專利名稱：在煤礦開采的刨煤機作業(yè)中自動建立確定的工作面開口的方法
在煤礦開采的刨煤機作業(yè)中自動建立確定的工作面開口的
方法本發(fā)明涉及一種用于在地下煤礦開采的具有工作面輸送機、至少一個在工作面輸 送機上導引的、用作采煤機的刨煤機以及液壓式掩護支架的長壁式開采作業(yè)中自動建立確 定的工作面開口的方法。在自動控制長壁式開采作業(yè)中的問題在于，在所采用的采煤機的開采方向 (Abbaurichtung)和回采方向(Verhiebsrichtung)上，一方面要產(chǎn)生足夠大的工作面開 口，為的是當采煤機通過時，在采煤機和掩護支架之間沒有碰撞的情況下確保長壁裝備的 通過，并且另一方面又在開采工作中使礦山故障盡可能地少，據(jù)此將開采工作盡可能限制 在煤層水平，而不太多地切削旁邊石塊。在開采前主要提供使用的礦藏數(shù)據(jù)，即有關(guān)煤層厚 度、下盤和上覆層水平和在長壁裝備的開采方向和縱向方向、也就是采煤機的回采方向上 存在的鞍部和/或凹部，很不精確，以致于開采工作和支架工作的自動控制不能以此為依 據(jù)。在所述的刨煤作業(yè)中以特殊的方式產(chǎn)生這種問題。在所述作業(yè)時在設(shè)置在工作面 輸送機上的固定的導向裝置上，刨煤機沿著長壁前部來回地運行。在這種情況中裝配有刀 具的刨煤機具有由設(shè)定所確定的固定的切削高度和比較小的切削深度，其數(shù)量級大約為60 毫米，這樣，與切削式的開采不同的是，在開采期間切削高度無論如何是不能變化的。在刨 煤機運行時，刨煤機的高度控制是通過在作為刨煤機的固定的導向裝置的工作面輸送機與 作為所謂的懸臂控制器(Auslegersteuerimg)的、設(shè)在與工作面輸送機相連的掩護支架框 架上的控制缸而建立的。因此，通過用懸臂控制器可改變的工作面輸送機的傾斜，除了進行 水平中立控制外，還使得工作面輸送機和因此在其上導引的刨煤機在開采行駛期間沿開采 方向作下沉運動。在這種下沉運動中刨煤機通過它的底部刀具的切削入下盤而傾斜，或者 也做爬升運動，在這種爬升運動中，刨煤機進行爬升式開采。只要在開采工作時也應盡量避免通過刨煤機損害下盤，于是按照已公開的在下盤 上刨除邊界層的方法來控制刨煤機的高度。在所述方法中通過在刨煤機的底部刀具的水平 中一起隨動的傳感器進行檢測，刨煤機的底部刀具是否是在旁邊巖石中，也就是在下盤中 切削，或者是在煤中切削。這種方法首先是在硬件方面就有缺陷，因為有關(guān)的傳感器和所屬 的分析計算機在一種極端惡劣的環(huán)境中安裝在刨煤機上或者之中，并且因此承受著相應的 載荷或者出現(xiàn)故障。此外，刨煤機的移動性還要求用蓄電池給硬件提供電流，并且要求借助 多個在長壁式開采作業(yè)上設(shè)置的變送器用無線電進行數(shù)據(jù)傳輸，其中，特別是在低的長壁 式開采作業(yè)中，長壁裝備的鐵磁部件所占比例高很難掌握無線電的條件。除此之外，這種方 法其信息具有不可靠性，或者在可能要求的設(shè)定中也產(chǎn)生相應的時間滯后，因為在一定程 度上關(guān)于由刨煤機切削的材料只有在幾個刨削進程之后，也就是說在幾次，通常大約5次 從掩護支架框架旁經(jīng)過之后才得以兌現(xiàn)。因此，本發(fā)明的任務是提供一種本文開頭所述類型的方法。借助這種方法在刨煤 作業(yè)中也能在制造規(guī)定的工作面開口方面實現(xiàn)開采工作和支架工作的自動化。從權(quán)利要求的內(nèi)容中產(chǎn)生在任務的答案，包括本發(fā)明的有利的方案和改進方案。所述權(quán)利要求放置在本說明書的后面。為此，本發(fā)明規(guī)定了一種方法，在此方法中借助在每個掩護支架框架的四個主構(gòu) 件，如底部滑架、采空區(qū)掩護架、支承導桿和頂梁的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個上設(shè) 置的傾斜傳感器來檢測掩護架構(gòu)件相對于水平面的傾斜，并且從所述測得的數(shù)據(jù)中在計算 機單元中通過和在該計算機中存儲的、確定在步進期間構(gòu)件的幾何取向及其運動的基本數(shù) 據(jù)進行比較，計算出掩護支架框架的相應垂直于基床的掩護架高度，并且在所述方法中，將 所求出的掩護支架框架的掩護架高度和刨煤機的與機器有關(guān)的固定的切削高度進行比較， 并且在此方法中，為了對已確定的偏差進行修正，通過設(shè)在掩護支架框架和工作面輸送機 之間的懸臂控制器引發(fā)刨煤機的高度控制，其中，在位置同步分析的意義下，保留所引發(fā)的 刨煤機的高度控制，直到以時間上的延遲跟隨刨煤機的掩護支架框架達到刨煤機在引發(fā)所 述高度控制的時間點所在的位置。本發(fā)明的優(yōu)點是，首先由于可以比較低的費用求得掩護架高度，可以足夠的精確 性和可靠性提供一種參數(shù)供長壁控制使用。另一參數(shù)在于通過刨煤機的設(shè)計所形成的刨煤 機的切削高度，所述切削高度大約和根據(jù)礦藏數(shù)據(jù)所期待的用于開采所顯露出的煤層的厚 度相符。只要在計算機單元中確定在切削高度和掩護架高度之間存在顯著偏差，則通過對 懸臂控制器的相應設(shè)定就可自動地改變刨煤機的高度控制。只要在刨煤機作業(yè)中在刨煤 機的切削軌跡和底部滑架的尖端，或掩護支架框架的形成用于懸臂控制器的鉸接的單個滑 架的端部之間存在大的間距，則形成相應長的控制死時，直到在掩護支架框架上所確定的 掩護架高度對在工作面輸送機上所進行的用于刨煤機的高度控制脈沖起反應。在這種情 況中完全的掩護架高度反應是在刨煤機的高度控制脈沖開始之后5-7個步進過程才進行。 然后，通過切削高度和掩護架高度的比較和通過確定掩護支架框架在空間中的位置，并用 因此通過確定工作面開口進行如此的檢查，用于平衡所識別的偏差和用于改變工作面開口 而對刨煤機的高度控制所引入的變化進展到什么程度。在這段步進行程期間，從掩護支架 框架的底部滑架的所在地一在此所在地開始高度位置的改變一直到底部滑架的新的所在 地一在此所在地底部滑架達刨煤機以改變了的高度控制所切削的區(qū)域一不應改變已引入 的高度控制，雖然在這一行程期間已確定存在有差別。在這方面根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，在位置同 步分析的意義下保持刨煤機已引入的高度控制，直到時間延遲地跟隨刨煤機的掩護支架框 架到達在高度控制開始的時間點時所述刨煤機所在的位置。根據(jù)本發(fā)明的所述措施有關(guān)下述信息是可能的，即由刨煤機切削完的切削高度是 否也和以后在該地的掩護架高度相符，或者可能出現(xiàn)的上覆層崩塌，或者出現(xiàn)的收斂會導 致掩護架高度向上或者向下與切削高度有偏差。在隨后的刨煤機的掘進中通過改變刨煤機 的高度控制時應對其加以考慮。同樣，當通過凹部和/或鞍部時也應考慮所述偏差。在這 方面根據(jù)本發(fā)明的方法主要是使用所求出的掩護架高度，為的是包括刨煤機的切削高度在 內(nèi)地建立用于控制開采工作和支架工作的控制回路。所述控制回路在使用它時會導致自動 保持確定的工作面開口。在這種情況中可合適地將頂梁上邊緣至下滑架邊緣之間的垂直于 基床的掩護架高度用作工作面高度的指標。掩護架支柱區(qū)域中的掩護架高度也適用于相應 的掩護支架框架的高度控制的控制參數(shù)，因為否則頂梁和底部滑架之間的相對角度在單個 的高度適配階段會導致相對于頂梁尖端強烈的高度變化。在這方面下述做法是合適的，即 求出任意部位的頂梁和底部滑架之間的掩護架高度，并且將最適合相應方法的部位用于高
5度控制。在控制的框架內(nèi)系統(tǒng)的控制特性可通過在計算機單元中存儲的，且可自學習的算 法最佳化，因為純幾何增量的做法并不能模擬所有在實際情況中出現(xiàn)的效果，例如底部刀 具狀況、在不同的下盤特性中的刨煤機的控制特性、向上影響、機械裝置的機械間隙。在這 方面在計算機支持的控制的框架內(nèi)進行檢查，通過對刨煤機的高度控制的變化是否實際達 到有意的工作面開口，并且在計算時和規(guī)定以后的高度控制變化時要考慮在引入的高度控 制變化的目標預值和實現(xiàn)出現(xiàn)的工作面開口之間的偏差。按照本發(fā)明的一種實施例，使用具有分體式的底部滑架的掩護支架框架。在所述 掩護支架框架中將掩護支架框架的步進機構(gòu)設(shè)置在兩個單個的底部滑架之間，這樣，與彼 此相連接的底部滑架不同之處是掩護支架框架的這兩個單個滑架可彼此分開地收縮，這樣 就能進行所謂的大象步步進，用作步進控制。在這樣，特別是對于刨煤運行典型的較薄煤層 厚度中所使用的掩護支架框架中，在兩個單個滑架中分別設(shè)置傾斜傳感器。為此可以規(guī)定，從掩護支架框架的頂梁、采空區(qū)掩護架和左、右單個滑架的測量傾 斜角中為這兩個單個滑架的每個計算出相應的掩護架高度，其中可以規(guī)定，為掩護支架框 架所求得的掩護架高度可以從為兩個單個滑架計算的掩護架高度值的平均值中計算出。然 而，對于識別由支柱支起(Stempelaufsetzer)所引發(fā)的問題，或者對于分析在掩護支架框 架中是否達到了設(shè)定上限，還需要根據(jù)在單個滑架上所檢測到的傾斜角為右邊的和左邊的 半防掩護架的掩護架高度進行單獨計算。只要按照本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，在工作面輸送機上設(shè)置傾斜傳感器，并且測 定沿開采方向工作面輸送機的傾斜角，則在工作面輸送機上設(shè)置的傾斜傳感器顯示出刨煤 機的控制方向，并且在這方面為單個的控制步驟提供基礎(chǔ)。特別是按照本發(fā)明一種實施方式規(guī)定，根據(jù)沿開采方向測得的工作面輸送機的傾 斜角求出掩護支架框架的頂梁和工作面輸送機之間的角度差，并且用于計算要由刨煤機形 成的工作面開口。采用示出角度差的方法可對下述情況進行說明，即是否在下一開采進程 或者支架步驟期間要擴大或者縮小工作面開口，并且因此能夠如此地建立刨煤機的高度控 制，即產(chǎn)生規(guī)定的工作面開口的額定高度。根據(jù)按照本發(fā)明規(guī)定的應經(jīng)常地對實際掩護架高度進行監(jiān)控，當刨煤機從掩護支 架框架旁經(jīng)過時要檢查，是否根據(jù)額定掩護架高度保持著由刨煤機產(chǎn)生的工作面開口，或 者是否產(chǎn)生向上或者向下的偏差?？筛鶕?jù)所述偏差對刨煤機的進行自動的高度控制，其中， 為了按照本發(fā)明的實施例對刨煤機的高度進行控制，可以公開的方式通過懸臂控制器的控 制沿開采方向開始刨煤機的下沉運動，或者開始爬升運動。下述做法是有利的，即刨煤機的高度控制程序是在完整的，并且通常沿著在其延 伸中未受損傷的上覆層邊界層中實施，而底部滑架通常不是在自然的下盤上步進，而是沿 著由刨煤機的底部刀具切削完的水平面上步進。此外，在安裝掩護支架框架時由于底部滑 架的表面壓力高，且在底部滑架的尖端附近出現(xiàn)壓力峰值，所以經(jīng)常出現(xiàn)下沉到人為造成 的下盤中的情況。在這種情況中底部滑架的下沉不是與煤層平行的，而是由于在底部滑架 上的壓力分布在底部滑架的尖端下沉更為劇烈，這樣，底部滑架進行一種轉(zhuǎn)動。在這方面按照本發(fā)明的一種實施例也規(guī)定，當附加地或者代替將在未受擾動的上 覆層上滑行的頂梁的傾斜角用作控制參數(shù)，也可求出掩護支架框架的底部滑架或者相應的單個滑架和工作面輸送機之間的角度差，并且用于計算要由刨煤機產(chǎn)生的工作面開口。當 底部滑架無大問題在下盤上行駛時，在考慮已求出的滑架傾斜的情況下對掩護支架框架進 行控制就足夠了。然后在這方面不需要求出滑架角度。通常和必然地當駛過沿開采方向出現(xiàn)的凹部和/或鞍部時需要對刨煤機進行控 制。這樣，例如通過在掩護支架框架的緊靠在上覆層上的頂梁的已確定的傾斜的變化識別 出已駛近鞍部。從掩護支架的兩個前進步驟之間的傾斜變化的大小可為有關(guān)的掩護支架框 架的每個其它的步進過程計算出減小高度意義上的高度變化。為了將工作面開口保持在規(guī) 定的額定水平，并且防止工作面開口的減小，在刨煤機中例如引入下沉運動意義的高度控 制運動，緊接著在越過鞍部高點之前可識別出頂梁相對于水平面的傾斜的變化。將這種傾 斜的變化及時地和刨煤機的高度控制相適配地用于檢測刨煤作業(yè)，這樣，在駛過鞍部時也 能保持工作面開口的額定高度。然而在駛過凹部時需要設(shè)定具有相反特征的相應的控制過 程。在駛過凹部時方向流程原則上相同。在這方面按照本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，通過求 出沿開采方向掩護支架框架的頂梁的傾斜，確定沿開采方向的凹部和/或鞍部的走向，并 且通過在規(guī)定的時間段內(nèi)確定的頂梁的傾斜的變化，預計工作面開口的變化，并且相應地 設(shè)定刨煤機的高度控制。在掩護支架框架上設(shè)置的傾斜傳感器也給出橫交于開采方向的掩護支架框架的 傾斜的尺寸，因為沿刨煤機的行駛方向在長壁延伸內(nèi)鞍部和凹部也可能是很明顯的。因為 上覆層和下盤沿長壁涵洞的縱向方向的走向可從掩護支架框架的橫向傾斜中推導出，所以 按照本發(fā)明的一個實施例規(guī)定，通過求出單個的掩護支架框架橫交于開采方向的傾斜確定 沿刨煤機的回采方向的凹部和/或鞍部的走向，并且如此地設(shè)定刨煤機的高度控制，即確 保在掩護支架框架上刨煤機有足夠的通過高度。由于出現(xiàn)收斂會疊加于額定掩護架高度和實際掩護架高度的比較。這種收斂與所 使用的掩護支架的支撐作用相反地減小切削完的工作面開口。這樣按照本發(fā)明的一種實施 例規(guī)定，當?shù)陀谇邢鞲叨鹊臄?shù)值時通過掩護架高度求出出現(xiàn)的收斂，并且例如通過刨煤機 的相應的下沉運動用下盤切削對所述收斂進行補償。在這種情況中，在本發(fā)明的專門的實 施方式中規(guī)定，在已計劃的作業(yè)停止狀態(tài)時將工作面開口義擴大，擴大量相當于在作業(yè)停 止期間所預期的收斂。按照本發(fā)明的一種實施例可以規(guī)定，當刨煤機在從單個的掩護支架框架經(jīng)過期間 對刨煤機驅(qū)動器的功率消耗進行檢測，并且記錄下來，并且在計算機單元中進行分析，即在 單個的長壁區(qū)段，根據(jù)在從煤層到下盤的邊界層上的正常功率消耗刨煤機能跑多遠，或者 是否高的功率消耗是表示刨煤機的下盤切削。如果掩護架高度和從礦藏數(shù)據(jù)獲得的可供使 用的煤層厚度相符，則這種附加信息是非常有用的，按照所述附加信息刨煤機在下盤的邊 界層上運行。當例如雖然掩護架高度和煤層厚度相符，但是階段性地通過刨煤機的高功率 需求即可識別出很顯然也一起切削了下盤，這樣，必須沿著更小的工作面開口方向?qū)ε倜?機的切削導向進行調(diào)配，以避免繼續(xù)一起切削下盤。相反地也可識別出太小的工作面高度， 當未達到下盤的下面的邊界層時，并且因此存在下盤上積煤的危險，也就是說沒有掘進到 直到下盤層的整個煤層。這樣做的結(jié)果是不僅損失了高價值的煤，而且也有可能在被丟棄 的煤層中發(fā)生燃燒的危險。按照本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，將加速度傳感器用作傾斜傳感器。所述加速度傳
7感器通過與重力加速度的偏差來檢測空間中的加速度傳感器的角度位置。在這方面物理地 確定相對于垂線的角度。所述角度可換算成掩護架構(gòu)件相對于水平面傾斜的傾斜角。在這 種情況中為了消除由于所采用的構(gòu)件的振動所引起的誤差可以規(guī)定，借助一種合適的減振 方法檢查由加速度傳感器所檢測到的測量值，并且加以修正。圖中示出本發(fā)明的實施例。下面對所述實施例進行說明。所述附圖是

圖1 掩護支架框架的側(cè)面簡圖。圖2a_c 具有不同設(shè)計的底部滑架的掩護支架框架的前視圖。圖3 具有圖1和圖2的刨煤機、工作面輸送機和掩護支架框架的長壁裝備的簡 圖。圖1示出的掩護支架框架10包括底部滑架11，在所述底部滑架上平行布局地設(shè)置 有兩個支柱12。在圖中只能看到其中的一個支柱，并且在該支柱的上端部支承著頂梁13。 所述頂梁13在它的前(左)端部朝還待說明的采煤機方向伸出，在頂梁13的后(右)端 部借助鉸鏈15鉸接著采空區(qū)掩護架14，其中，所述采空區(qū)掩護架被在側(cè)面圖2中設(shè)置在底 部滑架11上的支承導桿16支承著。在掩護支架框架10上在所示的實施例中設(shè)置了三個 傾斜傳感器17，一個傾斜傳感器17設(shè)置在底部滑架11上、一個傾斜傳感器設(shè)置在頂梁13 的后部區(qū)域中的鉸鏈15的附近，一個傾斜傳感器17設(shè)置在采空區(qū)掩護架14上。如未進一 步示出的也可在掩護支架框架10的第四個運動的部件上也設(shè)置一個傾斜傳感器，其中，在 這四個可能的傾斜傳感器17中必須分別安裝三個傾斜傳感器，以便用由它們所檢測到的 傾斜值確定掩護支架框架在開采空間中的位置。在這方面本發(fā)明并不局限于傾斜傳感器在 圖1中所示出的具體布局，而是本發(fā)明包括在掩護支架框架的四個運動的構(gòu)件上的三個傾 斜傳感器的所有可能的組合。在計算機單元中可根據(jù)已知的并且在其中存儲的確定在步進期間構(gòu)件的幾何取 向及其運動的運動數(shù)據(jù)，分別按照底部滑架11、采空區(qū)掩護架14以及頂梁13彼此間的位 置求出高度Iiph2以及h3，其中，高度Ill用于求出工作面開口 30的垂直于基床的高度，高度 h2為當掩護支架框架完全伸出時可能超高的尺度，或者沖擊危險(Aufsetzergefahr)的尺 度，而高度h3可用于考察其收斂?？山柚鷥A斜傳感器17的測量值求出高度h”，其 中，將由所述傳感器17測得的值在所述計算機單元中與在其中存儲的用于構(gòu)件的幾何取 向及其運動數(shù)據(jù)的基本參數(shù)進行相互比較。為此規(guī)定，單個的掩護支架框架10在其安裝到 長壁裝備中之后要進行校準，其做法是，借助手持式測斜儀在安裝位置時對頂梁13、采空區(qū) 掩護架14和底部滑架11進行測量，并且將測量值輸入到掩護支架框架10的相應的控制器 中。只要在掩護架控制器中顯示出高度值I^h2和h3，就可用卷尺對所述高度值進行再次測 量，然后對傾斜傳感器相應地進行校準。如圖3所示，所示的掩護支架框架10固定在工作面輸送機20上。所述工作面輸 送機20具有用于沿著工作面輸送機20可運行的刨煤機22的刨煤機導向裝置21。在圖3 中用附圖標記24表示上覆層，用附圖標記25表示煤層23的下盤。工作面輸送機20借助懸臂控制器26和所配屬的掩護支架框架10連接，其中，通 過懸臂控制器26可對工作面輸送機20在它的位置上沿開采方向相對于水平面進行設(shè)定， 這樣，在工作面輸送機20上通過用于懸臂控制器26的支架側(cè)的止擋的抬起和下降，可使刨 煤機作下沉運動或者作爬升運動。為了確定工作面輸送機20的位置和為了對所設(shè)定的高
8度控制進行監(jiān)控，在工作面輸送機20上設(shè)置傾斜傳感器27。在圖1的側(cè)視圖中所示出的掩護支架框架10在它的底部滑架方面主要有三個結(jié) 構(gòu)形式。首先從圖2a可以看出底部滑架11由兩個部分滑架構(gòu)成。然而所述部分滑架通過 固定的鋼結(jié)構(gòu)28彼此固定連接，這樣就形成了一種所謂的“隧道式滑架”。這種隧道式滑架 雖然具有較好的高度移動性，然而表面壓力較高，并且因此兩個部分滑架有下沉到下盤中 的趨勢。代替地根據(jù)圖2b底部滑架可以具有兩個部分滑架。這兩個部分滑架通過底板29 彼此連接，這樣就為底部滑架產(chǎn)生更大的支承表面。通過這一措施減小了表面壓力，并且因 此也減小了特別是在滑架尖端區(qū)域內(nèi)掩護支架框架壓入到下盤中的傾向。然而這種結(jié)構(gòu)形 式限制了掩護架高度快速變化的靈活性，因為特別是在掩護架高度快速擴大時步進機構(gòu)37 不能跟上快速下沉的工作面輸送機，因為然后步進機構(gòu)就緊貼在封閉的底板29上，這限制 了高度適配的可能性。最后在圖2c中示出了一種實施方式。當煤層厚度較小時，如大約小于1. 5米厚進 行刨煤作業(yè)時，優(yōu)選地采用這種實施方式。在這種設(shè)計中設(shè)置分體式的單個滑架35和36。 在這兩個滑架中間如此地設(shè)置步進機構(gòu)37，即按步進方向右邊的單個滑架35可和按步進 方向左邊的單個滑架36無關(guān)地抬起。單個滑架35和36的分開使得掩護支架框架10能夠 以所謂的大象步步進。借助這種大象步步進可以防止兩個單個滑架35和36沉入下盤25 中，并且防止在單個滑架35和36前面礦石的堆積和滑動。這種礦石當沒有采取預防措施 時在一定的作業(yè)條件下不能足夠快地朝采空區(qū)排走，并且越來越妨礙步進過程，或者甚至 在后面的生產(chǎn)階段阻礙步進過程。在步進過程中通過它的兩個支柱12的收縮，掩護支架框 架10首先是卸載。然而緊接著那個和其中一個單個滑架相連接的支柱繼續(xù)收縮，這樣相關(guān) 的單個滑架進一步抬起，并且在掩護支架框架前進時可在位于下盤上的礦石上滑行。當掩 護支架框架安置時有關(guān)的單個滑架位于提高的水平上。然后在下一步進過程中交替地用另 一單個滑架重復相同的循環(huán)，這樣以“踏步走”的形式完成單個的步進過程。采用同一技術(shù) 也可將下沉到下盤的單個滑架重新提升到下盤水平。在圖3中簡圖示出，頂梁13緊靠在煤層23的未受破壞的上覆層24上。只是為了 說明高度控制在圖3中示范性地示出，在從圖3可看出的位置中刨煤機在進行下沉運動，其 做法是借助懸臂控制器26將工作面輸送機20稍微抬起。刨煤機稍微地切入到下盤25中， 這樣掩護支架框架10的仍然處于下盤25的原始水平的底部滑架11和由刨煤機22切削的 下盤水平出現(xiàn)角度差α。通過所述角度差α和由在掩護支架框架10上的傾斜傳感器17 所檢測到的掩護架構(gòu)件的位置可計算出當刨煤機22繼續(xù)開采時工作面開口的變化。根據(jù)實際掩護架高度的連續(xù)觀察和它在時間軸上的發(fā)展，可分別求出所述掩護架 高度是否和從提供使用的礦藏數(shù)據(jù)所獲得的在所開采區(qū)域中的煤層23的厚度相應，確切 地說包括來自設(shè)在刨煤機22上的邊界層識別器的信息，是否刨煤機22處在旁邊巖石中，優(yōu) 選地在下盤25中進行切削或不是。因此在考慮所有三個數(shù)據(jù)組的情況下才可將對開采工 作和支架工作的控制建立在可靠的基礎(chǔ)上。只要對刨煤機22的高度進行如此的控制，即一方面避免切到上覆層24中，并且另 一方面避免和長壁裝備的單個的掩護支架框架10的頂梁13接觸，則可設(shè)置傳感器，以識別 刨煤機22的這種類型所不希望的接觸，因為也可將確定這種類型的接觸作為控制數(shù)據(jù)補充地加入方法控制中。這樣，當刨煤機22從掩護支架框架10經(jīng)過時就會識別到頂梁或者掩 護架梁接觸。其做法是首先刨煤機驅(qū)動功率的功率峰值表示刨煤機22的(制動的)接觸， 由于出現(xiàn)復位力矩的提高在工作面輸送機20和掩護支架框架10之間的懸臂缸的壓力快速 提高，由于復位力矩的提高，相關(guān)懸臂缸的行程多于通常行程地表現(xiàn)出快速的彈性的退讓， 和/或在輸送機20上的傾斜傳感器27經(jīng)歷強烈加速的快速的角度變化。因此使用上述指示可以識別刨煤機22的頂部刀具的頂梁或掩護架梁接觸。這點 特別是當煤層厚度小時可特別有利地用于控制開采工作和支架工作，因為在出現(xiàn)所述接觸 時，刨煤機的高度控制會自動地進行下沉運動，這樣在必要時在容忍切削下盤的情況下，避 免頂梁或在掩護架梁區(qū)域中的這種類型的 不希望的接觸。在上述說明書、權(quán)利要求書和說明書摘要中所公開的本資料的主題的特征可單個 地，也可相互組合地以它們不同的實施方式用于實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
用于在地下煤礦開采的具有工作面輸送機(20)、至少一個在所述的工作面輸送機(20)上導引且用作采煤機的刨煤機(22)以及液壓式掩護支架的長壁式開采作業(yè)中自動建立確定的工作面開口的方法，在此方法中，借助于安裝在每個掩護支架框架(10)的四個主構(gòu)件，如底部滑架(11)、采空區(qū)掩護架(14)、支承導桿(16)以及頂梁(13)的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個上的傾斜傳感器(17)求出掩護架構(gòu)件相對水平面的傾斜，并且由測得的數(shù)據(jù)在計算機單元中通過與儲存在其中的、確定在步進期間構(gòu)件的幾何取向及其的運動的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行比較，計算出掩護支架框架(10)的分別垂直于基床的掩護架高度(31)，并且在所述方法中，將所求出的掩護支架框架(10)的掩護架高度和刨煤機(22)的與機器有關(guān)的固定的切削高度進行比較，并且在此方法中，為了對已確定的偏差進行修正，通過設(shè)在掩護支架框架(10)和工作面輸送機(20)之間的懸臂控制器(26)引發(fā)刨煤機(22)的高度控制，其中，在位置同步分析的意義下，保留所引發(fā)的刨煤機(22)的高度控制，直到以時間上的延遲跟隨刨煤機(22)的掩護支架框架(10)達到刨煤機(22)在引發(fā)所述高度控制的時間點所在的位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中使用具有分體式的底部滑架的掩護支架框架 (10)，其中，在掩護支架框架(10)的兩個單個滑架(35，36)之間設(shè)置掩護支架框架的步進 機構(gòu)(37)，并且在兩個單個滑架(35、36)上分別設(shè)置傾斜傳感器(17)。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中從為掩護支架框架(10)的頂梁(13)、采空區(qū)掩護 架(14)和右側(cè)的單個滑架(35)和左側(cè)的單個滑架(36)的測得的傾斜角中，為所述兩個單 個滑架(35、36)中的每個單個滑架計算出相應的掩護架高度。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中從為兩個單個滑架(35、36)所計算的掩護架高度 值的平均值中，計算出用于掩護支架框架(10)的掩護架高度。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中在工作面輸送機(20)上設(shè)置傾斜傳 感器(27)，并且求出工作面輸送機(20)沿開采方向的傾斜角。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中根據(jù)沿開采方向測得的工作面輸送機(20)的傾斜 角，求出掩護支架框架(10)的頂梁(13)和工作面輸送機(20)之間的角度差，并且用于計 算要由刨煤機(22)形成的工作面開口。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中根據(jù)沿開采方向測得的工作面輸送機的傾斜角， 求出掩護支架框架(10)的底部滑架(11)或底部滑架的單個滑架(35、36)與工作面輸送機 (20)之間的角度差(α )，并且用于計算要由刨煤機(22)形成的工作面開口。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中通過懸臂控制器(26)通過使刨煤機 (22)沿開采方向進行下沉運動借助下盤切削來實現(xiàn)刨煤機(22)的高度控制。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中通過懸臂控制器(26)通過使刨煤機 (22)沿開采方向進行爬升運動實現(xiàn)刨煤機(22)的高度控制。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中通過求出掩護支架框架(10)的頂 梁(13)沿開采方向的傾斜，確定沿開采方向凹部和/或鞍部的走向，并且通過在預先規(guī)定 的時間段中確定的頂梁(13)的傾斜的變化，預先計算工作面開口的變化，并且相應地設(shè)定 刨煤機(22)的高度控制。
11.按照權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中通過求出單個掩護支架框架(10) 橫交于開采方向的傾斜，確定刨煤機(22)的凹部和/或鞍部沿回采方向的走向，并且設(shè)定刨煤機(22)的高度控制，從而確保刨煤機(22)在掩護支架框架(10)上有足夠的通過高度。
12.按照權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其中當掩護支架框架(10)的掩護架高 度低于刨煤機(22)的切削高度的數(shù)值時，求出出現(xiàn)的收斂，并且通過刨煤機(22)的相應的 下沉運動借助下盤切削對所述收斂進行補償。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其中在計劃的作業(yè)停止狀態(tài)的情況下擴大工作面開 口，擴大量相當于在作業(yè)停止狀態(tài)期間所期望的收斂。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其中檢測刨煤機(22)經(jīng)過單個的掩護支架框架 (10)時用于刨煤機(22)的刨煤機驅(qū)動器的功率消耗，并且加以記錄，并且在計算機單元中 進行分析，根據(jù)在從煤層(23)到下盤(25)的邊界層上的正常功率消耗，所述刨煤機(22) 在單個的長壁區(qū)段中能跑多遠，或者是否高的功率消耗表示刨煤機(22)的下盤切削。
15.按照權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其中使用加速度傳感器作為傾斜傳感 器(17)，它通過與重力加速度的偏差來檢測加速度傳感器在空間中的角度位置。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其中為了消除由于所采用的構(gòu)件的振動所引起的誤 差，借助合適的減振方法檢驗由加速度傳感器檢測到的測量值，并且加以修正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在地下煤礦開采的具有工作面輸送機(20)、至少一個在所述的工作面輸送機(20)上導引且用作采煤機的刨煤機(22)以及液壓式掩護支架的長壁式開采作業(yè)中自動建立確定的工作面開口的方法，在此方法中，借助在每個掩護支架框架(10)的四個主構(gòu)件的其中至少三個上設(shè)置的傾斜傳感器(17)檢測掩護支架相對于水平面的傾斜，并且在計算機單元中計算出掩護支架框架(10)的分別垂直于基床的掩護架高度(31)，并且在所述方法中將所求出的掩護支架框架的掩護架高度和刨煤機(22)的切削高度進行比較，并且為了對已確定的偏差進行修正，引入了通過在掩護支架框架(10)和工作面輸送機(20)之間的懸臂控制器(26)引入刨煤機(22)的高度控制。
文檔編號E21D23/12GK101970796SQ200880127129
公開日2011年2月9日 申請日期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 申請人:拉格股份公司