DE3337724A1

DE3337724A1 - Vorrichtung und verfahren zum ermitteln der positionen einer an einer abbaufront entlang einer vielzahl von ausbauelementen bewegten gewinnungsmaschine

Info

Publication number: DE3337724A1
Application number: DE19833337724
Authority: DE
Inventors: Philip Liverpool Merseyside Whitehead
Original assignee: Dobson Park Industries Ltd
Current assignee: Joy Global Industries Ltd
Priority date: 1982-10-21
Filing date: 1983-10-18
Publication date: 1984-04-26
Also published as: GB2129032A; GB2129032B; DE3337724C2

Description

PATENTANWALT BODE · POSTFACH 1130 · D-4030 RATINGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585166

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Anm. : Dobson Park Industries Pie, Dobson Park House, Colwick Industrial Estate, Nottingham, England

Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln der Positionen einer an einer Abbaufront entlafig einer Vielzahl von Ausbauelementen bewegten Gewinnungsmaschine.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum ermitteln der Positionen einer an einer Abbaufront entlang einer Vielzahl von Ausbauelementen bewegten Gewinnungsmaschine.

Beim Langfrontenabbau im untertägigen Grubenbetrieb

wird ein Strebförderer verwendet, der entlang der Abbaufront verläuft. Mit dem Strebförderer sind eine Vielzahl von Ausbauelementen verbunden, die das Hangende zwischen Abbaufront und Bruch oder Versatz unterstützen. Entlang der Abbaufront ist eine Gewinnungsmaschine hin und her verschiebbar, die auf am Strebförderer befestigten Schienen geführt ist und bei jeder Gewinnungsfahrt Material vom Abbaustoss hereingewinnt und auf den Strebförderer abwirft. Der Strebförderer und die Ausbauelemente werden entsprechend dem Gewinnungsfortschritt gegen die Abbaufront nachgerückt.

Hierbei ist es aus verschiedenen Gründen wünschenswert, die jeweilige Position der Gewinnungsmaschine ermitteln zu können. So ist es zum Beispiel wichtig, daß die Ausbauelemente und die mit ihnen verbundenen Abschnitte des Strebförderers nicht zu früh nach dem Durchgang der Gewinnungsmaschine vorgerückt werden, da anderenfalls die Gewinnungsmaschine zwischen den Strebförderer und den Abbaustoss

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geklemmt werden könnte. Die Ermittlung der jeweiligen Position der Gewinnungsmaschine ist auch nützlich, um Maschinenstillstände feststellen zu können oder um den Gewinnungsvorgang bei aufeinanderfolgenden Durchläufen ' vergleichen zu können.

Gemäß einem nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag der Anmelderin werden zur Feststellung der Maschinenposition über die Länge der Abbaufront verteilte Sensoren verwendet, die Änderungen solcher Parameter, wie Vibration, Last, hydraulischen Druck, Kraft oder Geräusch anzeigen, so daß sich mit Hilfe dieser Anzeigen die Position der Maschine ermitteln läßt. Dies ist jed.och nicht möglich, wenn die Maschine still steht.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zwischen der Gewinnungsmaschine und den Ausbauelementen, die sie passiert, infrarote oder Mikrowellensignale zu verwenden, jedoch müssen hierbei empfindlche Geräte an der Gewinnungsmaschine angeordnet werden, wo sie starken Vibrationen, unterworfen sind und es ist zum Betrieb dieser Geräte erforderlich, entsprechende Betriebsstromquellen auf der Maschine vorzusehen, was weder wünschenswert noch leicht durchführbar ist. Auch kommt es oft vor, daß der Ausbreitungsweg zwischen der Gewinnungsmaschine und den Ausbauelementen unterbrochen wird, beispielsweise durch Bergleute oder die Stempel der Ausbauelemente und Reflektionen und Rückstreuungen können dazu führen, daß die Empfänger falsche oder verfälschte Signale aufnehmen. Es kann also die tatsächliche Position der Maschine nicht festgestellt werden, wenn die richtigen Signale nicht eindeutig sind, sondern mit durch Rückstreuungen entstandenen Signalen verwechselt werden können. Auch der Versuch, die Position der Maschine

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durch Ausnutzung des Doppler-Effektes zu bestimmen, führt nicht zu befriedigenden Ergebnissen, weil auf diese Weise die Position einer stillstehenden Maschine nicht bestimmt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln der Position einer Gewinnungsmaschine zu schaffen, das die obengenannten Nachteile nicht aufweist, das sichere und fehlerfreie Anzeigen aufweist, auch bei stillstehender Gewinnungsmaschine und bei der gegebenenfalls auch auf empfindliche aktive Bauelemente aufweisende und stromverbrauchende Vorrichtungen an der Gewinnungsmaschine verzichtet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ermitteln der Position einer an einer Abbaufront entlang einer Vielzahl von Ausbauelementen bewegten Gewinnungsmaschine, die gekennzeichnet ist durch mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger für ein zwischen der Gewinnungsmaschine und wenigstens einem Ausbauelement auszubreitendes Signal und mindestens eine Signaländerungseinrichtung zum Verändern des Signals in ein von Rückstreuungen unterscheidbares Signal.

Vorzugsweise ist oder sind die Signaländerungseinrichtung oder die Signaländerungseinrichtungen an der Gewinnungsmaschine angeordnet.

Es kann zweckmäßig sein, die Sender und die Empfänger an Ausbauelementen anzuordnen und die Signaländerungseinrichtung so auszubilden, daß sie das Signal vom Sender empfängt, eine Eigenschaft des Signals verändert

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und das veränderte Signal an den Empfänger zurücksendet. Sender und Empfänger können am gleichen Ausbauelement angeordnet und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den Empfänger so einzurichten, daß er zum Empfang des veränderten Signals geeignet und gegenüber dem ungeänderten Signal unempfindlich ist. Hierdurch .unterbleiben Fehlanzeigen durch Empfang und Auswertungen Von Rückstreuungen des ungeänderten Signals.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der Sender zum Aussenden von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen ausgebildet und die Signaländerungseinrichtung zum Drehen von deren Polarisationsebene um 9o Grad oder um ein ungrades volles Vielfaches davon. Dementsprechend ist dann der Empfänger zum Empfang der in ihrer Polarisationsebene gedrehten Wellen ausgebildet.

Zweckmäßig ist die Signaländerungseinrichtung so ausgebildet, daß sie die Ausbreitungsrichtung der Wellen in Richtung auf den Empfänger ändert, wobei in der Regel die Richtungsänderung um einen Winkel von etwa I8o Grad erfolgt, wenn Sender und Empfänger an der gleichen Stelle angeordnet sind.

Die Signaländerungseinrichtung kann einen Wellenleiter enhalten. Ein Wellenleiter ist ein robustes passives Bauteil, mit Hilfe dessen in einfacher Weise die Drehung der Polarisationsebene und die Umlenkung der vom Sender ausgehenden,zum Empfänger zurückzuleitenden elektromag-

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netischen Wellen möglich ist. Für den Mikrowellenbereich ist als Wellenleiter besonders ein Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt geeignet, der zur Richtungsänderung gekrümmte Abschnitte und zur Drehung der Polarisationsebene einen verwundenen Abschnitt enthält.

Die Signaländerungseinrichtung kann an der Gewinnungsmaschine angebracht sein oder es können auch zwei Signaländerungseinrichtungen an entgegengesetzten Enden der Gewinnungsmaschine angebracht sein, während die Sender und Empfänger an den Ausbauelementen, entweder an jedem Ausbauelement oder auch in größeren Abständen auf die Streblänge verteilt angebracht sind, je nachdem, welche Anzeige-Genauigkeit gefordert wird.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ermitteln der Position einer an einer Abbaufront entlang einer Vielzahl von Ausbauelementen bewegten Gewinnungsmaschine, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen der Gewinnungsmaschine und mindestens einem Ausbauelement ein Signal ausgebreitet und so verändert wird, daß es von Rückstreuungen unterscheidbar ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, in der

Figur 1 in Streblängsrichtung gesehen eine Strebausrüstung

zeigt, die mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist.

Figur 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen als Signaländerungseinrichtung verwendeten Wellenleiter

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und seine Zuordnung zu Sender und Empfänger.

Figur 3 ist eine Aufsicht auf eine Strebausrüstung gemäß der Figur 1.

Figuren 4 a und 4 b sind die Teildarstellungen aus Figur 3 und

Figur 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform gemäß Figur 2.

Die in den Figuren.1 und 2 dargestellte Strebausrüstung enthält Ausbauelemente 2, von denen jedes im wesentlichen aus einer Sohlkonstruktion 11 und einer durch hydraulische Stempel Io unterstützten Kappenkonstruktion 4 besteht. Die Sohlkonstruktionen 11 jedes Ausbauelementes 2 enthält einen hydraulischen Rückzylinder 12, der mit dem Strebför- - derer 14 verbunden ist und dazu dient, den Strebförderer gegen die Abbaufront 9 vorzurücken und das Ausbauelement 2 gegen den Strebförderer 14 nachzuziehen. Eine Gewinnungsmaschine 6, die auf Schienen. 16 auf dem Strebförderer 14 geführt ist, dient dazu, Material aus der Abbaufront 9 des Flözes 8 hereinzugewinnen.

Wie am besten in Figur 3 erkennbar ist, erstreckt sich der Strebförderer 14 entlang des Abbaustosses 9 des Flözes 8 und nimmt von der Gewinnungsmaschine 6 hereingewonnenes Material auf, um es zu der in der Zeichnung nicht dargestellten Strecke zu fördern. Bei der Darstellung in Figur 3 bewegt sich die Gewinnungsmaschine 6 von links nach rechts und schneidet hierbei eine Scheibe von der Abbaufront 9 herunter, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Strebförderer 14 und der Abbaufront 9 entsteht. Danach werden die betreffenden Ab-

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schnitte des Strebförderers und die zugehörigen Ausbauelemente gegen die neu entstandene Abbaufront vorgerückt. Hierzu wird jedes Ausbauelement so betätigt, daß bei zwischen Hangendem und Liegendem verspanntem Ausbauelement der Rückzylinder 12 ausfährt und den zugehörigen Abschnitt des Strebförderers 14 gegen die Abbaufront 9 vorschiebt. Dann werden die Stempel Io des Ausbauelementes 2 eingeraubt und der Rückzylinder 12 zieht das Ausbauelement 2 an den Strebförderer 14 heran. Hiernach werden die Stempel Io des Ausbauelementes 2. wieder gesetzt.

Es ist wünschenswert, den Strebförderer 14 möglichst früh nach dem Durchgang der Gewinnungsmaschine 6 gegen die neu freigelegte Abbaufront 9 vorzurücken, damit das freigelegte Hangende möglichst früh und gut unterstützt wird. Andererseits darf das Vorrücken nicht so früh geschehen, daß die Arbeitsweise der Gewinnungsmaschine 6 beeinträch tigt wird und diese etwa zwischen dem Strebförderer 14 und der Abbaufront 9 eingeklemmt werden könnte. Im Ausführungsbeispiel bleibt zwischen der Gewinnungsmaschine 6 und dem nächstfolgenden vorgerückten Ausbauelement 2 ein Abstand, der dem Mittenabstand von etwa sechs Ausbauelementen 2 entspricht. Um einen solchen erforderlichen Abstand zu gewährleisten, aber auch nicht unnötig zu vergrößern, ist es, insbesondere dann, wenn das Vorrücken der Ausbauelemente automatisch und ohne Anwesenheit einer Bedienungsperson erfolgt, unumgänglich, die jeweilige genaue Position der Gewinnungsmaschine im Streb zu kennen.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Position der Gewinnungsmaschine 6 unter Verwendung von aus Sender

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und Empfänger 2o bestehenden Einheiten und eines oder mehrerer Wellenleiter 22, 23.

Der Sender 18 erzeugt polarisierte elektromagnetische Wellen, vorzugsweise im Mikrowellenbereich und strahlt sie in Richtung auf den Eingang 34 des Wellenleiters: 22 ab. Hierbei ist der Eingang 34 des Wellenleiters 22 so ausgebildet, daß er vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen aufnimmt, wie sie vom Sender 18 abgegeben werden.

Im Wellenleiter 22 werden die durch den Eingang 34 eingetretenen Wellen zunächst durch einen gekrümmten Abschnitt 28 in ihrer Richtung umgelenkt. Dann wird die Polarisationsebene der Wellen im verwundenen Abschnitt 24 des Wellenleiters gedreht und schließlich in einem gekrümmten Abschnitt 26 in ihrer Richtung umgelenkt, so daß sie aus dem Ausgang 36 in Richtung auf den Empfänger 2o abgestrahlt werden. Der Empfänger 2o ist so ausgebildet, daß er nur zum Empfang horizontal polarisierter Wellen geeignet ist. Die Polarisationsebenen sind in Figur 2 durch Pfeile 3o und 32 dargestellt und der Wellenleiter 22 ist so dimensioniert und ausgebildet, daß bei den jeweiligen Abständen zwischen ihm und dem Sender 18 einerseits und dem Empfänger 2o andererseits den Empfänger ein verwertbares Signal erreicht.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist an jedem Ausbauelement 2 eine aus Sender 18 und Empfänger 2o bestehende Einheit angeordnet, während der Wellenleiter 22 am rechten Ende der Gewinnungsmaschine 6 angeordnet ist. Es kann jedoch, wie in Figur 3 gezeigt, ein zweiter gleichartiger Wellenleiter 23 am linken Ende der Gewinnungsmaschine 6 angeordnet werden, so daß auch die Stellung dieses En-

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des ermittelt werden kann, wie dies in den Figuren 4 a und 4 b dargestellt ist. Da die Wellenleiter 22 bzw. das von den Sendern 18 abgegebene Signal verändern und die Empfänger.2o auf den Empfang nur dieses veränderten Signals eingerichtet sind, ist es ausgeschlossen, daß die Empfänger 2o auf ungewünschte Signale reagieren, wie sie dann entstehen, wenn die vertikal polarisierten Wellen,die von den Sendern 18 abgegeben werden, von im Streb befindlichen Gegenständen, also nicht den Wellenleitern 22, 23, reflektiert werden und dadurch auf die Empfänger 2o auftreffen. Hierdurch werden Fehlanzeigen ausgeschlossen.

Die an den Empfängern 2o der einzelnen Ausbauelemente 2 erhaltenen Signale können verschiedenen Zwecken dienen. Zum Beispiel kann das von dem Wellenleiter 23 am hinteren Ende der Gewinnungsmaschine 6 zum Ausbauelement 2 B zurückgeleitete Signal zu der Anzeige dienen, daß nunmehr das Ausbauelement 2 A, das sich in einem ausreichenden Sicherheitsabstand von der Gewinnungsmaschine 6 befindet, vorgerückt werden darf oder auch dessen Vorrücken bewirken. . —

Auch wenn die Gewinnungsmaschine 6 stillsteht, leitet sie Signale zum nächstgelegenen Ausbauelement zurück, so daß ihre Stellung auch während des Stillstandes ermittelt werden kann. Durch Messung des Zeitabstandes zwischen den Signalen, die vom am vorderen Ende der Gewinnungsmaschine 6 angebrachten Wellenleiter 22 und dem am hinteren Ende der Gewinnungsmaschine 6 angeordneten Wellenleiter 23 zurückgeleitet werden, kann die Geschwindigkeit der Gewinnungsmaschine 6 ermittelt werden, ebenso durch Messung der Zeitabstände zwischen Signalen, die von einzelnen Ausbauelementen 2 empfangen

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werden.

Schließlich kann die Messung des Zeitabstandes zwischen Aussendung und Empfang eines Signals.dazu dienen, festzustellen, in welchem Abstand sich das einzelne Ausbauelement, in Rückrichtung gesehen, vom Strebförderer bzw. von der Gewinmngsmaschine befindet.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung liegt darin ,daß es sich bei den Wellenleitern, die insbesondere als Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein können, um einfache und robuste Vorrichtungen handelt, die keine aktiven Bauelemente enthalten und keine Stromversorgung benötigen und die wenig Raum einnehmen. Sie können deshalb ohne jede Schwierigkeit auf die Gewinnungsmaschine angeordnet werden.

In Abänderung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die Wellenleiter 22, 23 gemäß Figur 5 auch so ausgebildet sein, daß die dort dargestellten Wellenleiter 22 a anstelle der gekrümmten Abschnitte 26 und 28 mitraförmige Abschnitte 26 a und 28 aufweisen. Bei Verwendung von Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt lassen sich hierdurch die Schwierigkeiten vermeiden, die insbesondere bei der Herstellung des gekrümmten Abschnittes 26 dadurch entstehen, daß in diesem Falle das Profilmaterial um die hohe Kante gebogen werden muß.

Die Vorrichtung kann auch so ausgebildet werden, daß von den Sendern 18 horizontal polarisierte Wellen ausgesendet und von den Empfängern 2o vertikal polarisierte Wellen empfangen werden. Die Sender 18 und Empfänger 2o-können nicht nur an den Ausbauelementen,

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sondern auch an anderen Stellen angeordnet sein. Die Anordnung der Wellenleiter 22, 23 auf der Gewinnungsmaschine 6 kann verändert werden. Auch kann jede beliebige Zahl von Wellenleitern auf der Gewinnungsmaschine 6 angeordnet werden. Dies wird von der gewünschten Meßgenauigkeit abhängen und von den Reflektionseigenschaften der Wellenleiter. Je nachdem, wie groß die Länge der Gewinnungsmaschine 6 und wie groß der Mittenabstand der Ausbauelemente 2 ist, können auf der Gewinnungsmaschine 6 beispielsweise drei, vier oder sechs Wellenleiter angeordnet werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich nicht nur zur Ermittlung der Position von Gewinnungsmaschinen, sondern auch von anderen Objekten verwenden.

Claims

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1. Vorrichtung zum Ermitteln der Position einer an einer Abbaufront entlang· einer Vielzahl von Ausbauelementen bewegten Gewinnungsmaschine, gekennzeichnet durch mindestens einen Sender (18) und mindestens einen Empfänger (2o) für ein zwischen der Gewinnungsmaschine (6) und wenigstens, einem Ausbauelement (2) auszubreitendes Signal und mindestens eine Signaländerungseinrichtung (22, 23) zum Verändern des Signals in ein von Rückstreuungen unterscheidbares Signal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e-i c h η e t,

daß die Signaländerungseinrichtung (en) (22, 23) an der Gewinnungsmaschine (6) angeordnet ist bzw. sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (18) und Empfänger (2o) an Ausbauelementen (2) angeordnet sind und die Signaländerungseinrichtung (22, 23) so ausgebildet ist, daß sie das Signal vom Sender (18) empfängt, eine Eigenschaft des Signals verändert und das veränderte Signal an den Empfänger (2o) zurücksendet.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chnet, daß Sender (18) und Empfänger (2o) am gleichen Ausbauelement (2) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche.

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (2o) zum Empfang des veränderten Signals eingerichtet und gegenüber dem ungeänderten Signal unempfindlich ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (18) zum Aussenden von linear, polarisierten elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist und die Signaländerungseinrichtung zum Drehen von deren Polarisationsebene um 9o Grad oder ein ungrades vollen Viel~ faches davon.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Signaländerungseinrichtung (22, 23) so ausgebildet ist, daß sie die Ausbreitungsrichtung der Wellen in Richtung auf den Empfänger (18) ändert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Richtungsänderung um

einen Winkel von etwa I8o Grad erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Signaländerungseinrichtung (22, 23) einen Wellenleiter enthält.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ihre Zuordnung zu einer Gewinnungsmaschine (6).

11. Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet,

daß die Signaländerungseinrichtung (22, 23) an der Gewinnungsmaschine (6) angebracht ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei Signaländerungseinrichtungen (22, 23) an entgegengesetzten Enden der Gewinnungsmaschine (6) angebracht sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 12, gekennzeichnet durch die Zuordnung zu einer Vielzahl von Ausbauelementen (2)

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Sender (18) und Empfänger (2o) an den Ausbauelementen.(2) angebracht sind.

15. Verfahren zum Ermitteln der Position einer an einer Abbaufront entlang einer Vielzahl von Ausbauelementen bewegten Gewinnungsmaschine, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen der Gewinnungsmaschine (6) und mindestens einem Ausbauelement X2) ein

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Signal ausgebreitet und so verändert wird, daß es von Rückstreuungen unterscheidbar ist.

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