專利名稱：控制長壁開采作業(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壁開采作業(yè)的方法，此長壁開采作業(yè)包 含工作面輸送機、至少一個采煤機以及液壓式掩護支架。
背景技術(shù)：
在回采的過程中控制長壁開采作業(yè)時，通常指，在避免停機的情況下盡可能最佳 地使用提供的機器能力，其中按可能性應(yīng)使必需的控制過程實現(xiàn)自動化，以避免人為的誤 差決定。控制的自動化的使用正在研發(fā)之中或已經(jīng)在應(yīng)用當(dāng)中，例如感應(yīng)地識別/控制邊 界層、學(xué)習(xí)步驟方法、識別和控制步進式支架的回程、步進式支架的自動步進以及自動地維 持工作面輸送機的預(yù)定的額定傾斜。在使長壁控制實現(xiàn)自動化時，還出現(xiàn)的問題是，在每個掩護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 機無故障地駛過，因為采煤機與掩護支架框架的頂梁的任何碰撞都會由于工作面開口太小 而導(dǎo)致相應(yīng)的運行故意亦或作業(yè)機構(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，它能在采煤機與掩護支架框 架之可能相撞時發(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)利要求位于此說明的后面。本發(fā)明規(guī)定了一種方法，其中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(dǎo)桿以及頂梁的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個上設(shè)有傾斜傳感器，此 傾斜傳感器可在步進方向上檢測掩護架構(gòu)件相對于水平面的傾斜，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)件的幾何取向及其運動的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行比 較，計算出掩護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)明首先實現(xiàn)了這樣的優(yōu)點，即在使用掩護支架框架時只是由于求出的幾 何關(guān)系(其用相對較少的費用)，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在計劃作業(yè)時產(chǎn)生的 工作面開口，則采煤機與相關(guān)的掩護支架框架之間就不存在相撞的危險。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，則通過相應(yīng)地操控采煤機可避免迫近的 碰撞。在單個的掩護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) 于長壁前部(Strebfront)的單個區(qū)段或整個長壁前部在連續(xù)回采時的行為，這使各個開 采作業(yè)實現(xiàn)集成的過程控制。因此，從工作面開口與對相應(yīng)的開采作業(yè)適用的礦藏數(shù)據(jù)(例如必要時在長壁的 長度上改變的煤層厚度)之間的關(guān)系，可推斷出，上覆層(Hangende)是否有置于掩護支架框架上的危險，或在努力實現(xiàn)自動化時是否面臨超出掩護支架框架的調(diào)整上極限的危險。如果在收斂出現(xiàn)時掩護架支柱完全退回，并由于隨后加載的上覆層而阻塞了掩護支架框 架，并且不能再往前推，這時就有上覆層沖擊(Aufsetzen)的危險；另一可能性在于，鋼結(jié) 構(gòu)在下調(diào)整極限上在掩護支架框架的雙紐線機構(gòu)(Lemniskatengetriebe)中或在頂梁/采 空區(qū)掩護架的鉸接位置中被阻止，并且不能再往前推。尤其在經(jīng)過煤層走向中的凹部或鞍 部時會出現(xiàn)上述的危險瞬間，可通過相應(yīng)地設(shè)置各個所用采煤機的開采高度來對此加以考 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“在煤碳上行駛“或采煤機的可能的下盤切削(Liegendeinschnitt)。按本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，在掩護支架框架上也可使用分體式的底部滑架，掩 護支架框架的步進機構(gòu)設(shè)置在兩個單個滑架之間，因此與彼此相連的滑架不同，可相互分 開地收縮掩護支架框架的所述兩個單個滑架，從而可實現(xiàn)所謂的“大象步”作為步進控制。 在這樣的掩護支架框架中，尤其在對刨削作業(yè)來說典型的較小的煤層厚度所用的掩護支架 框架中，在兩個單個滑架上分別設(shè)有傾斜傳感器。為此可規(guī)定，對于所述兩個單個滑架中的每個單個滑架，相應(yīng)的掩護架高度從測 得的傾斜角度中計算出來，所述傾斜角度是用于頂梁、采空區(qū)掩護架以及掩護支架框架的 左、右單個滑架，其中可規(guī)定，為掩護支架框架求出的掩護架高度從為兩個單個滑架算出的 掩護架高度值的平均值中計算而來。但為了識別由支柱沖擊(Stempelaufsetzer)引起的 問題，或為了分析在掩護支架框架中是否已到達了調(diào)整上極限，需要在單個滑架上求出的 傾斜角度的基礎(chǔ)上，單獨地評判右半掩護架和左半掩護架的掩護架高度。按本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，在計算機單元中在支柱于頂梁上的作用點范圍內(nèi)， 并在頂梁和掩護架梁之間的鉸鏈范圍內(nèi)，還額外地計算在掩護支架框架內(nèi)部的垂直于基床 的高度，由此得出的優(yōu)點是，通過頂梁的在整個延伸上的高度位置，可在多個依次進行的步 進循環(huán)中推導(dǎo)出有關(guān)單個掩護支架框架的行為的指示，例如掩護支架爬升或下沉。按本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，設(shè)置在掩護架構(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，這一點可用來在負載作用下將測量誤差降到最低。因為要用盡可能高的精度來檢測高度，并且在單個掩護支架框架負載時由于掩護 支架框架的單個構(gòu)件的彎曲應(yīng)力可能會出現(xiàn)高度損失誤差，按本發(fā)明的一種實施例規(guī)定， 借助壓力傳感器來檢測步進支架框架的支柱的支柱內(nèi)壓。基于先前在相關(guān)的掩護支架框架 中確定的標(biāo)準(zhǔn)行為，在不同的負載狀態(tài)下，可根據(jù)分別在作業(yè)時承受的負載，應(yīng)用有關(guān)的修 正因數(shù)，此修正因素考慮到了長壁支架框架在實際應(yīng)用時的彎曲應(yīng)力，如同按本發(fā)明的一 種實施例所規(guī)定的一樣。按本發(fā)明的一種實施例，通過設(shè)置在掩護支架框架的頂梁上的傾斜傳感器，橫向 于步進方向測得頂梁朝水平面的傾斜。因此，在掩護支架框架的運動過程中可確定，處于過 程中的掩護支架框架是否還處于到相鄰的掩護支架框架的空隙遮蓋部的引導(dǎo)區(qū)域中。如果 兩個相鄰的掩護支架框架在高度或角度位置上具有很大的區(qū)別，則這樣的危險會增強，即 在自動前進的情況下，掩護支架框架會從相互的空隙遮蓋部的交疊中移出并撞擊。因此，在 識別到關(guān)鍵的重疊情況時，可減少頂梁的回縮高度，或頂梁可在步進循環(huán)之前在交疊中與 相鄰的掩護支架框架對準(zhǔn)，亦或可在重新安置相關(guān)的掩護支架框架之前中斷步進循環(huán)，如 果此掩護支架框架移出所述交疊；那么同樣給出修正。
只要在開采工作時尺度精確地使用待控制的滾筒式聯(lián)合采煤機作為采煤機，則按 本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，在構(gòu)成為滾筒式聯(lián)合采煤機的采煤機中，通過檢測滾筒支承臂 的位置的傳感器測得實施上方部分切削的前方滾筒以及實施下方部分切削的滾筒的切削 高度，并在采煤機經(jīng)過每個掩護支架框架時，整個滾筒切削高度與將在相關(guān)的掩護支架框 架上通過計算機求出的工作面開口相比。因此，能夠使采煤機駛過長壁與所用的掩護支架 的單個掩護支架框架的位置相匹配。此外按本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，其中為采煤機的配屬于掩護支架框架的位置求 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支架框架的頂梁的時間上的支 架延遲接著為這個位置確定的工作面開口。因此還注意，所屬的掩護支架框架的頂梁的 尖端直至一至兩個支架步驟才延遲地達到采煤機建立的工作面開口，這被稱為支架延遲 (Ausbauverspatung )。為了對比地分析由采煤機建立的工作面開口和由掩護支架建 立的工作面開口，只能使用同一位置的高度數(shù)據(jù)。為此，在涉及的計算機單元中設(shè)定歷史切 削高度數(shù)據(jù)，并在相同的空間坐標(biāo)中與掩護架數(shù)據(jù)進行比較，只要掩護支架框架達到了相 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以下方式來改善，即借助設(shè)置在輸送機和/或采煤機 上的傾斜傳感器，在掩護支架框架的步進方向上檢測輸送機和/或采煤機相對于水平面的 傾斜。為此，傾斜傳感器設(shè)置在采煤機上就足夠了。盡管在工作面輸送機上行駛的且在上 面引導(dǎo)的采煤機在一定程度上與工作面輸送機一起構(gòu)成一個單元。但為改進控制的精確度 適宜的是，工作面輸送機的傾斜通過設(shè)置在它上面傾斜傳感器來檢測。必要時，為實現(xiàn)控制 的目的，傾斜傳感器只設(shè)置在工作面輸送機也是足夠的。在此在細節(jié)上還規(guī)定，輸送機和/或采煤機的傾斜角度與在掩護支架框架的底部 滑架和/或在頂梁上測得的傾斜角度相比，由此構(gòu)成的角度差用于計算在掩護支架框架的 多個依次進行的步進循環(huán)中產(chǎn)生的工作面開口中。為此與之相關(guān)的優(yōu)點是，可更好控制切 削穿過煤層凹部或煤層鞍部，因為可及時識別到長壁前部的行為，因此通過及時地控制開 采作業(yè)，可對工作面開口的位置和橫截面產(chǎn)生影響。按本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，在頂梁的前端上，在支柱于頂梁上的作用點范圍內(nèi)， 并在頂梁和掩護架梁之間的鉸鏈范圍內(nèi)，在時間軸上求出描述了掩護支架框架的幾何形狀 的高度值，并從測量值在時間軸上的變化來確定由施加負載的巖石引起的收斂。收斂在此 是相關(guān)的工作面開口相對于起始高度的減小。從所用的掩護支架框架中，可一步一步地在 已安置掩護支架框架的每個位置上確定單個支架的收斂。在此，除了絕對的收斂以外，在掩 護支架框架的作業(yè)時間內(nèi)在時間上的收斂曲線也是決定性的。觀察收斂曲線可提前識別到 地質(zhì)構(gòu)造的不連續(xù)性或采礦邊緣，并在各個實際的作業(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，因為單個掩護支架框架的支柱例如通過接通的限壓閥保護，以避免過 高的壓力，并因此在超過預(yù)設(shè)的壓力高度時，不能測得在時間軸上的收斂?？梢?guī)定，收斂以收斂參數(shù)的形式表現(xiàn)出來，此收斂參數(shù)基于頂梁的前端上的工作 面開口、基于頂梁相對于水平面在步進方向上的傾斜、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)明的一種實施例規(guī)定，通過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/或頂梁在步進方向上的傾斜，鑒于引入支架支 撐力確定掩護支架框架的位置。按本發(fā)明的一種實施例規(guī)定，加速度傳感器作為傳感器使用，這通過與重力加速 度的偏差來檢測加速度傳感器在空間中的角度位置。在此，為了排除由于所用構(gòu)件的振動 而產(chǎn)生的誤差，規(guī)定，由加速度傳感器測得的測量值借助合適的減振方法來檢測并修正。以已知的方式可規(guī)定，單個掩護支架框架的位置在顯示單元中是視覺可見的，其 中適宜的是，以醒目的顏色在顯示單元中標(biāo)出識別到的與預(yù)定額定值的偏差，此偏差構(gòu)成 為風(fēng)險。


在附圖中展示了本發(fā)明的以下描述的實施例。其中圖1在示意性的側(cè)視圖中示出了掩護支架框架，連同工作面輸送機以及當(dāng)作采煤 機使用的滾筒式聯(lián)合采煤機，此掩護支架框架上設(shè)有傾斜傳感器；圖2在單個的視圖中示出了按圖1的掩護支架框架，其具有所屬的高度測量點的 標(biāo)記；圖3a_c示出了按圖1的掩護支架框架，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的在收斂作用時的掩護支架框架；圖6示出了按圖4的掩護支架框架，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的掩護支架框架，它的底部滑架具有不同的構(gòu) 造方式。
具體實施例方式圖1所示的長壁裝備(Strebausrilstung)首先包含具有底部滑架(Bodenkufe) 11 的掩護支架框架10，兩個支柱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的方向上伸出來，而采空區(qū)掩護架(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)掩護架被兩個支承導(dǎo)桿16撐住， 此兩個支承導(dǎo)桿16在側(cè)視圖中設(shè)在底部滑架11上。在所示的實施例中，掩護支架框架10 上設(shè)有三個傾斜傳感器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)掩護架14上的傾斜傳感器17。未示出的是，在掩 護支架框架10的第四個可活動構(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 可能的傾斜傳感器17中必須分別設(shè)置三個傾斜傳感器，以便借助由此求出的傾斜值來確 定掩護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，即三個傾斜傳感器設(shè)置在掩護支架框架的四個可活動構(gòu)件上。如圖8a至8c所示，在圖1及圖2的側(cè)視圖中所示的掩護支架框架10在此在底部滑架方面可基本上具有三個構(gòu)造形式。首先如圖8a所示，底部滑架11由兩個單個滑架構(gòu) 成，它們當(dāng)然通過一個固定的鋼結(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 性，但會出現(xiàn)更高的表面壓力，因此兩個單個滑架陷入 下盤(Liegende)中的趨勢更高。對此備選的是，底部滑架按圖8b由兩個部分滑架構(gòu)成，它們通過底板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，并減少了掩護支架框架尤 其在滑架尖端范圍內(nèi)壓入下盤中的趨勢。但此構(gòu)造形式限制了掩護架高度快速變化的活動 性，因為尤其在掩護架高度快速變大時步進機構(gòu)37不能跟上快速下沉的工作面輸送機，因 為步進機構(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中示出了一個實施例，它優(yōu)選在煤層厚度較小時(約低于1.5m)在刨 削作業(yè)時使用。在這個實施例中，設(shè)有分體式的單個滑架35和36，步進機構(gòu)37這樣設(shè)置在 它們之間，即可抬升在步進方向上處于右邊的單個滑架35，而與在步進方向上處于左邊的 單個滑架36無關(guān)。將單個滑架35和36分開可使掩護支架框架10以所謂的大象步步進，由 此可避免兩個單個滑架35和36陷入下盤23中，并防止采出的礦石在單個滑架35、36前面 堆積和滾動。這種采出的礦石在一定的作業(yè)條件下沒有相應(yīng)的對策就不能足夠快速地朝采 空區(qū)的方向上流走，然后越來越妨礙步進過程，甚至在后繼的階段阻止步進過程。在步進過 程中通過其兩個支柱12的延長，首先解除了掩護支架框架10的負載。緊接著，收縮與其中 一個單個滑架相連的支柱，從而繼續(xù)抬升相關(guān)的單個滑架，并當(dāng)把掩護支架框架10前進前 面時可滑到位于下盤上的礦石上。如果掩護架安置好，則相關(guān)的單個滑架處于提高的水平 上。然后在下面的步進過程中，借助另外的單個滑架交替地地經(jīng)歷相同的循環(huán)，因此以“跺 足步驟“的方式執(zhí)行單個的步進過程。以相同的技術(shù)還可把陷入下盤中的單個滑架再次抬 高到下盤水平上。圖1所示的掩護支架框架10連接到工作面輸送機20上，此工作面輸送機20同樣 具有傾斜傳感器21，因此在長壁裝備的控制方面通常還可獲得有關(guān)輸送機位置的數(shù)據(jù)。形 式為滾筒式聯(lián)合采煤機22的采煤機在輸送機20上引導(dǎo)，此采煤機具有上滾筒23和下滾筒 24，其中在滾筒式聯(lián)合采煤機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， 用來檢測滾筒式聯(lián)合采煤機22在長壁相應(yīng)所處的位置，并設(shè)有標(biāo)尺27，用來測量滾筒式聯(lián) 合采煤機22的切削高度。通過把傳感器18設(shè)置在支柱12上，來補充長壁裝備的測量技術(shù) 裝備，借助此傳感器18通過確定支柱12的失效高度改變頂梁13的高度位置。此外，行程 測量系統(tǒng)19集成在底部滑架11中，借助它可確定掩護支架框架10相對于工作面輸送機20 的相應(yīng)步進行程。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20上并不是強 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，用來改善精確度。如圖2所示，由于掩護支架框架10的已知的運動性，按照底部滑架11、采空區(qū)掩護 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(Aufsetzergefahr)的尺度，而高度h3可用來考察收斂。借助傾斜傳感 器17的測量值可求出高度Iiph2和h3，其中由這些傾斜傳感器17測得的數(shù)值在未進一步示 出的計算機單元中與存儲在里面的基本參數(shù)進行比較，此基本參數(shù)涉及此構(gòu)件的幾何取向以及它們的運動行為。為此規(guī)定，借助手持測斜儀在安裝狀態(tài)下測量頂梁13、采空區(qū)掩護架 14和底部滑架11，并把測量值輸入掩護支架框架10的相應(yīng)的控制器中，從而在單個的掩護 支架框架10安裝在長壁裝備中之后對它進行調(diào)校。然后只要在掩護架控制器中顯示了高 度值hp h2和h3，則可借助卷尺來重測這些高度值，并隨后相應(yīng)地調(diào)校這些傾斜傳感器由于在出現(xiàn)負載時構(gòu)件的彎曲應(yīng)力，構(gòu)件的傾斜可能會出現(xiàn)變化，就此而言可規(guī) 定，通過引入取決于負載的修正因數(shù)來考慮相應(yīng)的角度誤差或在求出高度值時的誤差，其 方式是，借助相應(yīng)設(shè)置的傳感器通過求出掩護支架框架10的支柱12的支柱內(nèi)部壓力實現(xiàn) 在作業(yè)時出現(xiàn)的負載，并基于掩護支架框架10的構(gòu)件的行為的標(biāo)準(zhǔn)值，在相應(yīng)負載下形成 相應(yīng)的修正因數(shù)。如從圖3a、3b和3c所示，通過求出角度α的變化來求出采空區(qū)掩護架14的調(diào) 整(圖3a)。通過求出按圖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支架框架10在多個步進循環(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)具有一個在120至180度的測量范圍，其中適宜的是，傾斜傳 感器17尤其具有0至360度的測量范圍。如同在圖4中再次示出的一樣，適宜的是，輸送機20以及采煤機22也配備了相應(yīng) 的傾斜傳感器，長壁裝備的相應(yīng)單個的掩護支架框架10連接到此輸送機20上，此采煤機 22 (以滾筒式聯(lián)合采煤機19的形式)在輸送機20上引導(dǎo)并具有上滾筒23和下滾筒24，因 此通過使用所述傾斜值，將滾筒式聯(lián)合采煤機22的整個的求出的滾筒切削高度與由掩護 支架框架10提供的工作面開口 30相比。從圖4所示的實施例中可看到，由于輸送機20連 同滾筒式聯(lián)合采煤機22進行爬升，所以在頂梁13的前緣區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)碰撞危險。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上的掩護支架框架 10的頂梁13上而產(chǎn)生的，這如同負載箭頭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。通過觀察各個掩護支架框架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)地利用了掩護支架框架的承載能 力，因為支架支撐力傳導(dǎo)到掩護支架框架的范圍內(nèi)，在此掩護支架框架中在上覆層控制方 面可達到最佳的效果。在掩護支架框架10步進時，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。掩護支架框 架10的這種位置的結(jié)果是，在推進支架時幾乎不會出現(xiàn)上層崩落，因此長壁裝備必要時還 可能實現(xiàn)自動的、故障少的作業(yè)。與之相反，在圖7所示的掩護支架框架10中可看到頂梁13和采空區(qū)掩護架14的 位置，采空區(qū)邊緣35關(guān)于頂梁13往前移得太遠(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)識別到了頂梁13的這種位置，則可進行 相應(yīng)的控制，以避免與這種掩護架控制有關(guān)的缺點。
如未進一步示出的一樣，借助在單個掩護支架框架10以及輸送機20和采煤機22 上獲得的傾斜測量數(shù)據(jù)，還可從整體上在工作面的整個長度檢測長壁裝備的行為。如果在 長壁的單個區(qū)域內(nèi)例如由于地質(zhì)異常(如凹部或鞍部)，在長壁的其他區(qū)域進行開采工作 和支架工作時出現(xiàn)了偏差，則很快可在監(jiān)控裝置中看到相應(yīng)的問題區(qū)，因此可在這個區(qū)域 通過有針對性的方式相應(yīng)地調(diào)整開采工作和支架工作。
此文獻在以下描述、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，它們既可單獨地也可任意組合地在不同的實施例中實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種在地下煤礦開采中控制長壁開采作業(yè)的方法，此長壁開采作業(yè)具有工作面輸送機(20)、至少一個采煤機(22)以及液壓式掩護支架，其中借助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(dǎo)桿(16)以及頂梁(13)的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個上安裝的傾斜傳感器(17)，檢測掩護架構(gòu)件在步進方向上相對于水平面的傾斜，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)件的幾何取向及其運動的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行比較，計算出掩護支架框架(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，其中掩護支架框架(10)使用分體式的底部滑架，其中掩 護支架框架的步進機構(gòu)(37)設(shè)置在掩護支架框架(10)的所述兩個單個滑架(35、36)之 間，并在兩個單個滑架(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，其中對于所述兩個單個滑架(35、36)中的每個單個滑架， 相應(yīng)的掩護架高度從測得的、用于頂梁(13)、采空區(qū)掩護架(14)以及用于掩護支架框架 (10)的左單個滑架(35)、右單個滑架(36)的傾斜角度中計算出來。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其中為掩護支架框架(10)求出的掩護架高度從為兩個單 個滑架(35、36)算出的掩護架高度值的平均值中計算而來。
5.按權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中在計算機單元中，在支柱(12)于頂梁 (13)上的作用點范圍內(nèi)，并在頂梁(13)和掩護架梁(14)之間的鉸鏈(5)的范圍內(nèi)，還額外 地計算出在掩護支架框架(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中任一項所述的方法，其中設(shè)置在掩護架構(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中任一項所述的方法，其中借助壓力傳感器來檢測掩護支架框架 (10)的支柱(12)的支柱內(nèi)壓。
8.按權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中根據(jù)通過支柱內(nèi)壓表示的掩護支架框 架(10)的負荷能力，掩護架構(gòu)件(11、13、14)的相當(dāng)于測得的負載的彎曲以取決于負載的 誤差補償?shù)男问接糜诟叨瘸叽鏞iptvh3)的計算當(dāng)中。
9.按權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中通過設(shè)置在掩護支架框架(10)的頂梁 (13)上的傾斜傳感器(17)，橫向于步進方向測得頂梁(13)朝水平面的傾斜。
10.按權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中在構(gòu)成為滾筒式聯(lián)合采煤機(22)的 采煤機中，通過檢測滾筒支承臂的位置的傳感器測得實施上方部分切削的前方滾筒(23) 的切削高度，并測得實施下方部分切削的滾筒(24)的切削高度，并在采煤機(22)經(jīng)過每個 掩護支架框架(10)時，將整個滾筒切削高度與在相關(guān)的掩護支架框架(10)上通過計算機 求出的工作面開口 (30)相比。
11.按權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中為采煤機(22)的配屬于掩護支架 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支架框架 (10)的頂梁(13)的時間上的支架延遲接著為這個位置確定的工作面開口(30)。
12.按權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其中借助設(shè)置在輸送機(20)和/或采煤 機(22)上的傾斜傳感器(21、25)在掩護支架框架(10)的步進方向上檢測輸送機(20)和 /或采煤機(22)相對于水平面的傾斜。
13.按權(quán)利要求12所述的方法，其中將輸送機(20)和/或采煤機(22)的傾斜角度與 2在掩護支架框架(10)的底部滑架(11)和/或在頂梁(13)上測得的傾斜角度相比，由此構(gòu) 成的角度差用于計算在掩護支架框架(10)的多個依次進行的步進循環(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)上的作用點范圍內(nèi)，并在頂梁(13)和掩護架梁(14)之間的鉸鏈(15)的范圍 內(nèi)，在時間軸上求出描述了掩護支架框架(10)的幾何形狀的高度值(hp h2、h3)，并從測量 值在時間軸上的變化來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，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)在步進方向上相對于水平面 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)在步進方向上 的傾斜，可鑒于引入支架支撐力確定掩護支架框架(10)的位置。
17.按權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中加速度傳感器作為傳感器(17)使用， 這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。
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)件的振動而產(chǎn)生的誤差，由 加速度傳感器測得的測量值借助合適的減振方法來檢測并修正。
19.按權(quán)利要求1至18中任一項所述的方法，其中單個掩護支架框架(10)的位置在顯 示單元中是視覺可見的。
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)出識別到的與預(yù)定 額定值的偏差，此偏差構(gòu)成為風(fēng)險。
全文摘要
一種在地下煤礦開采中控制長壁開采作業(yè)的方法，此長壁開采作業(yè)具有工作面輸送機(20)、至少一個采煤機(22)以及液壓式掩護支架，其中借助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(dǎo)桿(16)以及頂梁(13)的采空區(qū)側(cè)的區(qū)域，的其中至少三個上安裝的傾斜傳感器(17)，檢測掩護架構(gòu)件在步進方向上相對于水平面的傾斜，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)件的幾何取向及其運動的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行比較，計算出掩護支架框架(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E21C25/56GK101970795SQ200880127131
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