物料搬运系统及其操作方法与流程

本公开总体上涉及连续采矿领域，尤其涉及一种用在地下采矿中的物料搬运系统。

背景技术：

在地下采矿系统中，矿石物料搬运系统被用于连续矿石开采。例如，在崩落开采中，碎裂的岩石材料在若干汲取点被汲取并且被装载到输送器上以被输送到例如破碎机等。破碎的材料然后被输送以进行进一步处理。以此方式，能实现连续的岩石流动。wo2010/061274a1中公开了用于连续矿石开采的方法的示例。

所公开的系统和方法至少部分地针对于改进已知的系统。

技术实现要素：

在一个方面中，本公开涉及一种用在地下采矿中的物料搬运系统。该物料搬运系统包括配置成沿第一方向输送物料的输送器。该物料搬运系统还包括与输送器相邻地布置在第一方向上的不同位置处的多个进料器。所述多个进料器中的每一个配置成在装载操作期间每单位时间将预定量的物料装载到输送器上。负荷计算单元配置成基于输送器在第一方向上的移动速度和所述多个进料器的操作时间——所述多个进料器在此期间执行装载操作——来计算输送器上的物料的负荷分布。控制单元配置成基于计算出的负荷分布来控制所述多个进料器的装载操作。

在另一方面中，本公开涉及一种地下采矿系统，其包括根据多个根据上述方面的物料搬运系统。该地下采矿系统还包括配置成接收由每个物料搬运系统的输送器输送的物料的主输送器。

在本公开的又一方面中，涉及一种操作物料搬运系统的方法，该物料搬运系统包括配置成沿第一方向输送物料的输送器和与输送器相邻地布置在第一方向上的不同位置处的多个进料器，该方法包括以下步骤：在装载操作期间确定由每个进料器每单位时间装载到输送器上的物料量；基于输送器在第一方向上的移动速度以及多个进料器的操作时间——所述多个进料器在此期间执行装载操作——来计算输送器上的物料的负荷分布；以及基于计算出的负荷分布来控制所述多个进料器的装载操作。

在本公开的又一方面中，一种计算机程序包括计算机可执行指令，当在计算机上运行时，所述计算机可执行指令使计算机执行上述方面的方法的各步骤。

在上述方面中，所述负荷计算单元可通过将所述输送器的长度分成多个部段来计算负荷分布。对于每个部段，负荷计算单元可基于进料器的装载区的宽度和输送器的移动速度来确定当进料器执行装载操作时该部段处于进料器的装载区中的时间量。负荷计算可以通过将该时间量乘以由进料器每单位时间装载到输送器上的预定物料量来计算装载到该部段上的物料量。每单位时间的预定物料量可通过对进料器设定的每次装载操作的总装载量和进料器将该总装载量装载到输送器上的装载时间来确定。装载时间可由进料器的可移动部件的速度和行程来确定。

本公开的其它特征和方面将从下文的描述和附图显而易见。

附图说明

图1示出根据本公开的示例性物料搬运系统的示意图；

图2示出图1中的物料搬运系统的示例性进料器；

图3是示出图1中的物料搬运系统的两个进料器的示例性操作的曲线图；

图4是示出图1中的物料搬运系统的两个进料器的示例性操作的另一曲线图；

图5是示出由图1中的物料搬运系统的进料器执行的装载操作的曲线图；以及

图6是示出图1中的物料搬运系统的输送器上的负荷分布的曲线图。

具体实施方式

以下是对本公开的示例性实施例的详细说明。文中所述的示例性实施例旨在教导本公开的原理，从而使本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中并针对许多不同应用实施并使用本公开。因此，示例性实施例并非旨在且不应该被考虑为对保护范围的限制性描述。相反，保护范围应通过所附权利要求来限定。

本公开可至少部分基于以下认识：当输送器用于在采矿系统中输送物料时，可能需要获得关于输送器上的物料分布的信息，例如，以确定是否可以将额外的物料装载到输送器上。具体而言，本公开可以基于以下认识：由于一些地下采矿设施中的苛刻条件，即便不是不可能的话，使用传感器来检测负荷分布也可能是困难的。因此，本公开教导了在不使用这种传感器而是利用输送器和将物料供给到输送器的进料器的已知特性的情况下计算负荷分布。具体而言，在进料器的装载操作期间，每个进料器与将被装载到输送器上的物料的总量相关联。基于该物料的总量以及例如执行单次装载操作所花费的时间来确定每单位时间装载到输送器上的物料量。此外，使用输送器的已知移动速度，可以确定特定进料器在输送器的哪个位置将物料装载到输送器上，以及确定输送器上的相关联的负荷的空间分布。通过连续监测每个进料器的装载操作，可随时了解输送器的总负荷分布。

本公开还可部分地基于以下认识：利用上述负荷计算，可以以有效的方式控制采矿系统的进料器，使得输送器上的任何间隙或空置空间可由配置在该间隙或空置空间下游的一个或多个进料器适当地充填。在这方面，本公开也可部分基于以下认识：为了增加系统的耐久性，有利的是平衡由各个进料器执行的装载。换句话说，本公开可基于以下认识：基于每个进料器为了对于所有进料器实现平衡的装载操作次数而必须执行的装载操作的次数来优先要将物料装载到输送器的特定部分上的进料可能是有利的。

此外，本公开可部分基于以下认识：为了实现输送器的高效装载，可以关于进料器沿输送器的位置来设定进料器的优先次序。例如，位于更下游(即更靠近输送器的落料点)的输送器可以优先于位于更上游的进料器。

本公开也可部分基于以下认识：在进料器的装载操作期间装载到输送器上的物料的总量可被用作用于控制物料搬运系统中的进料器的参数。例如，可使用适合的传感器来测量由进料器装载到输送器上的物料的实际量，并且该物料的实际量可在用于调节要由进料器装载到输送器上的物料的总量的反馈控制中使用。假如单次装载操作所需的时间是已知的，并且基于输送器的移动速度，则可基于每次装载操作的物料的总量来确定每单位时由每个进料器间装载到输送器上的物料量。

本公开还可基于以下认识：在单个液压泵与多个进料器相关联的情况下，在一些情况下，在给定时间多个进料器中的仅一个可以运行。因此，在这些情况下，必须实施考虑与给定泵相关联的多个进料器中的仅一个可在给定时间运行的控制。

本公开还可基于以下认识：通过调整装载时间，例如，通过调整进料器的可移动元件的速率和/或可移动元件的行程，可实现进料器的更复杂的控制。以此方式，每个进料器可在若干次部分装载操作期间将每次装载操作的总装载量装载到输送器上，从而得到更灵活的系统。

本公开还可部分基于以下认识：基于进料器的操作的负荷分布的计算结果可与和输送器相关联的传感器——例如用于确定输送器上的物料高度的高度传感器——的测量结果进行组合。以此方式，可进一步优化系统的操作。

现在参考附图，图1示出用在地下采矿系统中的物料搬运系统100的示意性概览。

如图1所示，物料搬运系统100包括配置成沿第一方向x输送物料的输送器10。多个进料器12、14、16、18、20、22、24、26与输送器10相邻地布置在第一方向x上的不同位置处。每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26被布置在用于例如在崩落开采期间汲取破碎的或压碎的岩石材料的汲取点处。在这样的系统中，压碎的岩石材料从上方落到每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26上，并且由相应的进料器被装载到输送器10上。然而应理解，本公开也可适用于不同于崩落开采系统的其它采矿系统，只要使用多个进料器将要提取的物料装载到输送器上即可。

图2示出作为系统100的进料器12、14、16、18、20、22、24、26的一个示例的进料器12的示例性实施例。如图2所示，每个进料器12被构造为液压进料器(也称为“铲料器(dozer)”)，其具有汲取器42和配置在汲取器42内部并且构造成沿第二方向y往复运动的推进器(可移动元件)40。汲取器42在第一方向x上具有宽度w(也参见图1)。一对液压缸44构造成移动推进器40以执行装载操作，在该装载操作期间汲取器42内的物料被推到输送器10上(参见图1)。液压缸44安装在进料器12的基座41上。基座41相对于输送器10定位在适当的位置，以允许通过进料器12将物料装载到输送器10上。

如图2所示，推进器40具有与推进器40从缩回位置向伸出位置的移动(在图2中向右)相关联的预定行程。推进器40的移动在伸出和缩回期间以基本上恒定的速度进行。然而应理解，在其它实施例中，推进器40的移动速度可被控制为可变的。当推进器40完全缩回时，预定量的物料被充填到汲取器42中。该物料量是随着推进器40从完全缩回位置向完全伸出位置移动而被装载到输送器10上的每次推进的物料总量。以下将更详细地描述这一点。

回到图1，多个液压泵13、15、21、23与多个进料器12、14、16、18、20、22、24、26相关联。在该示例性实施例中，每个液压泵与两个进料器相关联。具体而言，液压泵13与进料器12、16相关联，液压泵15与进料器14、18相关联，液压泵21与进料器20、24相关联，液压泵23与进料器22、26相关联。每个液压泵13、15、21、23配置成供应预定量的液压流体。每个泵13、15、21、23配置成使得由泵供给的液压流体的量足以操作相关联的进料器中的一个。因此，两个相关联的进料器中的仅一个可在给定时间操作。这例如在图3中示出。如图3所示，在进料器12执行首先从完全缩回位置伸出到完全伸出位置并且然后返回到完全缩回位置的操作时，进料器16不起作用。在进料器12已返回到完全缩回位置之后，进料器16可在进料器12不起作用时执行相同的装载操作。如图3所示，在一个示例中，每个进料器12、16的行程可以是例如1350mm。此外，每个进料器12、16在伸出和缩回期间以恒定速率移动，使得各进料器12、16的伸出和缩回操作的总时间例如为120s。容易理解的是，单个液压泵与两个进料器的关联仅仅是一个示例，并且可使用许多不同的构型。例如，每个进料器可具有与其相关联的单独的液压泵，或者四个进料器可以共用单个液压泵。另外，在一些实施例中，由两个以上进料器共用的液压泵可提供足以同时操作两个以上进料器的液压流量。

再回到图1，控制单元31经由通信线路29与进料器12、14、16、18、20、22、24、26和液压泵13、15、21、23通信。容易理解的是，每个进料器和/或液压泵可设置有对应的通信接口和/或控制单元以促进信息交换和/或由控制单元31进行的控制。此外，控制单元31例如与输送器10通信，例如，与和输送器10相关联的速度传感器38通信，以便确定输送器10的移动速度。在一些实施例中，控制单元31可配置成控制输送器10的操作，例如开始/停止输送器或设定输送器的移动速度。此外，控制单元31与布置在输送器10上方的高度传感器36连通，该高度传感器配置成检测在沿输送器10的一个或多个位置处装载到输送器10上的物料的装载高度。最后，控制单元31与和每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26相关联的负荷传感器(在图1中仅示出与进料器14相关联的负荷传感器39)通信。

控制单元31包括负荷计算单元28，该负荷计算单元配置成计算输送器10上的物料的负荷分布。以下将更详细地说明这一点。应当理解的是，虽然负荷计算单元28被示出为包括在控制单元31中，但在其它实施例中，负荷计算单元28可以是与控制单元31通信的单独的单元。

由输送器10沿第一方向x输送的物料落在配置于输送器10的落料点处的破碎机30上。破碎机30破碎物料，并且破碎的物料可使用另一输送器(未示出)被输送以进行进一步的处理。在一些实施例中，地下采矿系统例如可包括多个物料搬运系统100，并且每个输送器10可配置成将由其输送的物料供应到例如采矿系统的主输送器。在这些实施例中，例如，可控制每个物料搬运系统的输出，以从系统的不同汲取点产生所需的提取材料混合物，从而得到所需的矿石混合物。具体而言，应当注意的是，物料搬运系统100的描述也适用于包括将物料供应到主输送器的多个物料搬运系统的系统。例如，可基于主输送器的移动速度和由每个物料搬运系统每单位时间装载到主输送器上的物料量来计算主输送器上的负荷分布。在这方面，每个物料搬运系统可被认为是如本文所述的“进料器”，并且可以以类似的方式被控制。

输送器10在物料搬运系统100的连续采矿作业期间连续操作。为了在该连续采矿作业期间高效地提取矿石，在输送器10沿第一方向x移动时获得输送器10上的物料的负荷分布是有利的。以这种方式，输送器10上的间隙或空置空间可由进料器12、14、16、18、20、22、24、26中适合的一个来充填，并且可避免输送器10在其特定位置处的过载。输送器10上的负荷分布可由负荷计算单元28基于输送器10在第一方向x上的移动速度以及多个进料器12、14、16、18、20、22、24、26的操作或装载时间——在此期间它们执行装载操作——来获得。以下将更详细地描述这一点。

如前所述，在进料器12、14、16、18、20、22、24、26中的一个的每个推进器40的伸出期间，随着输送器10经过相应的进料器，预定量的物料被装载到输送器10上。以下将参考图3、5和6描述这一点。如图3所示，推进器40的行程例如是1350mm。对例如进料器26的推进器40设定的每次推进的总负荷量是例如10000kg。应当理解的是，每次推进的总负荷量可针对每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26被设定为不同，或者可以是相同的。推进器40的单个伸出行程的持续时间是60秒。因此，推进器40从完全缩回位置移动到完全伸出位置时的速率为22.5mm/s。此外，推进器40——即相关联的进料器——的宽度是4000mm。基于这些已知量，可以确定的是，在一秒钟内，在推进器40的4000mm总的宽度上将166.66kg装载到输送器10上。

为了确定装载到输送器10上的物料的量，负荷计算单元28将输送器10的长度分为多个部段(图1中示出了特定部段32)。另外，负荷计算单元28以如下方式确定在它经过多个进料器12、14、16、18、20、22、24、26中的每一个时装载到每个部段上的物料的量。

例如，部段32可具有200mm的宽度。如图5所示并且基于上述计算，这导致，当部段32随着推进器40开始从完全缩回位置移动到完全伸出位置而进入例如进料器26的装载区时，部段32在推进器40的第一秒钟推进期间承受8.33kg的负荷。这同样适用于位于进料器26的宽度w内的更下游的部段(参见图5)。只要第一部分32处于进料器26的对应装载区中，当推进器40移动到完全伸出位置时，它就将每秒接收8.33kg的物料。基于已知的例如150mm/s的输送器10的移动速度，可以容易地验证，部段32将处于进料器26的装载区内大约26.66s。因此，如图6所示，第一部段32在它经过进料器26时承受约222kg的总负荷。

如图6所示，显而易见的是，进料器26的推进将导致各部段的逐步的负荷分布。具体而言，部段32下游的部段将承受比部段32小的负荷，而部段32上游的若干部段将承受222kg的最大负荷。将容易理解的是，对于部段32的更上游的部段，每个部段的负荷将再次开始减小。结果，可针对例如在进料器26的单次推进期间经过进料器26的多个部段获得图6所示的负荷分布。容易理解的是，负荷计算单元28可以针对每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26的每次推进执行上述计算，并叠加该信息以获得输送器10的总负荷分布。也容易理解的是，负荷计算单元28可基于各部段的初始位置和输送器10的移动速度来获得在任何给定的进料器12、14、16、18、20、22、24、26(即，它们的位置)的推进期间承受负荷的部段。

为了实现输送器10上的平衡负荷分布，控制单元31配置成接收来自负荷计算单元28的计算出的负荷分布并且确定进料器12、14、16、18、20、22、24、26中的哪一个将充填输送器10上存在的任何间隙或空置空间。具体而言，作为第一步骤，控制单元31可确定进料器12、14、16、18、20、22、24、26中的哪一个可被操作以执行导致填满间隙或空置空间的装载操作。在进料器12、14、16、18、20、22、24、26中的多个可执行这样的装载操作的情况下，控制单元31进一步配置成向多个进料器指派优先级并且基于所指派的优先级来控制装载操作。例如，可至少部分基于要由每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26执行的装载操作(即推进)的次数来指派优先级，以对于各进料器实现平衡的装载操作次数。例如，控制单元31可从物料搬运系统100的操作开始起记录由每个进料器执行的装载操作的次数，并且基于这些次数来指派优先级。在其它实施例中，例如，控制单元31可确定在给定时间段内由各个进料器执行的装载操作的次数，并且基于这些次数来指派优先级。在一些示例中，由所有进料器12、14、16、18、20、22、24、26执行的所有推进的总和可以除以进料器的数量并且乘以要由每个进料器执行的推进的次数，以获得每个进料器的权重系数。容易理解的是，可使用任何其它合适的标准，以便基于要执行或已经执行的推进次数来确定对应的优先级。

另外，控制单元31配置成基于每个进料器到例如破碎机30(即，输送器10的落料点)的距离来指派优先级。例如，对于两个以上进料器，例如进料器12和20，在要执行的装载操作的次数相同的情况下，控制单元31可将更高的优先级指派给更靠近破碎机30的进料器12。容易理解的是，可使用基于沿着输送器10的进料器的位置的任何适当的优先级。

在一些实施例中，在多个进料器沿横向布置在输送器10的两侧的情况下，可基于进料器布置在其上的一侧来指派优先级。例如，如果另外的物料将被装载在先前已经由进料器在一侧装载的部段上，则可以优先使用位于另一侧的进料器，以便实现在横向上的均匀分布。

尽管已关于进料器3、5和6描述了当进料器、例如进料器12执行装载操作时，推进器40从完全缩回位置伸出到完全伸出位置，并且此后完全缩回，但容易理解的是，可以利用每个进料器的部分伸出和部分缩回来允许对通过每个进料器装载到输送器10上的物料的量的更复杂的控制。在图4中示出了例如进料器12和16的这种部分伸出和缩回的一个示例。

如图4所示，例如，进料器12首先进行部分伸出，等待指定的时间，然后完成其伸出。同样如图4所示，在进料器12被操作时，进料器16由于与进料器12共用液压泵13而不起作用。如在图4中通过圆圈突出显示的那样，在给定的时间段内两个进料器12和16也可以是不活动的。例如，这可能在这样的情况下发生，即尽管进料器16可完全或部分地执行装载操作，但是由负荷计算单元28计算出的负荷分布可指示输送器10在进料器16前方的区域已经充分装载，使得控制单元31不启用进料器16。容易理解的是，以这种方式控制进料器12、14、16、18、20、22、24、26的操作有许多不同的可能性，以实现物料搬运系统100的操作的期望的灵活性和效率。例如，推进器40的行程和/或其速度可根据例如已经存在于输送器10上的物料的量来修改。

为了进一步改进输送器10的负荷分布的确定，可使用高度传感器36。例如，高度传感器36可以是超声波传感器或雷达传感器，其配置成在输送器10的一个或多个位置处测量输送器10上的物料的高度。由高度传感器36获得的结果可以被反馈到由负荷计算单元28进行的负荷分布的计算，从而引起对物料搬运系统100的改进的控制。

另外，控制单元31可配置成设定或调整每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26的每次推进的总负荷量。由于由进料器12、14、16、18、20、22、24、26的操作引起的负荷分布的计算是基于这种每次推进的总负荷量，所以应理解的是，在执行上述控制时这可能影响物料搬运系统100的操作。因此，控制单元31可配置成优化该参数以实现负荷分布的期望的效率和/或均匀性。此外，例如与进料器14相关联的负荷传感器39可配置成确定由进料器14提供的每次推进的实际总负荷量。然后，该实际的总负荷量可由控制单元31在反馈控制中使用，以便调整由控制单元31设定的每次推进的期望总负荷量。可使用任何适当的控制来实施这种反馈控制，例如pid控制等。在一些实施例中，控制单元31可配置成分别调整每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26的每次推进的总负荷量，以引起例如从各个汲取点的均匀提取、从汲取点提取的矿石的均匀混合物等。

虽然上述示例性物料搬运系统包括以交错构型配置在输送器10的两侧的8个进料器12、14、16、18、20、22、24、26，但容易理解的是，可使用任何其它数量和/或布置结构。此外，如前所述，如果需要，也可以修改泵的数量。而且，如上所述，在采矿系统中可以包括任何数量的物料搬运系统100。

工业适用性

本文公开的系统和方法的工业适用性将从前面的说明而容易理解。一种示例性应用是在地下采矿系统——例如其中物料在多个汲取点被提取并且被供给到输送器以为了进一步的处理而输送的崩落开采系统——中的应用。

一种操作地下采矿系统中的物料搬运系统的示例性方法包括确定在装载操作期间由每个进料器每单位时间装载到输送器上的物料量的第一步骤。例如，控制单元31可设置或调整每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26的每次推进的总负荷量。基于每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26的已知速度和行程，然后可确定每单位时间装载到输送器10上的物料量。

作为下一个步骤，可基于输送器10的移动速度和进料器12、14、16、18、20、22、24、26的装载时间——在此期间进料器执行装载操作、即如以上关于图3、5和6所述移动以将物料推进到输送器10上——来计算输送器10上的物料的负荷分布。

最后，控制单元31可以上述方式基于计算出的负荷分布来控制进料器12、14、16、18、20、22、24、26的装载操作，例如装载时间(即，相关联的推进器的行程或速度)。具体而言，控制单元31可例如基于要执行的推进次数和/或沿输送器10的位置来向不同的进料器12、14、16、18、20、22、24、26指派优先级。另外，控制单元31可例如利用基于检测出的实际总负荷量的反馈控制来对每个进料器12、14、16、18、20、22、24、26校正或调整每次推进的期望的总负荷量。此外，例如，在尽管计算出的负荷分布表明仍可对输送器10的特定部段施加额外的负荷但由高度传感器36执行的高度测量指示所述部段已经过载的情况下，可基于所述高度测量来改良对进料器12、14、16、18、20、22、24、26的控制。

应理解，控制单元31可包括存储器、处理器、通信接口以及运行计算机程序所需的其它部件，所述计算机程序包括使控制单元执行本文公开的方法的步骤的计算机可执行指令。此外，可设想的是，如果需要的话，控制单元31可包括彼此通信的多个控制单元，并且计算机程序可包括多个模块，每个模块在与例如物料搬运系统的进料器或液压泵相关联的独立的控制单元上运行。

将理解的是，前面的描述提供了所公开的系统和方法的示例。然而，可以设想，本公开的其它实施方案可在细节方面可不同于前面的示例。所有对本公开或其示例的说明旨在就该点说明具体示例且并非旨在更一般地对本公开的范围加以任何限制。本文所述的所有方法可采用任何合适的次序执行，除非文中另外指出或另外明显与上下文抵触。

因此，本公开如适用的法律所允许的那样包括在此所附的权利要求中叙述的主题的所有改型和等同物。此外，上述元件在其所有可能的变型中的任何结合为本公开所涵盖，除非文中另外指出或明显与上下文抵触。

尽管文中已描述本公开的优选实施例，但在不脱离以下权利要求的范围的前提下可加入改进和改型。