專利名稱：用于控制切割式采礦機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制尤其是用于采煤的切割式采礦機(jī)的方法，該切割式采礦機(jī)能在長(zhǎng)壁工作面開(kāi)采中在工作面內(nèi)沿著回采工作面移動(dòng)，在該方法中借助于至少一個(gè)配 設(shè)于該采礦機(jī)的紅外攝像機(jī)觀測(cè)相應(yīng)由該采礦機(jī)新暴露的工作面前壁的熱輻射，并且根據(jù) 此觀測(cè)生成用于該采礦機(jī)的隨后的采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
這樣的方法從WO 2006/119534 Al已知。該已知的方法從每個(gè)礦工或地質(zhì)學(xué)家 都已知的現(xiàn)象出發(fā)，即在層狀礦床中例如在煤礦床中通常薄的巖石層嵌在要開(kāi)采的開(kāi)采物 中，它們平行于礦層的頂層和底層延伸。與此相關(guān)地，上述方法源自如下的思想，即當(dāng)在具 有這樣嵌入的巖石層的礦層中使用切割式采礦機(jī)時(shí)，在采礦工作期間比到周圍煤炭中將更 多的能量(摩擦熱)引入到這些巖石層中，并且這些嵌入的巖石層因此比周圍的煤更強(qiáng)烈 地受熱。在該已知的方法中，此增強(qiáng)的受熱應(yīng)借助紅外攝像機(jī)檢測(cè)，以便以這種方式測(cè)量這 些嵌入的巖石層至相對(duì)于工作面的下和/或上界面的距離并且基于此測(cè)量來(lái)在下一采礦 工作行程期間控制采礦機(jī)。為了在采礦工具的作用區(qū)域與利用紅外攝像機(jī)的測(cè)量之間損失盡可能少的引入 的熱量，應(yīng)盡可能靠近和緊鄰采礦機(jī)的采礦工具的作用區(qū)域地測(cè)量熱輻射。但該已知的方法并未在實(shí)踐中得到證實(shí)，更確切地說(shuō)由于多種原因。一方面，由于 進(jìn)行的切削工作而引起的受熱特別是在薄巖石層或由軟的或脆性巖石構(gòu)成的層中并不明 顯比在周圍的煤炭中高。另一方面，在緊鄰采礦機(jī)的切割區(qū)的區(qū)域中進(jìn)行測(cè)量時(shí)產(chǎn)生一系 列問(wèn)題，這些問(wèn)題使得幾乎不可能足夠精確地確定熱輻射。首先，出于空間原因，紅外攝像 機(jī)的光軸必須相對(duì)于工作面前壁傾斜地設(shè)置，測(cè)量場(chǎng)由此梯形地失真。另外，該失真的測(cè)量 場(chǎng)處于粉塵負(fù)荷非常大的區(qū)域中，在那里為了使粉塵沉降還進(jìn)行噴水。粉塵和水霧還嚴(yán)重 妨礙對(duì)新暴露的工作面前壁的熱輻射的測(cè)量。最后，可能出現(xiàn)這樣的情況，即嵌入的巖石層 在礦層的走勢(shì)中變薄或者否則消失。在此情況下，以此巖石層為目標(biāo)的控制將失去目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，這樣改進(jìn)開(kāi)頭所述類型的方法，即，使得該方法適合于 實(shí)踐并且避免上述的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明由開(kāi)頭所述類型的方法出發(fā)提出a)對(duì)工作面前壁的熱輻射的觀測(cè)垂直于該工作面前壁進(jìn)行，并且由紅外攝像機(jī)采 集的測(cè)量場(chǎng)的邊緣沿工作面縱向觀察與采礦機(jī)的切割工具具有至少等于該測(cè)量場(chǎng)的一半 寬度的距離，b)在觀測(cè)工作面前壁的熱輻射時(shí)，確定一具有一特征性序列的在導(dǎo)熱性不同的層 之間的界面的標(biāo)準(zhǔn)層包(Leitschichtpaket)，c)在每個(gè)采礦工作行程結(jié)束時(shí)，根據(jù)在該采礦工作行程中記錄的熱量圖確定該標(biāo)準(zhǔn)層包關(guān)于工作面的上和下界面的走勢(shì)，d)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層包的該走勢(shì)生成用于采礦機(jī)的下一采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。與前述的已知方法不同，按照本發(fā)明的方法不再針對(duì)于嵌入煤層中的較硬的巖石 層，而是針對(duì)于煤層本身的層結(jié)構(gòu)。已知，煤層由于它們的形成歷史不是均質(zhì)地構(gòu)成，而是 由不同的彼此接續(xù)的、以不同的厚度沉積的帶構(gòu)成，這些帶在煤炭巖相學(xué)中被稱為煤巖組 分(例如鏡煤、暗煤、亮煤或絲炭)并具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。其中，這些不同的物理 性質(zhì)包括導(dǎo)熱性。在相應(yīng)新暴露的工作面前壁處，熱量從較暖的巖體流出到工作面空間的較冷的風(fēng) 流中。但此熱量流出在礦層的厚度上不是均勻的，而是在暴露的煤炭具有較大導(dǎo)熱性之處 較密集，而在暴露的煤炭的導(dǎo)熱性較低之處較小?？傊?，在煤層的整個(gè)厚度上看去得到特殊 的溫度分布圖，它類似于指紋地是此煤層的特征。特別的特征是在導(dǎo)熱性不同的層之間的界面的序列。在利用紅外攝像機(jī)觀測(cè)工作 面前壁時(shí)由此識(shí)別出這些界面，即在這些界面的區(qū)域內(nèi)在小的厚度范圍上測(cè)量較大的溫度 差。以這種方式可以在煤層內(nèi)部限定一具有一特別特征性序列的在導(dǎo)熱性不同的層之間的 界面的標(biāo)準(zhǔn)層包，并且將該標(biāo)準(zhǔn)層包在煤層內(nèi)部的位置用于生成控制數(shù)據(jù)。
此基本全新類型的、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層包的確定使得可將紅外攝像機(jī)以與采礦機(jī)切割區(qū)的 這樣的距離設(shè)置，即，使得測(cè)量不再會(huì)受測(cè)量場(chǎng)失真、粉塵或水霧的影響。由此特別是可以 建立采煤工作面的明顯更精確的并且細(xì)微區(qū)分的熱量圖，并且可以根據(jù)此熱量圖在煤層中 限定上述的標(biāo)準(zhǔn)層包。根據(jù)本發(fā)明方法的一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，在采礦工作行程期間沿著工作 面前壁與路徑有關(guān)地以規(guī)則的間隔記錄熱量圖，并且在采礦工作行程結(jié)束時(shí)將這些熱量圖 組合成工作面前壁的一個(gè)總熱量圖，該總熱量圖表示標(biāo)準(zhǔn)層包關(guān)于工作面的上和/或下界 面的走勢(shì)，并且接著根據(jù)此總熱量圖自動(dòng)地或者借助人力輔助地生成用于采礦機(jī)的下一采 礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。將各個(gè)熱量圖組合成工作面前壁的一個(gè)總熱量圖具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即能通過(guò)內(nèi)插 法以簡(jiǎn)單的方式和方法消除各錯(cuò)誤測(cè)量。借助人力輔助對(duì)該總熱量圖進(jìn)行評(píng)價(jià)具有以下附加 的優(yōu)點(diǎn)，即必要時(shí)附加地在生成控制數(shù)據(jù)時(shí)可考慮礦工的關(guān)于煤層的可能走勢(shì)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。合理地，在確定所述標(biāo)準(zhǔn)層包時(shí)，通過(guò)邊緣檢測(cè)(霍夫變換)確定在導(dǎo)熱性不同的 層之間的界面。利用此方法能從各個(gè)熱量圖以及總熱量圖的極大量的數(shù)據(jù)中以簡(jiǎn)單的方式 確定在導(dǎo)熱性不同的層之間的界面，并且能限定上述的、具有一特征性序列的這樣的界面 的標(biāo)準(zhǔn)層包。根據(jù)本發(fā)明的方法的一種特別有利的改進(jìn)方案規(guī)定，借助至少另一個(gè)紅外攝像機(jī) 附加地建立工作面的相應(yīng)新切割的上界面的熱量圖，并且鑒于煤炭或巖石的存在對(duì)此附加 的熱量圖進(jìn)行分析并將它用于生成用于采礦機(jī)的下一采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。該附加的 紅外攝像機(jī)僅提供煤炭或圍巖已被切割的概率值。用此攝像機(jī)獲得的數(shù)據(jù)流入到用于下一 采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)的生成中。


下面根據(jù)附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中
圖1示出切割式采礦機(jī)和攝像機(jī)布置結(jié)構(gòu)的、垂直于工作面前壁觀察的視圖；圖2示出沿圖1中的線II的剖視圖；以及圖3示出工作面前壁的總熱量圖的一部分。
具體實(shí)施例方式在附圖中，切割式采礦機(jī)、在此為滾筒式采煤機(jī)的機(jī)體用附圖標(biāo)記1標(biāo)出。該機(jī)體在下面設(shè)有滾輪式滑靴2，這些滾輪式滑靴在工作面輸送機(jī)3上能沿工作面的工作面前壁4 移動(dòng)。工作面輸送機(jī)3因此同時(shí)是用于切割式采礦機(jī)的軌道。在沿行進(jìn)方向位于前方和后方的端部處，擺動(dòng)臂5和6支承在機(jī)體1上，這些擺動(dòng) 臂5和6分別承載切割滾筒7和8，這些切割滾筒7和8在圓周上配備有切割工具。大致在機(jī)體1的中間存在一攝像機(jī)支承件9，一紅外攝像機(jī)10安裝在該攝像機(jī)支 承件上，該紅外攝像機(jī)的光軸11垂直于工作面前壁4延伸。紅外攝像機(jī)10在工作面前壁上采集一矩形的測(cè)量場(chǎng)12，該測(cè)量場(chǎng)在圖1中用點(diǎn)劃 線示出。沿工作面縱向看，此測(cè)量場(chǎng)12的側(cè)向邊緣與采礦機(jī)的切割工具具有一距離，該距 離至少等于該測(cè)量場(chǎng)12的一半寬度。光軸11的垂直于工作面前壁4的延伸和該最小距離 確保紅外攝像機(jī)10對(duì)切割工具的切割工作的熱量測(cè)量不由于粉塵產(chǎn)生或者被噴灑的水霧 而失真。當(dāng)然，最好的是，采礦機(jī)的切割工具與紅外攝像機(jī)10的測(cè)量場(chǎng)12之間的距離盡可 能大。由于此原因，在該實(shí)施例中，紅外攝像機(jī)10大致在中間設(shè)置在機(jī)體1上。以這種方 式，紅外攝像機(jī)10的測(cè)量場(chǎng)12同采礦機(jī)的所有切割工具具有該最大可能的距離，更確切地 說(shuō)，具有明顯大于測(cè)量場(chǎng)12的整個(gè)寬度的距離。紅外攝像機(jī)10在采礦機(jī)的采礦工作行程期間以規(guī)則的間隔沿工作面前壁4產(chǎn)生 熱量圖，這些熱量圖分別采集整個(gè)測(cè)量場(chǎng)并且沿工作面縱向看彼此交疊。各個(gè)熱量圖在采 礦工作行程結(jié)束時(shí)通過(guò)縫合/結(jié)合(Stitching)組合成一個(gè)總熱量圖13，在圖3中示出該 總熱量圖的一部分。在該總熱量圖13上清楚地看到導(dǎo)熱性不同的煤巖組分的、對(duì)于此礦層 特征性的層順序。在此，通過(guò)邊緣檢測(cè)(霍夫變換)來(lái)強(qiáng)調(diào)在導(dǎo)熱性不同的層之間的界面， 從而也能明顯看出在各個(gè)煤巖組分的導(dǎo)熱性方面的小差別。在評(píng)價(jià)總熱量圖13時(shí)，在礦層厚度內(nèi)部選出一標(biāo)準(zhǔn)層包，該標(biāo)準(zhǔn)層包具有一特別 特征性序列的在導(dǎo)熱性不同的層之間的界面。這樣的標(biāo)準(zhǔn)層包在實(shí)施例的圖1中用X標(biāo)出。 在正常情況下，這樣的標(biāo)準(zhǔn)層包與礦層的頂層和底層等距地延伸。出于此原因，可根據(jù)測(cè)量 的、在標(biāo)準(zhǔn)層包X與工作面的由采礦機(jī)切割暴露的上和下界面之間的距離來(lái)確定工作面的 走勢(shì)是否服從礦層的走勢(shì)。如果在這兩個(gè)走勢(shì)中存在差別，則可生成用于采礦機(jī)的下一采 礦工作行程的控制數(shù)據(jù)，這些控制數(shù)據(jù)控制該采礦機(jī)，使得這兩個(gè)走勢(shì)再次接近，即工作面 的走勢(shì)盡可能精確地服從礦層的走勢(shì)。上述的控制還可這樣來(lái)改進(jìn)，即在采礦機(jī)的機(jī)體1上安裝另一個(gè)紅外攝像機(jī)14， 該攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)工作面的新暴露的上界面，并且附加地產(chǎn)生該上界面的熱量圖。鑒于煤炭或 巖石的存在來(lái)分析這些熱量圖，以便獲得控制數(shù)據(jù)，借助這些控制數(shù)據(jù)可在下一采礦工作 行程時(shí)附加地這樣控制采礦機(jī)，使得工作面的上界面的走勢(shì)盡可能精確地并且沒(méi)有煤炭損 失地服從煤炭頂層的走勢(shì)。
權(quán)利要求
用于控制尤其是用于采煤的切割式采礦機(jī)的方法，該切割式采礦機(jī)能在長(zhǎng)壁工作面開(kāi)采中在工作面內(nèi)沿回采工作面移動(dòng)，在該方法中借助至少一個(gè)配設(shè)于該采礦機(jī)的紅外攝像機(jī)(10)觀測(cè)相應(yīng)由該采礦機(jī)新暴露的工作面前壁(4)的熱輻射，并且根據(jù)此觀測(cè)生成用于控制采礦機(jī)的隨后的采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)，其特征在于，a)對(duì)工作面前壁(4)的熱輻射的觀測(cè)垂直于該工作面前壁(4)進(jìn)行，并且由紅外攝像機(jī)(10)采集的測(cè)量場(chǎng)(12)的邊緣沿工作面縱向觀察與采礦機(jī)的切割工具具有至少等于測(cè)量場(chǎng)(12)的一半寬度的距離，b)在觀測(cè)工作面前壁(4)的熱輻射時(shí)，確定一具有一特征性序列的在導(dǎo)熱性不同的層之間的界面的標(biāo)準(zhǔn)層包(X)，c)在每個(gè)采礦工作行程結(jié)束時(shí)，根據(jù)在該采礦工作行程中記錄的熱量圖確定所述標(biāo)準(zhǔn)層包(X)關(guān)于工作面的上和下界面的走勢(shì)，d)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層包(X)的所述走勢(shì)生成用于采礦機(jī)的下一采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在采礦工作行程期間沿工作面前壁(4)與 路徑有關(guān)地以規(guī)則的間隔記錄熱量圖，并在采礦工作行程結(jié)束時(shí)將所述熱量圖組合成工作 面前壁(4)的一個(gè)總熱量圖(13)，該總熱量圖表示標(biāo)準(zhǔn)層包(X)關(guān)于工作面的上和/或下 界面的走勢(shì)，并接著根據(jù)所述總熱量圖(13)自動(dòng)地或者借助人力輔助地生成用于采礦機(jī) 的下一采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在確定標(biāo)準(zhǔn)層包(X)時(shí)通過(guò)邊緣檢測(cè)(霍 夫變換)來(lái)確定在導(dǎo)熱性不同的層之間的界面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助至少另一個(gè)紅外攝像機(jī)(14)附加地 建立工作面的相應(yīng)新暴露的上界面的熱量圖，并且鑒于煤炭或巖石的存在對(duì)該附加的熱量 圖進(jìn)行分析并將它用于生成用于下一采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制在長(zhǎng)壁工作面開(kāi)采中能沿回采工作面移動(dòng)的切割式采礦機(jī)的方法，在該方法中借助一紅外攝像機(jī)(10)觀測(cè)相應(yīng)由采礦機(jī)新暴露的工作面前壁(4)的熱輻射，并且根據(jù)此觀測(cè)生成用于隨后的采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。為了使此方法沒(méi)有干擾并且更好地適合于實(shí)踐，本發(fā)明提出，對(duì)熱輻射的觀測(cè)垂直于工作面前壁(4)并且以與采礦機(jī)的切割工具的一最小距離進(jìn)行，確定一具有一特征性序列的在導(dǎo)熱性不同的層之間的界面的標(biāo)準(zhǔn)層包(X)，在每個(gè)采礦工作行程結(jié)束時(shí)根據(jù)熱量圖確定此標(biāo)準(zhǔn)層包(X)關(guān)于工作面界面的走勢(shì)，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層包的所述走勢(shì)生成用于采礦機(jī)的下一采礦工作行程的控制數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)E21C35/08GK101828004SQ200880003299
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者B·哈克伯格爾, F·馬維魯?shù)纤? K·寧豪斯, R·溫克爾 申請(qǐng)人:艾柯夫山體構(gòu)造技術(shù)有限公司