WO2009103307A1 - Verfahren zu einer automatischen herstellung einer definierten streböffnung bei strebbetrieben im untertägigen steinkohlenbergbau - Google Patents

Verfahren zu einer automatischen herstellung einer definierten streböffnung bei strebbetrieben im untertägigen steinkohlenbergbau Download PDF

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shield
mining machine
longwall
inclination
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Martin Junker
Armin Mozar
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Definitions

  • the invention relates to a method for an automatic production of a defined Strebö réelle in a longwall conveyor, at least one mining machine and a hydraulic shield removal having longwall mining operations in underground coal mining.
  • the reservoir data on seam size, lying or hanging level and the presence of saddles and / or depressions in the dismantling direction as well as in the longitudinal direction of the longwall equipment, that is to say in the direction of dislocation of the mining machine, are substantially inaccurate to be able to support an automated control of the extraction and expansion work.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned, by means of which an automation of the extraction and expansion work with regard to the production of a defined Strebö réelle is possible due to the data to be obtained on the longwall equipment.
  • the invention provides in its basic idea a method, in particular for the cutting extraction with a roller cutter as extraction machine, in which by means of at least three of the four main components of each shield frame such as Skid, breaker plate, support arms and fractured area of Hangendkappe mounted inclination sensors, the inclination of the shield components against the Horizontal determined and calculated from the measured data in a computer unit by comparison with the stored therein, the geometric orientation of the components and their movement during walking defining basic data, the respective banking shield height of the Schildausbaugestells, and wherein further by means of attached to the mining machine sensors Cutting height of the mining machine is detected as a longwall opening, wherein the corresponding data records for each of an associated shield frame traversed portion of the Streb suitss stored rt and in the sense of a local synchronous evaluation at a portion of the longwall operation, the cutting height of the mining machine is compared with the shield height of the shield support frame when the lagging behind with a delay sign extension frame reaches the point on which the comparison with the plate height
  • the invention has the advantage that initially due to be determined with a comparatively low effort shield height a parameter for the long-distance control in sufficient accuracy and reliability is available.
  • the other parameter used in accordance with the invention consists in detecting the cutting guide of the mining machine by determining its absolute cutting height. Since the hang-end cap of the respective shielding rack reaches the area cleared by the mining machine as it passes by the relevant shield rack frame only after a time delay, that is to say with a so-called expansion delay of one to two expansion steps, the invention provides that the corresponding data records are assigned for each one by one Schildausbaugestell passed section of Streb archivess be stored and compared in terms of a local synchronous evaluation.
  • the method according to the invention essentially uses the determined height of the shield in order to set up, with the inclusion of the cutting height of the mining machine, a control loop for controlling the extraction and finishing work, which in its application leads to automatic maintenance of a defined longwall opening.
  • the stored data sets for cutting heights and blade heights are matched with one another in the sense of a time-synchronous evaluation for a selected section of the longwall operation at the same time. Even if at the time of adjustment the shield construction frame in question has not yet reached the cut-free area, a time-synchronous evaluation of the available data sets can contribute to making forecasts regarding the development of the face opening and inclination changes at the shield development sites during the upcoming mining progress by appropriate tendencies in the behavior of the stalk opening the extraction and expansion work can be adapted at an early stage with regard to the observance of a predetermined stalk opening.
  • the invention further provides, in one exemplary embodiment, for an individual longwall operation on the basis of the storage site data and the machine data applicable for the used longwall equipment, a desired height corresponding to the required longwall for the shield height of the shield building site and, in the case of deviations of the determined actual shield height, from the target Shield height automatic control of the cutting height of the mining machine to achieve the target plate height on the expansion takes place.
  • the applicable for the longwall target shield height results on the one hand from the structure of the seam to be collected, the extraction should regularly detect the pending between a competent hanging wall and a competent footing material. This includes, where appropriate, the capture of a pending between coal and competent Hangenden lubricating pack as well as pending between coal and competent Lying Panas layer on.
  • the data in particular the shield removal point to pay attention to, especially their work area between getting up on the competent footing and a support of the competent hanging ends, so that the cutting height should not be designed to be larger than the work area of shield extension.
  • the nominal cutting height is to be interpreted so that a passage of the mining machine with the predetermined cutting height within the working area of the shielding expansion station is possible without a collision. Since in operation the competent hanging end should not be attacked by the mining machine, if necessary, a planned lying incision should be provided in the definition of the cutting height in order to provide the required face opening even at lower seam widths.
  • sudden changes in the inclination of the wall end caps of each shield replacement location in limited portions of the longwall operation towards a larger face opening may indicate the presence of localized bursts, and this may thus be differentiated are from an optionally incorrect cutting height of the mining machine.
  • the comparison of the desired shield height with the actual shield height can be superimposed by the occurrence of convergence, which reduces the cut-free end opening against the supporting effect of the shield construction used.
  • the convergence that has occurred has been determined and the convergence compensated, for example, by increasing the undercut.
  • the influence of the convergence on the reach height can be compensated.
  • the longwall opening is increased by the amount of convergence to be expected over the duration of the operational standstill.
  • the mining machine stands with its rollers to the shield extension points
  • a tilt sensor is arranged and the angle of inclination of longwall conveyor and mining machine is determined in the degradation direction.
  • the arrangement of an inclination sensor on the mining machine is sufficient.
  • the extraction machine traveling on and guided on the longwall conveyor unit effectively forms a unit with the longwall conveyor, to improve the accuracy of the control, it may also be useful to detect the inclination of the longwall conveyor via a tilt sensor disposed thereon.
  • the arrangement of a tilt sensor is sufficient only on the longwall conveyor for the purpose of control.
  • the detection of the inclination behavior of the mining machine in relation to the position of the shield support frame makes it possible, with relative angular positions of shield extension and mining machine to each other on the one hand, a differential angle between the Bodenkufe of the shield support frame and the mining machine or the Streb reduceer and on the other hand a differential angle between the hanging wall of the shield frame and the mining machine or to determine the longwall conveyor and to include the respective differential angle in the calculation of the Strebö réelle to be produced by the mining machine during the swelling.
  • the floor skid usually does not drive on the natural footwall, but along a cut-free step contour of rolling cut marks.
  • the shield support frame it is therefore due to the high surface pressure of the floor skid with a pressure peak occurring near the top of the tuft often sinking into the artificially produced lying.
  • the sinking of the floor skid is not parallel position, but because of the pressure distribution at the bottom skimmer reinforced at the top of the skiff, so that the bottom skid performs a kind of rotational movement.
  • the baselift is also ideal for aligning a shield support frame when it is being pulled forward, in cases where the skid can be used without major problems on the beach drives, a control of the shield support frame is sufficient, taking into account the determined Kufenne Trent; insofar as it does not require the determination of a skid angle.
  • the hang-end cap such a case occurs less frequently, as long as there is no falling down on the hanging wall, since the hanging-end cap usually runs along the natural hanging slope.
  • the inclination sensors arranged on the shield extension points also give a measure of the inclination of the shield extension point transversely to the direction of dismantling, since saddles and depressions can also be pronounced in the direction of the dislocation of the mining machine in the course of the longwall. Since the course of the hanging and lying in the longitudinal direction of the pillar can be derived from the bank of the shield extension, it is possible to control the leading roller and the trailing roller of the mining machine by means of a continuous cut so that no unwanted Hangendanschnitt or no over the set level outgoing lying incision is made so that an unnecessary mountain record or growing coal or the occurrence of bottlenecks between mining machine and shield removal are avoided.
  • acceleration sensors are used as inclination sensors, which detect the angular position of the acceleration sensor in space via the deviation from the gravitational acceleration.
  • the angle to the vertical is determined physically, which is to be converted into the angle of inclination for the inclination of the shield components to the horizontal.
  • the measured values ascertained by the acceleration sensors are checked and corrected by means of a suitable damping method.
  • Fig. 1 is a Schildausbaugestell arranged thereon
  • FIG. 2 shows the longwall equipment according to FIG. 1 in association with a location-synchronous evaluation
  • FIG. 3 shows the longwall equipment according to FIG. 1 in operational use in a schematic representation
  • FIG. 6a - h in a schematic representation of a scheme for
  • the longwall equipment shown in Figure 1 initially comprises a shield support frame 10 with a Bodenkufe 1 1, on the two pistons 12 are attached in a parallel arrangement, of which in Figure 1, only a stamp is recognizable and carry at its upper end a hanging wall 13. While the Hangendkappe 13 protrudes at its front (left) end in the direction of the still to be described extraction machine, at the rear (right) end of the Hangendkappe 13 a crash plate 14 is articulated by means of a hinge 15, wherein the broken shield of the two in the side view on the Bodenkufe 1 1 resting support arms 16 is supported.
  • three inclination sensors 17 are attached to the shield support 10, namely a tilt sensor 17 on the bottom skid 11, an inclination sensor 17 in the rear of the hang end cap 13 near the joint 15, and a tilt sensor 17 on the fracture shield 14.
  • the support arms 16, three inclination sensors must be installed by the four possible inclination sensors 17 in order to determine the position of the shield support frame in a working space with the determined inclination values determine.
  • the invention is not limited to the arrangement of the inclination sensors shown concretely in FIG. 1, but encompasses all possible combinations of three inclination sensors on the four movable components of the shield support frame.
  • the shield support frame 10 shown in Figure 1 is struck on a longwall conveyor 20, which also has a tilt sensor 21, so that in terms of the control of the longwall equipment in general also here data can be obtained in terms of conveyor position.
  • a mining machine in the form of a Walzenschrämladers 22 with an upper roller 23 and a lower roller 24, wherein also in the region of the Walzenschrämladers 22, a tilt sensor 25 is disposed, also a sensor 26 for detecting the respective location of the Walzenschrämladers 22 in the longwall and reed rods 27 for measuring the cutting height of the Walzenschrämladers 22.
  • the metrological equipment of the longwall equipment is supplemented by the arrangement of sensors 18 on the punches 12, by means of which the change in the altitude of the hanging wall 13 by detecting the extension height of the punch 12 is possible. Furthermore, a Wegmesssystem 19 is integrated in the Bodenkufe 1 1, by means of which the respective Schreithub of Schildausbaugestells 10 in relation to the longwall conveyor 20 can be determined.
  • the arrangement of the inclination sensor 21 on the longwall conveyor 20 is not absolutely necessary as long as the inclination sensor 25 is set up on the drum skid loader 22. In such a case, the inclination sensor 21 may be additionally provided to improve the measurement accuracy.
  • the blade height 31 as well as the cutting height 32 of the mining machine 22 are used for the control of the mining and removal work.
  • the shield height 31 is determined between the upper edge 35 of the hangover cap 13 and the lower edge 36 of the Bodenkufe 1 1 due to the values supplied by the inclination sensors 17.
  • As an indicator of the reach height while the determined at the top of the Hangendkappe 13 height is used.
  • the shield height in the area of the shield temple is particularly suitable, because otherwise the relative angle between the hanging wall and the floor skid in height adjustment phases leads to strong changes in height relative to the hanging wall.
  • the cutting height 32 is determined with the aid of the reed rods 27 between the upper edge 37 of the upper roller 23 and the lower edge 38 of the lower roller 24. As is apparent from Figure 2, the determination of the cutting height 32 at the first coordinate 33, while the plate height 31 takes place at the coordinate 34 reset to the coordinate 33.
  • a spatially synchronous evaluation of the data obtained means that an adjustment of the cutting height 32 and the shield height 31 only takes place when the lagging with the time lag Shielding frame 10 has reached the coordinate 33, on which the comparison with the blade height 31 underlying cutting height 32nd the mining machine 22 refers.
  • a time-synchronized evaluation is based on the values for the shield height 31 and the cutting height 32 that are currently determined at the coordinate 33 or the coordinate 34 at the same time.
  • FIGS. 5a to 5c show schematically that the effect of a control movement set on the mining machine with a change in its cutting height or cutting position, for example in the form of an undercut, only takes effect with a delay of several retraction steps of a shield mounting frame on the shield building frame.
  • the mining machine 22 is intended to execute a directed downward movement over two cutting horizons designated 50a and 50b in relation to the horizontal leg 41 on which the shield support frame 10 stands, by making two planned lying incisions.
  • the shield support frame 10 is still on the foot 41 when the Extraction machine 22 has already reached the new cutting horizon 50b as the new recumbent.
  • only the mining machine 22 and the longwall conveyor 20 initially reacted to the predetermined control pulses.
  • the controller should be freely parameterizable.
  • the adjustment speed of the height control must be set via a freely configurable maximum step height. It is important not to choose the individual steps to be too large in upward movements, so that the longwall conveyor does not get caught on a step at the back and the longwall conveyor must be raised or an existing delivery control must tilt the longwall conveyor.
  • the individual cutting fields of the mining machine 22 are in the direction of degradation consecutive Arabic numerals 1 ... 8.
  • the upper section line of the upper roller is indicated by the solid line 37, corresponding to the lower line of intersection of the lower roller with the solid line 38.
  • the Hangendkappe 13 and the Bodenkufe 1 1 of the associated Schildausbaugestells 10 are also indicated in the form of solid lines and with the designated reference numerals.
  • the previous course of the cutting work is shown in the sectional fields indicated to the left of the first cutting field 1, where the cutting line 38 of the lower roll defines the plane for the sliding of the bottom skid 11.
  • the upper cut line 37 varies slightly from one field of cut to the next, but that the hangover cap 13 is clearly above the upper cut line 37, so that the height of the shield is greater than the cutting height.
  • the starting height for the shield height 31 is 3.0 m, while a target height for the longwall of only 2.30 m is to be maintained.
  • the system has recognized that the now obtained cutting height corresponds to the desired height for the longwall, so that in the cutting field 3 a neutral cut is carried out with an unchanged cutting height. This then applies accordingly With regard to the reaction of the Schildausbaugestells 10 is to be noted that the Bodenkufe 1 1 reaches the cut free in the cutting field 1 level only at the intersection of Thomasfeld 5 and thus begins a climbing movement, the continues until the interface 8. In the section 8, the front tip of the Bodenkufe 1 1 has reached the new prone level and pivots with when passing through the nearest cutting fields only to the desired height. The above process can be observed and controlled by monitoring the inclination position of the mining machine and its cutting height and the inclination position of the components of the shielding structure 10.
  • a comparable sequence of movements takes place when starting from an initially low shield height, the longwall is to be increased.
  • the control begins with an increase in the cutting height of the mining machine by adding an undercut at the lower roller, so that the Bodenkufe of Schildausbaugestells inserted at the same level held Hangendkappe a plunge motion in the pruning pruned by the mining machine until the new cutting level for the Schreitoniaen the shield construction is reached.

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Abstract

Verfahren zu einer automatischen Herstellung einer definierten Streböffnung bei einen Strebförderer (20), wenigstens eine Gewinnungsmaschine (22) sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem mittels an wenigstens drei der vier Hauptbauteile des Schildausbaugestells (10) angebrachter Neigungssensoren (17) die Neigung der Schildbauteile gegen die Horizontale ermittelt und in einer Rechnereinheit die jeweils bankrechte Schildhöhe (31) des Schildausbaugestells (10) berechnet wird, und bei welchem ferner die Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) als Streböffnung erfasst wird, wobei die Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) mit der Schildhöhe (31) des Schildausbaugestells (10) im Sinne einer orts synchronen Auswertung abgeglichen wird.

Description

Verfahren zu einer automatischen Herstellung einer definierten Streböffnung bei Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einer automatischen Herstellung einer definierten Streböffnung bei einen Strebförderer, wenigstens eine Gewinnungsmaschine sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau.
Ein Problem bei der automatischen Steuerung von Strebbetrieben sowohl in Abbaurichtung als auch in Verhiebsrichtung der Gewinnungsmaschine besteht unter anderem darin, einerseits eine ausreichend große Streböffnung herzustellen, um den Durchgang der Strebausrüstung beispielsweise ohne Kollisionen zwischen Gewinnungsmaschine und Schildausbaugestellen bei der Vorbeifahrt der Gewinnungsmaschine sicherzustellen, und andererseits den Bergeanfall bei der Gewinnungsarbeit möglichst gering zu halten, demnach die Gewinnungsarbeit möglichst auf den Flözhorizont zu beschränken, ohne zuviel Nebengestein mitzuschneiden. Die vor dem Verhieb im wesentlichen zur Verfügung stehenden Lagerstättendaten über Flözmächtigkeit, Liegend- bzw. Hangendniveau und das Vorhandensein von Sätteln und/oder Mulden sowohl in der Abbaurichtung als auch in der Längsrichtung der Strebausrüstung, also in Verhiebsrichtung der Gewinnungsmaschine, sind zu ungenau, um darauf eine automatisierte Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit stützen zu können. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, mittels dessen aufgrund der an der Strebausrüstung zu gewinnenden Daten eine Automatisierung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit im Hinblick auf die Herstellung einer definierten Streböffnung möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken ein Verfahren insbesondere für die schneidende Gewinnung mit einem Walzenschrämlader als Gewinnungsmaschine vor, bei welchem mittels an wenigstens drei der vier Hauptbauteile jedes Schildausbaugestells wie Bodenkufe, Bruchschild, Traglenkern und bruchseitigem Bereich der Hangendkappe angebrachter Neigungssensoren die Neigung der Schildbauteile gegen die Horizontale ermittelt und aus den gemessenen Daten in einer Rechnereinheit durch Vergleich mit den darin abgelegten, die geometrische Ausrichtung der Bauteile und deren Bewegung während des Schreitens definierenden Basisdaten die jeweils bankrechte Schildhöhe des Schildausbaugestells berechnet wird, und bei welchem ferner mittels an der Gewinnungsmaschine angebrachter Sensoren die Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine als Streböffnung erfasst wird, wobei die entsprechenden Datensätze für jeden von einem zugeordneten Schildausbaugestell durchschrittenen Abschnitt des Strebbetriebs gespeichert und im Sinne einer ortssynchronen Auswertung an einem Abschnitt des Strebbetriebs die Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine mit der Schildhöhe des Schildausbaugestells abgeglichen wird, wenn das mit einer zeitlichen Verzögerung nacheilende Schildausbaugestell die Stelle erreicht, auf die sich die dem Vergleich mit der Schildhöhe zugrunde liegende Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine bezieht.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass zunächst aufgrund der mit einem vergleichsweise geringen Aufwand zu ermittelnden Schildhöhe ein Parameter für die Strebsteuerung in ausreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit zur Verfügung steht. Der andere erfindungsgemäß herangezogene Parameter besteht in der Erfassung der Schnittführung der Gewinnungsmaschine durch Feststellung von deren absoluter Schnitthöhe. Da die Hangendkappe des jeweiligen Schildausbaugestells den von der Gewinnungsmaschine bei deren Vorbeifahrt an dem betreffenden Schildausbaugestell freigeschnittenen Bereich erst zeitversetzt, dass heißt mit einer sogenannten Ausbauverspätung von ein bis zwei Ausbauschritten, erreicht, sieht die Erfindung vor, dass die entsprechenden Datensätze für jeden von einem zugeordneten Schildausbaugestell durchschrittenen Abschnitt des Strebbetriebs gespeichert und im Sinne einer ortssynchronen Auswertung abgeglichen werden. Aufgrund dieser Maßnahme ist eine Aussage darüber möglich, ob die von der Gewinnungsmaschine freigeschnittene Schnitthöhe auch der späteren Schildhöhe an diesem Ort entspricht, oder ob eventuell auftretender Nachfall oder eintretende Konvergenzen zu Abweichungen der Schildhöhe nach oben oder unten von der Schnitthöhe führen, denen bei der nächsten Vorbeifahrt der Gewinnungsmaschine durch eine Änderung beziehungsweise Anpassung von deren Schnitthöhe Rechnung zu tragen ist. Entsprechendes gilt auch für das Durchfahren von Mulden und/oder Sätteln. Insofern nutzt das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen die ermittelte Schildhöhe, um unter Einbeziehung der Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine einen Regelkreis zur Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit einzurichten, der bei seiner Anwendung zur automatischen Einhaltung einer definierten Streböffnung führt. Dabei kann zweckmäßigerweise als Indikator für die Strebhöhe die an der Vorderkante der Hangendkappe ermittelte bankrechte Schildhöhe zwischen Oberkante Kappe und Unterkante Kufe herangezogen werden. Als Steuergröße für die Höhensteuerung des jeweiligen Schildausbaugestells eignet sich auch die Schildhöhe im Bereich des Schildstempels, weil ansonsten der Relativwinkel zwischen der Hangendkappe und der Bodenkufe in einzelnen Höhenanpassungsphasen zu starken Höhenveränderungen bezogen auf die Kappenspitze führt. Insofern kann es zweckmäßig sein, die Schildhöhe zwischen Hangendkappe und Bodenkufe an beliebigen Stellen zu ermitteln und die für das jeweilige Verfahren sinnvollste Stelle für die Höhensteuerung zu verwenden.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die gespeicherten Datensätze für Schnitthöhen und Schildhöhen im Sinne einer zeitsynchronen Auswertung für einen ausgewählten Abschnitt des Strebbetriebes zum gleichen Zeitpunkt miteinander abgeglichen werden. Auch wenn zum Zeitpunkt des Abgleichs das betreffende Schildausbaugestell den freigeschnittenen Bereich noch nicht erreicht hat, kann eine zeitsynchrone Auswertung der zur Verfügung stehenden Datensätze zur Vornahme von Prognosen bezüglich der Entwicklung der Streböffnung und von Neigungsveränderungen an den Schildausbaugestellen während des kommenden Abbaufortschrittes beitragen, so dass aufgrund von entsprechend festgestellten Tendenzen in dem Verhalten der Streböffnung die Gewinnungs- und Ausbauarbeit frühzeitig im Hinblick auf die Einhaltung einer vorgegebenen Streböffnung angepasst werden kann.
Die Erfindung sieht weiterhin in einem Ausführungsbeispiel vor, dass für einen einzelnen Strebbetrieb anhand der Lagerstättendaten sowie der für die eingesetzte Strebausrüstung geltenden Maschinendaten eine der erforderlichen Streböffnung entsprechende Sollhöhe für die Schildhöhe der Schildausbaugestelle vorgegeben wird und bei Abweichungen der ermittelten Ist-Schildhöhe von der Soll-Schildhöhe eine automatische Steuerung der Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine zur Erreichung der Soll-Schildhöhe am Ausbau erfolgt. Die für die Streböffnung geltende Soll- Schildhöhe ergibt sich einerseits aus dem Aufbau des hereinzugewinnenden Flözes, wobei die Gewinnung regelmäßig das zwischen einem kompetenten Hangenden und einem kompetenten Liegenden anstehende Material erfassen soll. Dies schließt somit gegebenenfalls die Hereingewinnung eines zwischen Kohle und kompetentem Hangenden anstehenden Schmierpackens wie auch einer zwischen Kohle und kompetentem Liegenden anstehenden Panas-Schicht ein. Andererseits sind die Daten insbesondere der Schildausbaugestelle zu beachten, vor allem deren Arbeitsbereich zwischen einem Aufstehen auf dem kompetenten Liegenden und einer Abstützung des kompetenten Hangenden, so dass die Schnitthöhe nicht größer ausgelegt sein soll als der Arbeitsbereich der Schildausbaugestelle. Dabei ist die Soll-Schnitthöhe so auszulegen, dass ein Durchgang der Gewinnungsmaschine mit der vorgegebenen Schnitthöhe innerhalb des Arbeitsbereiches der Schildausbaugestelle ohne eine Kollision möglich ist. Da im Betrieb das kompetente Hangende durch die Gewinnungsmaschine nicht angegriffen werden soll, ist bei der Festlegung der Schnitthöhe gegebenenfalls ein planmäßiger Liegendeinschnitt vorzusehen, um die erforderliche Streböffnung auch bei geringeren Flözmächtigkeiten zur Verfügung stellen zu können.
Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen ständigen Überwachung der Ist-Schildhöhe kann von Schnitt zu Schnitt der Gewinnungsmaschine überprüft werden, ob die von der Gewinnungsmaschine hergestellte Streböffnung entsprechend der Soll-Schildhöhe eingehalten wird, oder ob es zu Abweichungen nach oben oder unten kommt. Diesen Abweichungen entsprechend ist es möglich, eine automatische Steuerung der Gewinnungsmaschine vorzunehmen, und zwar entweder durch Veränderung des Oberschnitts an der voreilenden Walze, die jedoch das kompetente Hangende unangegriffen lassen soll, oder durch Veränderung des Unterschnittes an der nacheilenden Walze. Dabei wird die Wahl der Unterschnittgröße beziehungsweise gegebenenfalls der Oberschnittgröße bei verschiedenen Abweichungen der Ist-Schildhöhe von der Soll- Schildhöhe eingestellt.
So lassen plötzliche Änderungen in der Neigung der Hangendkappen einzelner Schildausbaugestelle in begrenzten Abschnitten des Strebbetriebs in Richtung einer größeren Streböffnung auf das Vorhandensein von örtlich begrenzten Ausbrüchen schließen, und dies kann somit unterschieden werden von einer gegebenenfalls falsch eingestellten Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine.
Der Vergleich der Soll-Schildhöhe mit der Ist-Schildhöhe kann überlagert werden durch das Auftreten von Konvergenz, die die freigeschnittene Streböffnung entgegen der Stützwirkung des eingesetzten Schildausbaus verringert. So ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass bei Unterschreiten des Wertes für die Schnitthöhe durch die Schildhöhe die eingetretene Konvergenz ermittelt und die Konvergenz beispielsweise durch Erhöhung des Unterschnitts kompensiert wird. Hiermit kann gezielt der Einfluss der Konvergenz auf die Strebhöhe kompensiert werden. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass im Falle von geplanten Betriebsstillständen die Streböffnung um das Maß einer über die Dauer des Betriebsstillstandes zu erwartenden Konvergenz vergrößert wird.
Da die Entwicklung der Streböffnung über den Abbaufortschritt auch davon abhängig ist, in welcher Relativ-Neigungsstellung die Gewinnungsmaschine mit ihren Walzen zu den Schildausbaugestellen steht, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass am Strebförderer und/oder an der Gewinnungsmaschine jeweils ein Neigungssensor angeordnet ist und der Neigungswinkel von Strebförderer und Gewinnungsmaschine im Abbaurichtung ermittelt wird. Hierbei reicht die Anordnung eines Neigungssensors an der Gewinnungsmaschine aus. Obwohl die auf dem Strebförderer fahrende und daran geführte Gewinnungsmaschine gewissermaßen eine Einheit mit dem Strebförderer bildet, kann es zur Verbesserung der Genauigkeit der Steuerung zweckmäßig sein, auch die Neigung des Strebförderers über einen daran angeordneten Neigungssensor zu erfassen. Gegebenenfalls reicht die Anordnung eines Neigungssensors lediglich an dem Strebförderer für die Zwecke der Steuerung aus. Die Erfassung des Neigungsverhaltens der Gewinnungsmaschine im Verhältnis zur Stellung des Schildausbaugestells gibt die Möglichkeit, bei relativen Winkelstellungen von Schildausbaugestellen und Gewinnungsmaschine zueinander einerseits einen Differenzwinkel zwischen der Bodenkufe des Schildausbaugestells und der Gewinnungsmaschine beziehungsweise dem Strebförderer und andererseits einen Differenzwinkel zwischen der Hangendkappe des Schildausbaugestells und der Gewinnungsmaschine beziehungsweise dem Strebförderer zu bestimmen und den jeweiligen Differenzwinkel in die Berechnung der von der Gewinnungsmaschine beim Verhieb herzustellenden Streböffnung einzubeziehen . So kann es zweckmäßig sein, über den an der Bodenkufe des Schreitausbaugestells vorhandenen Neigungssensor den in Abbaurichtung gemessenen Kufenwinkel gegen die Horizontale zu erfassen und als Steuergröße zu verwenden, da die Bodenkufe in der Regel nicht auf dem natürlichen Liegenden fährt, sondern entlang einer freigeschnittenen Stufenkontur von Walzenschnittspuren. Beim Setzen des Schildausbaugestells kommt es daher aufgrund der hohen Flächenpressung der Bodenkufe mit einer nahe der Kufenspitze auftretenden Druckspitze häufig zum Einsinken in das künstlich hergestellte Liegende. Dabei erfolgt das Einsinken der Bodenkufe nicht lageparallel, sondern wegen der Druckverteilung an der Bodenkufe verstärkt an der Kufenspitze, so dass die Bodenkufe eine Art Drehbewegung vollzieht. Diesem Effekt kann durch Einsatz eines sogenannten „Baseliftes" entgegengewirkt werden, mittels dessen die Kufe eines einzelnen Schildausbaugestells im Rahmen des Schreitvorgangs im Vergleich zur Hangendkappe angehoben werden kann. Im einzelnen werden beim Einsatz des Baselifts die Bodenkufen des betreffenden Schildausbaugestells vor dem Schreitvorgang angehoben, damit die Kufen auf das Liegende beziehungsweise darauf liegendes Haufwerk aufgleiten können. Somit kann erreicht werden, dass sich die Bodenkufen nicht immer stärker eingraben. Auch ist der Baselift geeignet, ein Schildausbaugestell beim Vorziehen vorteilhaft auszurichten. In den Fällen, in denen die Bodenkufe ohne größere Probleme auf dem Liegenden fährt, ist eine Steuerung des Schildausbaugestells unter Berücksichtigung der ermittelten Kufenneigung ausreichend; insofern bedarf es der Ermittlung eines Kufenwinkels nicht. Bei der Hangendkappe dagegen tritt ein solches Fall seltener auf, solange kein Nachfall am Hangenden entsteht, da die Hangendkappe in der Regel entlang des natürlichen Hangendhorizontes fährt. Damit tritt in der Regel ein Einsinken der Hangendkappe in das Hangende nicht auf. Im Falle von eintretender Konvergenz jedoch entsteht ein Höhenverlust am Schildausbaugestell mit damit einhergehender Winkelbewegung der Hangendkappe, so dass wie schon ausgeführt Relativstellungen zwischen Gewinnungsmaschine und Hangendkappe ebenfalls Rückschlüsse über die zu erwartende Streböffnung zulassen.
Weiterhin führt ein über die Neigungskontrolle an der Gewinnungsmaschine zu erfassendes Klettern der Gewinnungsmaschine in Abbaurichtung zu einer Verringerung der Streböffnung mit der Gefahr von Kollisionen der Gewinnungsmaschine mit den Schildausbaugestellen während ein Abtauchen der Gewinnungsmaschine in Abbaurichtung zu einer Vergrößerung der Streböffnung führt, die unter Umständen den maximalen Arbeitsbereich der Schildausbaugestelle übersteigt. Dem ist dann auch durch eine Anpassung der Schnitthöhe an der Gewinnungsmaschine Rechnung zu tragen.
Ein solches Klettern beziehungsweise Tauchen der Gewinnungsmaschine tritt zwangsläufig bei dem Durchfahren von in Abbaurichtung ausgeprägten Mulden und/oder Sätteln auf. So wird beispielsweise das Anfahren eines Sattels durch die festgestellte Neigungsänderung der am Hangenden anliegenden Hangendkappe des Schildausbaugestells erkannt. Aus dem Maß der Neigungsänderung zwischen zwei Vorziehschritten des Schildausbaus kann die Höhenveränderung im Sinne einer Minderung der Höhe für jeden weiteren Schreitvorgang des betreffenden Schildausbaugestells berechnet werden. Um die Streböffnung auf dem eingestellten Soll-Niveau zu halten und der Minderung der Streböffnung entgegenzutreten, ist bei der Gewinnungsmaschine eine Steuerbewegung zur Durchführung eines Unterschnittes einzuleiten. Anschließend wird vor Überschreiten eines Sattelhochpunktes eine Neigungsänderung der Hangendkappe zur Horizontalen erkennbar. Dies ist dazu heranzuziehen, rechtzeitig die Schneidarbeit mit einer Rückführung des gefahrenen Unterschnittes zu steuern, damit auch beim Überfahren des Sattels die Sollhöhe der Streböffnung eingehalten wird. Entsprechende Steuervorgänge, allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen, sind bei dem Durchfahren einer Mulde einzustellen, bei welchem prinzipiell die gleichen Richtungsabläufe herrschen.
Die an den Schildausbaugestellen angeordneten Neigungssensoren geben auch ein Maß für die Neigung der Schildausbaugestelle quer zur Abbaurichtung, da auch in der Verhiebsrichtung der Gewinnungsmaschine im Strebverlauf Sättel und Mulden ausgeprägt sein können. Da sich der Verlauf des Hangenden und Liegenden in Längsrichtung der Strebsäule aus der Querneigung der Schildausbaugestelle ableiten lässt, besteht die Möglichkeit, die voreilende Walze und die nacheilende Walze der Gewinnungsmaschine im Wege einer kontinuierlichen Schnittführung so zu steuern, dass kein unerwünschter Hangendanschnitt beziehungsweise kein gegebenenfalls über das eingestellte Maß hinausgehender Liegendeinschnitt erfolgt, so dass ein unnötiger Bergemitschnitt oder ein Anbauen von Kohle oder das Auftreten von Engstellen zwischen Gewinnungsmaschine und Schildausbau vermieden sind.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass als Neigungssensoren Beschleunigungssensoren eingesetzt werden, die über die Abweichung von der Erdbeschleunigung die Winkelstellung des Beschleunigungssensors im Raum erfassen. Insoweit wird physikalisch der Winkel gegenüber der Vertikalen bestimmt, der in den Neigungswinkel für die Neigung der Schildbauteile gegen die Horizontale umzurechnen ist. Dabei kann zur Ausschaltung von durch die Schwingungen der eingesetzten Bauteile verursachten Fehlern vorgesehen sein, dass die von den Beschleunigungssensoren ermittelten Messwerte mittels eines geeigneten Dämpfungsverfahrens überprüft und korrigiert werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schildausbaugestell mit daran angeordneten
Neigungssensoren in Verbindung mit einem Strebförderer und einem als Gewinnungsmaschine eingesetzten Walzenschrämlader in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2 die Strebausrüstung gemäß Figur 1 in der Zuordnung bei einer ortssynchronen Auswertung,
Fig. 3 die Strebausrüstung gemäß Figur 1 im Betriebseinsatz in einer schematischen Darstellung,
Fig. 4a die Strebausrüstung gemäß Figur 1 bei Kletterneigung der
Gewinnungsmaschine,
Fig. 4b die Strebausrüstung gemäß Figur 1 bei einer Abtauchneigung der Gewinnungsmaschine,
Fig. 5a - c in einer schematischen Darstellung die zeitversetzte Nachfolge eines Schildausbaugestells zum Verhieb der Gewinnungsmaschine,
Fig. 6a - h in einer schematischen Darstellung eine Regelung zur
Erreichung einer vorgegebenen Streböffnung ausgehend von einer anfangs zu großen Schildhöhe. Anhand der nachfolgend erläuterten Figuren werden die Grundlagen des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
Die in Figur 1 dargestellte Strebausrüstung umfasst zunächst ein Schildausbaugestell 10 mit einer Bodenkufe 1 1 , auf der in paralleler Anordnung zwei Stempel 12 angesetzt sind, von denen in Figur 1 nur ein Stempel erkennbar ist und die an ihrem oberen Ende eine Hangendkappe 13 tragen. Während die Hangendkappe 13 an ihrem vorderen (linken) Ende in Richtung der noch zu beschreibenden Gewinnungsmaschine vorsteht, ist an dem hinteren (rechten) Ende der Hangendkappe 13 ein Bruchschild 14 mittels eines Gelenks 15 angelenkt, wobei das Bruchschild von in der Seitenansicht zwei auf der Bodenkufe 1 1 ruhenden Traglenkern 16 gestützt ist. An dem Schildausbaugestell 10 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Neigungssensoren 17 angebracht, und zwar ein Neigungssensor 17 an der Bodenkufe 1 1 , ein Neigungssensor 17 im hinteren Bereich der Hangendkappe 13 in Nähe des Gelenks 15 und ein Neigungssensor 17 an dem Bruchschild 14. Wie nicht weiter dargestellt kann an dem vierten beweglichen Bauteil des Schildausbaugestells 10, den Traglenkern 16, ebenfalls ein Neigungssensor vorgesehen sein, wobei von den vier möglichen Neigungssensoren 17 jeweils drei Neigungssensoren eingebaut sein müssen, um mit den davon ermittelten Neigungswerten die Stellung des Schildausbaugestells in einem Abbauraum zu bestimmen. Insofern ist die Erfindung nicht auf die konkret in Figur 1 dargestellte Anordnung der Neigungssensoren beschränkt, sondern umfasst alle möglichen Kombinationen von drei Neigungssensoren an den vier beweglichen Bauteilen des Schildausbaugestells.
Das in Figur 1 dargestellte Schildausbaugestell 10 ist an einem Strebförderer 20 angeschlagen, der ebenfalls einen Neigungssensor 21 aufweist, so dass im Hinblick auf die Steuerung der Strebausrüstung generell auch hier Daten hinsichtlich der Fördererlage gewonnen werden können. Auf dem Förderer 20 ist eine Gewinnungsmaschine in Form eines Walzenschrämladers 22 mit einer oberen Walze 23 und einer unteren Walze 24 geführt, wobei auch im Bereich des Walzenschrämladers 22 ein Neigungssensor 25 angeordnet ist, ferner ein Sensor 26 zur Erfassung des jeweiligen Standortes des Walzenschrämladers 22 im Streb sowie Reedstäbe 27 zur Messung der Schnitthöhe des Walzenschrämladers 22. Die messtechnische Ausrüstung der Strebausrüstung wird ergänzt durch die Anordnung von Sensoren 18 an den Stempeln 12, mittels derer die Änderung der Höhenlage der Hangendkappe 13 durch Feststellung der Ausfahrhöhe des Stempels 12 möglich ist. Ferner ist in die Bodenkufe 1 1 ein Wegmesssystem 19 integriert, mittels dessen der jeweilige Schreithub des Schildausbaugestells 10 im Verhältnis zum Strebförderer 20 feststellbar ist. Wie schon ausgeführt ist dabei die Anordnung des Neigungssensors 21 an dem Strebförderer 20 nicht zwingend erforderlich, soweit an dem Walzenschrämlader 22 der Neigungssensor 25 eingerichtet ist. In einem solchen Fall kann der Neigungssensor 21 zur Verbesserung der Messgenauigkeit zusätzlich vorgesehen sein.
Wie sich aus Figur 2 ergibt, wird für die Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit die Schildhöhe 31 ebenso wie die Schnitthöhe 32 der Gewinnungsmaschine 22 herangezogen. Die Schildhöhe 31 wird dabei zwischen der Oberkante 35 der Hangendkappe 13 und der Unterkante 36 der Bodenkufe 1 1 aufgrund der von den Neigungssensoren 17 gelieferten Werte ermittelt. Als Indikator für die Strebhöhe ist dabei die an der Spitze der Hangendkappe 13 ermittelte Höhe herangezogen. Als Steuergröße für die Höhensteuerung des Schildausbaugestells eignet sich besonders die Schildhöhe im Bereich des Schildstempels, weil ansonsten der Relativwinkel zwischen der Hangendkappe und der Bodenkufe in Höhenanpassungsphasen zu starken Höhenveränderungen bezogen auf die Hangendkappe führt. Daher ist vorgeschlagen, die Schildhöhe an beliebiger Stelle zwischen der Hangendkappe und der Bodenkufe im Bereich des Schildausbaugestells zu ermitteln und die für das jeweilige Verfahren sinnvollste Stellung für die Höhensteuerung zu verwenden. Die Schnitthöhe 32 wird unter Zuhilfenahme der Reedstäbe 27 ermittelt zwischen der Oberkante 37 der oberen Walze 23 und der Unterkante 38 der unteren Walze 24. Wie sich aus Figur 2 ergibt, erfolgt die Bestimmung der Schnitthöhe 32 an der ersten Koordinate 33 , während die Schildhöhe 31 an der gegenüber der Koordinate 33 zurückgesetzten Koordinate 34 erfolgt. Dies hat seinen Grund darin, dass das Schildausbaugestell 10 erst mit einer zeitlichen Verzögerung nach dem Durchgang der Gewinnungsmaschine 22 an die Koordinate 33 gerückt wird, so dass die zunächst bei Bestimmung der Schnitthöhe 32 an der Koordinate 34 stehende Vorderkante der Hangendkappe 13 die Koordinate 33 erst zu einem späteren Zeitpunkt erreicht. Somit bedeutet eine ortssynchrone Auswertung der gewonnenen Daten, dass ein Abgleich der Schnitthöhe 32 und der Schildhöhe 31 erst erfolgt, wenn das mit der zeitlichen Verzögerung nacheilende Schildausbaugestell 10 die Koordinate 33 erreicht hat, auf die sich die dem Vergleich mit der Schildhöhe 31 zugrundeliegende Schnitthöhe 32 der Gewinnungsmaschine 22 bezieht. Eine zeitsynchrone Auswertung geht von den jeweils aktuell an der Koordinate 33 beziehungsweise der Koordinate 34 zum gleichen Zeitpunkt ermittelten Werten für die Schildhöhe 31 und die Schnitthöhe 32 aus.
Bei dem Betrieb einer Strebausrüstung ergibt sich eine Betriebssituation, wie sie in Figur 3 beispielhaft dargestellt ist. Ein zwischen einem Hangenden 40 und einem Liegenden 41 anstehender Flözhorizont 43 wird von der Gewinnungsmaschine 22 hereingewonnen, wobei die Schnitthöhe 32 der in der Verhiebsrichtung 44 vorrückenden Gewinnungsmaschine 22 so eingestellt ist, dass ein Liegendeinschnitt 42 von der unteren Walze 24 geschnitten wird. Die vordere obere Walze 23 ist dabei so eingestellt, dass sie unter dem Hangenden 40 einen schmalen Kohlenpacken stehen lässt, der sich infolge der Schneidarbeit selbsttätig vom Hangenden löst. Insofern ist die eingestellte Schnitthöhe 32 in Figur 3 eingetragen. Es ergibt sich, dass in diesem Fall die Schildhöhe 3 1 größer eingestellt ist als die Schnitthöhe 32, so dass von einem kollisionsfreien Durchgang der Gewinnungsmaschine 22 an den Schildausbaugestellen 10 auszugehen ist.
In den Figuren 4a und 4b sind die Verhältnisse dargestellt, die sich ergeben, wenn die Gewinnungsmaschine 22 gegenüber dem Schildausbaugestell 10 eine Kletterneigung aufweist (Figur 4a), die sich in der Ausbildung eines Differenzwinkels 45 zwischen der Bodenkufe 1 1 und der unteren Walze 24 der Gewinnungsmaschine 22 äußert. Es ist erkennbar, dass in einem solchen Fall die Gefahr einer Kollision zwischen der Gewinnungsmaschine 22 und den Schildausbaugestellen 10 zunimmt, und diesem Risiko kann durch eine Veränderung der Schnitthöhe Rechnung getragen werden. Entsprechendes gilt für die in Figur 4b dargestellte Situation, bei der die Gewinnungsmaschine 22 eine Abtauchneigung aufweist. Auch hier stellt sich ein entsprechender Differenzwinkel 45 ein, der anhand der durch die Neigungssensoren 17 beziehungsweise 25 und 21 erfassten Stellungen von Gewinnungsmaschine 22 und Schildausbaugestell 10 bestimmbar ist, und die jeweils eintretenden Differenzwinkel 45 sind bei der Strebsteuerung entsprechend zu berücksichtigen.
In den Figuren 5a bis 5c ist schematisch dargestellt, dass die Wirkung einer an der Gewinnungsmaschine mit einer Änderung von deren Schnitthöhe beziehungsweise Schnittlage beispielsweise in Form eines Unterschnitts eingestellten Steuerbewegung erst mit einer Verzögerung von mehreren Nachrückschritten eines Schildausbaugestells an dem Schildausbaugestell wirksam wird.
So ist zunächst aus Figur 5a ersichtlich, dass die Gewinnungsmaschine 22 gegenüber dem Liegenden 41 , auf dem das Schildausbaugestell 10 steht, eine gerichtete Abwärtsbewegung über zwei mit 50a und 50b bezeichnete Schneidhorizonte ausführen soll, indem zwei geplante Liegendeinschnitte vorgenommen werden. Es ist aus Figur 5b ersichtlich, dass das Schildausbaugestell 10 immer noch auf dem Liegenden 41 steht, wenn die Gewinnungsmaschine 22 bereits den neuen Schneidhorizont 50b als das neue Liegende erreicht hat. Insofern haben während der zwei Gewinnungsfahrten der Gewinnungsmaschine 22 zunächst nur die Gewinnungsmaschine 22 und der Strebförderer 20 auf die vorgegebenen Steuerimpulse reagiert. Erst in der in Figur 5c wiedergegebenen Betriebsphase folgt das Schildausbaugestell 10 der Abtauchbewegung der Gewinnungsmaschine 22 gerichtet nach, wobei mit den Figuren 5b und 5c angedeutet sein soll, dass schon während des Tiefersetzens von Gewinnungsmaschine 22 und Strebförderer 20 gegenüber dem ursprünglichen Liegenden 41 die Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine 22 so zu steuern ist, dass sich bei den an die in Figur 5c dargestellte Betriebsphase anschließenden Ausbauschritten kein Übersteuern mit einer zu hohen Schildhöhe einstellt. Es ist insoweit aus Figur 5c erkennbar, dass dort die Schnitthöhe der Gewinnungsmaschine 22 im Vergleich mit Figuren 5a und 5b zurückgenommen ist, um eine zu große Streböffnung zu vermeiden. Solange das Schildausbaugestell 10 in der in Figur 5c dargestellten Neigungsstellung mit Übergang zum neuen Liegendhorizont 50b steht, ist eine entsprechende Überhöhung der Streböffnung in Kauf zu nehmen.
Grundsätzlich soll die Steuerung frei parametrierbar sein. Dabei ist die Anpassungsgeschwindigkeit der Höhenregelung über eine frei parametrierbare maximale Stufenhöhe einzustellen. Hierbei ist es von Bedeutung, bei Aufwärtsbewegungen die einzelnen Stufen nicht zu groß zu wählen, damit der Strebförderer beim Rücken nicht an einer Stufe hängen bleibt und der Strebförderer angehoben werden muss beziehungsweise eine vorhandene Auslegesteuerung den Strebförderer ankippen muss.
Anhand der Figuren 6a bis 6h soll nun die Ablaufsteuerung bei einer von einer zunächst zu hohen Streböffnung ausgehenden Streböffnungsregulierung näher beschrieben werden. Dabei sind die einzelnen Schnittfelder der Gewinnungsmaschine 22 in Abbaurichtung mit fortlaufenden arabischen Ziffern 1 ...8 bezeichnet. Die obere Schnittlinie der oberen Walze ist mit der durchgehenden Linie 37 angedeutet, entsprechend die untere Schnittlinie der unteren Walze mit der durchgehenden Linie 38. Die Hangendkappe 13 und die Bodenkufe 1 1 des zugehörigen Schildausbaugestells 10 sind ebenfalls in Form von durchgehenden Linien angedeutet und mit den zugehörigen Bezugszeichen bezeichnet.
Wie sich zunächst aus Figur 6a ergibt, ist der bisherige Verlauf der Schneidarbeit in den ohne Ziffern angedeuteten Schnittfeldern links des ersten Schnittfeldes 1 dargestellt, bei welchen die Schnittlinie 38 der unteren Walze die Ebene für das Gleiten der Bodenkufe 1 1 vorgibt. Es ist erkennbar, dass die obere Schnittlinie 37 von Schnittfeld zu Schnittfeld leicht schwankt, dass aber die Hangendkappe 13 deutlich oberhalb der oberen Schnittlinie 37 steht, so dass die Schildhöhe größer bemessen ist als die Schnitthöhe. Es kann angenommen werden, dass die Ausgangshöhe für die Schildhöhe 31 3,0m beträgt, während eine Sollhöhe für die Streböffnung von nur 2,30m eingehalten werden soll. In dem aus Figur 6a ersichtlichen Schnittfeld 1 ist erkennbar, dass zur Erreichung des Regelzieles ein Oberschnitt für die untere Walze angesteuert und ausgeführt worden ist, so dass die untere Schnittlinie 38 gegenüber dem Ausgangszustand angehoben ist. Die obere Schnittlinie 37 ist unverändert. In dem in Figur 6b dargestellten Schnittfeld 2 hat das System die Durchführung eines weiteren Oberschnittes an der unteren Walze (Schnittlinie 38) veranlasst. Gleichzeitig ist zu erkennen, dass die Bodenkufe 1 1 ihre Lage noch nicht geändert hat, weil die Bodenkufe 1 1 immer noch auf dem ursprünglich hergestellten Liegendniveau fährt.
Bei dem für Figur 6c maßgeblichen Schnittfeld 3 hat das System erkannt, dass die jetzt gewonnene Schnitthöhe der Sollhöhe für die Streböffnung entspricht, so dass im Schnittfeld 3 ein Neutralschnitt mit einer unveränderten Schnitthöhe durchgeführt wird. Dies gilt entsprechend dann auch für die in den Figuren 6d bis 6h dargestellten weiteren Schnittfelder 4 bis 8. Hinsichtlich der Reaktion des Schildausbaugestells 10 ist anzumerken, dass die Bodenkufe 1 1 die im Schnittfeld 1 freigeschnittene Stufe erst bei Verhieb von Schnittfeld 5 erreicht und somit eine Kletterbewegung beginnt, die sich bis zum Schnittfeld 8 fortsetzt. Im Schnittfeld 8 hat die vordere Spitze der Bodenkufe 1 1 das neue Liegendniveau erreicht und schwenkt mit bei Durchschreiten der nächstliegenden Schnittfelder erst auf die Sollhöhe ein. Der vorstehende Ablauf kann anhand der Überwachung der Neigungsstellung von Gewinnungsmaschine und deren Schnitthöhe sowie der Neigungsstellung der Bauteile des Schildausbaugestells 10 beobachtet und gesteuert werden.
Ein vergleichbarer Bewegungsablauf vollzieht sich, wenn ausgehend von einer zunächst zu niedrigen Schildhöhe die Streböffnung vergrößert werden soll. Auch hier beginnt die Steuerung mit einer Vergrößerung der Schnittehöhe der Gewinnungsmaschine durch Hinzunahme eines Unterschnittes bei der unteren Walze, so dass die Bodenkufe des Schildausbaugestells bei im gleichen Niveau gehaltener Hangendkappe eine Tauchbewegung in den von der Gewinnungsmaschine vorgegebenen Liegendeinschnitt einführt, bis das neue Schneidniveau auch für die Schreitbewegungen des Schildausbaus erreicht ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zu einer automatischen Herstellung einer definierten Streböffnung bei einen Strebförderer (20), wenigstens eine Gewinnungsmaschine (22) sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem mittels an wenigstens drei der vier Hauptbauteile jedes Schildausbaugestells (10) wie Bodenkufe (1 1 ), Bruchschild ( 14), Traglenkern (16) und bruchseitigem Bereich der Hangendkappe (13) angebrachter Neigungssensoren (17) die Neigung der Schildbauteile gegen die Horizontale ermittelt und aus den gemessenen Daten in einer Rechnereinheit durch Vergleich mit den darin abgelegten, die geometrische Ausrichtung der Bauteile und deren Bewegung während des Schreitens definierenden Basisdaten die jeweils bankrechte Schildhöhe (31 ) des Schildausbaugestells (10) berechnet wird, und bei welchem ferner mittels an der Gewinnungsmaschine (22) angebrachter Sensoren (27) die Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) als Streböffnung erfasst wird, wobei die entsprechenden Datensätze für jeden von einem zugeordneten Schildausbaugestell (10) durchschrittenen Abschnitt des Strebbetriebs gespeichert und im Sinne einer orts-synchronen Auswertung an einem Abschnitt des Strebbetriebs die Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) mit der Schildhöhe (31 ) des Schildausbaugestells ( 10) abgeglichen wird, wenn das mit einer zeitlichen Verzögerung nacheilende Schildausbaugestell (10) die Stelle erreicht, auf die sich die dem Vergleich mit der Schildhöhe (31 ) zugrunde liegende Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) bezieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem die gespeicherten Datensätze für Schnitthöhen (32) und Schildhöhen (31 ) im Sinne einer zeitsynchronen Auswertung für einen Abschnitt des Strebbetriebes zum gleichen Zeitpunkt miteinander abgeglichen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem für einen einzelnen Strebbetrieb anhand der Lagerstättendaten sowie der Maschinendaten der eingesetzten Strebausrüstung eine Sollhöhe für die Schildhöhe (31 ) der Schildausbaugestelle ( 10) vorgegeben wird und bei Abweichungen der ermittelten Ist-Schildhöhe von der Soll-Schildhöhe eine automatische Steuerung der Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) zur Einstellung der Soll-Schildhöhe erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , bei welchem die Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) durch Veränderung des Oberschnitts an einer der Walzen (23, 24) eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die Schnitthöhe (32) der Gewinnungsmaschine (22) durch Veränderung des Unterschnittes einer der Walzen (23 , 24) eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem bei Unterschreiten des Wertes für die Schnitthöhe (32) durch die Schildhöhe (31 ) die eingetretene Konvergenz ermittelt und die Konvergenz durch Erhöhung des Unterschnitts kompensiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem im Falle von geplanten Betriebsstillständen die Streböffnung um das Maß einer über die Dauer des Betriebsstillstandes zu erwartenden Konvergenz vergrößert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem am Strebförderer und/oder an der Gewinnungsmaschine jeweils ein Neigungssensor angeordnet ist und der Neigungswinkel von Strebförderer und Gewinnungsmaschine im Abbaurichtung ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem ein aufgrund der in Abbaurichtung gemessener Neigungswinkel von Strebförderer und Gewinnungsmaschine berechneter Differenzwinkel zwischen der Bodenkufe des Schildausbaugestells und Förderer bzw. Gewinnungsmaschine in die Berechnung der von der Gewinnungsmaschine zu schneidenden Streböffnung einbezogen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem ein aufgrund der in Abbaurichtung gemessenen Neigungswinkel von Strebförderer (20) und/oder Gewinnungsmaschine (22) berechneter Differenzwinkel (45) zwischen der Hangendkappe ( 13) des Schildausbaugestells (10) und Förderer (20) oder Gewinnungsmaschine (22) in die Berechnung der von der Gewinnungsmaschine (22) zu schneidenden Streböffnung einbezogen wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem über die Ermittlung der Neigung der Hangendkappe (13) der Schildausbaugestelle ( 10) in Abbaurichtung der Verlauf von Mulden und/oder Sätteln in Abbaurichtung festgestellt und über die festgestellten Änderungen der Neigung der Hangendkappe ( 13) über einen vorgegebenen Zeitraum die Änderung der Streböffnung voraus berechnet und die Steuerung der Schneidarbeit der Gewinnungsmaschine (22) entsprechend eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , bei welchem über die Ermittlung der Neigung der einzelnen Schildausbaugestelle ( 10) quer zur Abbaurichtung der Verlauf von Mulden und/oder Sätteln in Verhiebsrichtung der Gewinnungsmaschine (22) festgestellt und die Gewinnungsmaschine (22) in ihrem Schneidverhalten so gesteuert wird, daß die Walzen (23 , 24) dem festgestellten Verlauf der Mulden/oder Sättel folgen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem als Neigungssensoren (17) Beschleunigungssensoren eingesetzt werden, die über die Abweichung von der Erdbeschleunigung die Winkelstellung des Beschleunigungssensors im Raum erfassen.
14. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem zur Ausschaltung von durch die Schwingungen der eingesetzten Bauteile verursachten Fehlern die von dem Beschleunigungssensoren ermittelten Messwerte mittels eines geeigneten Dämpfungsverfahrens überprüft und korrigiert werden.
PCT/EP2008/001266 2008-02-19 2008-02-19 Verfahren zu einer automatischen herstellung einer definierten streböffnung bei strebbetrieben im untertägigen steinkohlenbergbau WO2009103307A1 (de)

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