专利名称：用于煤矿开采的装置的制作方法
用于煤矿开采的装置本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于煤矿开采 的装置。这类控制例如由DE10018481A1 ( TBT 9905 )已知。 其中在工作面上设置了多个无线接收器，它们与前部闸门 (Kopfstrecke )中的中央控制器(工作面控制设备)串联连接。每个 相关的接收器连续地接收岩石传感器的信息，并将该信息进一步传送 到工作面控制设备以进行分析。然后在工作面控制设备中计算削煤机 仍在煤矿采掘面区域内行进还是已经切断了岩石的分界层。根据计算 结果，刨煤机需要被提升或降低。刨煤机的提升(攀升)通过降低斜 槽来实现，其中刨煤机围绕设置在斜槽宽度中央区域内的滑块倾斜。 相反，刨煤机的降低(俯冲)是通过使斜槽靠近回采设备的边缘由翻 转设备所提升来实现的，从而使刨煤机围绕所述滑块在相反方向上倾 斜。本发明的目的是使这种控制更为快捷，使得刨煤机的位置能够在 连续开采的同时、但在后续的回复行程中无论如何都能在攀升或俯冲 方面得到校正。根据权利要求1的解决方案是从以下认识出发即控制速度尤其 是受到所传输的数据量的影响，但根据本发明受到限制的数据量对于 在操作技术方面最优地控制刨煤机来说已经足够了 。在每个回采单元 的区域内，最好在基本相同的高度上仅进行两次测量。根据权利要求2的改进用于进一步减少所要传输的数据量，并提 高控制速度。在这种实施方式中还实现了附带的可靠性，因为借助于 沿着斜槽铺设的电缆省去了无线接收器的连接。每个回采单元的推进
板控制设备与一个无线接收器相连接。由于只需要通过无线信号跨过
很短的距离，实践中不超过3米，只需要很小的无线电功率就足以实 现良好的传输可靠性。然后，接收到的信号可以经由总线实现交换和 处理，所述总线将所有回采单元的推进板控制设备彼此相连，并与工 作面控制设备相连。
才艮据权利要求3的实施方式用于进一步加快控制过程，这是通过 以下方式来实现的处理可以在每个推进板控制设备中进行，但尤其 是在离 一个翻转设备最近、因此对应于该翻转设备的推进板控制设备 中进行。
在根据权利要求3的实施方式中，为了进行分析，岩石数据在相 邻的推进板控制设备中、尤其是在对应于相应的翻转设备的这组推进 板控制设备中被采集，并根据在这些岩石信号中占优的是"岩石"信号 还是"煤，，信号而被分析。为此，每个推进板控制设备自身都具有计算 和控制能力，从而借助于最好存储在每个推进板控制设备中的程序， 能够判断刨煤机在最后经过的回采单元区域内目前切断的主要是岩 石还是煤。通过分析在多个相邻回采单元中所采集的岩石数据，由存 储在相关推进板控制设备或工作面控制设备中的程序或者手动地判 断出在什么样的长度上应当在攀升或俯沖方面改变刨煤机的位置。
在权利要求4所述的替代或附加的实施方式的情况下，在刨煤机 上所装栽的微处理器中执行对所测得的岩石信号的预分析。这种预分 析可以进行到这样的程度即只需要通过相应的无线设备将简单的 "黑/白信号"一"煤还是岩石"一发送到岩石传感器。
为了移动控制器的位置以判断刨煤机的位置应当在所识别出的 岩石上改变多长的距离，根据权利要求5，所述装置配备有倾角计(倾 斜度测量仪)。为了通过沿输送装置铺设的电缆传输所有的测量信号， 这些倾角计可以与工作面控制设备相连接。
权利要求6所述的配置用于减少流经工作面控制设备的数据量。
同时为了节省无线电接收器的附加布线开销，根据权利要求7 所述的改进，用于倾斜度信号的无线电接收器直接对应于离倾角计最
近的推进板控制设备。原则上，具有权利要求1至3所述配置的推进 板控制设备总是在位置和功能上对应于所述翻转设备。
在这种情况下还存在另一个问题，即需要进行布线从而为倾角计 和相关的发送器供电。这通过权利要求8所述的配置得以避免。同时， 根据权利要求9的配置确保了较长的使用寿命，并能长期保持电池的 电量。出于这种考虑，权利要求9利用了以下的事实即在削煤机经 过对应于倾角计的特定数目的回采单元推进期间，倾*计的测量和发 送功能仅持续非常短的时间(例如5至10秒)，以传送例如每个回 采单元的两个测量点处的岩石数据。出于这种原因，对倾角计和安装 在倾角计上的发送器的电池供电的启动由推进的刨煤机来进行，例如
行。因此可以在一段预设的时间间隔之后切断电池供电。
图1示意性地示出了一个工作面之上或之中的顶视图作为实施
例，
图2示出了一个倾角计的细节。
削煤机2由输送装置链23沿着(未示出的)煤矿釆掘面以很高 的速度(例如3米/秒)来回拉过工作面(例如300米长)。同时，刨 煤机在由部件4构成的斜槽上被引导。在所述斜槽中，被断开的煤被 输送到工作面的一端。该工作面由一排回采单元(推进板)所覆盖并 向上支撑，这些回采单元在斜槽背对煤矿采掘面的一侧上一个紧挨一 个地竖起，除了支撑岩石的功能之外，它们还具有在煤矿采掘面方向 上支撑斜槽并向着煤矿采掘面的开釆方向推进斜槽部件的功能。每个 回采单元还具有一个翻转设备5，它将在后面描述。
每个回采单元还具有一个推进板控制设备，回采控制设备12用 于控制要由各个回采单元所执行的功能，尤其是开进(开采)、推进 (步进)以及定位和支撑(压实)。工作面上的回采单元通过总线相 互连接，指令、测量信号和无线电信号可通过所述总线传送到每个推进板控制设备，并最终通过连接电缆21传送到工作面控制设备和/或 中央控制设备。刨煤机2配备有岩石传感器2和与之相应的微处理器28。这种 岩石传感器是已知的，例如由Oberursel的TEC5-AG公司所提供。 它们的任务是对在所经过的矿层的挖掘面上、在刨煤机的切割区域中 所出现的岩石或煤连续地进行分析，并识别出刨煤机的刨刀是在矿层 (煤)中作业还是向上或向下离开了矿层(岩石)。据此，通过延伸 或缩回构造为汽缸活塞单元(斜轴式汽缸)的翻转设备5，斜槽18或 相邻的斜槽部件围绕(未示出的)位于中央或位于煤一侧的支撑滑板 在垂直于输送方向(输送装置链23的方向)的平面内偏转，从而当 通过岩石传感器发现矿层在刨煤机的行进方向上下降时，使刨煤机的 刨刀在煤矿采掘面上放置得更深(俯冲)，或者当通过岩石传感器发 现矿层在刨煤机的行进方向上升高时，使刨煤机的刨刀在煤矿采掘面 上放置得更高(攀升)。所示的斜轴式汽缸5位于每个回采单元上。 根据实际情况，在每6到12个回采单元上提供一个翻转设备/斜轴式 汽缸可能就足够了。应当注意的是，矿层在一定程度上的倾斜也通过对刀具、尤其是 地凿的调整而实现，使得通过偏转斜槽部件而实现的俯冲或攀升只有 在不寻常的地理条件下才需要进行。对于设施的输送能力来说尤其重要的是，将用于翻转斜槽部件的 相关控制指令尽可能快地传送给控制器，尤其是工作面控制设备和中 央控制设备，使得刨煤机的竖直位置能够通过行进期间的俯冲或攀升 而得到调整，最迟也能在回程中得到调整。在现有设施的情况下，这 会破坏数据流，这通过常规的开放计算机能力不能足够快地得到克 服。因此，建议不要连续地由岩石传感器进行测量，而是仅仅不时地 进行测量，在实践中最好是在刨煤机向前推进期间，在回采单元17 的区域内(大约1.50米)，只在测量位置15和16处测量两次。测量 是在高度基本相同的区域内进行的。要强调的是，这样做使得足够精 确地识别岩石对于控制刨煤机的目的来说是可以实现的，这具有以下 的优点刨煤机的俯冲和攀升能够在尽可能短的时间内完成，并且一 方面将不会开采出岩石，另一方面始终能够切下尽可能大的煤矿采掘 面。对此必须了解到* 由于所要应付的质量和力，刨煤机位置的设置和控制不能像 可能希望的那样快地进行，* 当刨煤机的速度例如为3米/秒的情况下，来回经过300米的 工作面的时间少于3分钟，并且 在这样短的期间内，对刨煤机的调整很难超过四次修正。 这些修正基于对测量值的分析、尤其是平均值而进行，所述测量 值是在刨煤机位置的两次修正(或者更多次修正)之间获得的。为了加快提供可分析的测量信号的过程，岩石传感器还配备有所 示的微处理器28，它被装栽在所述刨煤机上。通过这个微处理器实现 了对岩石传感器的数据在以下意义上的笫一次分析即从岩石传感器析，并i最好的情况下已经l含;明确的信息"岩::或"煤"。为了进一步加快岩石数据的传输和处理，如上所述，岩石传感器 3配备有一个无线发送器9，它将岩石数据(可能是在由微处理器28 进行所述分析之后并以所述分析的形式)传送到一个无线接收器11, 无线接收机中的每一个分别与每个回采单元中的每个回采控制器相 对应。因此无线数据传输被限制为相当小且明确的数据量，并被限制 到不超过3米的近距离，因为在发送器9和每一个接收器11之间只 有很短的间隔空间。然后所传输的数据进一步经由总线22从接收数 据的回采控制器被传送到工作面控制设备和中央控制设备。在那里所 具有的计算能力足以对接收到的数据进行快速分析，并借助于该信号 (煤或岩石位于煤矿采掘面下方)判断是否需要通过俯冲或攀升来调 整输送装置的位置/斜槽部件的位置，使其适配于工作面长度方向上的 一个区域或沿着整个工作面长度的区域。为了做出这种判断，尤其是为了自动做出这种判断，以及在自动 控制的意义上进行调节，斜槽或斜槽的部分区域的位置也被给到工作
面控制设备和中央控制设备。为此，在斜槽上固定了多个倾角计20。 它们分别对应于相邻斜槽部件组中的一个。当并不是为每个回采单元 分配一个翻转设备，而是例如仅仅每6个回采单元被分配一个翻转设 备时，则在斜槽上附着于相应翻转设备的区域内或者在由翻转设备所 啮合的斜槽部件上设置一个倾角计。这样， 一个倾角计就覆盖了一组 斜槽部件。这种斜槽部件组在所示情况下包含了 5个或6个相邻的部 件。每个倾角计20都提供有一个无线发送器24。通过这个发送器将 斜槽的倾斜度发送给一个无线接收器25，所述无线接收器分别与相对 于该倾角计20最近的回采单元的回采控制设备17相连接。这里示出 了特殊的无线接收器25;但当岩石数据和倾斜度数据以不同的编码被 发送时，倾斜度数据的接收也能够由已经描述的无线接收器11来完 成，从而能够在接收数据的回采控制器中判断其涉及岩石数据还是涉 及倾斜度数据。然后，倾斜度数据经由总线22和连接21进一步从接应当;主意的是，这里没有示出的位置指示器(其中的每个位置指示器分别对应于一个回采单元)分别确定刨煤机是否存在，并经由相也可以考虑采用其他类型的确定位置的方法，例如在 DE19982113.5-24中所公开的方法。用于无线电传输的电能通过设置在每个倾角计中的电池26被提 供给各个倾角计。为了节能起见，每个倾角计具有一个传感器27(例 如发射机应答器)，它确定刨煤机是否存在，并当刨煤机接近时接通 能量供给，而当刨煤机远离时切断能量供给。通过这种方式，可以在 刨煤机行程的相关阶段无干扰地执行测量操作，而不需要可能妨碍采 矿作业的、连接到倾角计的电缆。在图2中放大示出了一个倾角计20。每个倾角计可通过电池/蓄 电池26等供应电流。为此，倾角计具有传感器27，例如发射机应答 器、光发射器/接收器等，它在刨煤机可调节地接近的情况下关闭至倾 角计的无线发射器24的供电，并在已经经过之后，根据远离的距离 或者例如还根据经过的时间再次打开供电.由此可以减低能量消耗， 使得倾角计不仅不需要电缆，而且还能在长时间内无需维护地工作。附图标记列表 1装置2采矿设备刨煤机3岩石传感器4斜槽部件，斜槽段5翻转设备，斜轴式汽缸，汽缸活塞单元6直线7切割工具8偏转角9信号发射器，发送器，无线设备 10无线连接11信号接收器，无线接收器12控制设备，推进板，回采控制设备13煤矿采掘面14对齐15第一测量点16第二测量点17回采单元，推进板18斜槽19位置测量装置 20倾角计21至工作面控制设备和中央控制设备的连接22总线23输送装置链24发送器，倾角计的无线设备，无线发送器 25接收器，无线接收器 26电池/蓄电池26 27传感器 28微处理器
权利要求
1. 一种用于在矿山的工作面中进行煤矿开采的装置，其具有多个回采单元(推进板17)，所述回采单元在工作面的长度方向一个挨 一个地竖立在各工作段之间，具有可沿着煤矿采掘面推进的刨煤机(2)，具有设置在所述刨煤机上的用于识别岩石的传感器(3)，所述 传感器借助于设置在刨煤机上的发送器(无线设备9)并借助于沿着 工作面排列的无线接收器(11)将所识别的岩石数据通过无线电传送 到回釆控制装置(12)，具有斜槽(18)和在斜槽中运转的输送装置，它们在釆掘机和回 采单元之间的工作面长度上延伸，具有多个翻转设备(5)，其中相邻的回采单元和斜槽部件分别 以成组的方式对应于一个相应的翻转设备，并且所述翻转设备与相应 组中的一个回采单元的推进板控制设备(12)相连接，并且其中通过 相应的翻转设备可以使该组中的斜槽部件(4)根据所识别的岩石数 据在刨煤机工具俯冲(降低)的意义上下降，以及在刨煤机攀升(提 升)的意义上上升，具有控制装置，该控制装置在工作面的尽头具有工作面控制设备(连接21)和推进板控制设备(2)，所述工作面控制设备用于控制回采单元在开采、步进、压实的意义上的回采功能，而所述推进板控制设备中的每一个分别在位置和功能上对应于回采单元(17)，用于转换和传送工作面控制设备的回采指令，并且还具有与工作面控制设备和推进板控制设备最好串联连接的总线，其特征在于，当在每个回采单元(17)的区域中推进时，所述岩石传感器(3) 仅对于几个、最好是不超过两个测量点给出所识别的岩石的测量信号 (岩石信号)，并且相邻测量点的测量信号针对岩石占优还是煤占优 而被分析，并根据该分析生成翻转信号，该翻转信号被给到对于所述 测量点共用的翻转设备，并且当所述分析表明在所分析的测量点处以 岩石为主时，生成攀升意义上的信号，而当所述分析表明在所分析的 测量点处以煤为主时，生成俯沖意义上的信号。
2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，为了将岩石信号无 线传输到最近的无线接收器，每个回采单元(17)及其推进板控制设 备(12)配备有一个无线接收器(11)，而所述刨煤机配备有无线发 送器(24),其中所述岩石信号通过与回采控制装置相连的位置测量 装置针对刨煤机位置而被分配给离刨煤机最近的推进板。
3. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，在分别对应于一个 翻转设备(5)的每一组回采单元(17)中，至少一个推进板控制设 备(2)、最好是每个推进板控制设备配备有微处理器，通过所述微 处理器可以为对应于该组的翻转设备生成翻转信号，并且配备有程序 存储器，在所述程序存储器中为对应于该组的翻转设备存有用于处理 岩石信号并把它们转换成翻转信号的程序。
4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刨煤机(2) 配备有微处理器(28)，在该微处理器中存有用于处理测得的岩石信 号并把它们转换成可通过无线发送器(24)传输的信号的程序，用于 对煤和岩石进行区分。
5. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，为每个翻转设备分 配了一个倾角计(20)，斜槽或斜槽部件(4)的倾斜度的当前测量 值在回采控制设备的横向方向上传送，作为实际值与通过分析所生成 的翻转信号进行比较。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，每个倾角计(20) 配备有一个无线发送器(24),用于将倾斜度信号无线传送到沿着工 作面以一定间隔分布的位置固定的无线接收器(25)。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，为了将倾斜度信号 无线传送到沿着工作面以一定间隔分布的位置固定的无线接收器，对 应于一个倾角计的每个回采单元(12 )及其推进板控制设备(29都配 备有无线接收器(25)。
8. 如权利要求/所述的装置，其特征在于，每个倾角计都配备有 电池(26),用于为该倾角计及其相应的功能元件供电，尤其是为相 应的无线发送器供电。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，每个倾角计都配备 有用于从电池接通和切断电流供给的电路，其中接通供电是通过用于 检测经过的刨煤机的接近程度的传感器(27)来实现的，或者通过由 刨煤机借助安装在其上的发送器所发出的无线电信号来实现，而切断 供电是以相应的方式或通过经过的时间来实现的。
全文摘要
本发明涉及一种用于在矿山的工作面中进行煤矿开采的装置，具有设置在刨煤机(2)上的传感器(3)，用于识别岩石，并把每个回采单元(17)的不超过两个测量点处的岩石数据经由无线电传送到每个回采控制器(12)。相邻测量点的测量信号针对岩石占优还是煤占优而被分析。根据该分析使对于测量点共用的翻转设备(5)在刨煤机(2)攀升或俯冲的意义上受到控制。每个翻转设备(5)对应一个倾角计，其对斜槽倾斜度的测量值在回采控制装置(12)的横向方向上被传送，并与经过分析所生成的翻转信号进行比较。每个倾角计都配备有无线发送器(9)，用于将倾斜度信号无线发送到相应的回采控制器(12)。每个倾角计都配备有用于供电的电池，所述供电通过安装在刨煤机(2)上的发送器(9)的无线电信号被接通并通过经过的时间而被切断。
文档编号E21C35/12GK101146979SQ200680008264
公开日2008年3月19日 申请日期2006年3月17日 优先权日2005年3月17日
发明者威利·库塞尔 申请人:迪芬巴赫控制系统股份有限公司