包括可延伸的连杆的顶板支架的制作方法

包括可延伸的连杆的顶板支架
1.相关申请的引用
2.本申请要求于2018年9月24日提交的在先申请的、共同待决的美国临时专利申请第62/735,586号的权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
3.本文涉及例如用于地下矿井的顶板支架，特别是包括可延伸的连杆的顶板支架。
技术背景
4.长壁采矿系统包括采矿机，例如长壁采矿机，以及顶板支架。顶板支架包括顶篷，顶篷包括前端。所述前端位于矿面附近，但与其间隔开一个末端到面的距离或间隙距离。顶篷与矿面之间无支撑的空间对于采矿机切割矿面时所遇到的差异是很重要的。


技术实现要素：

5.在一个方面，一种顶板支架包括：基座，用于接合矿面的顶篷，联接至所述顶篷的护罩以及联接在所述基座与所述护罩之间的连杆。所述顶篷相对于所述基座被支撑并且包括端部，所述端部被配置为与矿面间隔开一定距离。所述连杆可在第一位置和第二位置之间移动，并且连杆在所述第一位置和第二位置之间的移动导致所述距离改变。
6.在一些方面，所述第一位置是缩回位置，所述第二位置是伸出位置。
7.在一些方面，所述连杆是伸缩式箱形连杆，其包括靠近第一端的第一部分，可滑动地联接至第一部分的第二部分，以及用于使所述第二部分相对于所述第一部分运动的线性致动器。
8.在一些方面，所述顶板支架还包括传感器，该传感器被配置为检测所述顶篷相对于矿面的位置。
9.在一些方面，所述连杆是第一连杆，所述顶板支架还包括第二连杆，所述第二连杆联接在所述基座和所述护罩之间，所述第一连杆被配置为位于所述第二连杆和所述矿面之间。
10.在一些方面，所述顶板支架还包括相对于基座支撑顶篷的千斤顶，所述千斤顶是相对于所述基座可伸缩的。
11.在一些方面，所述连杆是联接在所述基座和所述护罩之间的一对连杆中的一个，所述一对连杆在所述第一位置和第二位置之间可移动，并且所述一对连杆在所述第一位置与第二个位置之间移动导致所述距离改变。
12.在另一个独立方面，提供了一种用于控制顶板支架的系统，所述顶板支架包括与矿面接合的顶篷。所述系统包括被配置为产生指示顶篷的端部位置的信号的传感器，以及控制器。所述控制器被配置成接收表示顶篷位置的信号，并基于该信号确定所述采矿机的一部分是否将接触所述顶篷的一部分。
13.在一些方面，当所述控制器确定将发生接触时，所述控制器还被配置为执行以下
至少一项：操作所述致动器以调整所述顶篷的位置，以及向操作者产生警报。
14.在一些方面，所述信号是第一信号，并且所述控制器被配置成接收指示所述采矿机的位置和所述采矿机的路径中的至少一项的第二信号，该控制器将所述第一信号与所述第二信号进行比较。
15.在一些方面，如果所述控制器确定所述采矿机的该部分将通过小于相对于所述顶篷的预定最小距离，则所述控制器确定将发生接触。
16.在一些方面，所述致动器可操作以伸出和缩回所述顶板支架的连杆，所述致动器的延伸和缩回导致所述顶篷移动。
17.在一些方面，所述连杆被联接在所述顶板支架的基座与被联接至所述顶篷的护罩之间。
18.在又一个独立方面，一种用于控制顶板支架的操作的方法包括：产生指示顶板支架的顶篷的位置的第一信号；以及至少基于所述第一信号来确定采矿机的一部分是否将接触所述顶篷的一部分。
19.在一些方面，所述方法还包括产生第二信号，所述第二信号指示所述采矿机的该部分的位置和所述采矿机的该部分的路径中的至少一个，并且基于所述第一信号和所述第二信号，确定所述采矿机的该部分是否将接触所述顶篷的一部分。
20.在一些方面，所述方法还包括，当所述控制器确定将发生接触时，操作所述致动器以调整所述顶篷的位置。
21.在一些方面，操作致动器包括改变伸缩式连杆的长度，从而使所述顶篷远离矿面移动。
22.在一些方面，所述方法还包括：当所述控制器确定将发生接触时，生成警报以通知操作员。
23.在一些方面，确定采矿机的该部分是否可能接触顶篷的该部分包括确定所述采矿机的该部分是否将在所述顶篷的最小预定距离内通过。
24.通过考虑详细说明，权利要求和附图，本文的其他独立方面将变得显而易见。
附图说明
25.图1是采矿系统的透视图。
26.图2是图1的采矿系统的放大透视图。
27.图3是顶板支架的透视图。
28.图4a是在第一位置的顶篷的顶板支架的侧视图。
29.图4b是图4a的顶板支架的侧视图，其顶篷处于第二位置。
30.图5是用于控制顶板支架操作的系统的视图。
31.图6是用于控制顶板支架操作的方法的流程图。
32.在详细解释任何实施例之前，应理解，本文内容的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和组件的布置。本文能够具有其他实施例并且能够以各种方式被实践或执行。同样，应当理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。本文中“包括”，“包含”或“具有”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。如本文所用，“由
……
组成”及其变型的使用意味着仅涵盖其后
列出的项目及其等同物。除非另外指定或限制，否则术语“安装”，“连接”，“支撑”和“联接”及其变体被广泛使用，并且包括直接和间接安装，连接，支撑和联接。同样，可以使用任何已知的方式来执行电子通信和通知，包括直接连接，无线连接等。
33.另外，应该理解，实施例可以包括硬件，软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，电子组件或模块可以被示出和描述为好像大多数组件仅以硬件实现。然而，本领域的普通技术人员并且基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，各方面可以用软件实现(例如，存储在非暂时性计算机可读介质上)，或可通过一个或多个处理单元(例如微处理器，专用集成电路(“asics”)或另一电子设备)执行。这样，应当指出，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件。例如，说明书中描述的“控制器”可以包括一个或多个电子处理器或处理单元，一个或多个计算机可读介质模块，一个或多个输入/输出接口，以及连接组件的各种连接(例如，系统总线)。
具体实施方式
34.本文公开了总体上涉及包括具有可延伸的连杆的顶板支架的长壁采矿系统。在一些实施例中，连杆可以是伸缩的，从而调整顶板支架的顶篷和矿面之间的距离。在一些实施例中，可以控制连杆的延伸以调整顶篷的位置以避免潜在的碰撞。
35.图1和图2示出了长壁采矿操作。采矿机10从矿层18的矿面14中挖掘材料，并且在移除材料时前进通过矿层18。在所示的实施例中，采矿操作是“撤退”的，使得采矿机10穿过矿层18朝着矿井出口(未示出)前进。在其他实施例中，该操作可以是“前进的”，使得采矿机10从矿层出口前进通过矿层18。
36.在所示的实施例中，采矿机10是传统的长壁采矿机，其沿着矿面14移动或行驶。如图2所示，采矿机10包括一个或多个切割头，例如旋转的切割滚筒20，其包括与矿面14接合并从矿面14切割材料的切割钻头22。每个滚筒20可包括用于切割的叶片(未示出)。将切割后的材料从工作面14输送到滚筒20的后端，材料在此沉积到工作面输送机30上。工作面输送机30将材料移向矿面14的边缘，其中切割后的材料可以通过梁式装载机38(图2)(beam stage loader)被传送到主门传送器。在一些实施例中，工作面输送机30是链条输送机，其包括连接在多条链板之间的刮板，并且输送机沿着被形成为互连部分的盘进行驱动材料。本领域普通技术人员将容易理解机器10和输送机30的结构和操作的其他方面。
37.如图1和图2所示，具有动力的顶板支架42沿矿面14的长度成行对准，以便为操作人员以及采矿作业的组件(例如，采矿机10，工作面输送机30)提供保护。为了说明的目的，在图1和图2中移除了一些顶板支架42。
38.现在参照图3，每个顶板支架42包括基座24、顶篷26，以及在基座24和顶篷26之间延伸的致动器或千斤顶28。基座24位于支撑表面或地面66(图2)上并且通过线性致动器16(例如，液压缸或柱塞)连接到工作面输送机30。随着采矿操作的进行，顶板支架42和工作面输送机30可前进，以保持相对于矿面14(图2)的期望位置。在一些实施例中，传送器盘的每个部分都联接到相关的一个顶板支架42的基座24上。线性致动器16可以延伸以使传送器盘的相关的部分前进。
39.顶篷26被定位成邻近悬壁或矿顶(未示出)。每个顶板支架42包括护罩32，所述护罩32联接在基座24的后端24a(图4a)和顶篷26的后端26a之间。护罩32和基座24通过多个连
杆可枢转地彼此联接。参照图3、4a和4b，第一连杆或上连杆或前连杆34联接在护罩32和基座24之间，第二连杆或下连杆或后连杆36联接在护罩32和基座24之间。如图3所示，前连杆34包括一对沿着顶板支架42的宽度彼此间隔开的连杆。前连杆34位于后连杆36和矿面14之间。前连杆34和后连杆36(有时被称为双扭线连杆)为顶板支架42在面对采空区的方向上提供了稳定性，并有利于将扭矩负载t(图3)从顶篷26和护罩32传递至基座24。例如，扭矩负载t可能是由不平坦的顶板表面引起的。
40.如图4a和4b所示，前连杆34是可延伸的，以允许通过调整尖端到面(tip
‑
to
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face)的间隙d来调整顶篷26的位置。在所示的实施例中，每个前连杆34包括具有伸缩部分的箱形连杆40，线性流体致动器44(例如，液压缸或柱塞)位于伸缩部分内部，并且可操作以使箱形连杆40的端部伸出和缩回。箱形连杆40便于扭矩负载t传递到基座24，同时还保护致动器44。在所示的实施例中，前连杆34的默认位置或正常操作位置是缩回位置。由于前连杆34通常承受压缩负载，因此，前连杆34在完全缩回时，其性能与传统连杆相似。
41.如图5所示，在一些实施例中，系统100包括一个或多个传感器110，用于检测顶篷26(图4a)的位置。传感器110可以包括例如位于致动器44内的换能器。传感器110与控制器114进行通信。在一些实施例中，控制器114还可以访问关于顶板支架42的一部分(例如，顶篷26)和采矿机10的至少一部分(例如，切割头20)的几何形状的信息。例如，该信息可以由一个或多个传感器提供，或者可以存储在与电子处理器通信的电子存储单元中。同样，在一些实施例中，附加传感器112可以检测采矿机10的切割头20的路径和/或位置。
42.在一些实施例中，传感器可以向控制器114提供定位数据，以便验证和确认矿面14内存在会聚或正在形成的空腔。此外，致动器44中的传感器可以提供附加的位置数据并辅助确定潜在的会聚或正在形成的空腔。
43.控制器114基于检测到的位置信息来确定采矿机10是否将接触或撞击顶篷26的一部分。在一些实施例中，控制器114可以操作致动器44以移动前连杆40并调整顶篷26的位置以避免碰撞。在一些实施例中，控制系统可以警告操作员采矿机10和顶篷26之间的潜在碰撞。图6示出了根据一个示例的控制方法200。在所示的实施例中，所述方法包括在210(例如，利用传感器110)产生指示顶篷26的位置的第一信号，以及在220(例如利用另一传感器或从电子存储器)产生指示采矿机10的切割头的位置和/或路径的第二信号。控制器114被配置为在230，基于第一信号和第二信号确定切割头是否将与顶篷26碰撞。在一些实施例中，该确定可以包括确定切割头20是否将在相对于顶篷26的预定最小距离内通过。在240，当控制器114确定将发生碰撞时，控制器114可以操作致动器44以调整顶篷26的位置和/或提醒操作员调整顶篷位置。
44.再次参照图4a，顶板支架42被定位成靠近面14，而前连杆34处于缩回位置。顶篷26的前端和矿面14之间的距离限定了顶面间隙d。操作者可以通过调节前连杆34的长度来调节顶面间隙d。增加间隙d的能力可以改善顶板支架42的通用性，并且不需要为顶篷26的前边缘实施复杂的末端设计。
45.例如，如果在顶篷26与工作面14之间需要额外的空间(例如，为了允许采矿机滚筒沿工作面的顶部进行切割)，则可以操作线性致动器44以使其延伸前连杆34。如图4b所示，前连杆34的延伸使护罩32绕后连杆36向后枢转，从而使顶篷26远离面14运动。在所示的实施例中，当前连杆34处于延伸位置时，末端到面的间隙d增加。间隙d的增加可允许采矿机通
过顶篷26，此后，可驱动前连杆34以将顶篷26移回到延伸位置。当传感器检测到潜在的碰撞时，操作员或自动控制器激活致动器44，移动前连杆34以枢转护罩32，并在采矿机10和顶篷26之间提供间隙。
46.可延伸的前连杆34支撑顶篷26，同时还允许根据需要调整顶篷的位置。如图4a和图4b所示，在一些实施例中，前连杆34可延伸或缩回，同时基本保持基座24和矿面14之间的距离b，并保持顶篷26的支撑表面的高度h。
47.在一些常规系统中，通过停止采矿机10并降低滚筒20和/或将顶板支架42移离工作面进入采空区，避免了顶板支架42和采矿机10之间的潜在碰撞。降低滚筒20可能造成顶板上的台阶，并关闭工作面(原文是“closing the face”)，使得前进更加困难，并且将整个顶板支架42移离工作面可能很麻烦。相反，顶板支架42的控制系统可以预见并自动防止碰撞。通过增加尖端到面的间隙d，使用者可以在不降低滚筒20的情况下将顶篷的尖端从碰撞过程中移出。
48.另外，在某些情况下(例如，在恶劣的顶板条件下)，操作员可以对顶板支架42进行第二次或中间推进(有时称为“双重阻隔”)，使顶板支架前进较短的增量距离，以避免将顶板支架向前推得太远，以至于它挡住了采矿机的路径。这种增量式的前进要求将顶板支架移动更多次，并导致更长的循环时间。相比之下，增加尖端到面的间隙d的能力使操作员(至少在某些情况下)无需增加增量就可以进行正常的第一前进和第二前进，从而减少了循环时间并提高了总体采矿作业的效率。
49.尽管已经参考某些实施例详细描述了各个方面，但是在所描述的一个或多个独立方面的范围和精神内可存在各种变化和修改。在所附权利要求中阐述了各种特征和优点。