DE2714506C2

DE2714506C2 - Verfahren und Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von Strebausrüstungen

Info

Publication number: DE2714506C2
Application number: DE2714506A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr.-Ing. 4300 Essen Benthaus
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: BENTHAUS, FRIEDRICH, DR.-ING., 4300 ESSEN, DE
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1982-06-16
Also published as: FR2385891A1; JPS53123301A; GB1590471A; DE2714506A1; BE865551A; FR2385891B1; US4228508A; JPS5927829B2

Description

a) durch Fühler die Lage des Hangenden und des Liegenden sowie der Abstand zum Kohlenstoß ermittelt und gespeichert werden,

b) dadurch beim nächsten Durchgang die Abbaurichtung der Gewinnungsmaschine und die Streböffnung neu vorgegeben werden, wobei

1. vorgegebene Maximal- und Minimalwerte nicht über- bzw. unterschritten werden,

2. sowie vorzunehmende Korrekturen stufenweise erfolgen,

c) und dadurch sowie durch Vergleich mit einer festen, rückwärtigen Raumbezugslinie ferner Strebförd ver und Strebausbaueinheiten gesteuert werden.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die aus einem rYozeßrechner mit Automatikprogrammspeicher, Sollwert-Istwert-Vergleicher nebst Korrekturteil, Meßwert- und Zustandswerteingabe und Steuerbefehlsausgabe, Standortgebern am Strebförderer, Neigungsgebern zur Ermittlung der Iststellung der Gewinnungsmaschine im Verhältnis zum Strebförderer sowie Zustandswertgebern zur Ermittlung der Betriebszustände von Förderer und Gewinnungsmaschine besteht und die über Übertragungseinrichtungen zum Prozeßrechner für die Meß- und Zustandswerte und zu ansteuerbaren Stellgliedern verfügt, gekennzeichnet durch

a) Fühler (61, 62, 63) zum Ermitteln der Lage des Hangenden und des Liegenden und des Abstandes zum Kohlenstoß,

b) Meßwertgeber zur Lagebestimmung des Strebförderers zu einer festen rückwärtigen Raumbezugslinie,

c) einen Angleichteil (53) im Prozeßrechner (5) zur stufenweisen Angleichung der Ist- an die Sollwerte, sowie

d) eine Minimal- und Maximalkontrolle (54) im Prozeßrechner (5) zur Verhinderung zu geringer oder zu großer Streböffnungen,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung von Strebausrüstungen im Steinkohlenbergbau mittels Prozeßrechner unter Verwendung der Raumlage des Strebförderers als Bezugsebene, wobei die dem Prozeßrechner bei einem ersten Schnitt durch eine manuelle Aufnahme aufgegebenen Istmeßwerte und Istzustandswerte von Gewinnungsmaschine und Strebförderer 1hit eingegebenen bzw, errechneten Sollmeßwerten und Sollzustandswerten im Prozeßrechner verglichen und die Abweichungen gespeichert werden und vom Prozeßrechner die Steuerbefehle gegeben werden, die die Stellglieder der Gewinnungsmaschine unter Berücksichtigung tier Jeweils festgestellten Abweichungen steuern, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung.

Aus »Bretby Broadsheet, July/September 1968, Nr. 44, S. 3/4« ist es bekannt, die automatische Steuerung von Walzenladern dadurch zu verwirklichen, daß ein vorher festgelegter künstlicher Horizont als Steuerhilfe verwendet wird, wozu in der Regel der Strebförderer Anwendung findet Von diesem künstlichen Horizont ausgehend, werden Neigungsabweichungen über Neigungsmesser und Höhenabweichungen der Walzen im Bereich des Hangender, und des Liegenden über Isotopen-Tastsonden oder über Meßmeißel unter Ausnutzung der unterschiedlichen Beschaffenheit von Kohle und Nebengestein festgestellt und der Walzenlader entsprechend den laufend festgestellten Neigungsabweichungen und Höhenabweichungen unmittelbar selbständig gesteuert Bei dieser unmittelbaren automatischen Höhensteuerung eines Walzenladers ist aber Voraussetzung, daß keine Gebirgsstörungen vorliegen.

Das ist jedoch, insbesondere bei den im westdeutschen Steinkohlenbergbau vorliegenden Verhältnissen, nur in den wenigsten Fällen gegeben.

Der Erfindung liegt das allgemeine Problem zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das von den jeweiligen geologischen Gegebenheiten unabhängig ist.

Eine Teillösung dieses Problems wurde für Walzenlader als Gewinnungsmittel bereits darin gefunden (DE-OS 24 29 774), daß zur Steuerung des Walzenladers unter Verwendung des Strebfördere; s als Bezugsebene und eines am Walzenlader angeordneten, mit einem Standortanzeiger kombinierten Neigungsmessers als Korrekturwertgeber der Strebverlauf vor Anlaufen der Gewinnung durch eine manuelle Aufnahme ermittelt wird, die über die Streblänge ermittelten Sollwerte für Ober- und Unterschram sowie die Flözneigung in Abbaurichtung einem Prozeßrechner aufgegeben werden und der Prozeßrechner den Walzenlader entsprechend den vorgegebenen Sollwerten steuert, wobei vom Neigungsmesser ermittelte Abweichungen im Prozeßrechner gespeichert und beim Folgeschnitt berücksichtigt werden. Durch die Vorgabe der Flözöffnung wird ve-mieden, daß auftretende geologische Störungen im Flöz die Steuerung des Walzenladers beeinträchtigen, was bei den bekannten unmittelbaren automatischen Verfahren bisher nicht ausgeschlossen werden konnte. Es ist somit bei der Weiterentwicklung stets gewährleistet, daß die tatsächlich freigeschnittene Flözöffnung den Erfordernissen des nachfolgenden Ausbaus in jedem Fall genügt und somit ein gleichmäßiger und geregelter Betriebsablauf erzielt wird. Dieses Verfahren ermöglicht damit die volle Ausnutzung der Marschgeschwindigkeit des Walzenladers und erlaubt es, dieses sehr leistungsstarke Gewinnungsgerät auch in geringmächtigen Flözen zu verwenden. Durch Klettern des Strebförderers auftretende Neigungsabweichungen in Abbaurichtung werden durch den Soll-/Istwertvergleich im Prozeßrechner ermittelt, so daß der Höhenschnitt des Walzenladers entsprechend korrigiert werden kann,

wenn er beim Folgeschnitt die entsprechende Strebstelle durchfährt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch darin zu sehen, daß der Gewinnungsablauf in mehr oder weniger kurzen Abständen unterbrochen werden muß, um die Sollwerte im Prozeßrechner an die sich ändernde geologische Situation anzupassen. Weiterhin wird bei diesem Verfahren lediglich die Gewinnungsmaschine selbsttätig gesteuert, während die übrige Strebausrüstung noch von Hand bedient werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ι ο vorgenannten Nachteile zu vermeiden und das bekannte, eine Teillösung bildende Verfahren so weiterzuentwickeln, daß es den jeweiligen geologischen Gegebenheiten selbständig angepaßt wird und es insbesondere bei im Steinkohlenbergbau häufig vorkommender is kurzwelliger Ablagerung der Flöze eine dreidimensionale Überwachung des Flözverlaufes und eine dementsprechende Steuerung der Strebausrüstung vorzunehmen in der Lage ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) durch Fühler die Lage des Hangenden und des Liegenden sowie der Abstand zum Kohlenstoß ermittelt und gespeichert werden,

b) dadurch beim nächsten Durchgang die Abbaurichtung der Gewinnungsmaschine und die Streböffnung neu vorgegeben werden, wobei

1. vorgegebene Maximal- und Minirralwerte nicht über- bzw. unterschritten werden,

2. sowie vorzunehmende Korrekturen stufenweise erfolgen,

c) und dadurch sowie durch Vergleich mit einer festen, rückwärtigen Raumbezugslinie ferner Strebförderer und Strebausbaueinheiten gesteuert werden.

Da neben der Gewinnungsmaschine auch der Strebförderer und die Strebausbaueinheiten in die Überwachung und Steuerung durch den Prozeßrechner mit einbezogen werden, wird das Zusammenwirken der Strebausrüstung verbessert und eine günstigere Kapazitätsausnutzung erzielt Weil aus geologischen oder betrieblichen Gründen notwendig werdende Sollwertkorrekturen vom Prozeßrechner unmittelbar sowie stufenweise und innerhalb fest vorgegebener Grenzwerte vorgenommen werden, werden die möglichen Störquellen für einen ungehinderten Betriebsablauf beträchtlich vermindert Die notwendigen Anpassungen werden unverzüglich eingeleitet so daß beispielsweise so vermieden wird, daß die Gewinnungsmaschine im Bereich einer geologischen Störung mehr als unbedingt nötig an Nebengestein hereingewinnt.

Es wird aber auch nicht die gesamte Verwurfshöhe unmittelbar ausgeglichen, sondern es erfolgt eine allmähliche Angleichung der Flözöffnung sowie gleichzeitig eine Umprogrammierung des vorgegebenen Rechnerprogramms zur Anpassung an diese Änderungen, d. h. für jeden Folgeschnitt werden vom Prozeßrechner automatisch neue Sollwerte vorgegeben, die eine optimale Störungsdurchörterung gewährleisten.

Aus den Glückauf-Forschungsheften 37 (1976), Heft 2, Seiten 70 bis 73, ist es bereits bekannt, Einzelmaßnahmen zur Überwachung einzelner Betriebsmittel und deren Betriebszustände (Hobelrich- tung, -stellung, -leistung und 'geschwindigkeit, Bunkerfüllstand, Strebfördereridstung, -richtung) sowie zu deren Steuerung vorzusehen, beispielsweise das Einhalten einer Sollinie für den Strebverlauf ober den Strebförderer, nicht jedoch die Überwachung und Regelung des Zusammenspiels der gesamten Strebausrüstung. Das Zusammenspiel der vorbekannten Einzelmaßnahmen wird vielmehr erst durch die erfindungsgemäße Verfahrenskombination ermöglicht

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Einrichtung, die aus einem Prozeßrechner mit Automatikprogrammspeicher, SoIIwert-Istwert-Vergleicher nebst Korrekturte'ü, Meßwert- und Zustandswerteingabe und Steuerbefehlsausgabe, Standortgebern am Strebförderer, Neigungsgebern zur Ermittlung der Iststellung der Gewinnungsmaschine im Verhältnis zum Strebförderer sowie Zustandswertgebern zur Ermittlung der Betriebszustände von Förderer und Gewinnungsmaschine besteht und die über Übertragungseinrichtungen zum Prozeßrechner für die Meß- und Zustandswerte und zu ansteuerbaren Stellgliedern verfügt vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch

a) Fühler (61, 62, 63) zum Ermitteln der Lage des Hangenden und des Liegenden und des Abstandes zum Kohlenstoß,

b) Meßwertgeber zur Lagebestimmung des Strebförderers zu einer festen rückwärtigen Raumbezugslinie,

c) einen Angleichteil (53) im Prozeßrechner (5) zur stufenweisen Angleichung der Ist- ,in die Sollwerte, sowie

d) eine Minimal- und Maximalkontrolle (54) im Prozeßrechner (5) zur Verhinderung zu geringer oder zu großer Streböffnungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in einem Beispiel näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht, F i g. 2 in Draufsicht und

Fig.3 in einem Schnitt die erfindungsgemäße Einrichtung in einem Streb, Beispiel Walzenlader,

Fig.4 in einem Schnitt die erfindungsgemäße Einrichtung in einem anderen Streb, Beispiel Kohlenhobel,

F i g. 5 in schematischer Darstellung den Prozeßrechner und

F i g. 6 einen Schnitt durch ein Flöz mit verschiedenen möglichen Schnittflächenverläufen im Bereich von geologischen Unregelmäßigkeiten.

In den F i g. 1 bis 3 ist ein Streb 1 dargestellt der in einem Flöz 15 hergestellt ist, der nach unten vom Liegenden 12 und nach oben vom Hangenden 13 und seitlich vom Kohlenstoß 10 sowie vom Versatz 11 (F ig. 3) begrenzt wird. Auf dem Liegenden 12 ist ein Strebförderer 2 verlegt, auf dem ein Walzenlader 3 als Gewinnungsgerät geführt ist An dem Wabenlader 3 sind eine obere Walze 30 und eine untere Walze 31 angebracht, mit denen das Flöz 15 abgebaut wird. Die Walzen 30 und 31, sind über Schwenkmotoren 32, 33 auf- und abschwei.kbar, so daß die Walzen 30, 31 dem jeweiligen Verlauf des Liegenden 12 und des Hangenden 13 zu folgen vermögen. Die Gewinnungsrichtung ist im Beispiel durch den Richtungspfeil 7 (? i g. 1 und 2) gekennzeichnet Gegenüber dem Versatz 11 wird der Streb 1 durch die Strebausbaueinheiten 4 abgetrennt, im Beispiel sind dieses sogenannte Ausbauschilde, bestehend aus einer Hangendkappe 40 und einem Grundrahmen 41, zwischen denen ein Schild 42 angelenkt ist, der von hydraulischen Stempeln 44 getragen wird. Als

Verbindung zwischen Strebförderer 2 und Strebausbaueinheit 4 dienen Rückzylinder 43.

Auf dem Walzenlader 3 ist ein Prozeßrechner 5 untergebracht. Der Prozeßrechner 5 kann aber auch an anderer Stelle angeordnet sein und Ober entsprechende Übertragungsleitungen mit dem Walzenlader 3 verbunden sein. Der Prozeßrechner 5 dient dazu, die Strebausrüstung zu steuern und zu überwachen. Zu diesem Zweck sind entsprechende Meßwertgeber und Zustandswertgeber vorgesehen. Beispielsweise ist ein Standortanzeiger 6. der den jeweiligen Standort des Walzenladers 3 in dem Streb 1 wiedergibt, vorgesehen. Weiterhin ist im Beispiel ein Neigungsmesser 60 auf dem Walzenlader 3 untergebracht, der die Querneigung des Förderers 2 anzeigt. Schließlich sind im Beispiel noch ein Hangendfühler 61 sowie ein Liegendfühler 62 am Walzenlader 3 angeordnet, die dazu bestimmt sind, die Lage der Grenzfläche des Flözes 15 zum Liegenden den Prozeßrechner 5 eingespeicherten Automatikprogramm SO aufgegeben werden. Bei Übereinstimmung der Istwerte mit den Sollwerten gelangen die Sollwerte aus dem Automatikprogramm 50 über eine an den ■> Prozeßrechner 3 angeschlossene Steuerbefehlsausgabe

500 zu den Steuergliedern der Strebausrüstung, die im Beispiel in ihrer Gesamtheit mit β bezeichnet sind und denen wiederum die mit 80 bezeichneten Stellglieder nachgeordnet sind, die die Steuerbefehle entsprechend

ίο umsetzen. Im Falle der Nichtübereinstimmung der Sollwerte aus dem Automatikprogramm SO mit den Istwerten aus der Meßwert- und Zustandswerteingabe

501 erfolgen entsprechende Korrekturen in einem Korrekturteil 52, um eine Anpassung des Automatikprogramms 50 an den Istzustand zu erzielen. Bei extremen Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten dient eine Minimal- und Maximalwertkontrolle 54 dazu, daß bestimmte Minimalwerte bzw. Maximalwerte

im Beispiel ein Abstandsfühler 63 vorgesehen, der den Abstand zwischen dem Kohlenstoß 10 und der .Strebausbaueinheit 4 ermittelt. Die im Beispiel dargestellten Meßwertgeber und Zustandswertgeber sind nicht erschöpfend dargestellt, sondern es ist möglich, daß eine Reihe weiterer derartiger Meßgeräte, die für die Überwachungs- und/oder Steueraufgaben geeignet sind, vorgesehen werden, die hier nicht besonders abgebildet sind und die z. B. dazu dienen können, die Betriebszustände des Förderers 2 und der Gewinnungsmaschine 3 und der Strebausbaueinheiten 4 festzustellen sowie Abstandsmessungen zwischen Strebförderer 2 und Ausbau 4 und Abstandsmessungen zwischen dem Strebförderer 2 und einer nicht abgebildeten festen rückwärtigen Bezugslinie auszuführen Derartige Meßwertgeber und Zustandswertgeber sind Stand der Technik, so daß sie hier nicht besonders erläutert zu werden brauchen.

Wie F i g. 4 zeigt, kann anstelle eines Walzenladers 3 auch ein Kohlenhobel, im Beispiel ist dies ein Kohlengleithobel 90, der auf einer Gleitrampe 20 am Strebförderer 2 geführt ist. als Gewinnungseinrichtung verwendet werden. Der Kohlengleithobel 90 besteht aus einem Grundkörper 95. an dem mittig ein Hangendschnittauisatzteil 91 und seitlich zwei Liegendschnittvorsatzteile 92 angebracht sind, die über einen oberen Stellzylinder 93 bzw. über untere Stellzylinder 94 zum Hangenden 13 bzw. Liegenden 12 hin verstellbar ausgebildet sind, so daß sie dem jeweiligen Verlauf des Hangenden 13 bzw. Liegenden 12 zu folgen vermögen. Wie bereits vorstehend am Beispiel des Walzenladers 3 näher erläutert wirde. kann auch der Kohlengleithobel 90 z. B. mit Standortanzeiger 6, Neigungsmesser 60 sowie Hangendfühler 61 und Liegendfühler 62 bestückt werden, die, mit einem Prozeßrechner 5 zusammenwirkend, die Strebausrüstung zu überwachen und zu steuern vermögen.

In der F i g. 5 ist anhand eines Schemas erläutert wie die Überwachung und Steuerung der Strebausrüstung mittels Prozeßrechner 5 erfolgt Die zuvor erwähnten Meßwertgeber und Zustandswertgeber, die in ihrer Gesamtheit mit der Ziffer 9 bezeichnet sind, melden die von ihnen ermittelten Meßwerte und Zustandswerte über geeignete Übertragungseinrichtungen zu einer Meßwert- und Zustandswerteingabe 501, die dem Prozeßrechner 5 vorgeschaltet ist Von der Meßwert- und Zustandswerteingabe 391 werden die ermittelten Istwerte einem Vergleicher 51 aufgegeben, dem gleichzeitig die entsprechenden Sollwerte von einem in Stufe, der Angleichteil 53, hat die Aufgabe, bei größeren Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten ein allmähliches Anpassen des Automatikprogramms 50 an den Istbetriebszustand zu ermöglichen, d. h., die entsprechenden Sollwerte werden stufenweise, also in mehreren Schritten, an den neuen Istzustand angepaßt. In Fig.6 ist dies an zwei Beispielen näher erläutert. Auf der rechten Seite der Figur ist eine Verschmälerung des FIe. .rs 15 dargestellt. Der Sollverlauf des Hangenden 16' ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Der tatsächliche Hangendverlauf 13' ist ausgezogen, die vom Prozeßrechner 5 vorgegebene korrigierte Schnittfläche 18' ist punktiert gezeichnet. Der Walzenlader 3 wird vom Rechner 5 so gesteuert, daß an dieser Stelle die minimale Strebhöhe Hmi nicht unterschritten wird.

d. h. daß hier ein Streifen des Nebengesteins mit hereingewonnen wird, die Meßwerte des Hangendfühlers 61 (Fig. I bis 4) also in diesem Falle unberücksichtigt bleiben. In der Bildmitte ist eine Verwerfung 14 dargestellt. Auch hier folgt der Walzenlader 3 nicht der programmierten Hangendfläche 16 bzw. Liegendfläche 17 (gestrichelte Linien). Er folgt auch nicht der unkorrigierten Schnittfläche 24 am Hangenden bzw. der unkorrigierten Schnittfläche 25 am Liegenden (durchgezogene Linien), die die entsprechenden Meßgeräte, die Hangendfühler 61 bzw. Liegendfühler 6Z tatsächlich ermitteln, sondern es wird eine entsprechend korrigierte Schnittfläche 18 am Hangenden bzw. 19 am Liegenden (punktierte Linien) vom Prozeßrechner 5 ausgewählt und vorgegeben, d. h, der Walzenlader 3 wird allmählich

so wieder an das Hangende 13 bzw. Liegende 12 herangeführt, wobei am Liegenden, anstatt der ui.,»rrigierten Schnittfläche 25 zu folgen, etwas Kohle abgebaut wird und am Hangenden, anstatt der unkorrigierten Schnittfläche 24 zu folgen, ein Teil des

Nebengesteins mitgeschnitten wird.

1 Streb

10 Kohlenstoß

11 Versatz 12 Liegendes

13 Hangendes

13' Hangendverlauf

14 Verwerfung

15 Flöz

16 programmierte Hangendfläche Ϊ6' programmierte Hangendnäcne

17 programmierte Liegendfläche

18 korrigierte Schnittfläche

18' korrigierte Schnittfläche

19 korrigierte Schnittfläche

2 Strebförderer

20 Gleitrampe

24 unkorrigierte Schnittfläche am Hangenden

25 unkorrigierte Schnittfläche am Liegenden

3 Vfalzenlader

30 Walze

31 Walze

32 Schwenkmotor

33 Schwenkmotor

4 Strebausbaiieinheit

40 Hangendkappe

41 Grundrahmen

42 Schild

43 Rückzylinder

44 Siempei

5 Prozeßrechner

50 Automatikprogramm (Soll) Steuerbefehlsausgabe Meßwert- und Zustandswerteingabe(Ist)

51 Vergleicher(Soll-Ist)

52 Korrekturteil

53 Angleichteil

54 Minimal- und Maximalwertkontrolle j

6 Standortanzeiger

60 Neigungsmesser

61 Hangendfühler

62 Liegendfühler

in 63 Abstandsfühler Kohlenstoß

7 Richtungspfeil

8 Steuerglieder ]■■ 80 Stellglieder

9 Meßwert-und Zustandswertgeber

90 Kohlengleithobel

91 Hangendschnittaufsatzteil .'Ii 92 Liegendschnittvorsatzteil

93 Stellzylinder

94 unterer Stellzylinder

95 Grundkörper

>i A/m/minimale Strebhöhe

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Verfahren zur Überwachung und Steuerung von Strebausrüstungen im Steinkohlenbergbau mittels Prozeßrechner unter Verwendung der Raumlage des Strebförderers als Bezugsebene, wobei die dem Prozeßrechner bei einem ersten Schnitt durch eine manuelle Aufnahme aufgegebenen Istmeßwerte und Istzustandswerte von Gewinnungsmaschine und Strebförderer mit eingegebenen bzw. errechneten Sollmeßwerten und Sollzustandswerten im Prozeßrechner verglichen und die Abweichungen gespeichert werden und vom Prozeßrechner die Steuerbefehle gegeben werden, die die Stellglieder der Gewinnungsmaschine unter Berücksichtigung der jeweils festgestellten Abweichungen steuern, gekennzeichnet dadurch, daß