CN101828004A - 用于控制切割式采矿机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制在长壁工作面开采中能沿回采工作面移动的切割式采矿机的方法，在该方法中借助一红外摄像机(10)观测相应由采矿机新暴露的工作面前壁(4)的热辐射，并且根据此观测生成用于随后的采矿工作行程的控制数据。为了使此方法没有干扰并且更好地适合于实践，本发明提出，对热辐射的观测垂直于工作面前壁(4)并且以与采矿机的切割工具的一最小距离进行，确定一具有一特征性序列的在导热性不同的层之间的界面的标准层包(X)，在每个采矿工作行程结束时根据热量图确定此标准层包(X)关于工作面界面的走势，并且根据标准层包的所述走势生成用于采矿机的下一采矿工作行程的控制数据。

Description

用于控制切割式采矿机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制尤其是用于采煤的切割式采矿机的方法，该切割式采矿机能在长壁工作面开采中在工作面内沿着回采工作面移动，在该方法中借助于至少一个配设于该采矿机的红外摄像机观测相应由该采矿机新暴露的工作面前壁的热辐射，并且根据此观测生成用于该采矿机的随后的采矿工作行程的控制数据。

背景技术

这样的方法从WO 2006/119534 A1已知。该已知的方法从每个矿工或地质学家都已知的现象出发，即在层状矿床中例如在煤矿床中通常薄的岩石层嵌在要开采的开采物中，它们平行于矿层的顶层和底层延伸。与此相关地，上述方法源自如下的思想，即当在具有这样嵌入的岩石层的矿层中使用切割式采矿机时，在采矿工作期间比到周围煤炭中将更多的能量(摩擦热)引入到这些岩石层中，并且这些嵌入的岩石层因此比周围的煤更强烈地受热。在该已知的方法中，此增强的受热应借助红外摄像机检测，以便以这种方式测量这些嵌入的岩石层至相对于工作面的下和/或上界面的距离并且基于此测量来在下一采矿工作行程期间控制采矿机。

为了在采矿工具的作用区域与利用红外摄像机的测量之间损失尽可能少的引入的热量，应尽可能靠近和紧邻采矿机的采矿工具的作用区域地测量热辐射。

但该已知的方法并未在实践中得到证实，更确切地说由于多种原因。一方面，由于进行的切削工作而引起的受热特别是在薄岩石层或由软的或脆性岩石构成的层中并不明显比在周围的煤炭中高。另一方面，在紧邻采矿机的切割区的区域中进行测量时产生一系列问题，这些问题使得几乎不可能足够精确地确定热辐射。首先，出于空间原因，红外摄像机的光轴必须相对于工作面前壁倾斜地设置，测量场由此梯形地失真。另外，该失真的测量场处于粉尘负荷非常大的区域中，在那里为了使粉尘沉降还进行喷水。粉尘和水雾还严重妨碍对新暴露的工作面前壁的热辐射的测量。最后，可能出现这样的情况，即嵌入的岩石层在矿层的走势中变薄或者否则消失。在此情况下，以此岩石层为目标的控制将失去目标。

发明内容

因此，本发明的目的在于，这样改进开头所述类型的方法，即，使得该方法适合于实践并且避免上述的问题。

为了实现此目的，本发明由开头所述类型的方法出发提出：

a)对工作面前壁的热辐射的观测垂直于该工作面前壁进行，并且由红外摄像机采集的测量场的边缘沿工作面纵向观察与采矿机的切割工具具有至少等于该测量场的一半宽度的距离，

b)在观测工作面前壁的热辐射时，确定一具有一特征性序列的在导热性不同的层之间的界面的标准层包(Leitschichtpaket)，

c)在每个采矿工作行程结束时，根据在该采矿工作行程中记录的热量图确定该标准层包关于工作面的上和下界面的走势，

d)根据标准层包的该走势生成用于采矿机的下一采矿工作行程的控制数据。

与前述的已知方法不同，按照本发明的方法不再针对于嵌入煤层中的较硬的岩石层，而是针对于煤层本身的层结构。已知，煤层由于它们的形成历史不是均质地构成，而是由不同的彼此接续的、以不同的厚度沉积的带构成，这些带在煤炭岩相学中被称为煤岩组分(例如镜煤、暗煤、亮煤或丝炭)并具有不同的物理和化学性质。其中，这些不同的物理性质包括导热性。

在相应新暴露的工作面前壁处，热量从较暖的岩体流出到工作面空间的较冷的风流中。但此热量流出在矿层的厚度上不是均匀的，而是在暴露的煤炭具有较大导热性之处较密集，而在暴露的煤炭的导热性较低之处较小。总之，在煤层的整个厚度上看去得到特殊的温度分布图，它类似于指纹地是此煤层的特征。

特别的特征是在导热性不同的层之间的界面的序列。在利用红外摄像机观测工作面前壁时由此识别出这些界面，即在这些界面的区域内在小的厚度范围上测量较大的温度差。以这种方式可以在煤层内部限定一具有一特别特征性序列的在导热性不同的层之间的界面的标准层包，并且将该标准层包在煤层内部的位置用于生成控制数据。

此基本全新类型的、对标准层包的确定使得可将红外摄像机以与采矿机切割区的这样的距离设置，即，使得测量不再会受测量场失真、粉尘或水雾的影响。由此特别是可以建立采煤工作面的明显更精确的并且细微区分的热量图，并且可以根据此热量图在煤层中限定上述的标准层包。

根据本发明方法的一种特别优选的实施形式规定，在采矿工作行程期间沿着工作面前壁与路径有关地以规则的间隔记录热量图，并且在采矿工作行程结束时将这些热量图组合成工作面前壁的一个总热量图，该总热量图表示标准层包关于工作面的上和/或下界面的走势，并且接着根据此总热量图自动地或者借助人力辅助地生成用于采矿机的下一采矿工作行程的控制数据。

将各个热量图组合成工作面前壁的一个总热量图具有这样的优点，即能通过内插法以简单的方式和方法消除各错误测量。借助人力辅助对该总热量图进行评价具有以下附加的优点，即必要时附加地在生成控制数据时可考虑矿工的关于煤层的可能走势的经验知识。

合理地，在确定所述标准层包时，通过边缘检测(霍夫变换)确定在导热性不同的层之间的界面。利用此方法能从各个热量图以及总热量图的极大量的数据中以简单的方式确定在导热性不同的层之间的界面，并且能限定上述的、具有一特征性序列的这样的界面的标准层包。

根据本发明的方法的一种特别有利的改进方案规定，借助至少另一个红外摄像机附加地建立工作面的相应新切割的上界面的热量图，并且鉴于煤炭或岩石的存在对此附加的热量图进行分析并将它用于生成用于采矿机的下一采矿工作行程的控制数据。该附加的红外摄像机仅提供煤炭或围岩已被切割的概率值。用此摄像机获得的数据流入到用于下一采矿工作行程的控制数据的生成中。

附图说明

下面根据附图更详细地描述本发明的实施例。在附图中：

图1示出切割式采矿机和摄像机布置结构的、垂直于工作面前壁观察的视图；

图2示出沿图1中的线II的剖视图；以及

图3示出工作面前壁的总热量图的一部分。

具体实施方式

在附图中，切割式采矿机、在此为滚筒式采煤机的机体用附图标记1标出。该机体在下面设有滚轮式滑靴2，这些滚轮式滑靴在工作面输送机3上能沿工作面的工作面前壁4移动。工作面输送机3因此同时是用于切割式采矿机的轨道。

在沿行进方向位于前方和后方的端部处，摆动臂5和6支承在机体1上，这些摆动臂5和6分别承载切割滚筒7和8，这些切割滚筒7和8在圆周上配备有切割工具。

大致在机体1的中间存在一摄像机支承件9，一红外摄像机10安装在该摄像机支承件上，该红外摄像机的光轴11垂直于工作面前壁4延伸。

红外摄像机10在工作面前壁上采集一矩形的测量场12，该测量场在图1中用点划线示出。沿工作面纵向看，此测量场12的侧向边缘与采矿机的切割工具具有一距离，该距离至少等于该测量场12的一半宽度。光轴11的垂直于工作面前壁4的延伸和该最小距离确保红外摄像机10对切割工具的切割工作的热量测量不由于粉尘产生或者被喷洒的水雾而失真。当然，最好的是，采矿机的切割工具与红外摄像机10的测量场12之间的距离尽可能大。由于此原因，在该实施例中，红外摄像机10大致在中间设置在机体1上。以这种方式，红外摄像机10的测量场12同采矿机的所有切割工具具有该最大可能的距离，更确切地说，具有明显大于测量场12的整个宽度的距离。

红外摄像机10在采矿机的采矿工作行程期间以规则的间隔沿工作面前壁4产生热量图，这些热量图分别采集整个测量场并且沿工作面纵向看彼此交叠。各个热量图在采矿工作行程结束时通过缝合/结合(Stitching)组合成一个总热量图13，在图3中示出该总热量图的一部分。在该总热量图13上清楚地看到导热性不同的煤岩组分的、对于此矿层特征性的层顺序。在此，通过边缘检测(霍夫变换)来强调在导热性不同的层之间的界面，从而也能明显看出在各个煤岩组分的导热性方面的小差别。

在评价总热量图13时，在矿层厚度内部选出一标准层包，该标准层包具有一特别特征性序列的在导热性不同的层之间的界面。这样的标准层包在实施例的图1中用X标出。在正常情况下，这样的标准层包与矿层的顶层和底层等距地延伸。出于此原因，可根据测量的、在标准层包X与工作面的由采矿机切割暴露的上和下界面之间的距离来确定工作面的走势是否服从矿层的走势。如果在这两个走势中存在差别，则可生成用于采矿机的下一采矿工作行程的控制数据，这些控制数据控制该采矿机，使得这两个走势再次接近，即工作面的走势尽可能精确地服从矿层的走势。

上述的控制还可这样来改进，即在采矿机的机体1上安装另一个红外摄像机14，该摄像机对准工作面的新暴露的上界面，并且附加地产生该上界面的热量图。鉴于煤炭或岩石的存在来分析这些热量图，以便获得控制数据，借助这些控制数据可在下一采矿工作行程时附加地这样控制采矿机，使得工作面的上界面的走势尽可能精确地并且没有煤炭损失地服从煤炭顶层的走势。

Claims (4)

1.用于控制尤其是用于采煤的切割式采矿机的方法，该切割式采矿机能在长壁工作面开采中在工作面内沿回采工作面移动，在该方法中借助至少一个配设于该采矿机的红外摄像机(10)观测相应由该采矿机新暴露的工作面前壁(4)的热辐射，并且根据此观测生成用于控制采矿机的随后的采矿工作行程的控制数据，其特征在于，

a)对工作面前壁(4)的热辐射的观测垂直于该工作面前壁(4)进行，并且由红外摄像机(10)采集的测量场(12)的边缘沿工作面纵向观察与采矿机的切割工具具有至少等于测量场(12)的一半宽度的距离，

b)在观测工作面前壁(4)的热辐射时，确定一具有一特征性序列的在导热性不同的层之间的界面的标准层包(X)，

c)在每个采矿工作行程结束时，根据在该采矿工作行程中记录的热量图确定所述标准层包(X)关于工作面的上和下界面的走势，

d)根据标准层包(X)的所述走势生成用于采矿机的下一采矿工作行程的控制数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采矿工作行程期间沿工作面前壁(4)与路径有关地以规则的间隔记录热量图，并在采矿工作行程结束时将所述热量图组合成工作面前壁(4)的一个总热量图(13)，该总热量图表示标准层包(X)关于工作面的上和/或下界面的走势，并接着根据所述总热量图(13)自动地或者借助人力辅助地生成用于采矿机的下一采矿工作行程的控制数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定标准层包(X)时通过边缘检测(霍夫变换)来确定在导热性不同的层之间的界面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助至少另一个红外摄像机(14)附加地建立工作面的相应新暴露的上界面的热量图，并且鉴于煤炭或岩石的存在对该附加的热量图进行分析并将它用于生成用于下一采矿工作行程的控制数据。

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