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EP2242900A1 - Method for controlling longwall mining operations by identifying boundary layers - Google Patents

Method for controlling longwall mining operations by identifying boundary layers

Info

Publication number
EP2242900A1
EP2242900A1 EP08707764A EP08707764A EP2242900A1 EP 2242900 A1 EP2242900 A1 EP 2242900A1 EP 08707764 A EP08707764 A EP 08707764A EP 08707764 A EP08707764 A EP 08707764A EP 2242900 A1 EP2242900 A1 EP 2242900A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chisel
mining
borne sound
rock
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08707764A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Junker
Armin Mozar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RAG AG
Original Assignee
RAG AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RAG AG filed Critical RAG AG
Publication of EP2242900A1 publication Critical patent/EP2242900A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C25/00—Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/56—Slitting by cutter cables or cutter chains or by tools drawn along the working face by cables or the like, in each case guided parallel to the face, e.g. by a conveyor or by a guide parallel to a conveyor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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
    • E21C35/24—Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D23/00—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
    • E21D23/12—Control, e.g. using remote control

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 underground coal mining.
  • the invention is therefore based on the object to show a method of the type mentioned, which allows monitoring of an intervention of the mining machine in the adjacent rock.
  • the basic idea of the invention is that at least one sensor for detecting structure-borne sound data generated by the intervention of the mining machine in coal and / or secondary rock is arranged on the shield extension points and in a downstream computer unit on the basis of the recorded structure-borne noise an incision of the mining machine into the neighboring rock is determined according to the vibration data.
  • the invention first of all makes use of the finding that, when a mining machine intervenes in the coal on the one hand and in the neighboring rock on the other hand, the mining machine produces a different structure-borne noise which manifests itself in different vibrations transmitted in the neighboring rock horizon. Since during the extraction work, the individual shield expansion point are braced with correspondingly high pressure between the hanging and the lying, it is possible to tap in the field of a single shielding structure transmitted from the hanging or lying down structure-borne sound quasi in the manner of a stethoscope.
  • an inclination sensor which is arranged in the floor skid and / or the hanging end cap of the shield fitting and is designed as an acceleration sensor with high sensitivity, is used to record the structure-borne sound data.
  • inclination sensors are also provided for other control reasons associated with corresponding road construction equipment shield extension points, for example, to calculate from the inclination data of the Schildausbaugestelle the longwall, so that such inclination sensors are generally present and thus take on an additional task in boundary layer detection.
  • At least one structure-borne sound microphone be used for detecting the structure-borne sound data or recording the vibration data on the floor cleat and / or the hanging end cap of the shield construction frame.
  • the inventive method can be used in particular when using a roller cutter loader as a production machine, because the extraction bits arranged distributed over the circumference of the respective roller produce a corresponding structure-borne noise when they enter their cutting track and in the course of this cutting track.
  • the frequency of the bit entry into the material to be cut depends on the number of revolutions of the roll, the stocking density of the roll with the mining chisels and the walking speed of the chipper.
  • the structure-borne sound varies with the cutting resistance, which in turn depends on the nature of the coal or the secondary rock and the chip shape generated by the extraction chisel.
  • Signal chisel are arranged.
  • both the number and the angular distribution of the signal bits around the roller can be made variable. Since at a known circumferential distance between the signal bits, the respective engagement time of the signal bits can be determined in adjacent rock and / or coal, it is possible to calculate in this embodiment of the invention, the depth of engagement of the roller in the adjacent rock in the downstream computer unit. It is necessary that the signal bits have special mechanical properties compared to the normal mining bits.
  • the signal bits may have a slightly increased cutting radius and / or a particular geometry and / or be supported in a particular bit holder, which generates a special natural frequency when cutting the roller in adjacent rock, which superimposes the engagement frequency of the signal bit in the secondary rock reinforcing ,
  • a frequency analysis is provided for the evaluation of the recorded structure-borne sound data in order to make the required distinction between the large numbers on the roll extraction chisels and arranged only in a smaller number of signal chisels.
  • a sensor for detecting the location of the mining machine is located in the longwall, so in the computer unit, a spatial relationship can be made between the position of the mining machine and the associated shield frame.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a shield expansion frame with inclination sensors arranged thereon in connection with a conveyor and a roller skid loader used as mining machine;
  • FIG. 1 is a schematic side view of a shield expansion frame with inclination sensors arranged thereon in connection with a conveyor and a roller skid loader used as mining machine;
  • FIG. 2 shows a mining machine according to FIG. 1 in a lying incision in a schematic illustration
  • Fig. 4 shows an embodiment of the roller according to Figure 3 with additionally arranged thereon chisels.
  • 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 hanging end cap 13 protrudes at its front (left) end in the direction of the still to be described extraction machine, is on the rear, right end of the Hangendkappe 13 a broken shield 14 articulated by means of a joint 15, wherein the fracture shield 14 is supported by in the side view of two on the Bodenkufe 1 1 resting support arms 16.
  • inclination sensors 17 Mounted on the shield support 10 are three inclination sensors 17, an inclination sensor 17 on the bottom skid 11, an inclination sensor 17 in the rear area of the hanging end cap 13 in the vicinity of the joint 15, and an inclination sensor 17 on the fracture shield 14.
  • These inclination sensors are known in the art illustrated and described below with respect to the method of the invention described embodiment of trained on the Bodenkufe 1 1 inclination sensor 17 as an acceleration sensor with such high sensitivity that this sensitivity is suitable for receiving vibrations occurring at the Bodenkufe 1 1.
  • the further tilt sensors can be used to control the expansion work in the longwall equipment shown in Figure 1, which is at most supplemental relevant to the realization of the present invention.
  • stamp pressure sensor 18 additionally provided on a stamp 12 as well as a path measuring device 19 provided for in the area of the bottom recess for the walking mechanism.
  • the shield support frame 10 shown in Figure 1 is struck on a 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 recovery machine in the form of a Walzenschrämladers 22 is guided with an upper roller 23 and a lower roller 24, wherein also in the region of the Walzenschrämladers 22, a tilt sensor 25 may be disposed, further, a sensor 26 for detecting the respective location of the Walzenschrämladers 22nd in the longwall and reed rods 27 for cutting height measurement.
  • the lower roller 24 operates in an incision in the prone 29, wherein in turn the direction of rotation of the lower roller 24 is illustrated by the arrow 31.
  • the placement of the lower roller 24 with extraction chisels 33 can be seen in addition from FIG. 3, the depth of the lying incision being indicated at 32. It can be seen that in the illustrated embodiment, two mining chisels 33 are simultaneously in the lying incision, while a mining chisel 33 cuts in the coal horizon 35 and the other mining chisel 33 are not in material engagement, thus rotate freely.
  • This configuration is followed by different vibrations defined by the structure-borne noise generated by the engagement of the extraction chisel 33, which are transmitted in the horizontal plane 29, so that these vibrations are picked up by the inclination sensor 17 arranged in the bottom skid 11 of the shield support frame 12 and analyzed in the downstream computer unit can.
  • a chisel 34 is still in full engagement with the prone 29, while the subsequent chisel 34 just begins its incision into the prone 29 according to the predetermined by the cruising speed of the roller engagement.
  • the engagement cycle of the signal bits 34 with the free passage of the signal chisel, the cut in the neighboring rock and the cut into coal;
  • knowing the rotational speed of the roller 24 and the length of the cutting phase of the individual signal bits can be identified over which period of time the signal bit cuts into engagement with the horizontal 29 and how long it is outside the lying incision. From this, the depth 32 of the horizontal section can be calculated.
  • the selectivity of the inventive method is significantly improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)

Abstract

Disclosed is a method for controlling longwall coal mining operations comprising a face conveyor (20), at least one extraction machine (22), and a hydraulic shield support. In said method, at least one sensor (17) is arranged on the shield support frames (10) in order to sense solid-borne noise data generated by the intervention of the extraction machine (21) in coal (35) and/or country rock (28, 29), and a cut of the extraction machine (22) into the country rock (28, 29) is determined in a computer unit that is connected thereafter on the basis of the recorded oscillation data corresponding to the generated solid-borne noise.

Description

Verfahren zum Steuern von Strebbetrieben mittels Grenzschichterkennung Method for controlling struts using boundary layer detection
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von einen Strebförderer, wenigstens eine Gewinnungsmaschine sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau.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 underground coal mining.
Bei der Steuerung von Strebbetrieben während des 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 zu einer Automatisierung der Steuerung befinden sich in der Entwicklung beziehungsweise bereits im Einsatz, wie zum Beispiel sensorische Grenzschichterkennung/-steuerung, Lernschrittverfahren, Erkennung und Steuerung des Rückweges des Schreitausbaus, automatisiertes Schreiten des Schreitausbaus und automatisches Einhalten einer vorgegebenen Sollneigung des Strebförderers.In the control of long-distance operations during the infringement, it is generally about the best possible use of the machine capacities provided while avoiding stoppages, where possible, an automation of the necessary control operations should be given to avoid erroneous human decisions. Approaches to an automation of the control are in development or already in use, such as sensory boundary layer detection / control, learning step method, detection and control of the way back of the walking extension, automated walking of the walking structure and automatic compliance with a predetermined target inclination of the longwall conveyor.
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 Nebengestein arbeitet. Die entsprechende Kenntnis ist zum einen wichtig im Hinblick auf die Reduzierung des Bergeanfalls bei der Gewinnungsarbeit, da jeder 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 Durch- örterung von Störungen oder dem Durchfahren von Sätteln oder Mulden erforderlich sein, einen planmäßigen Liegendeinschnitt vorzunehmen, um eine ausreichende Flözöffnung für den Durchgang der Strebausrüstung sicherzustellen, und in diesem Fall ist die Überwachung des Ausmaßes des jeweiligen Liegendmitschnittes wünschenswert.One problem with the automation of long-distance control systems is, inter alia, the so-called boundary layer detection, ie the detection of the Transition between coal and secondary rock, combined with the determination of whether the extraction machine used beyond the coal mining profits in the hanging wall and / or in the footwall, ie in the neighboring rock works. On the one hand, this knowledge is important in terms of reducing the onset of mining work, as any interference with the horizons of hanging and lying increases the accumulation of additional mountains. Furthermore, generally 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. The same applies to an incision in the prone horizon of the seam opening. On the other hand, in the case of interference or passage through saddles or troughs, it may be necessary to make a scheduled lying incision to ensure sufficient seam opening for the passage of the longwall equipment and in this case it is desirable to monitor the extent of the respective footprint ,
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welches eine Überwachung eines Eingriffes der Gewinnungsmaschine in das Nebengestein ermöglicht.The invention is therefore based on the object to show a method of the type mentioned, which allows monitoring of an intervention of the mining machine in the adjacent rock.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.The solution to this problem arises, including advantageous refinements and developments of the invention from the content of the claims, which are adjusted to this description.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass an den Schildausbaugestellen wenigstens ein Sensor zur Erfassung von durch den Eingriff der Gewinnungsmaschine in Kohle und/oder Nebengestein erzeugten Körperschalldaten angeordnet ist und in einer nachgeschalteten Rechnereinheit anhand der aufgenommenen, dem erzeugten Körperschall entsprechenden Schwingungsdaten ein Einschnitt der Gewinnungsmaschine in das Nebengestein bestimmt wird.-The basic idea of the invention is that at least one sensor for detecting structure-borne sound data generated by the intervention of the mining machine in coal and / or secondary rock is arranged on the shield extension points and in a downstream computer unit on the basis of the recorded structure-borne noise an incision of the mining machine into the neighboring rock is determined according to the vibration data.
Die Erfindung macht sich zunächst die Erkenntnis zunutze, dass bei Eingriff einer Gewinnungsmaschine in die Kohle einerseits und in das Nebengestein andererseits von der Gewinnungsmaschine ein unterschiedlicher, sich in unterschiedlichen und in dem Nebengesteinshorizont übertragenen Schwingungen äußernder Körperschall erzeugt wird. Da während der Gewinnungsarbeit die einzelnen Schildausbaugestelle mit entsprechend hohem Druck zwischen dem Hangenden und dem Liegenden verspannt sind, ist es möglich, im Bereich eines einzelnen Schildausbaugestells die vom Hangenden beziehungsweise vom Liegenden übertragenen Körperschalldaten quasi nach Art eines Stethoskops abzugreifen. Hierbei erweist es sich als vorteilhaft, dass die Übertragung des Körperschalls vom Ort seiner Entstehung an der Eingriffsstelle der Gewinnungsmaschine in das Nebengestein bis zum Auflager des Schildausbaugestells keiner wesentlichen Dämpfung unterliegt, so dass der sich in Form entsprechender Schwingungen übertragende Körperschall für eine in der nachgeschalteten Rechnereinheit durchzuführenden Analyse zur Verfügung steht. Dabei ist die Sicherheit und Genauigkeit einer über diesen Weg ausgeführten Grenzschichterkennung umso größer, je stärker sich die Gesteinseigenschaften von den Eigenschaften des Kohleflözes bei der Gewinnungsarbeit unterscheiden.The invention first of all makes use of the finding that, when a mining machine intervenes in the coal on the one hand and in the neighboring rock on the other hand, the mining machine produces a different structure-borne noise which manifests itself in different vibrations transmitted in the neighboring rock horizon. Since during the extraction work, the individual shield expansion point are braced with correspondingly high pressure between the hanging and the lying, it is possible to tap in the field of a single shielding structure transmitted from the hanging or lying down structure-borne sound quasi in the manner of a stethoscope. It proves to be advantageous that the transmission of structure-borne noise from the place of its formation at the point of engagement of the mining machine in the adjacent rock to the support of the shield support frame is not subject to any significant attenuation, so that in the form of corresponding vibrations transmitted structure-borne sound for one in the downstream computer unit available for analysis. In this case, the more the rock properties differ from the properties of the coal seam in the extraction work, the greater the safety and accuracy of a boundary layer recognition carried out via this route.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass ein in der Bodenkufe und/oder der Hangendkappe des Schildausbaugestells angeordneter und als Beschleunigungssensor mit hoher Empfindlichkeit ausgebildeter Neigungssensor zur Erfassung der Körperschalldaten herangezogen wird. Hierzu ist anzumerken, dass derartige Neigungssensoren bei zu entsprechenden Strebausrüstungen gehörigen Schildausbaugestellen auch aus anderen Steuerungsgründen vorgesehen sind, beispielsweise um aus den Neigungsdaten der Schildausbaugestelle die Streböffnung zu berechnen, so dass derartige Neigungssensoren in der Regel vorhanden sind und insofern eine zusätzliche Aufgabe bei der Grenzschichterkennung übernehmen.According to one exemplary embodiment of the invention, it is provided that an inclination sensor, which is arranged in the floor skid and / or the hanging end cap of the shield fitting and is designed as an acceleration sensor with high sensitivity, is used to record the structure-borne sound data. It should be noted that such inclination sensors are also provided for other control reasons associated with corresponding road construction equipment shield extension points, for example, to calculate from the inclination data of the Schildausbaugestelle the longwall, so that such inclination sensors are generally present and thus take on an additional task in boundary layer detection.
Alternativ oder gegebenenfalls auch bei nicht ausreichender Empfindlichkeit der Neigungssensoren zusätzlich ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass an der Bodenkufe und/oder der Hangendkappe des Schildausbaugestells wenigstens ein Körperschallmikrofon zur Erfassung der Körperschalldaten beziehungsweise Aufnahme der Schwingungsdaten einzusetzen.Alternatively or possibly also in the case of insufficient sensitivity of the inclination sensors, according to one exemplary embodiment of the invention, it is provided that at least one structure-borne sound microphone be used for detecting the structure-borne sound data or recording the vibration data on the floor cleat and / or the hanging end cap of the shield construction frame.
Insbesondere bei Einsatz eines Walzenschrämladers als Gewinnungsmaschine lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren anwenden, weil die über den Umfang der jeweiligen Walze verteilt angeordneten Gewinnungsmeißel bei Eintritt in ihre Schneidspur und im Verlaufe dieser Schneidspur einen entsprechenden Körperschall erzeugen. Die Frequenz der Meißeleintritte in das zu schneidende Material hängt von der Drehzahl der Walze, der Bestückungsdichte der Walze mit den Gewinnungsmeißeln und der Marschgeschwindigkeit des Walzenschrämladers ab. Dabei variiert der Körperschall mit dem Schneidwiderstand, der seinerseits von der Beschaffenheit der Kohle beziehungsweise des Nebengesteins und der vom Gewinnungsmeißel erzeugten Spanform abhängt. Schneidet eine Walze zusätzlich zur Kohle auch Nebengestein, so lassen sich grundsätzlich drei unterschiedliche Schwingungszustände erkennen, nämlich den freien Lauf der Gewinnungsmeißel, den Eingriff der Gewinnungsmeißel in das Nebengestein und den Eingriff der Gewinnungsmeißel in die Kohle. Soweit also bei jedem Meißel aufgrund dieser Schwingungszustände grundsätzlich eine Erkennung seines Eingriffszustandes möglich ist, wird eine Auswertung der aufgenommenen Signale aber dadurch erschwert, dass sich in der Regel mehrere Meißel gleichzeitig in Eingriff mit dem Nebengestein befinden, so dass sich in einem solchen Fall die Signale mehrerer Meißel überlagern. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen und die Genauigkeit der Grenzschichterkennung zu verbessern, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass bei einer als Walzenschrämlader ausgebildeten Gewinnungsmaschine an wenigstens einer Walze zusätzlich zu den Gewinnungsmeißeln besondere, den bei Eintritt der Meißel in das Nebengestein auftretenden Körperschall verstärkende Signalmeißel angeordnet sind. Dabei kann sowohl die Anzahl als auch die Winkelverteilung der Signalmeißel um die Walze herum variabel gestaltet werden. Da bei einem bekannten Umfangsabstand zwischen den Signalmeißeln die jeweilige Eingriffszeit der Signalmeißel in Nebengestein und/oder Kohle bestimmt werden kann, ist es möglich, bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Tiefe des Eingriffs der Walze in das Nebengestein in der nachgeschalteten Rechnereinheit zu berechnen. Dabei ist es erforderlich, dass die Signalmeißel gegenüber den normalen Gewinnungsmeißeln mechanische Sondereigenschaften aufweisen.The inventive method can be used in particular when using a roller cutter loader as a production machine, because the extraction bits arranged distributed over the circumference of the respective roller produce a corresponding structure-borne noise when they enter their cutting track and in the course of this cutting track. The frequency of the bit entry into the material to be cut depends on the number of revolutions of the roll, the stocking density of the roll with the mining chisels and the walking speed of the chipper. In this case, the structure-borne sound varies with the cutting resistance, which in turn depends on the nature of the coal or the secondary rock and the chip shape generated by the extraction chisel. If a roll cuts adjacent rock in addition to the coal, then basically three different vibration states can be recognized, namely the free run of the mining chisel, the intervention of the mining chisel into the neighboring rock and the intervention of the mining chisel into the coal. So far as basically a detection of its engaged state is possible for each bit due to these vibration conditions, an evaluation of the recorded signals but is complicated by the fact that several chisels are usually in engagement with the adjacent rock at the same time, so that in such a case, the signals overlap several chisels. In order to take this circumstance into account and to improve the accuracy of the boundary layer recognition, according to one embodiment of the invention it is provided that, in a mining machine designed as a mining machine on at least one roller in addition to the mining chisel special reinforcing the structure-borne noise occurring at the entrance of the chisel in the adjacent rock Signal chisel are arranged. In this case, both the number and the angular distribution of the signal bits around the roller can be made variable. Since at a known circumferential distance between the signal bits, the respective engagement time of the signal bits can be determined in adjacent rock and / or coal, it is possible to calculate in this embodiment of the invention, the depth of engagement of the roller in the adjacent rock in the downstream computer unit. It is necessary that the signal bits have special mechanical properties compared to the normal mining bits.
Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Signalmeißel einen etwas vergrößerten Schneidradius und/oder eine besondere Geometrie aufweisen und/oder in einem besonderen Meißelhalter gehaltert sein, der bei Schneiden der Walze in Nebengestein eine besondere Eigenfrequenz erzeugt, die die Eingriffsfrequenz des Signalmeißels in das Nebengestein verstärkend überlagert.According to embodiments of the invention, the signal bits may have a slightly increased cutting radius and / or a particular geometry and / or be supported in a particular bit holder, which generates a special natural frequency when cutting the roller in adjacent rock, which superimposes the engagement frequency of the signal bit in the secondary rock reinforcing ,
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Auswertung der aufgenommenen Körperschalldaten eine Frequenzanalyse vorgesehen, um die erforderliche Unterscheidung zwischen den in großer Anzahl auf der Walze befindlichen Gewinnungsmeißeln und den nur in einer geringeren Anzahl angeordneten Signalmeißeln vorzunehmen.According to one embodiment of the invention, a frequency analysis is provided for the evaluation of the recorded structure-borne sound data in order to make the required distinction between the large numbers on the roll extraction chisels and arranged only in a smaller number of signal chisels.
Es ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass an der Gewinnungsmaschine ein Sensor zur Erfassung des Standortes der Gewinnungsmaschine im Streb angeordnet ist, damit in der Rechnereinheit ein räumlicher Zusammenhang zwischen der Stellung der Gewinnungsmaschine und dem zugeordneten Schildausbaugestell hergestellt werden kann.It is provided according to the invention that at the extraction machine, a sensor for detecting the location of the mining machine is located in the longwall, so in the computer unit, a spatial relationship can be made between the position of the mining machine and the associated shield frame.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is reproduced, which is described below. Show it:
Fig. 1 ein Schildausbaugestell mit daran angeordneten Neigungssensoren in Verbindung mit einem Förderer und einem als Gewinnungsmaschine eingesetzten Walzenschrämlader in einer schematischen Seitenansicht,FIG. 1 is a schematic side view of a shield expansion frame with inclination sensors arranged thereon in connection with a conveyor and a roller skid loader used as mining machine; FIG.
Fig. 2 eine Gewinnungsmaschine gemäß Figur 1 im Liegendeinschnitt in einer schematischen Darstellung,2 shows a mining machine according to FIG. 1 in a lying incision in a schematic illustration, FIG.
Fig. 3 die im Liegendeinschnitt stehende Walze der Gewinnungsmaschine gemäß Figur 2 in einer vergrößerten Darstellung,3 is the lying in the cutting incision roller of the extraction machine according to Figure 2 in an enlarged view,
Fig. 4 eine Ausführungsform der Walze gemäß Figur 3 mit zusätzlich daran angeordneten Signalmeißeln.Fig. 4 shows an embodiment of the roller according to Figure 3 with additionally arranged thereon chisels.
Soweit die Erfindung nachstehend anhand einer als Walzenschrämlader ausgebildeten Gewinnungsmaschine erläutert wird, lässt sich der Grundgedanke der Erfindung mit der Erkennung unterschiedlicher Körperschalldaten bei der Gewinnungsarbeit auch auf Hobelbetriebe mit einem als Gewinnungsmaschine eingesetzten Hobel anwenden.As far as the invention will be explained below with reference to a mining machine designed as a scraper, the basic idea of the invention with the recognition of different structure-borne noise data in the extraction work can also be applied to planing operations with a planer used as a mining machine.
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 14 von in der Seitenansicht zwei auf der Bodenkufe 1 1 ruhenden Traglenkern 16 gestützt ist. An dem Schildausbaugestell 10 sind 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. Von diesen Neigungssensoren ist bei dem dargestellten und nachstehend im Hinblick auf die erfindungsgemäße Verfahrensführung beschriebenen Ausführungsbeispiel der an der Bodenkufe 1 1 ausgebildete Neigungssensor 17 als Beschleunigungssensor mit einer so hohen Empfindlichkeit ausgebildet, dass diese Empfindlichkeit zur Aufnahme von an der Bodenkufe 1 1 auftretenden Schwingungen geeignet ist. Die weiteren Neigungssensoren können zu einer Steuerung der Ausbauarbeit bei der in Figur 1 dargestellten Strebausrüstung herangezogen werden, die für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung allenfalls ergänzend maßgeblich ist. Dies gilt auch für einen an einem Stempel 12 zusätzlich vorgesehenen Stempeldrucksensor 18 sowie eine im Bereich der Bodenkufe vorgesehene Wegmesseinrichtung 19 für das Schreitwerk.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 hanging end cap 13 protrudes at its front (left) end in the direction of the still to be described extraction machine, is on the rear, right end of the Hangendkappe 13 a broken shield 14 articulated by means of a joint 15, wherein the fracture shield 14 is supported by in the side view of two on the Bodenkufe 1 1 resting support arms 16. Mounted on the shield support 10 are three inclination sensors 17, an inclination sensor 17 on the bottom skid 11, an inclination sensor 17 in the rear area of the hanging end cap 13 in the vicinity of the joint 15, and an inclination sensor 17 on the fracture shield 14. These inclination sensors are known in the art illustrated and described below with respect to the method of the invention described embodiment of trained on the Bodenkufe 1 1 inclination sensor 17 as an acceleration sensor with such high sensitivity that this sensitivity is suitable for receiving vibrations occurring at the Bodenkufe 1 1. The further tilt sensors can be used to control the expansion work in the longwall equipment shown in Figure 1, which is at most supplemental relevant to the realization of the present invention. This also applies to a stamp pressure sensor 18 additionally provided on a stamp 12 as well as a path measuring device 19 provided for in the area of the bottom recess for the walking mechanism.
Das in Figur 1 dargestellte Schildausbaugestell 10 ist an einem Förderer 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 sein kann, ferner ein Sensor 26 zur Erfassung des jeweiligen Standortes des Walzenschrämladers 22 im Streb sowie Reedstäbe 27 zur Schnitthöhenmessung.The shield support frame 10 shown in Figure 1 is struck on a 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. On the conveyor 20, a recovery machine in the form of a Walzenschrämladers 22 is guided with an upper roller 23 and a lower roller 24, wherein also in the region of the Walzenschrämladers 22, a tilt sensor 25 may be disposed, further, a sensor 26 for detecting the respective location of the Walzenschrämladers 22nd in the longwall and reed rods 27 for cutting height measurement.
Der Einsatz einer derart aufgebauten Strebausrüstung im Hinblick auf die Grenzschichterfassung bei einem Liegeneinschnitt der unteren Walze 24 ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Dabei fährt der Walzenschrämlader 22 in Richtung des Pfeils 30, wobei die obere Walze 23 mit einer durch den Pfeil 32 angedeuteten Drehrichtung im Kohlenhorizont 35 schneidet. Um einen nachteiligen Einschnitt in das Hangende 28 des Kohlenhorizonts 35 zu vermeiden, hält die obere Walze 23 einen gewissen Abstand zum Hangenden 28 ein.The use of a so-constructed longwall equipment with regard to the boundary layer detection in a lying incision of the lower roller 24 is in Figure 2 shown schematically. In this case, the roller cutter loader 22 moves in the direction of arrow 30, wherein the upper roller 23 intersects in the coal horizon 35 with a direction of rotation indicated by the arrow 32. In order to avoid a disadvantageous incision in the hanging end 28 of the coal horizon 35, the upper roller 23 maintains a certain distance from the hanging wall 28.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet die untere Walze 24 in einem Einschnitt in das Liegende 29, wobei wiederum die Drehrichtung der unteren Walze 24 durch den Pfeil 31 verdeutlicht ist. Hierzu ist aus Figur 3 ergänzend die Bestückung der unteren Walze 24 mit Gewinnungsmeißeln 33 erkennbar, wobei mit 32 die Tiefe des Liegendeinschnitts angegeben ist. Es ist erkennbar, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Gewinnungsmeißel 33 gleichzeitig im Liegendeinschnitt stehen, während ein Gewinnungsmeißel 33 im Kohlenhorizont 35 schneidet und die übrigen Gewinnungsmeißel 33 nicht im Materialeingriff stehen, somit frei drehen. Aus dieser Konfiguration folgen unterschiedliche, durch den vom Eingriff der Gewinnungsmeißel 33 erzeugten Körperschall definierte Schwingungen, die im Liegenden 29 übertragen werden, so dass diese Schwingungen von dem in der Bodenkufe 1 1 des Schildausbaugestells 12 angeordneten Neigungssensor 17 aufgenommen und in der nachgeschalteten Rechnereinheit analysiert werden können.In the illustrated embodiment, the lower roller 24 operates in an incision in the prone 29, wherein in turn the direction of rotation of the lower roller 24 is illustrated by the arrow 31. For this purpose, the placement of the lower roller 24 with extraction chisels 33 can be seen in addition from FIG. 3, the depth of the lying incision being indicated at 32. It can be seen that in the illustrated embodiment, two mining chisels 33 are simultaneously in the lying incision, while a mining chisel 33 cuts in the coal horizon 35 and the other mining chisel 33 are not in material engagement, thus rotate freely. This configuration is followed by different vibrations defined by the structure-borne noise generated by the engagement of the extraction chisel 33, which are transmitted in the horizontal plane 29, so that these vibrations are picked up by the inclination sensor 17 arranged in the bottom skid 11 of the shield support frame 12 and analyzed in the downstream computer unit can.
Soweit es aufgrund der Überlagerung der Körperschall-Schwingungssignale bei dem gleichzeitigen Eingriff von zwei Gewinnungsmeißeln 33 in dem Liegenden 29 nicht möglich ist, die Tiefe 32 des Liegendeinschnitts zu berechnen, ist bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, an der unteren Walze 24 über deren Umfang verteilt im Abstand von je 90° zueinander vier Signalmeißel 34 anzuordnen. Diese Signalmeißel 34 weisen gegenüber den normalen Gewinnungsmeißeln 33 mechanische Sondereigenschaften auf, wie beispielsweise einen etwas vergrößerten Schneidradius, eine besondere Meißelgeometrie oder einen besonderen Meißelhalter, der beim Einschneiden des Signalmeißels in Nebengestein eine besondere Eigenfrequenz erzeugt. Wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu sehen ist, befindet sich ein Signalmeißel 34 noch im Volleingriff mit dem Liegenden 29, während der nachfolgende Signalmeißel 34 seine Einschnittbewegung in das Liegende 29 entsprechend den durch die Marschgeschwindigkeit der Walze vorgegebenen Eingriff gerade erst beginnt. Somit liegt für den Eingriffszyklus der Signalmeißel 34 j eweils nur eine einfache Signalfolge mit dem freien Lauf des Signalmeißels, dem Einschnitt in Nebengestein und dem Einschnitt in Kohle vor; somit kann in Kenntnis der Drehzahl der Walze 24 und der Länge der Schneidphase der einzelnen Signalmeißel identifiziert werden, über welchen Zeitraum der Signalmeißel im Eingriff mit dem Liegenden 29 schneidet und wie lange er außerhalb des Liegendeinschnittes steht. Daraus lässt sich die Tiefe 32 des Liegendenschnitts berechnen. Somit ist die Trennschärfe des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich verbessert.As far as it is not possible to calculate the depth 32 of the lying incision due to the superposition of structure-borne vibration signals in the simultaneous engagement of two mining chisels 33 in the horizontal section 29 is provided in the embodiment shown in Figure 4, on the lower roller 24 on the Circumference distributed at a distance of 90 ° to each other four signal chisel 34 to order. These chisels 34 have special mechanical properties, such as a slightly increased cutting radius, a particular chisel geometry or a particular one, compared to the normal mining chisels 33 Chisel holder, which generates a special natural frequency when cutting the signal chisel in secondary rock. As can be seen in the illustrated embodiment, a chisel 34 is still in full engagement with the prone 29, while the subsequent chisel 34 just begins its incision into the prone 29 according to the predetermined by the cruising speed of the roller engagement. Thus, there is only a simple signal sequence for the engagement cycle of the signal bits 34 with the free passage of the signal chisel, the cut in the neighboring rock and the cut into coal; Thus, knowing the rotational speed of the roller 24 and the length of the cutting phase of the individual signal bits can be identified over which period of time the signal bit cuts into engagement with the horizontal 29 and how long it is outside the lying incision. From this, the depth 32 of the horizontal section can be calculated. Thus, the selectivity of the inventive method is significantly improved.
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. The features disclosed in the foregoing description, the claims, the abstract and the drawings of the subject matter of these documents may be essential individually as well as in any combination with each other for the realization of the invention in its various embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Steuern von einen Strebförderer (20), wenigstens eine Gewinnungsmaschine (22) sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem an den Schildausbaugestellen (10) wenigstens ein Sensor (17) zur Erfassung von durch den Eingriff der Gewinnungsmaschine (21) in Kohle (35) und/oder Nebengestein (28, 29) erzeugten Körperschalldaten angeordnet ist und in einer nachgeschalteten Rechnereinheit anhand der aufgenommenen, dem erzeugten Körperschall entsprechenden Schwingungsdaten ein Einschnitt der Gewinnungsmaschine (22) in das Nebengestein (28, 29) bestimmt wird.A method of controlling a longwall conveyor (20), at least one mining machine (22), and longwall coal mining offshoot mining, wherein at the shingles (10) there is at least one sensor (17) for detecting by the mining machine (21) structure-borne sound data generated in coal (35) and / or secondary rock (28, 29) is arranged and in a downstream computer unit an incision of the mining machine (22) into the secondary rock (28, 29) on the basis of the recorded vibration data corresponding to the generated structure-borne sound. is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein in der Bodenkufe (11) und/oder der Hangendkappe (13) des Schildausbaugestells (10) angeordneter und als Beschleunigungssensor mit hoher Empfindlichkeit ausgebildeter Neigungssensor (17) zur Erfassung der Körperschalldaten herangezogen wird. 2. The method of claim 1, wherein in the Bodenkufe (11) and / or the Hangendkappe (13) of the shield support (10) arranged and trained as an acceleration sensor with high sensitivity inclination sensor (17) is used to record the structure-borne sound data.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem ein an der Bodenkufe (1 1 ) und/oder der Hangendkappe ( 13) des Schildausbaugestells ( 10) angeordnetes Körperschallmikrofon zur Erfassung der Körperschalldaten herangezogen wird.3. The method according to claim 1 or 2, wherein a on the Bodenkufe (1 1) and / or the Hangendkappe (13) of the shield support frame (10) arranged body sound microphone is used to record the structure-borne sound data.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , bei welchem die Gewinnungsmaschine als Walzenschrämlader (22) ausgebildet und an wenigstens einer Walze (23 , 24) zusätzlich zu den Gewinnungsmeißeln(33) besondere, den bei Eintritt der Meißel in das Nebengestein auftretenden Körperschall verstärkende Signalmeißel (34) angeordnet sind und aus der erfassten Eingriffszeit einzelner Signalmeißel (34) in das Nebengestein (28, 29) in der Rechnereinheit die Tiefe des Eingriffs der Walze (23, 24) in das Nebengestein (28, 29) berechnet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the extraction machine as a roller cutter (22) and formed on at least one roller (23, 24) in addition to the mining chisels (33) special, which occurs when the chisel enters the adjacent rock structure-borne noise amplifying signal bits (34) are arranged and from the detected engagement time of individual signal bits (34) in the secondary rock (28, 29) in the computer unit, the depth of engagement of the roller (23, 24) is calculated in the secondary rock (28, 29).
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Signalmeißel (34) einen vergrößerten Schneidradius aufweisen.5. The method of claim 4, wherein the signal bits (34) have an increased cutting radius.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Signalmeißel (34) eine von den Gewinnungsmeißeln (33) abweichende Meißelgeometrie aufweisen.The method of claim 4, wherein the chisels (34) have a chisel geometry different from the chisels (33).
7. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Signalmeißel (34) in besonderen, bei Eingriff der Signalmeißel (34) ins Nebengestein (28, 29) einer den Körperschall der Signalmeißel (34) verstärkende Eigenfrequenz aufweisenden Meißelhaltern gehaltert sind.7. The method of claim 4, wherein the signal chisel (34) in particular, upon engagement of the chisel (34) in the secondary rock (28, 29) of the structure-borne sound of the chisel (34) reinforcing natural frequency having chisel holders are supported.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die aufgenommenen Körperschalldaten mittels einer Frequenzanalyse ausgewertet werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the recorded structure-borne sound data are evaluated by means of a frequency analysis.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem an der9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein at the
Gewinnungsmaschine (22) ein Sensor (26) zur Erfassung des Standortes der Gewinnungsmaschine (22) im Streb angeordnet ist. Extraction machine (22) a sensor (26) for detecting the location of the mining machine (22) is arranged in the longwall.
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