzt wird. Wenn das Neigungskompensationsmodul 445 ermittelt, dass die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel nicht unterhalb der Neigungsdifferenz liegt (d.h. der erzielte Neigungswinkel überschreitet die Neigungsdifferenz), dann setzt das Neigungskompensationsmodul 445 die Neigungskompensation auf einen negativen Wert (Block 930). Wie oben erörtert worden ist, können die bestimmten Werte für die Neigungskompensation proportional zu der Differenz zwischen der erzielten Änderung in dem Neigungswinkel und der Neigungsdifferenz sein, oder sie können ein negativer Standardwert (z.B. -2) sein. Die erzielte Änderung in dem Neigungswinkel überschreitet die Neigungsdifferenz, wenn die Neigungskorrekturhöhe eine größere Änderung in dem Neigungswinkel als die Neigungsdifferenz verursacht. Dies kann zum Beispiel auftreten, wenn sich die Bodenbedingungen von einem weichen Lehmboden in einen harten Steinboden ändern, was bewirkt, dass die gleiche Neigungskorrekturhöhe eine größere Änderung in dem Neigungswinkel erzeugt.
Wie unter Bezugnahme auf 11 erörtert worden ist, berechnet das Korrekturmodul 438 die Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der Neigungsdifferenz und des Neigungskompensationswerts von ungleich Null (Block 640). Das Erzeugen des Neigungskompensationswerts und das Verwenden der Neigungskompensation, um die Neigungskorrekturhöhe zu berechnen, erlaubt es dem Controller 384, den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 unter unterschiedlichen Bodenbedingungen adaptiv zu steuern bzw. zu regeln. Mit anderen Worten, durch das Aufzeichnen und das Analysieren der Neigungskorrekturhöhen und der erzielten Änderung in dem Neigungswinkel kann der Controller 384 die Effektivität der Neigungskorrekturhöhen beim Erzielen eines Ziel-Neigungswinkels ermitteln. Auf diese Weise kann der Controller 384 dann, wenn der Controller 384 ermittelt, dass die Neigungskorrekturhöhen nicht den Ziel-Neigungswinkel erzielen, adäquat eine Anpassung vornehmen, indem er auch den Neigungskompensationswert berücksichtigt, wenn er die Neigungskorrekturhöhe des Bodenmeißels 340 bestimmt. Dementsprechend kann der Controller 384 eine automatische Anpassung an sich ändernde Bodenbedingungen vornehmen.
In der veranschaulichten Ausführungsform setzt der Controller 384 den Wert der Neigungskompensation auf der Basis der korrigierenden Aktionen aus vorhergehenden Durchläufen fest. In anderen Ausführungsformen setzt jedoch ein anderer Controller den Wert für die Neigungskompensation fest. In solchen Ausführungsformen empfängt der Controller 384 periodisch einen Neigungskompensationswert, um die Neigungskorrekturhöhe zu ermitteln. In solchen Ausführungsformen kann sich die Datenbank 460 für korrigierende Aktionen auch extern zu dem Controller 384 befinden. In einigen Ausführungsformen sich kann die Datenbank 460 für korrigierende Aktionen auch entfernt von dem Controller 384 und der Schrämmaschine 300 befinden.
Wie oben erörtert worden ist, umfasst das Ziel-Neigungsprofil die Ziel-Neigungswinkel, wobei die Korrektur-Offsets, die von der Bedienperson empfangen werden, berücksichtigt werden. In einigen Fällen kann eine Bedienperson aber beobachten, dass sogar das Anpassen des Ziel-Neigungsprofils nicht die gewünschte Änderung in der Position der Schrämmaschine 300 erzeugt (z.B. durch das Eingeben von Korrektur-Offsets). Das Langfrontsystem 200 und insbesondere der Controller 384 erlauben es deshalb einer Bedienperson, die Schrämmaschine 300 manuell steuern zu können. 18 veranschaulicht ein Verfahren 1000 zum Betreiben bzw. Betätigen der Schrämmaschine 300 in einem manuellen Betriebsmodus. Wie in 18 gezeigt ist, überwacht und steuert der Controller 384 die Schrämmaschine 300 auf der Grundlage des Ziel-Neigungsprofils (Block 1005). Um zum Beispiel den Block 1005 zu implementieren, implementiert der Controller 384 das Verfahren 600 von 11. Der Controller 384 stellt dann fest, ob eine manuelle Betätigung erfasst wird (Block 1010). Der Controller 384 kann eine manuelle Betätigung zum Beispiel dadurch erfassen, dass er eine Benutzereingabe empfängt, die angibt, dass eine manuelle Betätigung erwünscht ist (zum Beispiel durch das Aktivieren eines Aktuators für eine manuelle Betätigung). In einigen Ausführungsformen kann der Controller 384 erfassen, dass eine manuelle Betätigung erwünscht ist, wenn der Controller Steuersignale von einer externen Vorrichtung empfängt (zum Beispiel empfängt der Controller 384 Steuersignale, die angeben, dass der Bodenmeißel 340 abgesenkt werden sollte). Die externe Vorrichtung kann zum Beispiel eine tragbare drahtlose Vorrichtung sein, die eine graphische Schnittstelle erzeugt, die es einem Benutzer erlaubt, dem Controller 384 Steuersignale bereitzustellen. Während der Controller 384 keine manuelle Betätigung der Schrämmaschine 300 erfasst, setzt der Controller 384 (insbesondere das Analysemodul 434) die Steuerung der Schrämmaschine 300 auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils fort (Block 1005).
Wenn andererseits eine manuelle Betätigung erfasst wird, dann steuert das manuelle Betätigungsmodul 446 die Schrämmaschine gemäß externen Steuersignalen (Block 1015). Das manuelle Betätigungsmodul 446 setzt auch den Ziel-Neigungswinkel auf den nominellen Neigungswinkel zurück, während das manuelle Betätigungsmodul 446 die externen Steuersignale empfängt (Block 1020). Wenn die manuelle Betätigung zum Beispiel zwischen der fünften Rinne und der zwanzigsten Rinne aktiviert ist, dann setzt der Controller die Ziel-Neigungswinkel zwischen der fünften Rinne und der zwanzigsten Rinne auf die nominellen Neigungswinkel, die eben diesen Rinnen entsprechen, zurück. Durch das Zurücksetzen des Ziel-Neigungsprofils auf die nominellen Neigungswinkelwerte, während die manuelle Betätigung aktiviert ist, berücksichtigt das Ziel-Neigungsprofil nicht mehr länger irgendwelche vorprogrammierten Korrektur-Offsets (falls welche vorhanden sind) während dieses Bereichs des Mineralstoßes 216. Dementsprechend setzt das manuelle Betätigungsmodul 44 beim Block 1025 auch den Korrekturdurchlaufzählwert für die relevanten Rinnen auf Null zurück (da der Ziel-Neigungswinkel für den relevanten Bereich des Mineralstoßes dem nominellen Neigungswinkel für denselben Bereich entspricht). Der Controller 384 kehrt dann zum Block 1005 zurück, um den Neigungswinkel auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils zu steuern.
Unter Rückbezug auf 10 weist der Controller 384 auch ein Modul 448 für eine abbaustoßweite Glättung bzw. ein abbaustoßweites Glättungsmodul 448 auf, das gewährleistet, dass sich die Neigungswinkel nicht drastisch ändern, während sich die Schrämmaschine 300 entlang dem AFC 215 bewegt. 19 veranschaulicht ein Verfahren 1100 zum Glätten des Ziel-Neigungsprofils. Wie in 19 gezeigt ist, steuert der Controller 384 die Schrämmaschine 300 auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils (Block 1105). Um zum Beispiel den Block 1105 zu implementieren, implementiert der Controller 384 das Verfahren 600 von 11. Der Controller 384 ermittelt dann, ob eine abbaustoßweite Glättung aktiviert ist (Block 1110). In einigen Ausführungsformen wird die abbaustoßweite Glättung des Ziel-Neigungsprofils aktiviert (z.B. ausgelöst), wenn die Schrämmaschine 300 ihre Bewegungsrichtung ändert (z.B. wenn die Schrämmaschine 300 von der Bewegung zum Maingate hin auf die Bewegung zum Tailgate hin umschaltet). In anderen Ausführungsformen kann die abbaustoßweite Glättung durch eine Bedienperson aktiviert werden, indem zum Beispiel ein Aktuator aktiviert wird, ein Sprachbefehl ausgegeben wird, oder dergleichen. In einigen Ausführungsformen ist eine abbaustoßweite Glättung so eingestellt, dass sie standardmäßig aktiviert wird und eine Benutzereingabe erfordern kann, um deaktiviert zu werden. In noch anderen Ausführungsformen lösen andere Bewegungen oder Positionen der Schrämmaschine 300 eine abbaustoßweite Glättung des Zielprofils aus. In einigen Ausführungsformen kann die abbaustoßweite Glättung periodisch, zum Bespiel alle 45 Minuten, aktiviert werden.
Wenn der Controller 384 feststellt, dass die abbaustoßweite Glättung noch nicht aktiviert ist, fährt der Controller 384 damit fort, die Schrämmaschine 300 auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils zu überwachen (Block 1105). Wenn der Controller 384 andererseits feststellt, dass die abbaustoßweite Glättung aktiviert ist, dann empfängt das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 das Ziel-Neigungsprofil (Block 1115) und die Glättungskonfigurationsparameter (Block 1120). Diese Glättungskonfigurationsparameter können die gleichen oder andere sein als diejenigen, die von dem Korrekturglättungsmodul 444 verwendet werden. Die Glättungskorrekturparameter können zum Beispiel Minimum- oder Maximum-Neigungswinkelschwellenwerte, Funktionen zum Glätten der Neigungswinkel und dergleichen bilden. Das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 erzeugt dann ein geglättetes Neigungsprofil (Block 1125). Das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 erzeugt das geglättete Neigungsprofil durch das Analysieren der Änderung in Neigungswinkeln für die Länge des Ziel-Neigungsprofils. In einigen Ausführungsformen berechnet das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 die Änderungen in der Neigung über eine vorbestimmte laterale Distanz (zum Beispiel 5 Rinnen). Wenn das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 feststellt, dass die berechnete Änderung in der Neigung einen hohen Neigungsänderungsschwellenwert überschreitet, dann bestimmt das abbaustoßweite Glättungsmodul 448, dass die Änderung in der Neigung über weitere Rinnen geglättet werden soll. Die Anzahl von weiteren Rinnen, die benötigt werden, um einen glatten Übergang zu dem höheren Neigungswinkel bereitzustellen, kann von der Differenz zwischen der berechneten Änderung in der Neigung und dem hohen Neigungsänderungsschwellenwert abhängen. Dementsprechend kann das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 in einigen Ausführungsformen eine Differenz zwischen der berechneten Änderung in der Neigung über die vorbestimmte Anzahl von Rinnen und dem hohen Neigungsänderungsschwellenwert berechnen, um die Anzahl von zusätzlichen Rinnen zu ermitteln, die benötigt werden, um das Ziel-Neigungsprofil zu glätten. Wenn das geglättete Neigungsprofil erzeugt wird, kann das abbaustoßweite Glättungsmodul ähnliche Schritte durchführen wie diejenigen, die im Hinblick auf die Blöcke 745, 750 und 755 von 12 beschrieben worden sind. Das heißt, das abbaustoßweite Glättungsmodul kann die Start- und Endpunkte bestimmen, die für die schrittweisen Rampen verwendet werden sollen, und es kann dann die Neigungswinkel berechnen, um die schrittweise Rampe zu bilden. Nachdem das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 das geglättete Neigungsprofil erzeugt hat, setzt das abbaustoßweite Glättungsmodul 448 das Ziel-Neigungsprofil auf das geglättete Neigungsprofil, um drastische Änderungen in dem Neigungswinkel zu verhindern, während sich die Schrämmaschine 300 entlang dem AFC 215 bewegt. Der Controller 384 kehrt dann zum Block 1105 zurück, um den Neigungswinkel auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils zu steuern.
Obwohl die Schritte in 11, 12 und 16-19 so gezeigt sind, dass sie der Reihe nach stattfinden, können ein oder mehrere der Schritte auch gleichzeitig ausgeführt werden. Zum Beispiel können einige der Vergleichsschritte von 11, 12 und 16-19 gleichzeitig stattfinden, so dass alle Bedingungen überprüft werden. Deshalb passt der Controller 384 seine Steuerung des Neigungswinkels der Schrämmaschine 300 auf der Basis von historischen Daten von korrigierenden Aktionen und Korrektur-Offsets an. Der Controller 384 unterstützt dann, dass eine Betätigung der Schrämmaschine 300 mit unerwünschten Neigungswinkeln vermieden wird, und er stellt eine korrigierende Aktion bereit, um die Position des Bodenmeißels 340 automatisch zu ändern, um den Neigungswinkel der Schrämmaschine 300 zu beeinflussen. Der Controller 384 kann auch andere Betätigungen und/oder Charakteristiken der Schrämmaschine 300 überwachen und steuern, wie etwa zum Beispiel die Geschwindigkeit der Meißel 335, 340, den Roll- bzw. Wankwinkel, die Position der Meißel 335, 340 unabhängig von der Neigung der Schrämmaschine 300 und dergleichen.
Außerdem werden in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere Schritte in 11, 12 und 16-19 umgangen. So wird zum Beispiel in einigen Ausführungsformen des Verfahrens 600 der Neigungskompensationswert nicht benutzt, und dementsprechend wird der Block 635 umgangen, und der Neigungskorrekturwert, der im Block 640 berechnet wird, basiert nicht auf dem Neigungskompensationswert. Als ein anderes Beispiel werden in einigen Ausführungsformen des Verfahrens 700 die Korrektur-Offsets nicht implementiert, und dementsprechend werden die Blöcke 720-760 umgangen. Als noch ein anderes Beispiel werden in einigen Ausführungsformen ein oder beide von den Speicherblöcken 650 des Verfahrens 600 und 735 des Verfahrens 700 umgangen und werden die damit in Verbindung stehenden historischen Daten in dem Verfahren 600 nicht verwendet.
Unter Bezugnahme auf die Vergleiche, die in Bezug auf 11, 12 und 16-19 erörtert worden sind, bedeutet „überschreiten“ größer als oder es bedeutet größer als oder gleich groß wie und bedeutet „unterhalb“ kleiner als oder es bedeutet kleiner als oder gleich groß wie.
Während der Controller 384 die Position der Bodenmeißeltrommel 384 auf der Basis des Ziel-Neigungsprofils in dem Neigungslenkungsmodus überwacht und steuert, kann der Controller 384 die Firstmeißeltrommel 335 in verschiedenen Betriebsmodi steuern. So steuert der Controller 384 zum Beispiel in den veranschaulichten Ausführungsformen die Firstmeißeltrommel 335 in einem manuellen Modus, einem vorab definierten Höhenmodus oder in einem aufgezeichneten Modus auf der Basis einer empfangenen Auswahl von einer Bedienperson. Die Bedienperson kann den Betriebsmodus für die Firstmeißeltrömmel 335 auf der Basis von zum Beispiel der Geologie des Minenstandorts, der Größe des Mineralflözes und dergleichen auswählen. In einigen Ausführungsformen kann die Bedienperson einen Aktuator aktivieren, um den Betriebsmodus für die Firstmeißeltrommel 335 auszuwählen.
Wenn die Firstmeißeltrommel 335 in dem manuellen Modus arbeitet, dann steuert der Controller 384 die Position der Firstmeißeltrommel 335 auf der Basis von externen Steuersignalen. Die externen Steuersignale werden von einer Bedienperson über zum Beispiel eine tragbare drahtlose Vorrichtung erzeugt. In anderen Ausführungsformen kann die Bedienperson die externen Steuersignale unter Verwendung einer anderen Vorrichtung erzeugen. Die externen Steuersignale zeigen dem Controller 384 die gewünschte Position für die Firstmeißeltrommel 335 an. In einigen Ausführungsformen implementiert der Controller 384 immer noch Beschränkungen für den vertikalen Bereich der Bewegung der Firstmeißeltrommel 335, um zu verhindern, dass die Schrämmaschine 300 eine übermäßige Gewinnung und/oder eine ungenügende Gewinnung durchführt. Wenn die Firstmeißeltrommel 335 in dem vorab definierten Höhenmodus arbeitet, dann positioniert der Controller 384 die Firstmeißeltrommel 335 auf der Basis eines Ziel-Schneidprofils. In einigen Ausführungsformen werden zum Beispiel eine anfängliche Schneidsequenz (z.B. ein Durchlauf entlang dem Mineralstoß 216) und eine Höhe für die Firstmeißeltrommel 335 durch die Verwendung eines Offline-Software-Dienstprogramms (-Utility) definiert, das dann auf den Controller 384 als ein Schneidprofil geladen wird. Sobald der Schrämmaschinen-Controller 384 Zugriff auf die anfängliche Schneidsequenz und die Höhen für die Firstmeißeltrommel 335 hat, steuert der Controller 384 die Firstmeißeltrommel 335 derart, dass die Firstmeißeltrommel 335 automatisch das vorab definierte Schneidprofil repliziert, bis sich Bedingungen in dem Mineralflöz 217 ändern. Wenn sich die Flözbedingungen ändern, kann eine Bedienperson der Schrämmaschine 300 die Steuerung von einer der Firstmeißeltrommeln 335 außer Kraft setzen und zum Beispiel eine manuelle Steuerung der Firstmeißeltrommel 335 implementieren. Die Bedienperson kann Korrekturen für das Schneidprofil eingeben und dementsprechend die Höhe der Firstmeißeltrommel 335 ändern.
Außerdem kann das Schneidprofil unterschiedliche Meißelhöhen für verschiedene Abschnitte entlang dem Mineralstoß 216 definieren. Für Referenzzwecke kann der Mineralstoß 216 auf der Basis von Strebausbauten in Abschnitte unterteilt werden. Für ein einfaches Beispiel kann das Langfrontsystem einhundert Strebausbauten entlang dem Mineralstoß 216 aufweisen, und das Schneidprofil für einen einzigen Schrämmaschinendurchlauf kann Meißelhöhen jeweils alle zehn Strebausbauten spezifizieren. In diesem Beispiel würden zehn verschiedene Meißelhöhen, nämlich eine für jeden Abschnitt von zehn Strebausbauten, in einem Schneidprofil für einen einzigen Schrämmaschinendurchlauf enthalten sein, um die Meißelhöhen für die gesamte Wand zu definieren. Die Größe der Abschnitte (d.h. die Anzahl von Strebausbauten pro Abschnitt) kann in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit und von anderen Faktoren variieren.
Der aufgezeichnete Höhenmodus umfasst einen automatischen aufgezeichneten Untermodus und einen aufgezeichneten Untermodus für das Außerkraftsetzen. Während die Firstmeißeltrommel 335 in dem aufgezeichneten Untermodus für das Außerkraftsetzen gesteuert wird, steuert der Controller 384 die Position der Firstmeißeltrommel 335 auf der Basis von externen Steuersignalen, die ausgehend von der Bedienperson empfangen werden, und zeichnet die Position der Firstmeißeltrommel 335 als ein aufgezeichnetes Schneidprofil auf. Der Controller 384 schaltet dann von dem aufgezeichneten Untermodus für das Außerkraftsetzen in den automatischen aufgezeichneten Untermodus um, um das aufgezeichnete Schneidprofil zu implementieren. Das heißt, während des automatischen aufgezeichneten Untermodus steuert der Controller 384 die Firstmeißeltrommel 335 gemäß dem neu aufgezeichneten Schneidprofil. Wenn sie in dem aufgezeichneten Höhenmodus arbeiten, werden die Firstmeißeltrommel 335 und die Bodenmeißeltrommel 340 nicht zueinander in Bezug gesetzt (d.h. die Höhe der Firstmeißeltrommel 335 wird als eine absolute Höhe gemessen (z.B. im Hinblick auf die Rinne oder das zentrale Gehäuse 365 der Schrämmaschine 300) und nicht eine Höhe ausgehend von der Bodenmeißeltrommel 340), was aber der Fall in anderen Betriebsmodi des Langfrontsystems 200 sein kann. Dementsprechend kann der Controller 384, während der Controller 384 die Firstmeißeltrommel 335 auf der Basis des aufgezeichneten Höhenmodus steuert, eine vertikale Distanz zwischen der Firstmeißeltrommel 335 und der Bodenmeißeltrommel 340 (z.B. eine Gewinnungsdistanz) berechnen, die berechnete Gewinnungsdistanz mit einem Maximum-Gewinnungshöhen-Schwellenwert vergleichen und die berechnete Gewinnungsdistanz mit einem Minimum-Gewinnungshöhen-Schwellenwert vergleichen. Wenn die berechnete Gewinnungshöhe den Maximum-Gewinnungshöhen-Schwellenwert überschreitet und/oder wenn die berechnete Gewinnungshöhe unterhalb des Minimum-Gewinnungshöhen-Schwellenwerts liegt, dann erzeugt der Controller 384 eine Warnung. Die Warnung kann der Bedienperson zum Bespiel über eine E-Mail angezeigt werden, wie dies unten noch beschrieben werden wird. Die Warnung kann alternativ dazu zu der Bedienperson auch anders übertragen werden.
Außerdem kann, obwohl 11, 12 und 16-19 so beschrieben worden sind, dass sie die Position der Bodenmeißeltrommel 340 ändern, um einen Ziel-Neigungswinkel zu erzielen, in einigen Ausführungsformen die Firstmeißeltrommel 335 auf der Basis der Neigung der Schrämmaschine 300 gesteuert werden und der Controller kann die Höhe der Firstmeißeltrommel 335 gemäß der Neigung der Schrämmaschine 300 einstellen. In einigen Ausführungsformen führt der Controller 384 ähnliche Schritte durch wie diejenigen, die im Hinblick auf 11 - 19 beschrieben worden sind, mit Ausnahme in Bezug auf die Firstmeißeltrommel 335. - Durch das Ändern der Höhe der Firstmeißeltrommel 335 ändert sich auch das Material, das von der Schrämmaschine geschrämt wird, und es kann besser mit vorhergehenden Durchläufen der Schrämmaschine 300 abgeglichen werden.
Das Gewinnungssystem 100 weist auch ein Zustandsüberwachungssystem 400 auf, das den generellen Betrieb des Langfrontsystems 200 überwacht. Wie in 20 gezeigt ist, weist das Zustandsüberwachungssystem 400 ein Langfront-Steuersystem 405, einen Oberflächen-Computer 410, einen Netzwerk-Switch 415, ein Überwachungssystem 420 und ein Service-Center 425 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform befinden sich die Langfront-Steuersysteme 405 am Minenstaridort. Das Langfront-Steuersystem 405 weist verschiedene Komponenten und Steuerungen für die Komponenten des Langfront-Abbausystems 200 auf. Zum Beispiel kann das Langfront-Steuersystem 405 verschiedene Komponenten und Steuerungen für die Schrämmaschine 300, die Strebausbauten 205, den AFC 215 und dergleichen aufweisen. Wie in 21 gezeigt ist, weisen die Langfront-Steuersysteme 405 einen Haupt-Controller 475 auf, der dafür konfiguriert ist, in Kommunikation mit dem Schrämmaschinen-Controller 384, einem AFC-Controller 406 und einem Strebausbau-Controller 407 zu stehen. In anderen Ausführungsformen sind die Langfront-Steuersysteme 405 so konfiguriert, dass der Haupt-Controller 475 direkt mit Sensoren und Systemen kommuniziert, die relevant für den AFC 215, den Strebausbau 205 und die Schrämmaschine 300 sind. In solchen Ausführungsformen kann der Schrämmaschinen-Controller 384 weggelassen werden, und die Sensoren 360, 365, 370, 375, 380, die hydraulischen Systeme 386, 388 und die Meißelmotoren 350, 355 kommunizieren direkt mit dem Haupt-Controller 475.
Wie in 20 gezeigt ist, stehen die Langfront-Steuersysteme 405 mit dem Oberflächen-Computer 410 über den Netzwerk-Switch 415 in Kommunikation, die sich beide ebenfalls an dem Minenstandort befinden können. Daten von dem Langfront-Steuersystem 405 werden zu dem Oberflächen-Computer 410 derart kommuniziert, dass zum Beispiel der Netzwerk-Switch 415 Daten von dem Controller 475 und/oder den einzelnen Steuersystemen der Schrämmaschine 300, der Strebausbauten 205 und des AFC 215 empfängt und routet. Der Oberflächen-Computer 410 befindet sich des Weiteren auch in Kommunikation mit einem Fernüberwachungssystem 420, das verschiedene Recheneinrichtungen und Prozessoren 421 zum Verarbeiten von Daten, die von dem Oberflächen-Computer 410 empfangen werden (wie etwa die Daten, die zwischen dem Oberflächen-Computer 410 und den verschiedenen Langfront-Steuersystemen 405 kommuniziert werden), sowie auch verschiedene Server 423 oder Datenbanken zum Speichern solcher Daten aufweisen kann. Das Fernüberwachungssystem 420 verarbeitet und archiviert die Daten von dem Oberflächen-Computer 410 auf der Basis einer Steuerlogik, die von einer oder mehreren Recheneinrichtungen oder Prozessoren 421 des Fernüberwachungssystems 420 ausgeführt werden kann. Die spezielle Steuerlogik, die an dem Fernüberwachungssystem 420 ausgeführt wird, kann verschiedene Verfahren zum Verarbeiten von Daten von jeder Abbausystemkomponente (d.h. den Strebausbauten 205, dem AFC 215, der Schrämmaschine 300 und dergleichen) aufweisen. Das Fernüberwachungssystem 420 legt gespeicherte Regeln und Algorithmen an die Daten an, die von dem Oberflächen-Computer 410 empfangen werden, um festzustellen, ob das Langfrontsystem 200 innerhalb spezifizierter Parameter arbeitet. Wenn das Fernüberwachungssystem 420 feststellt, dass das Langfrontsystem 200 nicht innerhalb spezifizierter Parameter arbeitet, kann das Fernüberwachungssystem 420 das Auftreten als ein Ereignis kennzeichnen und eine Warnung erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Fernüberwachungssystem 420 mit dem Service-Center 425 kommunizieren, um das Service-Center 425 über den Betrieb des Langfrontsystems 200 zu informieren. Ein Benutzer kann auch das Service-Center 425 direkt kontaktieren, um sich über ein spezifisches Langfrontsystem 200 zu erkundigen.
Jede der Komponenten des Zustandsüberwachungssystems 400 ist kommunikativ für eine bidirektionale Kommunikation gekoppelt. Die Kommunikationspfade zwischen irgendwelchen zwei Komponenten des Zustandsüberwachungssystems 400 können verdrahtet sein (z.B. über Ethernet-Kabel oder auf andere Weise), sie können drahtlos sein (z.B. über WiFi®, Funk- bzw. Mobilfunk-, Bluetooth®-Protokolle) oder sie können eine Kombination davon sein. Obwohl nur ein Untertage-Langfront-Abbausystem 200 und ein einziger Netzwerk-Switch 415 in 20 abgebildet sind, können zusätzliche Abbaumaschinen sowohl unter Tage als auch oberflächenbezogen (und alternativ zu einem Langfront-Abbau) mit dem Oberflächen-Computer 410 über den Netzwerk-Switch 415 gekoppelt sein. In ähnlicher Weise können zusätzliche Netzwerk-Switches 415 oder Verbindungen, um alternative Kommunikationspfade zwischen den Untertage-Langfront-Steuersystemen 405 und dem Oberflächen-Computer 410 bereitzustellen, sowie auch andere Systeme enthalten sein. Des Weiteren können zusätzliche Oberflächen-Computer 410, Fernüberwachungssysteme 420 und Service-Centers 425 in dem Zustandsüberwachungssystem 400 enthalten sein.
Wie oben erläutert worden ist, empfängt der Controller 475 Informationen in Bezug auf die verschiedenen Komponenten des Langfront-Abbausystems 200. Der Controller 475 kann die empfangenen Daten sammeln und die gesammelten Daten in einem Speicher, einschließlich einem Speicher, der für den Controller 475 dediziert ist, speichern. Periodisch werden die gesammelten Daten als eine Datendatei über den Netzwerk-Switch 415 zu dem Oberflächen-Computer 410 ausgegeben. Von dem Oberflächen-Computer 410 werden die Daten zu dem Fernüberwachungssystem 420 kommuniziert, wo die Daten entsprechend einer Steuerlogik speziell für das Analysieren von Daten, die angesammelt wurden, seit die vorhergehende Datendatei gesendet wurde, verarbeitet werden und gespeichert werden. Die angesammelten Daten können auf der Basis der Zeit, zu der die Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 und andere Sensoren von dem Langfrontsystem 200 die Daten erhalten haben, mit einem Zeitstempel versehen werden. Die Daten können dann auf der Basis der Zeit, zu der sie erhalten wurden, organisiert werden. Zum Beispiel kann eine neue Datendatei mit Sensordaten alle drei Minuten gesendet werden. Die Datendatei umfasst Sensordaten, die über das vorhergehende Zeitfenster von drei Minuten gesammelt worden sind. In einigen Ausführungsformen kann das Zeitfenster für das Sammeln von Daten der Zeit entsprechen, die benötigt wird, um einen einzigen Schrämmaschinenzyklus zu vollenden. In einigen Ausführungsformen sammelt der Controller 475 keine Daten, sondern stattdessen sendet der Controller 475 Daten, wenn diese empfangen werden, in Echtzeit. In solchen Ausführungsformen ist das Fernüberwachungssystem 420 dafür konfiguriert, die Daten zu sammeln, wenn diese ausgehend von dem Controller 475 empfangen werden. Das Fernüberwachungssystem 420 kann dann die Schrämmaschinendaten auf der Grundlage von gespeicherten gesammelten Daten oder auf der Basis von Horizontsteuerdaten, die in Echtzeit von dem Controller 475 empfangen werden, analysieren.
In einigen Ausführungsformen erzeugt das Fernüberwachungssystem 420, insbesondere der Fernprozessor 421, auch eine Warnung oder einen Alarm, wenn die Schrämmaschine 300 außerhalb von spezifizierten Parametern arbeitet. Der Alarm oder die Warnung kann zum Beispiel allgemeine Informationen über das Ereignis umfassen, zum Beispiel wann das Ereignis aufgetreten ist, eine Position des Ereignisses, einen Hinweis auf den Parameter, der mit dem Ereignis verknüpft ist (z.B. Schrämmaschinen-Neigungswinkel und Bodenmeißelposition), und wann das Ereignis/die Warnung erstellt wurde. Die Warnung kann in dem Fernüberwachungssystem 420 archiviert oder an das Service-Center 425 oder anderswohin exportiert werden. Das Fernüberwachungssystem 420 kann zum Beispiel Warnungen archivieren, die später für Berichterstattungszwecke exportiert werden. Die Warnung kann mehrere Formen annehmen (z.B. E-Mail, SMS-Benachrichtigung, etc.). In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Warnung eine E-Mail-Nachricht, wie in 22 gezeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst die E-Mail-Warnung 530 Text 534 mit allgemeinen Informationen über die Warnung. In einigen Ausführungsformen kann die E-Mail-Warnung 530 auch eine angehängte Bilddatei 538 umfassen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die angehängte Bilddatei 538 eine .png-(Portable Network Graphic)-Datei, die eine graphische Darstellung des Betriebs der Schrämmaschine 300 umfasst, wie die Schrämmaschine 300 Mineral aus dem Mineralstoß 216 schrämt.
Es sollte klar sein, dass, obwohl der Controller 384 der Schrämmaschine 300 so beschrieben worden ist, dass er die Funktionalität in Bezug auf die Überwachung der Neigungsposition der Schrämmaschine 300 ausführt, in einigen Ausführungsformen das Zustandsüberwachungssystem 400 die Neigungsposition der Schrämmaschine 300 überwacht und Anweisungen an die Schrämmaschine 384 in Bezug auf die Änderung in der Position des Bodenmeißels 340 sendet. In solchen Ausführungsformen kann der Controller 384 der Schrämmaschine 300 dazu dienen, Informationen zu dem Langfront-Steuersystem 405 und dann zu dem Fernüberwachungsprozessor 421 zu routen. Der Fernüberwachungsprozessor 421 führt dann das Verfahren aus, das in 11 gezeigt ist, und sendet Anweisungen zurück zu dem Controller 384, um die Position des Bodenmeißels 340 in einer spezifizierten Art und Weise zu ändern.
In noch anderen Ausführungsformen führt der Langfront-Controller 475 die Überwachung der Neigungsposition der Schrämmaschine 300 durch. Wiederum routet in solchen Ausführungsformen der Controller 384 der Schrämmaschine 300 Daten von den Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 zu dem Langfront-Controller 475. Der Langfront-Controller 475 ermittelt die korrigierende Aktion (d.h. ob die Position des Bodenmeißels 340 geändert werden muss) und sendet Anweisungen an den Controller 384 der Schrämmaschine 300, um die Position des Bodenmeißels 340 zu ändern, falls dies notwendig ist. In noch anderen Ausführungsformen kann der Controller 384 der Schrämmaschine 300 weggelassen werden, und zum Beispiel das Zustandüberwachungssystem 400, der Langfront-Controller 475, der Fernüberwachungsprozessor 421 oder eine Kombination davon überwachen die Neigungsposition der Schrämmaschine, wie dies im Hinblick auf 11 bis 19 beschrieben worden ist.
Es sollte auch angemerkt werden, dass das Fernüberwachungssystem 420 Analysen durchführen kann, die im Hinblick auf den Neigungswinkel beschrieben sind, sowie auch andere Analysen, egal ob diese Analysen nun bei Horizontdaten oder bei anderen Langfront-Komponenten-Systemdaten durchgeführt werden. Die Analysen können entweder von dem Prozessor 421 oder von einem anderen designierten Prozessor des Zustandsüberwachungssystems 400 ausgeführt werden. Zum Beispiel kann das Fernüberwachungssystem 420 Analysen in Bezug auf überwachte Parameter (gesammelte Daten) von anderen Komponenten des Langfront-Abbausystems 200 durchführen. In einigen Fällen führt das Fernüberwachungssystem 420 zum Beispiel andere Analysen bei Daten durch, die von den Sensoren 360, 365, 370, 375, 380 gesammelt worden sind, und erzeugt Warnungen. Solche Warnungen können ausführliche Informationen in Bezug auf eine Situation enthalten, die die Warnung auslöst.
Somit sieht die Erfindung unter anderem Systeme und Verfahren zum Überwachen des Neigungswinkels einer Schrämmaschine in einem Langfront-Abbausystem vor. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62514010 [0001]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Sensorsignals, das indikativ für den Neigungswinkel der Schrämmaschine ist; Empfangen eines Ziel-Neigungsprofils, das eine Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln für verschiedene Abschnitte eines Mineralstoßes definiert; Ermitteln, mit einem elektronischen Prozessor, einer Neigungsdifferenz zwischen dem Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel von der Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln des Ziel-Neigungsprofils; Ermitteln, mit dem elektronischen Prozessor, einer Neigungskorrekturhöhe, die einer neuen Höhe für einen Bodenmeißel der Schrämmaschine entspricht, auf der Basis der Neigungsdifferenz; und Ändern, mit dem elektronischen Prozessor, einer Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der Neigungskorrekturhöhe.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren den folgenden Schritt umfasst: Empfangen eines Neigungskompensationswerts, wobei das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der Neigungsdifferenz und des Neigungskompensationswerts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Neigungskompensationswert auf historischen korrigierenden Aktionen von vorhergehenden Schrämmaschinendurchläufen basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe das Berechnen der Neigungskorrekturhöhe durch das Übersetzen der Neigungsdifferenz in eine Änderung in der vertikalen Position des Bodenmeißels und das Addieren des Neigungskompensationswerts, um die vertikale Ziel-Position des Bodenmeißels zu ermitteln, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren den folgenden Schritt umfasst: Ermitteln des Ziel-Neigungswinkels aus dem Ziel-Neigungsprofil auf der Basis einer aktuellen lateralen Position des Bodenmeißels.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren den folgenden Schritt umfasst: Ermitteln der Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der empfangenen Sensorsignale.
Verfahren nach Anspruch 1, das des weiteren die folgenden Schritte umfasst: Speichern in einem Speicher, als historische korrigierende Aktionen, die Neigungskorrekturhöhe, die Neigungsdifferenz und eine erzielte Änderung in einem Neigungswinkel, die sich aus dem Ändern der Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der Neigungskorrekturhöhe ergibt; und während eines späteren Schrämmaschinendurchlaufs das Ermitteln eines Neigungskompensationswerts für die Verwendung bei der Berechnung einer späteren Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der historischen korrigierenden Aktion.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen von Glättungskonfigurationsparametern; und Erzeugen des Ziel-Neigungsprofils auf der Basis eines anfänglichen Ziel-Neigungsprofils und der Glättungskonfigurationsparameter derart, dass die Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln für verschiedene Abschnitte eines Mineralstoßes geglättet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines nominellen Neigungsprofils für die Schrämmaschine, Zugreifen auf einen Korrektur-Offset, der von einer externen Quelle für einen Abschnitt des Minenstoßes eingegeben wird, und Erzeugen des Ziel-Neigungsprofils auf der Basis des nominellen Neigungsprofils und des Korrektur-Offsets.
Verfahren nach Anspruch 9, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln eines Korrekturdurchlaufzählwerts für den Korrektur-Offset; und in Reaktion auf das Ermitteln einer Anzahl von Schrämmaschinendurchläufen, seit der Korrektur-Offset einen Korrekturdurchlaufzählwert erreicht hat, das Festsetzen des Ziel-Neigungswinkels für den Abschnitt des Minenstoßes auf das nominelle Neigungsprofil.
System zum Steuern eines Neigungswinkels einer Schrämmaschine, wobei das System Folgendes aufweist: einen Schrämmaschinensensor, der dafür konfiguriert ist, eine Positionscharakteristik der Schrämmaschine zu erfassen; einen Bodenmeißel, der von einem Meißelmotor angetrieben wird; und einen Controller, der mit dem Schrämmaschinensensor und dem Meißelmotor gekoppelt ist und einen elektronischen Prozessor und einen Speicher aufweist, wobei der elektronische Prozessor dafür konfiguriert ist: ein Sensorsignal von dem Schrämmaschinensensor zu empfangen, das indikativ für den Neigungswinkel der Schrämmaschine ist, ein Ziel-Neigungsprofil zu empfangen, das eine Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln für verschiedene Abschnitte eines Mineralstoßes definiert, eine Neigungsdifferenz zwischen dem Neigungswinkel und einem Ziel-Neigungswinkel von der Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln des Ziel-Neigungsprofils zu ermitteln, eine Neigungskorrekturhöhe, die einer neuen Höhe für einen Bodenmeißel der Schrämmaschine entspricht, auf der Basis der Neigungsdifferenz zu ermitteln, und eine Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der Neigungskorrekturhöhe zu ändern.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor des Weiteren dafür konfiguriert ist: einen Neigungskompensationswert zu empfangen, und wobei das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der Neigungsdifferenz und des Neigungskompensationswerts umfasst.
System nach Anspruch 12, wobei der Neigungskompensationswert auf historischen korrigierenden Aktionen von vorhergehenden Schrämmaschinendurchläufen basiert.
System nach Anspruch 12, wobei das Ermitteln der Neigungskorrekturhöhe das Berechnen der Neigungskorrekturhöhe durch das Übersetzen der Neigungsdifferenz in eine Änderung in einer vertikalen Position des Bodenmeißels und das Addieren des Neigungskompensationswerts, um die vertikale Zielposition des Bodenmeißels zu ermitteln, umfasst.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor des Weiteren dafür konfiguriert ist: den Ziel-Neigungswinkel aus dem Ziel-Neigungsprofil auf der Basis einer aktuellen lateralen Position des Bodenmeißels zu ermitteln.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor des Weiteren dafür konfiguriert ist: die Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der empfangenen Sensorsignale zu ermitteln.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor des Weiteren dafür konfiguriert ist: in einem Speicher, als historische korrigierende Aktionen, die Neigungskorrekturhöhe, die Neigungsdifferenz und eine erzielte Änderung in dem Neigungswinkel, die sich aus dem Ändern der Höhe des Bodenmeißels auf der Basis der Neigungskorrekturhöhe ergibt, zu speichern; und während eines späteren Schrämmaschinendurchlaufs einen Neigungskompensationswert für die Verwendung bei der Berechnung einer späteren Neigungskorrekturhöhe auf der Basis der historischen korrigierenden Aktion zu ermitteln.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor des Weiteren dafür konfiguriert ist: Glättungskonfigurationsparameter zu empfangen; und das Ziel-Neigungsprofil auf der Basis eines anfänglichen Ziel-Neigungsprofils und der Glättungskonfigurationsparameter derart zu erzeugen, dass die Vielzahl von Ziel-Neigungswinkeln für verschiedene Abschnitte eines Mineralstoßes geglättet werden.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor des Weiteren dafür konfiguriert ist: ein nominelles Neigungsprofil für die Schrämmaschine zu empfangen, auf einen Korrektur-Offset zuzugreifen, der von einer externen Quelle für einen Abschnitt des Minenstoßes eingegeben wird, und das Ziel-Neigungsprofil auf der Basis des nominellen Neigungsprofils und des Korrektur-Offsets zu erzeugen.
System nach Anspruch 19, wobei der elektronische Prozessor des Weiteren dafür konfiguriert ist: einen Korrekturdurchlaufzählwert für den Korrektur-Offset zu ermitteln; und in Reaktion auf das Ermitteln einer Anzahl von Schrämmaschinendurchläufen, seit der Korrektur-Offset einen Korrekturdurchlaufzählwert erreicht hat, das Festsetzen des Ziel-Neigungswinkels für den Abschnitt des Minenstoßes auf das nominelle Neigungsprofil.