WO2012031610A1 - Steuerung der gewinnungsarbeit im untertägigen steinkohlenbergbau mittels einer lasermessvorrichtung - Google Patents

Steuerung der gewinnungsarbeit im untertägigen steinkohlenbergbau mittels einer lasermessvorrichtung Download PDF

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WO2012031610A1
WO2012031610A1 PCT/EP2010/005490 EP2010005490W WO2012031610A1 WO 2012031610 A1 WO2012031610 A1 WO 2012031610A1 EP 2010005490 W EP2010005490 W EP 2010005490W WO 2012031610 A1 WO2012031610 A1 WO 2012031610A1
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WO
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measuring device
laser measuring
coal
face
distance
Prior art date
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PCT/EP2010/005490
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Junker
Armin Mozar
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Rag Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/08—Guiding the machine
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a longwall conveyor, at least one mining machine and a hydraulic shield removal having longwall mining operations in the underground coal industry.
  • a problem in the automation of long-distance control is, inter alia, in the so-called boundary layer detection, so the detection of the transition between coal and adjacent rock, associated with the determination of whether the recovery machine used beyond the winning in the coal out in the hanging and / or lying, ie in Mauge- stone, works.
  • this knowledge is important in terms of reducing the onset of mining work, since any intervention in the horizons of the hanging and the lying increases the accumulation of additional mountains.
  • an intervention of the mining machine in the hanging wall also be avoided because this creates or increases the risk of Nachfall from the hanging walls, and such a fall from the hanging disturbs or complicates the expansion work by means of the extraction front following shield extension.
  • a control variable for the control of the extraction work is the actual standing after the passage of the mining machine Streb doubt, and to determine the head height is proposed, for example in WO 2009/1 03 303 A I whose calculation from the position of the shield extension.
  • this determination of the reach height does not allow an immediate determination of whether a prone incision and / or Hangendmit abolish or outbreaks are present in the hanging wall.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method by means of which in addition to the calculation of j each exposed strut height a statement about prone incision and / or Hangendmit bain and / or outbreaks in the hanging area is possible, so that the control of the extraction and expansion work is improved.
  • the basic idea of the invention is that by means of a laser measuring device arranged for the measurement of inclinations and distances and to be arranged within the longwall equipment, the layer structure at the front of the longwall is determined, wherein the laser measuring device used at different locations along the length of the strut on each Strebfront is aligned and then successively on the visually recognizable in the front face layer boundaries such as the layer boundary between the hanging and coal, the layer boundaries of embedded in the coal seam mountain strip against the coal and the layer boundary between coal and the footer is aligned and with respect to the targeted layer boundaries of the angle of inclination and determining the respective distance of the laser measuring device from the layer boundary detectable in the front panel, and from the measured inclination and distance values the bank-legal height of the calculated on the front panel layers calculated as the height of the strut and used to control the extraction and expansion work.
  • a semi-automatic detection of the conditions prevailing on the face front is provided after the passage of the mining machine.
  • the respective optimum measuring location lies immediately after the respective location of the roll scraping loader, if the cut just laid fresh and the longwall conveyor has not yet moved.
  • the measurement is best when descending the mining machine, ie in synchronism with the conveying direction of the longwall conveyor and the weather, to carry out, since then the cut-free by the mining machine lane not with debris and a view of the freshly cut front panel is free, as long as Conveyor has not yet advanced.
  • the detection of the front panel is possible even when the ascent of the mining machine behind the mining machine. Since the longwall conveyor is usually moved only about 30 meters behind the mining machine, there is a sufficient time window to make the required measurements at individual selected points in the longwall by means of the laser measuring device by an operator. After detection of the corresponding inclination and distance values, these can either be transmitted to them via the shield control of the shielding rack adjacent to the measuring point or via a receiving unit attached to the mining machine and their connection to a central evaluation or control unit, so that the data there corresponds accordingly converted and the knowledge gained from it can be converted into the control of the extraction and expansion work regarding the actually existing head level.
  • a right-angled alignment of the laser measuring device on the front panel should be aimed at in order to keep a resulting error measure as small as possible.
  • Such a right-angled alignment is not necessary, however, since even with a different orientation the results are only flawed to an insignificant extent. Since with the measuring method according to the invention, the position of the hanging and lying on the one hand detectable and on the other hand to determine whether a lying incision or a Hangendeinschnitt or Hangendausbrüche present, a boundary layer detection is at least semi-automatic feasible and a very short-term correction of the cutting of the mining machine possible.
  • the laser measuring device for detecting a lying incision of the extraction machine, the laser measuring device additionally aligned to the soled and the layer boundary between the adjacent rock of the foot and the coal and calculated from the measured inclination and distance values of prone incision.
  • the laser measuring device additionally aligned to a on the one hand on the edge of the outbreak or the Hangendmitites and on the other hand, on a determined as banking line of the Strebfront point and from the measured inclination and distance values the bank-legal stratum height including the bank-legal amount of the outbreak or hanging-wall record is calculated.
  • the measuring method according to the invention it is also possible to detect the cap-to-collision distance, the so-called ako, by additionally aligning the laser measuring device with the forward end of the hanger end of the shield construction adjacent to the collision and with the measured values of inclination and distance the distance of the end of the hanging end cap is calculated from the line of sight determined by the bank front.
  • the laser measuring device for the respective measurement is fixed by means of a magnet holder on the underside of the hanging end cap of the shield construction.
  • the laser measuring device for the respective measurement can also be fixed on the upper side of the brak of the longwall conveyor.
  • the laser measuring device is first aligned with the front panel, after which then the individual measurements are performed;
  • the laser measuring device is first aligned by rotation about its vertical axis on the front panel and then determined with respect to their vertical axis, so that the laser measuring device is then pivotable only in the vertical axis to their orientation to the layer boundaries.
  • the laser measuring device is installed in particular on the top of the brak of the longwall conveyor, so it can be used according to a further embodiment of the invention also for determining the passage height for the extraction means by the banking distance from the Laser measuring device is measured to the lower edge of the cantilevers over the longwall end cap of the shield construction. This gives an immediate indication of whether the means of production can pass the ski expansion.
  • the layer sequence typical of the seam surface to be obtained to be stored in the laser measuring device, so that the slice boundaries to be applied can be assigned as target points for the measurements in each case for the distance and tilt measurements to be carried out.
  • Such a specification of the layer boundaries facilitates the reading in of the respective measured values and their transmission to a layer profile because it is known in advance in which order the layer boundaries to be measured occur so that the individual measured values can be well assigned to these layer boundaries.
  • the measured values recorded by the laser measuring device are transmitted to the structural control of the shield expansion frame currently at the measuring points and from there to a central evaluation unit or the measured values recorded by the laser measuring device are transmitted to a receiving unit located at the extraction machine and from there to a central evaluation unit.
  • the drawings embodiments are shown, which are described below. Show it :
  • the longwall equipment shown in Figure 1 initially comprises a Schildausbaugestell 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 wear at their upper end a Hangendkappe 1 3 , While the Hangendkappe 1 3 projecting at its front (right) end in the direction of the still to be described Streb reduceers, at the rear (left) end of the Hangendkappe 1 3, a fracture shield hinged 1 4, wherein the broken shield of two in the side view on the Bodenkufe 1 1 resting support rods 1 5 is supported.
  • a longwall conveyor 1 7 is struck via a return device 1 6, so that the longwall conveyor can be advanced at fixed shield support frame 1 0 or at the fixed Longwall conveyor can rejoin the current shield frame 1 0 during the return operation.
  • the longwall conveyor 1 7 has on its side facing the shield support frame 10 an upstanding brake 1 8, which serves for receiving, for example, energy supply chains and the like.
  • the above-described longwall equipment is used to reduce a longwall 1 9 by means of a movable on the longwall conveyor 1 7 extraction machine, preferably in the manner of a Schrämwalzenladers.
  • the front panel 1 9 shows a layer structure with carbon strips 20 and stored therein Bergestsammlung 21, with a horizontal leg 22 and a hanging wall 23.
  • the mining situation shown in Figure 1 includes a prone incision 24, and it has a Hangendausbruch 25 occurred.
  • a laser measuring device 3 1 is supported by means of a magnetic holder 32, whose function will be described below. From the laser measuring device 3 1 34 angle of inclination and distances are determined to the still to be described layer boundaries by means of measuring rays outgoing therefrom.
  • a jumbo LED is attached to the shield assembly frame 10 33 attached, by means of the location of the measurement with the associated shield support frame 1 0 can be marked before the start of a measurement.
  • the individual measuring beams 34 are sequentially interposed on the soling sole 26 cut free by the mining machine in the lying incision, the layer boundary 27 between the horizontal 22 and the first carbon strip 20, then successively on a plurality of layer boundaries 28 between carbon strip and mountain strip the Hangenden 23 and the carbon strip 30 and on the upper outbreak edge 30 directed ( Figure 2).
  • the layer structure of a face panel 19 is basically illustrated in a front view, wherein the layer profile of Figure 2 does not match the layer structure of the front panel 1 9 shown in Figure 1.
  • an appropriate match is not relevant, as far as it depends only on the description of the measuring principle, as illustrated in Figures 3 a, b.
  • the laser measuring device 3 1 is aligned at right angles to the front panel 1 9 in the illustrated embodiment for performing the measurement initially.
  • the laser measuring device 3 1 can be rotated in the magnet holder 32 relative to the collision. If a perpendicular orientation of the laser measuring device 3 1 is carried out, the corresponding axis of rotation is determined by a clamping mechanism on the magnet holder 32, so that the laser measuring device can then be pivoted only about the bank extension of the Strebfront 1 9. This ensures in each case that the pivoting plane of the laser measuring device 3 1 is oriented at right angles to the front panel 1 9.
  • the soles 26 and the layer boundaries 27, 28 and 29 are targeted (FIG. 3 a).
  • 3 b the determination of the lying incision 24 with the height hi is described, wherein the two measuring beams 34 are in each case aligned with the sole 26 (measurement beam 1 and the layer boundary 27 (measuring beam I 2 ).) Between the sole 26 and the Shift limit 27 between The height hi of the lying incision is fixed to the horizontal 22 and the carbon strip 20.
  • the horizontal of the laser measuring device 3 1 is measured in the course of alignment of the laser measuring device at the beginning of each measuring operation.
  • the angle ⁇ is known, and the angle ⁇ is measured by the laser measuring device 3 1.
  • the length of the two laser beams I 1 and I 2 is measured by the laser measuring device.
  • the scanned layer height hi is calculated with the two known sides and the included angle, and transmitted to the evaluation unit. In the same way, the layer heights of the carbon strips 20 and the mountain strips 21 to the layer boundary 29 between the hanging wall 23 and the carbon strip 20 can be determined one after the other, so that the addition of the individual layer heights results in the respective free cut height of the longwall 1 9.
  • FIG. 4 shows the inclusion of a hanging wall 25, which additionally has an extension in the direction of dismantling, in which area expansion support is not possible above the carbon strip 20.
  • the location of the laser measuring device 3 1 is changed; the laser measuring device 3 1 is now installed on the brake 1 8.
  • the layer boundary 29 between the hanging wall 23 and the coal 20 is not in the bank-legal plane of the exposed Strebfront 1 9, but with an offset 35 in the degradation direction. This results in a greater distance between the laser measuring device 3 1 and the measured layer boundary 29.
  • the laser measuring device 3 1 is placed on the upper edge 30 of the slope the final outbreak, to a point that is mathematically in the same bank-level as the other measuring points that occupy the front of the front.
  • the laser measuring device 3 1 can be programmed so that it emits a continuous beep as long as the swing point while the target point is mathematically on the bank level of the front panel 1 9.
  • an internal calculation of the length and angle of the laser beam against fulfillment of the straight line equation of the front face orientation can be carried out continuously.
  • the measuring point 36 located on the edge 30 of the hanging wall 25 can be targeted and determined.
  • the laser measuring device is then still aligned with the measuring point 37 at the front end of the hanging end cap 1 3.
  • these values can then be used to calculate the bank-legal height of the slope breakout and to add the previously determined reach height (FIGS.

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern von einen Strebförderer (17), wenigstens eine Gewinnungsmaschine und einen hydraulischen Schildausbau (10) aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem mittels einer für die Messung von Neigungen und Entfernungen eingerichteten und innerhalb der Strebausrüstung anzuordnenden Lasermessvorrichtung (31) der Schichtenaufbau an der Strebfront (19) des Strebbetriebes ermittelt wird, wobei die an unterschiedlichen Orten längs des Strebes eingesetzte Lasermessvorrichtung (31) bei jeder Messung auf die Strebfront (19) ausgerichtet wird und anschließend nacheinander auf die in der Strebfront (19) visuell erkennbaren Schichtgrenzen wie die Schichtgrenze (29) zwischen Hangendem (23) und Kohle (20), die Schichtgrenzen (28) von in das Kohlenflöz eingelagerten Bergestreifen (21) gegen die Kohle (20) und die Schichtgrenze (27) zwischen Kohle (20) und dem Liegenden (22) ausgerichtet wird und bezüglich der angepeilten Schichtgrenzen der Neigungswinkel und die jeweilige Entfernung der Lasermessvorrichtung (31) von der in der Strebfront (19) erkennbaren Schichtgrenze ermittelt werden, und wobei aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten die bankrechte Höhe der sich an der Strebfront (19) zeigenden Schichten als Strebhöhe berechnet und zur Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit herangezogen wird.

Description

STEUERUNG DER GEWINNUNGSARBEIT IM UNTERTÄTIGEN STEINKOHLENBERGBAU MITTELS EINER
LASERMESSVORRICHTUNG
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von einen Strebförderer, wenigstens eine Gewinnungsmaschine und einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau.
Bei der Steuerung von Strebbetrieben während der Verhiebs geht es allgemein um eine bestmögliche Ausnutzung der bereitgestellten Maschinenkapazitäten unter Vermeidung von Stillständen, wobei nach Möglichkeit eine Automatisierung der notwendigen Steuervorgänge gegeben sein soll, um fehlerhafte menschliche Entscheidungen zu vermeiden. Ansätze zur einer Automatisierung der Steuerung befinden sich in der Entwicklung beziehungsweise bereits im Einsatz, wie zum Beispiel sensorische Grenzschicht- erkennung/-steuerung, Lernschrittverfahren, Erkennung und Steuerung des Rückweges des Schildausbaus, automatisches Schreiten des Schildausbaus und automatisches Einhalten einer vorgegebenen Sollneigung des Strebförderers .
Ein Problem bei der Automatisierung von Strebsteuerungen besteht unter anderem in der sogenannten Grenzschichterkennung, also der Erkennung des Übergangs zwischen Kohle und Nebengestein, verbunden mit der Feststellung, ob die eingesetzte Gewinnungsmaschine über das Hereingewinnen der Kohle hinaus im Hangenden und/oder im Liegenden, also im Nebenge- stein, arbeitet. Die entsprechende Kenntnis ist zum einen wichtig im Hinblick auf die Reduzierung des Bergeanfalls bei der Gewinnungsarbeit, da j eder Eingriff in die Horizonte von Hangendem und Liegendem den Anfall von zusätzlichen Bergen erhöht. Weiterhin soll generell ein Eingriff der Gewinnungsmaschine in das Hangende auch deswegen vermieden werden, weil dies die Gefahr von Nachfall aus dem Hangenden schafft beziehungsweise vergrößert, und ein solcher Nachfall aus dem Hangenden stört beziehungsweise erschwert die Ausbauarbeit mittels der der Gewinnungsfront folgenden Schildausbaugestelle. Entsprechendes gilt auch für einen Einschnitt in den Liegendhorizont der Flözöffnung. Andererseits kann es aber bei der Durchörterung von Störungen oder dem Durchfahren von Sätteln oder Mulden erforderlich sein, einen planmäßigen Liegendeinschnitt der Gewinnungsmaschine vorzunehmen, um eine ausreichende Flözöffnung für den Durchgang der Strebausrüstung sicherzustellen, und in diesem Fall ist die Überwachung des Ausmaßes des j eweiligen Liegendeinschnittes wünschenswert.
Eine Steuergröße für die Steuerung der Gewinnungsarbeit ist die tatsächlich nach dem Durchgang der Gewinnungsmaschine bestehende Strebhöhe, und zur Ermittlung der Strebhöhe ist beispielsweise in der WO 2009/ 1 03 303 A I deren Berechnung aus der Stellung der Schildausbaugestelle vorgeschlagen. Diese Ermittlung der Strebhöhe ermöglicht allerdings keine unmittelbare Feststellung, ob ein Liegendeinschnitt und/oder Hangendmitschnitt beziehungsweise Ausbrüche im Hangenden vorliegen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mittels dessen neben der Berechnung der j eweils freigelegten Strebhöhe eine Aussage über Liegendeinschnitt und/oder Hangendmitschnitt und/oder Ausbrüche im Hangenden möglich ist, sodass die Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit verbessert 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 vor, dass mittels einer für die Messung von Neigungen und Entfernungen eingerichteten und innerhalb der Strebausrüstung anzuordnenden Lasermessvorrichtung der Schichtenaufbau an der Strebfront des Strebbetriebes ermittelt wird, wobei die an unterschiedlichen Orten längs des Strebes eingesetzte Lasermessvorrichtung bei jeder Messung auf die Strebfront ausgerichtet wird und anschließend nacheinander auf die in der Strebfront visuell erkennbaren Schichtgrenzen wie die Schichtgrenze zwischen Hangendem und Kohle, die Schichtgrenzen von in das Kohlenflöz eingelagerten Bergestreifen gegen die Kohle und die Schichtgrenze zwischen Kohle und dem Liegenden ausgerichtet wird und bezüglich der angepeilten Schichtgrenzen der Neigungswinkel und die j eweilige Entfernung der Lasermessvorrichtung von der in der Strebfront erkennbaren Schichtgrenze ermittelt werden, und wobei aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten die bankrechte Höhe der sich an der Strebfront zeigenden Schichten als Strebhöhe berechnet und zur Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit herangezogen wird.
Grundsätzlich ist gemäß der Erfindung eine halbautomatische Erfassung der an der Strebfront herrschenden Verhältnisse nach dem Durchgang der Gewinnungsmaschine vorgesehen. Im Fall des Einsatzes eines Walzen- schrämmladers als Gewinnungsmaschine liegt der j eweilige optimale Messort unmittelbar hinter dem j eweiligen Standort des Walzenschrämmladers, wenn der Schnitt gerade frisch gelegt und der Strebförderer noch nicht gerückt ist. Hierbei ist die Messung am besten bei Talfahrt der Gewinnungsmaschine, also im Gleichlauf mit der Förderrichtung des Strebförderers und dem Wetterstrom, durchzuführen, da dann die von der Gewinnungsmaschine freigeschnittene Gasse nicht mit Haufwerk zuläuft und ein Blick auf die frisch geschnittene Strebfront frei ist, solange der Förderer noch nicht nachgerückt ist. Allerdings ist grundsätzlich die Erfassung der Strebfront auch bei der Bergfahrt der Gewinnungsmaschine hinter der Gewinnungsmaschine möglich. Da der Strebförderer im Normalfall erst etwa 30 Meter hinter der Gewinnungsmaschine nachgerückt wird, besteht hier ein ausreichendes Zeitfenster, die erforderlichen Messungen an einzelnen ausgewählten Punkten im Strebverlauf mittels der Lasermessvorrichtung von einer Bedienerperson durchführen zu lassen. Nach Erfassung der entsprechenden Nei- gungs- und Entfernungswerte können diese entweder über die Schildsteuerung des der Messstelle benachbarten Schildausbaugestells oder über eine an der Gewinnungsmaschine angebrachte Empfangseinheit und deren Verbindung mit einer zentralen Auswerte- bzw. Steuereinheit an diese übertragen werden, sodass die Daten dort entsprechend umgerechnet und die daraus gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der tatsächlich bestehenden Strebhöhe in die Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit umgesetzt werden können.
Bei der Durchführung der Messung sollte eine rechtwinklige Ausrichtung der Lasermessvorrichtung auf die Strebfront angestrebt werden, um ein entstehendes Fehlermaß möglichst gering zu halten. Notwendig ist eine derartige rechtwinklige Ausrichtung j edoch nicht, da auch bei einer abweichenden Ausrichtung die Ergebnisse nur in einem unwesentlichen Umfang fehlerbehaftet sind. Da mit der erfindungsgemäßen Messmethode die Lage des Hangenden und des Liegenden einerseits feststellbar und andererseits zu ermitteln ist, ob ein Liegendeinschnitt oder ein Hangendeinschnitt beziehungsweise Hangendausbrüche vorliegen, ist eine Grenzschichterkennung zumindest halbautomatisch durchführbar und eine sehr kurzfristige Korrektur der Schnittführung der Gewinnungsmaschine möglich.
Im Einzelnen kann dabei vorgesehen sein, dass zur Erfassung eines Liegendeinschnitts der Gewinnungsmaschine die Lasermessvorrichtung zusätzlich auf die Strebsohle sowie die Schichtgrenze zwischen dem Nebengestein des Liegenden und der Kohle ausgerichtet und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten der Liegendeinschnitt berechnet wird.
Hinsichtlich eines Hangendmitschnittes beziehungsweise der Erfassung eines Nachfallausbruches im Hangenden kann vorgesehen sein, dass die Lasermessvorrichtung zusätzlich auf einen einerseits auf dem Rand des Ausbruchs beziehungsweise des Hangendmitschnitts und andererseits auf einer als bankrecht ermittelten Verlaufslinie der Strebfront gelegenen Punkt ausgerichtet und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten die bankrechte Strebhöhe einschließlich der bankrechten Höhe des Ausbruchs beziehungsweise des Hangendmitschnitts berechnet wird.
Soweit bei dem Auftreten von Hangendausbrüchen auch deren Erstreckung in Abbaurichtung problematisch ist, weil in diesem Bereich eine Hangendunterstützung nicht zu gewährleisten ist, ist zur Erfassung der Erstreckung eines Ausbruches in Abbaurichtung vorgesehen, dass die Lasermessvorrichtung zusätzlich auf die Schichtgrenze zwischen dem Hangenden und der Kohle ausgerichtet wird und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten der Abstand des in Abbaurichtung gelegenen Ausbruchsendes von der als bankrecht ermittelten Verlaufslinie der Strebfront berechnet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Messmethode ist es gleichfalls mögl ich, den Kappe-Kohlenstoß-Abstand, den sogenannten ako, zu erfassen, indem die Lasermessvorrichtung zusätzlich auf das vordere, dem Kohlenstoß benachbarte Ende der Hagendkappe des Schildausbaus ausgerichtet wird und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten der Abstand des Endes der Hangendkappe von der als bankrecht ermittelten Verlaufslinie der Strebfront berechnet wird.
Im Hinblick auf eine halbautomatische Erfassung mittels der von Hand eingesetzten Lasermessvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Lasermessvorrichtung für die j eweilige Messung mittels einer Magnethalterung an der Unterseite der Hangendkappe des Schildausbaus festgelegt wird. Alternativ kann die Lasermessvorrichtung für die j eweilige Messung auch auf der Oberseite der Brake des Strebförderers festgelegt sein.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lasermessvorrichtung zunächst auf die Strebfront ausgerichtet wird, wonach dann die einzelnen Messungen durchgeführt werden; hierzu kann vorgesehen sein, dass die Lasermessvorrichtung durch Drehung um ihre Hochachse zunächst auf die Strebfront ausgerichtet und danach bezüglich ihrer Hochachse festgestellt wird, so dass die Lasermessvorrichtung anschließend lediglich in der Hochachse zu ihrer Ausrichtung auf die Schichtgrenzen schwenkbar ist.
Ist die Lasermessvorrichtung insbesondere auf der Oberseite der Brake des Strebförderers installiert, so kann sie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung auch zur Ermittlung der Durchgangshöhe für das Gewinnungsmittel genutzt werden, indem die bankrechte Entfernung von der Lasermessvorrichtung bis zur Unterkante der über den Strebförderer kragenden Hangendkappe des Schildausbaus gemessen wird. Dies gibt einen unmittelbaren Anhalt dafür, ob das Gewinnungsmittel den Schi ldausbau passieren kann.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass in der Lasermessvorrichtung die für die hereinzugewinnende Flözfläche typische Schichtenfolge abgespeichert ist, sodass bei den durchzuführenden Entfernungs- und Neigungsmessungen die anzupeilenden Schichtgrenzen als Zielpunkte für die Messungen j eweils zuordnenbar sind. Eine solche Vorgabe der Schichtgrenzen erleichtert das Einlesen der j eweiligen Messwerte und deren Übertragung auf ein Schichtenprofil, weil im Vornhinein bekannt i st, in welcher Reihenfolge die einzumessenden Schichtgrenzen auftreten, sodass diesen Schichtgrenzen die einzelnen Messwerte gut zuordnenbar sind.
Hinsichtlich der Übertragung der Messwerte an eine entsprechende Auswerte- und Steuereinheit kann nach alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehen sein, dass die von der Lasermessvorrichtung aufgenommenen Messwerte auf die Ausbausteuerung des j eweilig an den Messpunkten stehenden Schildausbaugestells und von hier aus an eine zentrale Auswerteeinheit übertragen werden oder dass die von der Lasermessvorrichtung aufgenommenen Messwerte auf eine an der Gewinnungsmaschine befindliche Empfangseinheit und von hier aus an eine zentrale Auswerteeinheit übertragen werden. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zei gen :
Fig. 1 eine vor einer Strebfront stehende Strebausrüstung mit Streb förderer und Schildausbaugestell bei Einsatz einer Lasermessvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2 die Strebfront mit den an ihr ausgebildeten Schichtgrenzen in einer Vorderansicht,
Fig. 3 a, b Messprinzip und Auswertung der mit der Lasermessvorrichtung ausgeführten Neigungs- und Entfernungsmessung in einer schematischen Darstellung,
Fig. 4 Messprinzip und Auswertung zur Ermittlung der Strebhöhe bei
Einbeziehung eines Hangendausbruchs in einer schemati schen Darstellung,
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 1 3 tragen. Während die Hangendkappe 1 3 an ihrem vorderen (rechten) Ende in Richtung des noch zu beschreibenden Strebförderers vorsteht, ist an dem hinteren (linken) Ende der Hangendkappe 1 3 ein Bruchschild 1 4 angelenkt, wobei das Bruchschild von in der Seitenansicht zwei auf der Bodenkufe 1 1 ruhenden Traglenkern 1 5 gestützt ist. An der Bodenkufe 1 1 des Schildausbaugestells 1 0 ist ein Strebförderer 1 7 über eine Rückvorrichtung 1 6 angeschlagen, sodass der Strebförderer bei feststehenden Schildausbaugestell 1 0 vorgeschoben werden kann beziehungsweise sich an dem feststehenden Strebförderer das j eweilige Schildausbaugestell 1 0 beim Rückvorgang nachziehen kann. Der Strebförderer 1 7 weist an seiner zum Schildausbaugestell 10 gelegenen Seite eine aufstehende Brake 1 8 auf, die zur Aufnahme beispielsweise von Energieversorgungsketten und dergleichen dient.
Die vorstehend beschriebene Strebausrüstung dient zum Abbau einer Strebfront 1 9 mittels einer auf dem Strebförderer 1 7 verfahrbaren Gewinnungsmaschine, vorzugsweise in der Art eines Schrämwalzenladers. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt die Strebfront 1 9 einen Schichtenaufbau mit Kohlestreifen 20 und darin eingelagerten Bergestreifen 21 , mit einem Liegenden 22 und einem Hangenden 23. Die in Figur 1 dargestellte Abbausituation umfasst einen Liegendeinschnitt 24, und es ist ein Hangendausbruch 25 aufgetreten.
An der Hangendkappe 1 3 ist mittels einer Magnethalterung 32 eine Lasermessvorrichtung 3 1 gehaltert, deren Funktion nachstehend beschrieben wird. Von der Lasermessvorrichtung 3 1 werden mittels davon ausgehender Messstrahlen 34 Neigungswinkel und Entfernungen zu den noch zu beschreibenden Schichtgrenzen ermittelt. Um den Standort der Lasermessvorrichtung 3 1 im Streb erkennbar zu machen und auch um die Schildsteuerung des j eweils dem Messort benachbarten Schildausbaugestells 1 0 zur Übertragung der Messwerte an eine zentrale Auswerte- und Steuereinheit zu nutzen, ist an dem Schildausbaugestell 1 0 eine Jumbo-LED 33 angebracht, mittels der der Messort mit dem zugehörigen Schildausbaugestell 1 0 vor Beginn einer Messung kenntlich gemacht werden kann. Die einzelnen Messstrahlen 34 werden im Zuge der Messung nacheinander auf die von der Gewinnungsmaschine im Liegendeinschnitt freigeschnittene Strebsohle 26, die Schichtgrenze 27 zwischen dem Liegenden 22 und dem ersten Kohlestreifen 20, alsdann nacheinander auf mehrere Schichtgrenzen 28 zwischen Kohlestreifen und Bergestreifen, auf die Schichtgrenze 29 zwischen dem Hangenden 23 und dem Kohlestreifen 30 sowie auf den oberen Ausbruchsrand 30 gerichtet (Figur 2).
In Figur 2 ist der Schichtenaufbau einer Strebfront 19 im Grundsatz in einer Vorderansicht veranschaulicht, wobei das Schichtenprofil gemäß Figur 2 nicht mit dem in Figur 1 dargestellten Schichtenaufbau der Strebfront 1 9 übereinstimmt. Für die Verwirklichung der Erfindung ist j edoch eine entsprechende Übereinstimmung nicht maßgeblich, soweit es lediglich auf die Beschreibung des Messprinzips ankommt, wie in Figuren 3 a, b veranschaulicht.
Soweit die Lasermessvorrichtung 3 1 mittels einer Magnethalterung 32 an der Hangendkappe 1 3 des Schildausbaugestells 1 0 gehaltert ist, wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Durchführung der Messung zunächst einmal die Lasermessvorrichtung 3 1 rechtwinklig auf die Strebfront 1 9 ausgerichtet. Hierzu kann die Lasermessvorrichtung 3 1 in der Magnethalterung 32 relativ zum Kohlenstoß verdreht werden. Ist eine rechtwinklige Ausrichtung der Lasermessvorrichtung 3 1 erfolgt, wird an der Magnethalterung 32 die entsprechende Drehachse durch einen Klemmmechanismus festgelegt, sodass die Lasermessvorrichtung anschließend nur noch über die bankrechte Erstreckung der Strebfront 1 9 geschwenkt werden kann. Hierdurch ist j eweils gewährleistet, dass die Schwenkebene der Lasermessvorrichtung 3 1 rechtwinklig auf die Strebfront 1 9 ausgerichtet ist.
Bei der Durchführung der Messung werden die Strebsohle 26 sowie die Schichtgrenzen 27, 28 und 29 anvisiert (Figur 3 a) . Entsprechend der Darstellung in Figur 3b wird die Ermittlung des Liegendeinschnitts 24 mit der Höhe hi beschrieben, wobei die beiden Messstrahlen 34 j eweils auf die Strebsohle 26 (Messstrahl 1 und auf die Schichtgrenze 27 (Messstrahl I2) ausgerichtet sind. Zwischen Strebsohle 26 und der Schichtgrenze 27 zwi- schen dem Liegenden 22 und dem Kohlestreifen 20 liegt die Höhe h i des Liegendeinschnitts fest.
Die Waagerechte der Lasermessvorrichtung 3 1 wird im Zuge der Ausrichtung der Lasermessvorrichtung zu Beginn jedes Messvorganges eingemessen. Bei dem in Figur 3 b dargestellten Ausführungsbeispiel ist daher der Winkel Ψ bekannt, und der Winkel α wird von der Lasermessvorrichtung 3 1 gemessen. Ebenfalls wird die Länge der beiden Laserstrahlen l \ und I2 von der Lasermessvorrichtung gemessen. Mit den zwei bekannten Seiten und dem davon eingeschlossenen Winkel wird die abgetastete Schichthöhe hi berechnet und an die Auswerteeinheit übermittelt. In gleicher Weise können nacheinander die Schichthöhen der Kohlestreifen 20 sowie der Bergestreifen 21 bis zur Schichtgrenze 29 zwischen dem Hangenden 23 und dem Kohlestreifen 20 ermittelt werden, sodass sich aus der Addition der einzelnen Schichthöhen die j eweils freigeschnittene Strebhöhe der Strebfront 1 9 ergibt.
In Figur 4 ist die Einbeziehung eines Hangendausbruchs 25 dargestellt, der zusätzlich eine Erstreckung in Abbaurichtung aufweist, wobei in diesem Bereich über dem Kohlestreifen 20 eine Ausbauunterstützung nicht möglich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Aufstellungsort der Lasermessvorrichtung 3 1 geändert; die Lasermessvorrichtung 3 1 ist nunmehr an der Brake 1 8 installiert.
Bei Vorhandensein eines Hangendausbruchs liegt die Schichtgrenze 29 zwischen dem Hangenden 23 und der Kohle 20 nicht in der bankrecht verlaufenden Ebene der freigelegten Strebfront 1 9, sondern mit einem Versatz 35 in Abbaurichtung. Daraus ergibt sich eine größere Entfernung zwischen der Lasermessvorrichtung 3 1 und der eingemessenen Schichtgrenze 29. Zusätzlich wird die Lasermessvorrichtung 3 1 auf den oberen Rand 30 des Hang- endausbruchs 25 ausgerichtet, und zwar auf einen Punkt, der rechnerisch in der gleichen bankrechten Ebene liegt wie die übrigen die Strebfront 1 9 aufnehmenden Messpunkte . Hierzu kann die Lasermessvorrichtung 3 1 so programmiert werden, dass sie bei dem Aufwärtsschwenk solange einen dauernden Piepton abgibt, solange der Zielpunkt rechnerisch auf der bankrechten Ebene der Strebfront 1 9 liegt. Hierzu kann kontinuierlich eine interne Berechnung von Länge und Winkel des Laserstrahls gegen Erfüllung der Geradengleichung der Strebfrontausrichtung durchgeführt werden. Somit kann der auf dem Rand 30 des Hangendausbruchs 25 gelegene Messpunkt 36 anvisiert und bestimmt werden. Zusätzlich wird dann die Lasermessvorrichtung noch auf den Messpunkt 37 am vorderen Ende der Hangendkappe 1 3 ausgerichtet. Mit diesen Werten kann dann einerseits die bankrechte Höhe des Hangendausbruchs berechnet und der bis dahin ermittelten Strebhöhe (Figur 3 a, b) zugeschlagen werden, und weiterhin ist auch der Versatz 35 sowie die Entfernung 38 zwischen der Hangendkappe 1 3 und dem Messpunkt 36 zu ermitteln, sodass daraus durch Addition des Abstandes 38 und des Versatzes 35 insgesamt auch der Abstand der Hangendkappe 1 3 vom Kohlenstoß 20, der sogenannte Kako, ermittelt werden kann, der ein Maß für die hinzunehmende bzw. bei der Gewinnungsplanung zu berücksichtigende Ausbauverspätung/Ausbauunterstützung ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln al s auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

P at e n t an s p rü c h e
1. Verfahren zum Steuern von einen Strebförderer (17), wenigstens eine Gewinnungsmaschine und einen hydraulischen Schildausbau (10) aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem mittels einer für die Messung von Neigungen und Entfernungen eingerichteten und innerhalb der Strebausrüstung anzuordnenden Lasermessvorrichtung (31) der Schichtenaufbau an der Strebfront (19) des Strebbetriebes ermittelt wird, wobei die an unterschiedlichen Orten längs des Strebes eingesetzte Lasermessvorrichtung (31) bei jeder Messung auf die Strebfront (19) ausgerichtet wird und anschließend nacheinander auf die in der Strebfront (19) visuell erkennbaren Schichtgrenzen wie die Schichtgrenze(29) zwischen Hangendem (23) und Kohle (20), die Schichtgrenzen (28) von in das Kohlenflöz eingelagerten Bergestreifen (21) gegen die Kohle (20) und die Schichtgrenze (27) zwischen Kohle (20) und dem Liegenden (22) ausgerichtet wird und bezüglich der angepeilten Schichtgrenzen der Neigungswinkel und die jeweilige Entfernung der Lasermessvorrichtung (31) von der in der Strebfront (19) erkennbaren Schichtgrenze ermittelt werden, und wobei aus den gemessenen Neigungsund Entfernungswerten die bankrechte Höhe der sich an der Strebfront (19) zeigenden Schichten als Strebhöhe berechnet und zur Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem zur Erfassung eines Liegendeinschnitts (24) der Gewinnungsmaschine die Lasermessvorrichtung (3 1 ) zusätzlich auf die Strebsohle (26) sowie die Schichtgrenze (27) zwischen dem Nebengestein des Liegenden (22) und der Kohle (20) ausgerichtet und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten der Liegendeinschnitt (24) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem zur Erfassung eines Nachfallausbruches (25) im Hangenden (23 ) die Lasermessvorrichtung (3 1 ) zusätzlich auf einen einerseits auf dem Rand (30) des Ausbruchs (25) und andererseits auf einer als bankrecht ermittelten Verlaufslinie der Strebfront ( 1 9) gelegenen Punkt (36) ausgerichtet und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten die bankrechte Strebhöhe einschließlich der bankrechten Höhe des Ausbruchs (25) berechnet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , bei welchem zur Erfassung der Erstreckung eines Ausbruches (25) in Abbaurichtung die Lasermessvorrichtung (3 1 ) zusätzlich auf die Schichtgrenze (29) zwischen dem Hangenden (23 ) und der Kohle (20) ausgerichtet wird und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten der Abstand (35) des in Abbaurichtung gelegenen Ausbruchsendes von der als bankrecht ermittelten Verlaufslinie der Strebfront ( 1 9) berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem zur Erfassung eines Kappe-Kohlenstoß-Abstandes die Lasermessvorrichtung (3 1 ) zusätzlich auf das vordere, dem Kohlenstoß benachbarte Ende der Hagendkappe ( 1 3 ) des Schildausbaus ( 1 0) ausgerichtet wird und aus den gemessenen Neigungs- und Entfernungswerten der Abstand (38) des Endes der Hangendkappe (13) von der als bankrecht ermittelten Verlaufslinie der Strebfront (19) berechnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Lasermessvorrichtung (31) für die jeweilige Messung mittels einer Magnethalterung (32) an der Unterseite der Hangendkappe (13) des Schildausbaus (10) festgelegt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Lasermessvorrichtung (31) für die jeweilige Messung auf der Oberseite der Brake (18) des Strebförderers (17) festgelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem die Lasermessvorrichtung (31) durch Drehung um ihre Hochachse auf die Strebfront (19) ausgerichtet und bezüglich ihrer Hochachse festgestellt wird, so dass die Lasermessvorrichtung (31) anschließend lediglich in der Hochachse zu ihrer Ausrichtung auf die Schichtgrenzen schwenkbar ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem zur Ermittlung der Durchgangshöhe für das Gewinnungsmittel die Lasermessvorrichtung (31) auf der Oberseite der Brake (18) des Strebförderers (17) angeordnet und die bankrechte Entfernung bis zur Unterkante der über den Strebförderer (17) kragenden Hangendkappe (13) des Schildausbaus (10) gemessen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem in der Lasermessvorrichtung (31) die für die hereinzugewinnende Flözfläche typische Schichtenfolge abgespeichert ist, sodass bei den durchzu- führenden Entfernungs- und Neigungsmessungen die anzupeilenden Schichtgrenzen als Zielpunkte für die Messungen j eweil s zuordnen- bar sind. 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die von der Lasermessvorrichtung (3 1 ) aufgenommenen Messwerte auf die Ausbausteuerung des j eweilig an den Messpunkten stehenden Schildausbaugestells ( 1 0) und von hier aus an eine zentrale Auswerteeinheit übertragen werden. 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0, bei welchem die von der Lasermessvorrichtung (3 1 ) aufgenommenen Messwerte auf eine an der Gewinnungsmaschine befindliche Empfangseinheit und von hier aus an eine zentrale Auswerteeinheit übertragen werden.
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