專利名稱：控制長(zhǎng)壁開采作業(yè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在地下煤礦開采中控制長(zhǎng)壁開采作業(yè)的方法，此長(zhǎng)壁開采作業(yè)包 含工作面輸送機(jī)、至少一個(gè)采煤機(jī)以及液壓式掩護(hù)支架。
背景技術(shù)：
在回采的過(guò)程中控制長(zhǎng)壁開采作業(yè)時(shí)，通常指，在避免停機(jī)的情況下盡可能最佳 地使用提供的機(jī)器能力，其中按可能性應(yīng)使必需的控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，以避免人為的誤 差決定?？刂频淖詣?dòng)化的使用正在研發(fā)之中或已經(jīng)在應(yīng)用當(dāng)中，例如感應(yīng)地識(shí)別/控制邊 界層、學(xué)習(xí)步驟方法、識(shí)別和控制步進(jìn)式支架的回程、步進(jìn)式支架的自動(dòng)步進(jìn)以及自動(dòng)地維 持工作面輸送機(jī)的預(yù)定的額定傾斜。在使長(zhǎng)壁控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化時(shí)，還出現(xiàn)的問(wèn)題是，在每個(gè)掩護(hù)支架框架的頂梁的前 方區(qū)域中具有足夠的垂直于基床(bankrecht)的高度(即足夠的工作面開口)，以確保采煤 機(jī)無(wú)故障地駛過(guò)，因?yàn)椴擅簷C(jī)與掩護(hù)支架框架的頂梁的任何碰撞都會(huì)由于工作面開口太小 而導(dǎo)致相應(yīng)的運(yùn)行故意亦或作業(yè)機(jī)構(gòu)的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此按本發(fā)明的目的是，提出一種前述類型的方法，它能在采煤機(jī)與掩護(hù)支架框 架之可能相撞時(shí)發(fā)出指示，從而可幫助避免相應(yīng)的碰撞。此目的的解決方案(包括本發(fā)明的有利的構(gòu)造方案和改進(jìn)方案)都從專利權(quán)利要 求的內(nèi)容中得出，此專利權(quán)利要求位于此說(shuō)明的后面。本發(fā)明規(guī)定了一種方法，其中在每個(gè)掩護(hù)支架框架的四個(gè)主構(gòu)件，如底部滑架、采 空區(qū)掩護(hù)架、支承導(dǎo)桿以及頂梁的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個(gè)上設(shè)有傾斜傳感器，此 傾斜傳感器可在步進(jìn)方向上檢測(cè)掩護(hù)架構(gòu)件相對(duì)于水平面的傾斜，由測(cè)得的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī) 單元中通過(guò)與儲(chǔ)存在其中的、確定在步進(jìn)期間構(gòu)件的幾何取向及其運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比 較，計(jì)算出掩護(hù)支架框架在頂梁的前端上的相應(yīng)垂直于基床的高度，作為工作面開口的尺 度。借助本發(fā)明首先實(shí)現(xiàn)了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在使用掩護(hù)支架框架時(shí)只是由于求出的幾 何關(guān)系(其用相對(duì)較少的費(fèi)用)，就能求出頂梁前端部上的工作面開口(形式是為此位置求 出的垂直于基床的高度)，只要此工作面開口等于或略大于由采煤機(jī)在計(jì)劃作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的 工作面開口，則采煤機(jī)與相關(guān)的掩護(hù)支架框架之間就不存在相撞的危險(xiǎn)。如果持續(xù)地監(jiān)控 頂梁的前端上的工作面開口表明工作面開口太小，則通過(guò)相應(yīng)地操控采煤機(jī)可避免迫近的 碰撞。在單個(gè)的掩護(hù)支架框架上獲得的數(shù)據(jù)以更有利的方式額外地給出信息，此信息是關(guān) 于長(zhǎng)壁前部(Strebfront)的單個(gè)區(qū)段或整個(gè)長(zhǎng)壁前部在連續(xù)回采時(shí)的行為，這使各個(gè)開 采作業(yè)實(shí)現(xiàn)集成的過(guò)程控制。因此，從工作面開口與對(duì)相應(yīng)的開采作業(yè)適用的礦藏?cái)?shù)據(jù)(例如必要時(shí)在長(zhǎng)壁的 長(zhǎng)度上改變的煤層厚度)之間的關(guān)系，可推斷出，上覆層(Hangende)是否有置于掩護(hù)支架框架上的危險(xiǎn)，或在努力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化時(shí)是否面臨超出掩護(hù)支架框架的調(diào)整上極限的危險(xiǎn)。如果在收斂出現(xiàn)時(shí)掩護(hù)架支柱完全退回，并由于隨后加載的上覆層而阻塞了掩護(hù)支架框 架，并且不能再往前推，這時(shí)就有上覆層沖擊(Aufsetzen)的危險(xiǎn)；另一可能性在于，鋼結(jié) 構(gòu)在下調(diào)整極限上在掩護(hù)支架框架的雙紐線機(jī)構(gòu)(Lemniskatengetriebe)中或在頂梁/采 空區(qū)掩護(hù)架的鉸接位置中被阻止，并且不能再往前推。尤其在經(jīng)過(guò)煤層走向中的凹部或鞍 部時(shí)會(huì)出現(xiàn)上述的危險(xiǎn)瞬間，可通過(guò)相應(yīng)地設(shè)置各個(gè)所用采煤機(jī)的開采高度來(lái)對(duì)此加以考 慮。此外，工作面開口的相應(yīng)數(shù)據(jù)還可給出信息，此信息是關(guān)于從上覆層上的崩落、煤層變 薄、采煤機(jī)“在煤碳上行駛“或采煤機(jī)的可能的下盤切削(Liegendeinschnitt)。按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，在掩護(hù)支架框架上也可使用分體式的底部滑架，掩 護(hù)支架框架的步進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在兩個(gè)單個(gè)滑架之間，因此與彼此相連的滑架不同，可相互分 開地收縮掩護(hù)支架框架的所述兩個(gè)單個(gè)滑架，從而可實(shí)現(xiàn)所謂的“大象步”作為步進(jìn)控制。 在這樣的掩護(hù)支架框架中，尤其在對(duì)刨削作業(yè)來(lái)說(shuō)典型的較小的煤層厚度所用的掩護(hù)支架 框架中，在兩個(gè)單個(gè)滑架上分別設(shè)有傾斜傳感器。為此可規(guī)定，對(duì)于所述兩個(gè)單個(gè)滑架中的每個(gè)單個(gè)滑架，相應(yīng)的掩護(hù)架高度從測(cè) 得的傾斜角度中計(jì)算出來(lái)，所述傾斜角度是用于頂梁、采空區(qū)掩護(hù)架以及掩護(hù)支架框架的 左、右單個(gè)滑架，其中可規(guī)定，為掩護(hù)支架框架求出的掩護(hù)架高度從為兩個(gè)單個(gè)滑架算出的 掩護(hù)架高度值的平均值中計(jì)算而來(lái)。但為了識(shí)別由支柱沖擊(Stempelaufsetzer)引起的 問(wèn)題，或?yàn)榱朔治鲈谘谧o(hù)支架框架中是否已到達(dá)了調(diào)整上極限，需要在單個(gè)滑架上求出的 傾斜角度的基礎(chǔ)上，單獨(dú)地評(píng)判右半掩護(hù)架和左半掩護(hù)架的掩護(hù)架高度。按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，在計(jì)算機(jī)單元中在支柱于頂梁上的作用點(diǎn)范圍內(nèi)， 并在頂梁和掩護(hù)架梁之間的鉸鏈范圍內(nèi)，還額外地計(jì)算在掩護(hù)支架框架內(nèi)部的垂直于基床 的高度，由此得出的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)頂梁的在整個(gè)延伸上的高度位置，可在多個(gè)依次進(jìn)行的步 進(jìn)循環(huán)中推導(dǎo)出有關(guān)單個(gè)掩護(hù)支架框架的行為的指示，例如掩護(hù)支架爬升或下沉。按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，設(shè)置在掩護(hù)架構(gòu)件上的傾斜傳感器定位在構(gòu)件的彎 曲角度最小的位置上，這一點(diǎn)可用來(lái)在負(fù)載作用下將測(cè)量誤差降到最低。因?yàn)橐帽M可能高的精度來(lái)檢測(cè)高度，并且在單個(gè)掩護(hù)支架框架負(fù)載時(shí)由于掩護(hù) 支架框架的單個(gè)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力可能會(huì)出現(xiàn)高度損失誤差，按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定， 借助壓力傳感器來(lái)檢測(cè)步進(jìn)支架框架的支柱的支柱內(nèi)壓?；谙惹霸谙嚓P(guān)的掩護(hù)支架框架 中確定的標(biāo)準(zhǔn)行為，在不同的負(fù)載狀態(tài)下，可根據(jù)分別在作業(yè)時(shí)承受的負(fù)載，應(yīng)用有關(guān)的修 正因數(shù)，此修正因素考慮到了長(zhǎng)壁支架框架在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的彎曲應(yīng)力，如同按本發(fā)明的一 種實(shí)施例所規(guī)定的一樣。按本發(fā)明的一種實(shí)施例，通過(guò)設(shè)置在掩護(hù)支架框架的頂梁上的傾斜傳感器，橫向 于步進(jìn)方向測(cè)得頂梁朝水平面的傾斜。因此，在掩護(hù)支架框架的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可確定，處于過(guò) 程中的掩護(hù)支架框架是否還處于到相鄰的掩護(hù)支架框架的空隙遮蓋部的引導(dǎo)區(qū)域中。如果 兩個(gè)相鄰的掩護(hù)支架框架在高度或角度位置上具有很大的區(qū)別，則這樣的危險(xiǎn)會(huì)增強(qiáng)，即 在自動(dòng)前進(jìn)的情況下，掩護(hù)支架框架會(huì)從相互的空隙遮蓋部的交疊中移出并撞擊。因此，在 識(shí)別到關(guān)鍵的重疊情況時(shí)，可減少頂梁的回縮高度，或頂梁可在步進(jìn)循環(huán)之前在交疊中與 相鄰的掩護(hù)支架框架對(duì)準(zhǔn)，亦或可在重新安置相關(guān)的掩護(hù)支架框架之前中斷步進(jìn)循環(huán)，如 果此掩護(hù)支架框架移出所述交疊；那么同樣給出修正。
只要在開采工作時(shí)尺度精確地使用待控制的滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)作為采煤機(jī)，則按 本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，在構(gòu)成為滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)的采煤機(jī)中，通過(guò)檢測(cè)滾筒支承臂 的位置的傳感器測(cè)得實(shí)施上方部分切削的前方滾筒以及實(shí)施下方部分切削的滾筒的切削 高度，并在采煤機(jī)經(jīng)過(guò)每個(gè)掩護(hù)支架框架時(shí)，整個(gè)滾筒切削高度與將在相關(guān)的掩護(hù)支架框 架上通過(guò)計(jì)算機(jī)求出的工作面開口相比。因此，能夠使采煤機(jī)駛過(guò)長(zhǎng)壁與所用的掩護(hù)支架 的單個(gè)掩護(hù)支架框架的位置相匹配。此外按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，其中為采煤機(jī)的配屬于掩護(hù)支架框架的位置求 出的滾筒切削高度，借助位置同步分析配屬給以配屬的掩護(hù)支架框架的頂梁的時(shí)間上的支 架延遲接著為這個(gè)位置確定的工作面開口。因此還注意，所屬的掩護(hù)支架框架的頂梁的 尖端直至一至兩個(gè)支架步驟才延遲地達(dá)到采煤機(jī)建立的工作面開口，這被稱為支架延遲 (Ausbauverspatung )。為了對(duì)比地分析由采煤機(jī)建立的工作面開口和由掩護(hù)支架建 立的工作面開口，只能使用同一位置的高度數(shù)據(jù)。為此，在涉及的計(jì)算機(jī)單元中設(shè)定歷史切 削高度數(shù)據(jù)，并在相同的空間坐標(biāo)中與掩護(hù)架數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，只要掩護(hù)支架框架達(dá)到了相 應(yīng)的空間坐標(biāo)。這種方式也可稱為位置同步分析。按本發(fā)明的控制方法還通過(guò)以下方式來(lái)改善，即借助設(shè)置在輸送機(jī)和/或采煤機(jī) 上的傾斜傳感器，在掩護(hù)支架框架的步進(jìn)方向上檢測(cè)輸送機(jī)和/或采煤機(jī)相對(duì)于水平面的 傾斜。為此，傾斜傳感器設(shè)置在采煤機(jī)上就足夠了。盡管在工作面輸送機(jī)上行駛的且在上 面引導(dǎo)的采煤機(jī)在一定程度上與工作面輸送機(jī)一起構(gòu)成一個(gè)單元。但為改進(jìn)控制的精確度 適宜的是，工作面輸送機(jī)的傾斜通過(guò)設(shè)置在它上面傾斜傳感器來(lái)檢測(cè)。必要時(shí)，為實(shí)現(xiàn)控制 的目的，傾斜傳感器只設(shè)置在工作面輸送機(jī)也是足夠的。在此在細(xì)節(jié)上還規(guī)定，輸送機(jī)和/或采煤機(jī)的傾斜角度與在掩護(hù)支架框架的底部 滑架和/或在頂梁上測(cè)得的傾斜角度相比，由此構(gòu)成的角度差用于計(jì)算在掩護(hù)支架框架的 多個(gè)依次進(jìn)行的步進(jìn)循環(huán)中產(chǎn)生的工作面開口中。為此與之相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是，可更好控制切 削穿過(guò)煤層凹部或煤層鞍部，因?yàn)榭杉皶r(shí)識(shí)別到長(zhǎng)壁前部的行為，因此通過(guò)及時(shí)地控制開 采作業(yè)，可對(duì)工作面開口的位置和橫截面產(chǎn)生影響。按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，在頂梁的前端上，在支柱于頂梁上的作用點(diǎn)范圍內(nèi)， 并在頂梁和掩護(hù)架梁之間的鉸鏈范圍內(nèi)，在時(shí)間軸上求出描述了掩護(hù)支架框架的幾何形狀 的高度值，并從測(cè)量值在時(shí)間軸上的變化來(lái)確定由施加負(fù)載的巖石引起的收斂。收斂在此 是相關(guān)的工作面開口相對(duì)于起始高度的減小。從所用的掩護(hù)支架框架中，可一步一步地在 已安置掩護(hù)支架框架的每個(gè)位置上確定單個(gè)支架的收斂。在此，除了絕對(duì)的收斂以外，在掩 護(hù)支架框架的作業(yè)時(shí)間內(nèi)在時(shí)間上的收斂曲線也是決定性的。觀察收斂曲線可提前識(shí)別到 地質(zhì)構(gòu)造的不連續(xù)性或采礦邊緣，并在各個(gè)實(shí)際的作業(yè)條件方面優(yōu)化支架工作以及開采工 作。在此強(qiáng)調(diào)，與觀察支柱內(nèi)壓相比，工作面開口的幾何形狀的變化可產(chǎn)生明顯更好的關(guān)于 出現(xiàn)的收斂的圖形，因?yàn)閱蝹€(gè)掩護(hù)支架框架的支柱例如通過(guò)接通的限壓閥保護(hù)，以避免過(guò) 高的壓力，并因此在超過(guò)預(yù)設(shè)的壓力高度時(shí)，不能測(cè)得在時(shí)間軸上的收斂?？梢?guī)定，收斂以收斂參數(shù)的形式表現(xiàn)出來(lái)，此收斂參數(shù)基于頂梁的前端上的工作 面開口、基于頂梁相對(duì)于水平面在步進(jìn)方向上的傾斜、基于承載著頂梁的支柱的沉降以及 基于頂梁的端部。按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，通過(guò)從頂梁的位置朝上覆層的走向，推斷出采空區(qū)邊緣在頂梁上的位置，從而從收斂參數(shù)和/或頂梁在步進(jìn)方向上的傾斜，鑒于引入支架支 撐力確定掩護(hù)支架框架的位置。按本發(fā)明的一種實(shí)施例規(guī)定，加速度傳感器作為傳感器使用，這通過(guò)與重力加速 度的偏差來(lái)檢測(cè)加速度傳感器在空間中的角度位置。在此，為了排除由于所用構(gòu)件的振動(dòng) 而產(chǎn)生的誤差，規(guī)定，由加速度傳感器測(cè)得的測(cè)量值借助合適的減振方法來(lái)檢測(cè)并修正。以已知的方式可規(guī)定，單個(gè)掩護(hù)支架框架的位置在顯示單元中是視覺(jué)可見的，其 中適宜的是，以醒目的顏色在顯示單元中標(biāo)出識(shí)別到的與預(yù)定額定值的偏差，此偏差構(gòu)成 為風(fēng)險(xiǎn)。


在附圖中展示了本發(fā)明的以下描述的實(shí)施例。其中圖1在示意性的側(cè)視圖中示出了掩護(hù)支架框架，連同工作面輸送機(jī)以及當(dāng)作采煤 機(jī)使用的滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)，此掩護(hù)支架框架上設(shè)有傾斜傳感器；圖2在單個(gè)的視圖中示出了按圖1的掩護(hù)支架框架，其具有所屬的高度測(cè)量點(diǎn)的 標(biāo)記；圖3a_c示出了按圖1的掩護(hù)支架框架，它的構(gòu)件相互處于不同的幾何位置；圖4示出了按圖1的掩護(hù)支架框架的另一作業(yè)情況；圖5在示意性的視圖中示出了按圖1的在收斂作用時(shí)的掩護(hù)支架框架；圖6示出了按圖4的掩護(hù)支架框架，它具有良好的采空區(qū)邊緣位置；圖7示出了按圖4的掩護(hù)支架框架，它具有較差的采空區(qū)邊緣位置；圖8在前視圖中分別示出了按圖2的掩護(hù)支架框架，它的底部滑架具有不同的構(gòu) 造方式。
具體實(shí)施例方式圖1所示的長(zhǎng)壁裝備(Strebausrilstung)首先包含具有底部滑架(Bodenkufe) 11 的掩護(hù)支架框架10，兩個(gè)支柱12以平行的結(jié)構(gòu)設(shè)置在此底部滑架11上，在圖1中只可看 到一個(gè)支柱，并且此支柱在其上端部承載著頂梁(Hangenkappe) 13。頂梁13在其前端(左 邊)上朝著還將描述的采煤機(jī)的方向上伸出來(lái)，而采空區(qū)掩護(hù)架(BruchschilcOH借助鉸 鏈15鉸接在頂梁13的后方端部(右邊)上，其中此采空區(qū)掩護(hù)架被兩個(gè)支承導(dǎo)桿16撐住， 此兩個(gè)支承導(dǎo)桿16在側(cè)視圖中設(shè)在底部滑架11上。在所示的實(shí)施例中，掩護(hù)支架框架10 上設(shè)有三個(gè)傾斜傳感器17，即在底部滑架11上的傾斜傳感器17、在頂梁13的后方區(qū)域內(nèi) 靠近鉸鏈15的傾斜傳感器17、在采空區(qū)掩護(hù)架14上的傾斜傳感器17。未示出的是，在掩 護(hù)支架框架10的第四個(gè)可活動(dòng)構(gòu)件上(支承導(dǎo)桿16)同樣設(shè)有傾斜傳感器，其中從這四個(gè) 可能的傾斜傳感器17中必須分別設(shè)置三個(gè)傾斜傳感器，以便借助由此求出的傾斜值來(lái)確 定掩護(hù)支架框架在開采空間中的位置。此外，在圖1中在頂梁13的后方區(qū)域中示出的傾斜 傳感器17也可移到頂梁的前方區(qū)域中，只要在頂梁型材中為此提供了受保護(hù)的空間。就此 而言，本發(fā)明并不局限于傾斜傳感器的具體的圖1所示的結(jié)構(gòu)，而是可包含所有可能的組 合方案，即三個(gè)傾斜傳感器設(shè)置在掩護(hù)支架框架的四個(gè)可活動(dòng)構(gòu)件上。如圖8a至8c所示，在圖1及圖2的側(cè)視圖中所示的掩護(hù)支架框架10在此在底部滑架方面可基本上具有三個(gè)構(gòu)造形式。首先如圖8a所示，底部滑架11由兩個(gè)單個(gè)滑架構(gòu) 成，它們當(dāng)然通過(guò)一個(gè)固定的鋼結(jié)構(gòu)28固定地彼此相連，因此形成所謂的“隧道滑架“。此 隧道滑架雖然具有更好的高度活動(dòng) 性，但會(huì)出現(xiàn)更高的表面壓力，因此兩個(gè)單個(gè)滑架陷入 下盤(Liegende)中的趨勢(shì)更高。對(duì)此備選的是，底部滑架按圖8b由兩個(gè)部分滑架構(gòu)成，它們通過(guò)底板29彼此相 連，從而為底部滑架產(chǎn)生了更大的支承面。因此減少了表面壓力，并減少了掩護(hù)支架框架尤 其在滑架尖端范圍內(nèi)壓入下盤中的趨勢(shì)。但此構(gòu)造形式限制了掩護(hù)架高度快速變化的活動(dòng) 性，因?yàn)橛绕湓谘谧o(hù)架高度快速變大時(shí)步進(jìn)機(jī)構(gòu)37不能跟上快速下沉的工作面輸送機(jī)，因 為步進(jìn)機(jī)構(gòu)隨后貼靠在封閉的底板29上，這限制了高度匹配的可能性。最后在圖8c中示出了一個(gè)實(shí)施例，它優(yōu)選在煤層厚度較小時(shí)(約低于1.5m)在刨 削作業(yè)時(shí)使用。在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)有分體式的單個(gè)滑架35和36，步進(jìn)機(jī)構(gòu)37這樣設(shè)置在 它們之間，即可抬升在步進(jìn)方向上處于右邊的單個(gè)滑架35，而與在步進(jìn)方向上處于左邊的 單個(gè)滑架36無(wú)關(guān)。將單個(gè)滑架35和36分開可使掩護(hù)支架框架10以所謂的大象步步進(jìn)，由 此可避免兩個(gè)單個(gè)滑架35和36陷入下盤23中，并防止采出的礦石在單個(gè)滑架35、36前面 堆積和滾動(dòng)。這種采出的礦石在一定的作業(yè)條件下沒(méi)有相應(yīng)的對(duì)策就不能足夠快速地朝采 空區(qū)的方向上流走，然后越來(lái)越妨礙步進(jìn)過(guò)程，甚至在后繼的階段阻止步進(jìn)過(guò)程。在步進(jìn)過(guò) 程中通過(guò)其兩個(gè)支柱12的延長(zhǎng)，首先解除了掩護(hù)支架框架10的負(fù)載。緊接著，收縮與其中 一個(gè)單個(gè)滑架相連的支柱，從而繼續(xù)抬升相關(guān)的單個(gè)滑架，并當(dāng)把掩護(hù)支架框架10前進(jìn)前 面時(shí)可滑到位于下盤上的礦石上。如果掩護(hù)架安置好，則相關(guān)的單個(gè)滑架處于提高的水平 上。然后在下面的步進(jìn)過(guò)程中，借助另外的單個(gè)滑架交替地地經(jīng)歷相同的循環(huán)，因此以“跺 足步驟“的方式執(zhí)行單個(gè)的步進(jìn)過(guò)程。以相同的技術(shù)還可把陷入下盤中的單個(gè)滑架再次抬 高到下盤水平上。圖1所示的掩護(hù)支架框架10連接到工作面輸送機(jī)20上，此工作面輸送機(jī)20同樣 具有傾斜傳感器21，因此在長(zhǎng)壁裝備的控制方面通常還可獲得有關(guān)輸送機(jī)位置的數(shù)據(jù)。形 式為滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)22的采煤機(jī)在輸送機(jī)20上引導(dǎo)，此采煤機(jī)具有上滾筒23和下滾筒 24，其中在滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)22的區(qū)域內(nèi)還可設(shè)置傾斜傳感器25，此外還設(shè)有傳感器26， 用來(lái)檢測(cè)滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)22在長(zhǎng)壁相應(yīng)所處的位置，并設(shè)有標(biāo)尺27，用來(lái)測(cè)量滾筒式聯(lián) 合采煤機(jī)22的切削高度。通過(guò)把傳感器18設(shè)置在支柱12上，來(lái)補(bǔ)充長(zhǎng)壁裝備的測(cè)量技術(shù) 裝備，借助此傳感器18通過(guò)確定支柱12的失效高度改變頂梁13的高度位置。此外，行程 測(cè)量系統(tǒng)19集成在底部滑架11中，借助它可確定掩護(hù)支架框架10相對(duì)于工作面輸送機(jī)20 的相應(yīng)步進(jìn)行程。如同已經(jīng)描述的一樣，傾斜傳感器22設(shè)置工作面輸送機(jī)20上并不是強(qiáng) 制必需的，只要傾斜傳感器25設(shè)置在滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)22上。在這種情況下，但還可以額 外地設(shè)有傾斜傳感器21，用來(lái)改善精確度。如圖2所示，由于掩護(hù)支架框架10的已知的運(yùn)動(dòng)性，按照底部滑架11、采空區(qū)掩護(hù) 架14以及頂梁13相互之間的位置，可求出高度Iiph2和h3，其中高度Ill用來(lái)求出工作面開 口 30的垂直于基床的高度，而高度h2是指在掩護(hù)支架框架完全移出的情況下可能的超高 尺度，或指沖擊危險(xiǎn)(Aufsetzergefahr)的尺度，而高度h3可用來(lái)考察收斂。借助傾斜傳感 器17的測(cè)量值可求出高度Iiph2和h3，其中由這些傾斜傳感器17測(cè)得的數(shù)值在未進(jìn)一步示 出的計(jì)算機(jī)單元中與存儲(chǔ)在里面的基本參數(shù)進(jìn)行比較，此基本參數(shù)涉及此構(gòu)件的幾何取向以及它們的運(yùn)動(dòng)行為。為此規(guī)定，借助手持測(cè)斜儀在安裝狀態(tài)下測(cè)量頂梁13、采空區(qū)掩護(hù)架 14和底部滑架11，并把測(cè)量值輸入掩護(hù)支架框架10的相應(yīng)的控制器中，從而在單個(gè)的掩護(hù) 支架框架10安裝在長(zhǎng)壁裝備中之后對(duì)它進(jìn)行調(diào)校。然后只要在掩護(hù)架控制器中顯示了高 度值hp h2和h3，則可借助卷尺來(lái)重測(cè)這些高度值，并隨后相應(yīng)地調(diào)校這些傾斜傳感器由于在出現(xiàn)負(fù)載時(shí)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力，構(gòu)件的傾斜可能會(huì)出現(xiàn)變化，就此而言可規(guī) 定，通過(guò)引入取決于負(fù)載的修正因數(shù)來(lái)考慮相應(yīng)的角度誤差或在求出高度值時(shí)的誤差，其 方式是，借助相應(yīng)設(shè)置的傳感器通過(guò)求出掩護(hù)支架框架10的支柱12的支柱內(nèi)部壓力實(shí)現(xiàn) 在作業(yè)時(shí)出現(xiàn)的負(fù)載，并基于掩護(hù)支架框架10的構(gòu)件的行為的標(biāo)準(zhǔn)值，在相應(yīng)負(fù)載下形成 相應(yīng)的修正因數(shù)。如從圖3a、3b和3c所示，通過(guò)求出角度α的變化來(lái)求出采空區(qū)掩護(hù)架14的調(diào) 整(圖3a)。通過(guò)求出按圖3b的角度β和ε，可求出在頂梁13區(qū)域內(nèi)的角度變化，上述 角度的角度變化展示了掩護(hù)支架框架10在多個(gè)步進(jìn)循環(huán)中的在爬升或下沉的意義中的行 為。從圖3c看到的角度γ示出了底部滑架11在下盤上的位置。從上述的要求中可得出， 所用的傾斜傳感器17至少應(yīng)具有一個(gè)在120至180度的測(cè)量范圍，其中適宜的是，傾斜傳 感器17尤其具有0至360度的測(cè)量范圍。如同在圖4中再次示出的一樣，適宜的是，輸送機(jī)20以及采煤機(jī)22也配備了相應(yīng) 的傾斜傳感器，長(zhǎng)壁裝備的相應(yīng)單個(gè)的掩護(hù)支架框架10連接到此輸送機(jī)20上，此采煤機(jī) 22 (以滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)19的形式)在輸送機(jī)20上引導(dǎo)并具有上滾筒23和下滾筒24，因 此通過(guò)使用所述傾斜值，將滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)22的整個(gè)的求出的滾筒切削高度與由掩護(hù) 支架框架10提供的工作面開口 30相比。從圖4所示的實(shí)施例中可看到，由于輸送機(jī)20連 同滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)22進(jìn)行爬升，所以在頂梁13的前緣區(qū)域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)碰撞危險(xiǎn)。如同從圖5可知的一樣，高度值Iiph2和h3也可給出信息，此信息是關(guān)于在地下煤 礦開采中不可避免的收斂，此收斂是由于上覆層31加載在位于下盤32上的掩護(hù)支架框架 10的頂梁13上而產(chǎn)生的，這如同負(fù)載箭頭34所示的一樣。在圖5中示意性地示出了，在上 覆層31和下盤32之間還有采煤工作面33。通過(guò)觀察各個(gè)掩護(hù)支架框架10的幾何形狀，并結(jié)合出現(xiàn)的收斂效應(yīng)，可推斷出采 空區(qū)邊緣的位置，如圖6和7所示的一樣。在圖6所示的掩護(hù)支架框架10的位置上(這是基于傾斜傳感器17的值求出的)， 采空區(qū)邊緣25位于頂梁13的后方區(qū)域，這意味著，最優(yōu)地利用了掩護(hù)支架框架的承載能 力，因?yàn)橹Ъ苤瘟鲗?dǎo)到掩護(hù)支架框架的范圍內(nèi)，在此掩護(hù)支架框架中在上覆層控制方 面可達(dá)到最佳的效果。在掩護(hù)支架框架10步進(jìn)時(shí)，可擦掉可能構(gòu)成在頂梁13表面上的巖 石墊層。底部滑架略微上升，并因此可良好地滑到構(gòu)成在下盤32上的礦石上。掩護(hù)支架框 架10的這種位置的結(jié)果是，在推進(jìn)支架時(shí)幾乎不會(huì)出現(xiàn)上層崩落，因此長(zhǎng)壁裝備必要時(shí)還 可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的、故障少的作業(yè)。與之相反，在圖7所示的掩護(hù)支架框架10中可看到頂梁13和采空區(qū)掩護(hù)架14的 位置，采空區(qū)邊緣35關(guān)于頂梁13往前移得太遠(yuǎn)(大約在支柱12的連接范圍內(nèi))。因此由 于在上覆層31中缺乏支撐，頂梁13的采空區(qū)側(cè)的端部就會(huì)往上擠壓，因此頂梁13的前方 尖端指向下面。只要由傾斜傳感器17提供的數(shù)據(jù)識(shí)別到了頂梁13的這種位置，則可進(jìn)行 相應(yīng)的控制，以避免與這種掩護(hù)架控制有關(guān)的缺點(diǎn)。
如未進(jìn)一步示出的一樣，借助在單個(gè)掩護(hù)支架框架10以及輸送機(jī)20和采煤機(jī)22 上獲得的傾斜測(cè)量數(shù)據(jù)，還可從整體上在工作面的整個(gè)長(zhǎng)度檢測(cè)長(zhǎng)壁裝備的行為。如果在 長(zhǎng)壁的單個(gè)區(qū)域內(nèi)例如由于地質(zhì)異常(如凹部或鞍部)，在長(zhǎng)壁的其他區(qū)域進(jìn)行開采工作 和支架工作時(shí)出現(xiàn)了偏差，則很快可在監(jiān)控裝置中看到相應(yīng)的問(wèn)題區(qū)，因此可在這個(gè)區(qū)域 通過(guò)有針對(duì)性的方式相應(yīng)地調(diào)整開采工作和支架工作。
此文獻(xiàn)在以下描述、專利權(quán)利要求、摘要以及附圖中公開的內(nèi)容的特征是很重要 的，它們既可單獨(dú)地也可任意組合地在不同的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種在地下煤礦開采中控制長(zhǎng)壁開采作業(yè)的方法，此長(zhǎng)壁開采作業(yè)具有工作面輸送機(jī)(20)、至少一個(gè)采煤機(jī)(22)以及液壓式掩護(hù)支架，其中借助在每個(gè)掩護(hù)支架框架(10)的四個(gè)主構(gòu)件，如底部滑架(11)、采空區(qū)掩護(hù)架(14)、支承導(dǎo)桿(16)以及頂梁(13)的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個(gè)上安裝的傾斜傳感器(17)，檢測(cè)掩護(hù)架構(gòu)件在步進(jìn)方向上相對(duì)于水平面的傾斜，由測(cè)得的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)單元中通過(guò)與儲(chǔ)存在其中的、確定在步進(jìn)期間構(gòu)件的幾何取向及其運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算出掩護(hù)支架框架(10)在頂梁(13)的前端上的相應(yīng)垂直于基床的高度(h1)作為工作面開口(30)的尺度。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中掩護(hù)支架框架(10)使用分體式的底部滑架，其中掩 護(hù)支架框架的步進(jìn)機(jī)構(gòu)(37)設(shè)置在掩護(hù)支架框架(10)的所述兩個(gè)單個(gè)滑架(35、36)之 間，并在兩個(gè)單個(gè)滑架(35、36)上分別設(shè)有傾斜傳感器(17)。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其中對(duì)于所述兩個(gè)單個(gè)滑架(35、36)中的每個(gè)單個(gè)滑架， 相應(yīng)的掩護(hù)架高度從測(cè)得的、用于頂梁(13)、采空區(qū)掩護(hù)架(14)以及用于掩護(hù)支架框架 (10)的左單個(gè)滑架(35)、右單個(gè)滑架(36)的傾斜角度中計(jì)算出來(lái)。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其中為掩護(hù)支架框架(10)求出的掩護(hù)架高度從為兩個(gè)單 個(gè)滑架(35、36)算出的掩護(hù)架高度值的平均值中計(jì)算而來(lái)。
5.按權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在計(jì)算機(jī)單元中，在支柱(12)于頂梁 (13)上的作用點(diǎn)范圍內(nèi)，并在頂梁(13)和掩護(hù)架梁(14)之間的鉸鏈(5)的范圍內(nèi)，還額外 地計(jì)算出在掩護(hù)支架框架(10)內(nèi)部的垂直于基床的高度(h2、h3)。
6.按權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中設(shè)置在掩護(hù)架構(gòu)件(11、13、14)上的傾 斜傳感器(17)定位在構(gòu)件的彎曲角度最小的位置上。
7.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中借助壓力傳感器來(lái)檢測(cè)掩護(hù)支架框架 (10)的支柱(12)的支柱內(nèi)壓。
8.按權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中根據(jù)通過(guò)支柱內(nèi)壓表示的掩護(hù)支架框 架(10)的負(fù)荷能力，掩護(hù)架構(gòu)件(11、13、14)的相當(dāng)于測(cè)得的負(fù)載的彎曲以取決于負(fù)載的 誤差補(bǔ)償?shù)男问接糜诟叨瘸叽鏞iptvh3)的計(jì)算當(dāng)中。
9.按權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)設(shè)置在掩護(hù)支架框架(10)的頂梁 (13)上的傾斜傳感器(17)，橫向于步進(jìn)方向測(cè)得頂梁(13)朝水平面的傾斜。
10.按權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在構(gòu)成為滾筒式聯(lián)合采煤機(jī)(22)的 采煤機(jī)中，通過(guò)檢測(cè)滾筒支承臂的位置的傳感器測(cè)得實(shí)施上方部分切削的前方滾筒(23) 的切削高度，并測(cè)得實(shí)施下方部分切削的滾筒(24)的切削高度，并在采煤機(jī)(22)經(jīng)過(guò)每個(gè) 掩護(hù)支架框架(10)時(shí)，將整個(gè)滾筒切削高度與在相關(guān)的掩護(hù)支架框架(10)上通過(guò)計(jì)算機(jī) 求出的工作面開口 (30)相比。
11.按權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中為采煤機(jī)(22)的配屬于掩護(hù)支架 框架(10)的位置求出的滾筒切削高度，借助位置同步分析配屬給以配屬的掩護(hù)支架框架 (10)的頂梁(13)的時(shí)間上的支架延遲接著為這個(gè)位置確定的工作面開口(30)。
12.按權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中借助設(shè)置在輸送機(jī)(20)和/或采煤 機(jī)(22)上的傾斜傳感器(21、25)在掩護(hù)支架框架(10)的步進(jìn)方向上檢測(cè)輸送機(jī)(20)和 /或采煤機(jī)(22)相對(duì)于水平面的傾斜。
13.按權(quán)利要求12所述的方法，其中將輸送機(jī)(20)和/或采煤機(jī)(22)的傾斜角度與 2在掩護(hù)支架框架(10)的底部滑架(11)和/或在頂梁(13)上測(cè)得的傾斜角度相比，由此構(gòu) 成的角度差用于計(jì)算在掩護(hù)支架框架(10)的多個(gè)依次進(jìn)行的步進(jìn)循環(huán)中產(chǎn)生的工作面開 口(30)。
14.按權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中在頂梁(13)的前端上，在支柱(12) 于頂梁(13)上的作用點(diǎn)范圍內(nèi)，并在頂梁(13)和掩護(hù)架梁(14)之間的鉸鏈(15)的范圍 內(nèi)，在時(shí)間軸上求出描述了掩護(hù)支架框架(10)的幾何形狀的高度值(hp h2、h3)，并從測(cè)量 值在時(shí)間軸上的變化來(lái)確定由施加載荷的巖石引起的收斂。
15.按權(quán)利要求14所述的方法，其中所述收斂以收斂參數(shù)的形式表現(xiàn)出來(lái)，此收斂參 數(shù)基于頂梁(13)的前端上的工作面開口(30)、基于頂梁(13)在步進(jìn)方向上相對(duì)于水平面 的傾斜、基于承載著頂梁(13)的支柱(12)的沉降以及基于頂梁(13)的采空區(qū)側(cè)的端部。
16.按權(quán)利要求14或15所述的方法，其中從收斂參數(shù)和/或頂梁(13)在步進(jìn)方向上 的傾斜，可鑒于引入支架支撐力確定掩護(hù)支架框架(10)的位置。
17.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中加速度傳感器作為傳感器(17)使用， 這通過(guò)與重力加速度的偏差來(lái)檢測(cè)加速度傳感器在空間中的角度位置。
18.按權(quán)利要求17所述的方法，其中為了排除由于所用構(gòu)件的振動(dòng)而產(chǎn)生的誤差，由 加速度傳感器測(cè)得的測(cè)量值借助合適的減振方法來(lái)檢測(cè)并修正。
19.按權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中單個(gè)掩護(hù)支架框架(10)的位置在顯 示單元中是視覺(jué)可見的。
20.按權(quán)利要求19所述的方法，其中以醒目的顏色在顯示單元中標(biāo)出識(shí)別到的與預(yù)定 額定值的偏差，此偏差構(gòu)成為風(fēng)險(xiǎn)。
全文摘要
一種在地下煤礦開采中控制長(zhǎng)壁開采作業(yè)的方法，此長(zhǎng)壁開采作業(yè)具有工作面輸送機(jī)(20)、至少一個(gè)采煤機(jī)(22)以及液壓式掩護(hù)支架，其中借助在每個(gè)掩護(hù)支架框架(10)的四個(gè)主構(gòu)件，如底部滑架(11)、采空區(qū)掩護(hù)架(14)、支承導(dǎo)桿(16)以及頂梁(13)的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個(gè)上安裝的傾斜傳感器(17)，檢測(cè)掩護(hù)架構(gòu)件在步進(jìn)方向上相對(duì)于水平面的傾斜，由測(cè)得的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)單元中通過(guò)與儲(chǔ)存在其中的、確定在步進(jìn)期間構(gòu)件的幾何取向及其運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算出掩護(hù)支架框架(10)在頂梁(13)的前端上的相應(yīng)垂直于基床的高度(h1)作為工作面開口(30)的尺度。
文檔編號(hào)E21C25/56GK101970795SQ200880127131
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者A·莫扎爾, M·容克爾 申請(qǐng)人:拉格股份公司