VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER STREBÖFFNUNG UNTER EINSATZ VON AUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einer automatischen Herstellung einer definierten Streböffnung in einen Strebförderer, einen Walzenschrämlader als Gewinnungsmaschine sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau.

[0002] Ein Problem bei der automatischen Steuerung von Strebbetrieben sowohl in Abbaurichtung als auch in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers besteht unter anderem darin, einerseits eine ausreichend große Streböffnung herzustellen, um den Durchgang der Strebausrüstung beispielsweise ohne Kollisionen zwischen Walzenschrämlader und Schildausbaugestellen bei der Vorbeifahrt des Walzenschrämladers sicherzustellen, und andererseits den Bergeanfall bei der Gewinnungsarbeit möglichst gering zu halten, demnach die Gewinnungsarbeit möglichst auf den Flözhorizont zu beschränken, ohne zuviel Nebengestein mitzuschneiden. Die vor dem Verhieb im wesentlichen zur Verfügung stehenden Lagerstättendaten über Flözmächtigkeit, Liegend- bzw. Hangendniveau und das Vorhandensein von Sätteln und/oder Mulden sowohl in der Abbaurichtung als auch in der Längsrichtung der Strebausrüstung, also in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers, sind zu ungenau, um darauf eine automatisierte Steuerung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit stützen zu können.

[0003] In der DE 10 2007 060 170 A1 ist eine Strebausrüstung beschrieben, bei welcher an den Bestandteilen eines Schildausbaugestells, insbesondere auch an dessen Hangendkappe, jeweils Neigungssensoren angebracht sind. Mittels der an den Bauteilen angebrachten Neigungssensoren soll die Stellung der Schildausbaugestelle erkennbar gemacht werden, so dass der Rückvorgang jedes Schildausbaugestells mit den Bewegungsvorgängen Einrauben - Schreiten - Setzen der Stempel vom Platz an der Strebsteuerung bzw. der übertägigen Zentrale aus eingeleitet, gesteuert und kontrolliert werden kann. Da es an einer Bezugnahme auf die Daten des Walzenschrämladers, wie insbesondere dessen Schnitthöhe oder Schnitttiefe fehlt, ist ein auf die Herstellung einer definierten Streböffnung gerichtetes Verfahren nicht durchführbar.

[0004] Die DE 20 2007 006 122 U1 betrifft die Erkennung der Grenzschicht zwischen dem Liegendgestein und der Kohle, insbesondere bei der Hobeltechnik als Gewinnungsverfahren. Dazu ist bei der in der Druckschrift beschriebenen Strebausrüstung jeweils in Abständen an dem Förderer ein optischer Erkennungssensor zur Erfassung der Grenzschicht angeordnet. Auch hiermit ist ein Verfahren zur Herstellung einer definierten Streböffnung nicht zu realisieren.

[0005] Weiterhin ist in der US 2009/035,072 A1 die Anordnung von Neigungssensoren an den unterschiedlichen Bestandteilen eines Schildausbaugestells, auch an der Hangendkappe, sowie die Anbringung einer Wegmesseinrichtung im Bereich der Bodenkufe beschrieben. Rückschlüsse auf die Herstellung einer definierten Streböffnung sind in dieser Druckschrift allerdings ebenfalls nicht angesprochen.

[0006] Auch in der US 5,423,638 A ist die Anordnung von Messeinrichtungen zur Ermittlung der Neigung der Hangendkappe und der Bodenkufe ohne Bezugnahme auf die Arbeit eines Walzenschrämladers und damit die Herstellung einer definierten Streböffnung beschrieben.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, mittels dessen aufgrund der an der Strebausrüstung zu gewinnenden Daten eine Automatisierung der Gewinnungs- und Ausbauarbeit im Hinblick auf die Herstellung einer definierten Streböffnung möglich ist.

[0008] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

[0009] Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken ein Verfahren für die schneidende Gewinnung mit einem Walzenschrämlader vor, bei welchem mittels wenigstens eines an der Hangendkappe der Schildausbaugestelle angebrachter Neigungssensoren die Neigung der Hangendkappe gegen die Horizontale in Abbaurichtung und/oder in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers ermittelt und aus den so ermittelten Hangendverlaufswinkeln an den Schildausbaugestellen der Verlauf des Hangendhorizontes festgestellt wird, und bei welchem über die Erfassung des Schreitweges jedes Schildausbaugestells mittels einer an der Bodenkufe des Schildausbaugestells angeordneten Wegmesseinrichtung die Schnitttiefe des Walzenschrämladers bei jeder Gewinnungsfahrt ermittelt wird, und bei welchem ferner mittels an dem Walzenschrämlader angebrachter Sensoren die Schnitthöhe des Walzenschrämladers erfasst wird, wobei die Einstellung der Schnitthöhe des Walzenschrämladers auf den jeweiligen Hangendverlaufswinkel zur Herstellung der definierten Streböffnung ausgerichtet wird.

[0010] Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass zunächst aufgrund der mit einem vergleichsweise geringen Aufwand zu ermittelnden Hangendverlaufswinkel an den Schildausbaugestellen ein Parameter für die Strebsteuerung in ausreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit zur Verfügung steht. Die anderen erfindungsgemäß herangezogenen Parameter bestehen in der Erfassung der Schnittführung der Gewinnungsmaschine durch Feststellung von deren absoluter Schnitthöhe einerseits und der jeweiligen Schnitttiefe andererseits, welche aus der Erfassung des Schreitweges der einzelnen Schildausbaugestelle abzuleiten ist. Aufgrund der insoweit gewonnen Daten lässt sich der Hangendhorizont als Führungsgröße für die Schneidarbeit einsetzen.

[0011] Die Steuerung des Schneidbetriebs lässt sich weiter dadurch verbessern, dass mittels an wenigstens drei der vier Hauptbauteile jedes Schildausbaugestells wie Bodenkufe, Bruchschild, Traglenkern und Hangendkappe angebrachter Neigungssensoren die Neigung der Hangendkappe gegen die Horizontale ermittelt und aus den gemessenen Daten in einer Rechnereinheit durch Vergleich mit darin abgelegten, die geometrische Ausrichtung der Bauteile und deren Bewegung während des Schreitens definierenden Basisdaten die jeweils bankrechte Schildhöhe in dem Bereich zwischen der Hangendkappe und der Bodenkufe ermittelt und daraus unter Berücksichtigung der Bauhöhe von Hangendkappe und Bodenkufe die bankrechte Höhe des von dem Walzenschrämlader freigeschnittenen Strebraumes festgestellt wird, und bei welchem aufgrund der aufgenommenen Daten die Geometrie des freigeschnittenen Strebraumes an jedem Schildausbaugestell bestimmt wird. Mit der Heranziehung der Schildhöhe als weiterem Parameter beziehungsweise Führungsgröße lässt sich eine Geometrie des jeweils von dem Walzenschrämlader hergestellten Strebraumes berechnen, die über mehrere aufeinander folgende Gewinnungsfahrten hinweg auch die Erstellung eines Modells des Verlaufes des Flözhorizontes in Abbaurichtung ermöglicht, welches mit den zur Verfügung stehenden Lagerstättendaten abgeglichen werden kann. Mit diesen Daten ist wesentlich besser möglich, ein automatisch über eine Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers wie auch über mehrere aufeinander folgende Gewinnungsfahrten hinweg zu fahrendes Schneidprofil für den Walzenschrämlader vorzugeben und im Betrieb auch einzuhalten.

[0012] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schnitthöhen der den Hangendschnitt ausführenden voreilenden Hangendwalze und der den Liegendschnitt ausführenden nacheilenden Hangendwalze aufgrund von die Stellung der Walzentragarme erfassenden Sensoren ermittelt und bei der Vorbeifahrt des Walzenschrämladers an jedem Schildausbaugestell die gesamte Schnitthöhe in ein Verhältnis zu der an dem betreffenden Schildausbaugestell rechnerisch ermittelten Streböffnung gesetzt wird. Damit ist eine Abstimmung der Fahrt des Walzenschrämladers durch den Streb auf die Stellung der einzelnen Schildausbaugestelle des eingesetzten Schildausbaus möglich.

[0013] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren dadurch verbessert, dass die Neigung von Förderer und/oder des Walzenschrämladers gegen die Horizontale in Schreitrichtung der Schildausbaugestelle mittels an Förderer und/oder Walzenschrämlader angebrachter Neigungssensoren ermittelt wird. Hierbei reicht die Anordnung eines Neigungssensors an dem Walzenschrämlader zunächst aus. Obwohl der auf dem Strebförderer fahrende und daran geführte Walzenschrämlader gewissermaßen eine Einheit mit dem Strebförderer bildet, kann es zur Verbesserung der Genauigkeit der Steuerung zweckmäßig sein, auch die Neigung des Strebförderers über einen daran angeordneten Neigungssensor zu erfassen. Gegebenenfalls reicht die Anordnung eines Neigungssensors lediglich an dem Strebförderer für die Zwecke der Steuerung auch schon aus.

[0014] Im einzelnen kann dabei vorgesehen sein, dass der Neigungswinkel von Förderer und/oder Walzenschrämlader in ein Verhältnis zum an der Bodenkufe des Schildausbaugestells und/oder an der Hangendkappe ermittelten Neigungswinkel gesetzt und der daraus gebildete Differenzwinkel in die Berechnung der sich bei mehreren aufeinander folgenden Gewinnungsfahrten des Walzenschrämladers einstellenden Streböffnung einbezogen wird. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass das durch Örtern von Flözmulden oder Flözsätteln besser beherrschbar ist, weil der historische bis zur Strebfront erkennbar werdende Flözverlauf zur Steuerung verwendet werden kann, so dass durch rechtzeitiges Einsteuern der Gewinnungstätigkeit Einfluss auf Lage und Querschnitt und damit die Geometrie des Strebraumes im Flözhorizont genommen werden kann.

[0015] Der Vergleich der Soll-Schildhöhe mit der Ist-Schildhöhe kann überlagert werden durch das Auftreten von Konvergenz, die die freigeschnittene Streböffnung entgegen der Stützwirkung des eingesetzten Schildausbaus verringert. So ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass bei Unterschreiten des Wertes für die Schnitthöhe durch die Schildhöhe die eingetretene Konvergenz ermittelt und die Konvergenz durch eine Anpassung der Schnitthöhe des Walzenschrämladers, vorzugsweise durch eine Erhöhung des sogenannten Unterschnitts kompensiert wird, bei welchem die Liegendwalze in den Liegendhorizont einschneidet, da im Regelfall ein Einschneiden in den Hangendhorizont zu vermeiden ist. Durch diese Maßnahme kann gezielt der Einfluss der Konvergenz auf die Höhe des Strebraumes kompensiert werden. Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass im Fall von geplanten Betriebsstillständen die Streböffnung um das Maß einer über die Dauer des Betriebsstillstandes zu erwartenden Konvergenz vergrößert wird.

[0016] Soweit der abzubauende Flözhorizont häufig in der Abbaurichtung ausgeprägte Mulden und/oder Sättel aufweist, können diese Mulden und Sättel im Verlauf des Flözhorizontes ebenfalls aufgrund der Daten für die Stellung der Schildausbaugestelle festgestellt und die Gewinnungsarbeit des Walzenschrämladers daran orientiert werden. So wird beispielsweise das Anfahren eines Sattels durch die festgestellte Neigungsänderung der am Hangenden anliegenden Hangendkappe des Schildausbaugestells erkannt. Aus dem Maß der Neigungsänderung zwischen zwei Vorziehschritten eines Schildausbaugestells kann die Höhenveränderung im Sinne einer Minderung der Höhe für jeden weiteren Schreitvorgang des betreffenden Schildausbaugestells berechnet werden. Um die Streböffnung auf dem gewünschten Soll-Niveau zu halten und der Minderung der Streböffnung entgegenzutreten, ist bei der Gewinnungsmaschine eine Steuerbewegung zur Durchführung eines Unterschnittes, also eines Einschnittes in den Liegendhorizont, einzuleiten. Anschließend wird vor Überschreiten eines Sattelhochpunktes eine Neigungsänderung der Hangendkappe zur Horizontalen erkennbar. Dies ist dazu heranzuziehen, rechtzeitig die Schneidarbeit mit einer Rückführung des zwischenzeitlich gefahrenen Unterschnittes zu steuern, damit auch beim Überfahren des Sattels die Sollhöhe der Streböffnung eingehalten wird. Entsprechende Steuervorgänge, allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen sind bei dem Durchfahren einer Mulde einzustellen, bei welchem prinzipiell die gleichen Richtungsabläufe herrschen.

[0017] Die an den Schildausbaugestellen angeordneten Neigungssensoren geben auch ein Maß für die Neigung der Schildausbaugestelle quer zur Abbaurichtung, da auch in der Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers im Strebverlauf Sättel und Mulden ausgeprägt sein können. Da sich der Verlauf des Hangenden und des Liegenden in Längsrichtung der Strebausrüstung aus der Querneigung der Schildausbaugestelle ableiten lässt, besteht die Möglichkeit, die voreilende Hangendwalze und die nacheilende Liegendwalze des Walzenschrämladers im Wege einer kontinuierlichen Schnittführung so zu steuern, dass kein unerwünschter Hangendschnitt beziehungsweise kein gegebenenfalls über das notwendige Maß hinausgehender Liegendeinschnitt erfolgt, so dass ein unnötiger Bergemitschnitt oder ein Anbauen von Kohle oder das Auftreten von Engstellen zwischen Walzenschrämlader und Schildausbau vermieden wird.

[0018] In der betrieblichen Praxis des Steinkohlenbergbaus besteht ein Ansatz zur Automatisierung der Gewinnungsarbeit darin, vor Aufnahme der Gewinnung eine manuell gesteuerte Lernfahrt des Walzenschrämladers durchzuführen, bei der eine manuelle Ausrichtung der Walzen an dem Hangendhorizont und zum Liegendhorizont erfolgt. Das bei der Lernfahrt gefahrene Schneidprofil wird erfasst und in einer Recheneinheit abgespeichert, wobei der Walzenschrämlader bei an die Lernfahrt anschließenden Gewinnungsfahrten das abgespeicherte Schneidprofil automatisch nachfährt. Hiermit ist der Nachteil verbunden, dass bei auftretenden Änderungen des Flözhorizontes, wie sich ändernde Flözmächtigkeit oder das Auftreten einer welligen Lagerung mit Sätteln und Mulden zumindest in Teilbereichen des Strebes, das abgespeicherte Schneidprofil weiterhin von dem Walzenschrämlader abgearbeitet wird, was sehr schnell zu unerwünschten Betriebszuständen führt und eine neue manuelle Lernfahrt erforderlich macht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Schneidprofil immer von einer gleich bleibenden Schnitttiefe der Walzen ausgeht und insoweit sich über den Strebverlauf ändernde Schnitttiefen für die nachfolgende Festlegung der Gewinnungsarbeit unberücksichtigt bleiben.

[0019] Die zusätzliche Einbeziehung dieser Vorgehensweise bei der Einstellung der Schnitthöhe des Walzenschrämladers auf der Basis der ermittelten Hangendverlaufswinkel beziehungsweise der aus den erfassten Daten berechneten Geometrie des hergestellten Strebraumes gibt die Möglichkeit frühzeitig zu erkennen, ob bzw. dass das vorgegebene Schreitprofil des Walzenschrämladers den tatsächliche geologischen Gegebenheiten noch entspricht und bei auftretenden Abweichungen in die Schnittführung der Walzen einschließlich der Anpassung von deren Schnitttiefe einzugreifen, bevor unerwünschte Betriebszustände entstehen. Auf diese Weise kann die Schnittführung länger in dem Flözhorizont gehalten werden, so dass seltener eine neue Lernfahrt zur Festlegung eines geänderten Schneidprofils durchgeführt werden muss. Auch gibt ein jeweils auf die geologischen Gegebenheiten aktualisiertes Schneidprofil die Möglichkeit, bei dem Durchfahren von Strebzonen mit Hangendausbrüchen, bei denen die Neigungsmessung der Hangendkappen des Schildausbaus zwangsläufig zu falschen Annahmen über den generellen Verlauf des Hangendhorizontes führt, dass zuletzt gefahrene Schneidprofil - dann unverändert - beizubehalten, bis nach dem Durchfahren der Ausbruchzone die Hangendkappen der betroffenen Schildausbaugestelle wieder Kontakt zum unversehrten Hangendhorizont haben.

[0020] Die vorstehend genannte gemeinsame Anwendung der Steuerungen gilt auch bei Einbeziehung der Neigungsstellung der Walzen des Walzenschrämladers, indem bei der Lernfahrt des Walzenschrämladers der Längsneigungswinkel und/oder der Querneigungswinkel der Walzen des Walzenschrämladers gegenüber der Vertikalen ermittelt und bei der Festlegung des nachzufahrenden Schneidprofils herangezogen werden, wobei bei den nachfolgenden Gewinnungsfahrten eintretende Winkelabweichungen ausgeglichen werden. Da die Liegendwalze die Auflagerfläche für den Strebförderer und den Schildausbau herstellt, führen Abweichungen in der Winkelstellung insbesondere der Liegendwalze zu einer Verschwenkung der Schnittebene des Walzenschrämladers, wobei sich diese Verschwenkung bei aufeinander folgenden Gewinnungsfahrten progressiv verstärkt, somit bei erforderlichen Unterschnitten der Walze eine Tauchwirkung der Strebausrüstung und bei zur Anpassung an Änderungen im Hangendverlauf erforderlichen Oberschnitten der Walze eine Kletterwirkung der Strebausrüstung verstärkt wird. Daher ist vorgesehen, bei festgestellten Winkelabweichungen eine Korrektur vorzunehmen.

[0021] Ein anderer, ebenfalls in der betrieblichen Praxis bekannte Automatisierungsansatz besteht darin, dass aufgrund der Daten einer an dem Walzenschrämlader angeordneten und auf den Kohlenstoß ausgerichteten Infrarotkamera die Lage von in das Flöz eingelagerten Bergemitteln festgestellt und aufgrund einer flözimmanenten, bekannten Lage des Bergemittels in Bezug auf den Hangendhorizont während der Gewinnungsfahrt der Verlauf des Hangendhorizontes in Verhiebsrichtung ermittelt und die Stellung der voreilenden Hangendwalze bei der anschließenden Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers daran orientiert wird, und wobei die Stellung der nacheilenden Liegendwalze unter Annahme einer gleichbleibenden Flözmächtigkeit festgelegt wird. Der Nachteil dieser Technik besteht darin, dass die Erfassung der Bergemittel mittels der Infrarotkamera unter sehr widrigen Umweltbedingungen, wie Staub, Wärme, Vibrationen erfolgt, so dass eine genaue Detektierung von Bergemittelbändern im Flözhorizont nicht immer möglich ist. Nach Erkennung und Lokalisierung der Bergemittelbänder wird die Schnittführung der Walzen entsprechend dem festgelegten Abstand zum Hangenden und Liegenden gesteuert. Insbesondere Abweichungen von der zugrundegelegten Flözmächtigkeit können zu Abweichungen der Schnittführung der nacheilenden Liegendwalze vom Grenzschichtverlauf führen. Weiterhin muss immer die eingestellte maximale Mächtigkeit geschnitten werden, um keine Kohle anzubauen. Soweit in der Geologie die Abstände der für die Schnittführung als Führungsgröße zugrundegelegten Bergemittelbänder zum Hangenden und zum Liegenden schwanken, sind systembedingte Abweichungen der Schnittführung unvermeidlich, weil die Abstände der Bergemittelbänder zum Hangenden und Liegenden als konstant angenommen werden.

[0022] Soweit demnach in dem abzubauenden Flöz hinreichend ausgeprägte Bänder von Bergemitteln vorhanden sind, kann mit der Einziehung dieser Bergemittel als Führungsgröße für die Schnittführung der Hangendwalze in die erfindungsgemäße Steuerung der Vorteil verbunden sein, dass die Lage des Hangendhorizontes aufgrund der aus der Stellung der Schildausbaueinheiten gewonnenen Daten ständig überprüft werden kann, so dass Fehlsteuerungen der Schneidarbeit vermeidbar sind.

[0023] Insofern kann vorgesehen sein, dass der aus den festgestellten Hangendverlaufswinkeln im Bereich der Schildausbaugestelle ermittelte Hangendverlauf mit dem durch die Lernfahrt und/oder aufgrund der Ermittlung der Lage eines Bergemittels vorgegebenen Schneidprofil des Walzenschrämladers abgeglichen wird und bei rechnerisch feststellbarem Hangendeinschnitt des Walzenschrämladers eine Korrektur der Schneidführung der voreilenden Hangendwalze zur Anpassung an den Verlauf des Hangenden vorgenommen wird, wobei weiterhin eine Anpassung der Schneidführung der nacheilenden Liegendwalze an eine Korrektur der Schneidführung der voreilenden Hangendwalze zur Herstellung der definierten Streböffnung vorgenommen wird.

[0024] Weiterhin ist in der DE 20 2007 014 710 U1 der Vorschlag unterbreitet, mittels eines an den Maschinenkörper des Walzenschrämladers zwischen dessen Walzen angebrachten und auf den Kohlenstoß gerichteten Radarsensors während der Gewinnungsfahrt den Verlauf des Hangendhorizontes in Verhiebsrichtung zu ermitteln, so dass der Verlauf des Hangendhorizontes feststellbar ist. Auch diese Maßnahme ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Steuerung einsetzbar, wobei vorgesehen ist, dass der mittels Radar festgestellte Verlauf des Hangendhorizontes mit dem aus der Stellung der Schildausbaugestelle und damit aus den ermittelten Hangendverlaufswinkeln abgeleiteten Verlauf des Hangendhorizontes abgeglichen und gegebenenfalls eine Korrektur der Schnitthöhe des Walzenschrämladers vorgenommen wird. Weiterhin kann mittels des Radarsensors zusätzlich der Verlauf des Liegendhorizontes in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers ermittelt und die Stellung der nacheilenden Liegendwalze bezogen auf die Lage des Liegendhorizontes festgestellt und gegebenenfalls die Walzenstellung korrigiert werden. Hierdurch kann die Präzision der Schneidarbeit des Walzenschrämladers insgesamt verbessert werden.

[0025] Aus der Veröffentlichung "Inertial Navigation: Enabling Technology for Longwall Mining Automation" von D. C. Reid, aus D. W. Hainsworth, J.C. Ralston, R. J. McPhee & C. O. Hargrave, CSIRO, Mining Automation, 1 Technology Court, Pullenvale, Qld, Australia 4069 ist es schließlich bekannt, mittels an den Walzen angebrachter, zur Durchführung einer Trägheitsnavigation geeigneter Sensoren die jeweilige Stellung der Walzen im Strebraum fortlaufend in Form von Raumkoordinaten zu erfassen und bei Aneinanderreihung der während einer Gewinnungsfahrt erfassten Raumkoordinaten den von den Walzen jeweils freigeschnittenen Gewinnungskanal in einem dreidimensionalen Raum nachzubilden. Hiermit ist es möglich, eine gleich bleibende Qualität der Schnittführung der Walzen des Walzenschrämladers zu gewährleisten und auch bei vorher bekannten Änderungen der Flözparameter durch Vorgabe der zu erreichenden Raumkoordinaten die Schnittführung der Walzen anzupassen. Jedoch ist auch mit diesem bekannten Verfahren ähnlich dem vorstehend erwähnten Lernfahrt-Verfahren der Nachteil verbunden, dass keine automatische Orientierung der Schnittführung des Walzenschrämladers am Flözhorizont vorgesehen ist, und dass der tatsächliche Verlauf des Hangendhorizontes als Steuergröße für die Schnittführung nicht herangezogen wird. Diese Nachteile können durch eine Hinzunahme der vorstehend genannten Erfassung der Walzenstellung durch Raumkoordinaten zu der erfindungsgemäßen Steuerung dadurch beseitigt werden, dass der im dreidimensionalen Raum nachgebildete Gewinnungskanal mit der unter Einbeziehung der Stellung der Schildausbaugestelle berechneten Geometrie des Strebraumes abgeglichen wird. Soweit bei der Berechnung der Geometrie des Strebraumes die Lage des Strebförderers bei voranschreitendem Abbaubetrieb durch die Schreitzylinderwegmessung fortgeschrieben wird, treten systembedingte Fehler auf, die kontinuierlich kommulieren können, so dass die im Strebraum angenommene Strebfördererlage zusehens von der tatsächlichen Strebfördererlage abweicht. Durch die Erfassung der Walzenlage und damit auch der Lage des Strebförderers auf der Basis von durch Trägheitsnavigation gewonnenen Raumkoordinaten könnte bei jeder Gewinnungsfahrt zusätzlich die absolute Strebfördererlage erfasst und mit der angenommenen Strebfördererlage in der Geometrie des Strebraumes synchronisiert werden, so dass beispielsweise marktscheiderische Korrekturmessungen nicht mehr erforderlich sind und der angesprochene Fehler nicht mehr über viele Rückzyklen der Schildausbaugestellte kumuliert.

[0026] Diese Vorgehensweise ist auch darauf zu übertragen, dass durch die Aneinanderreihung der für mehrere aufeinander folgende Gewinnungsfahrten nachgebildeten Gewinnungskanäle in einem dreidimensionalen Raum ein Modell für den Verlauf des Flözhorizontes in Abbaurichtung erstellt und mit einem auf der Basis von für eine Abfolge von mehreren Gewinnungsfahrten jeweils in ihrer Geometrie berechneten Strebräumen berechneten Flözhorizontverlaufsmodell abgeglichen wird.

[0027] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weiterhin als ergänzende Steuerungsmaßnahme vorgesehen sein, dass mittels wenigstens eines an dem Walzengrundkörper des Walzenschrämladers angebrachten Radarsensors der Abstand zwischen der Oberkante des Walzengrundkörpers und der Unterseite der bei der Gewinnungsarbeit unterfahrenen Hangendkappe des Schildausbaugestells gemessen und als Ist-Wert für die Durchgangshöhe des Walzenschrämladers unter den Schildausbaugestellen in eine Rechnereinheit eingegeben und dort mit einem abgelegten Soll-Wert verglichen wird, wobei bei einer festgestellten Abweichung Steuerbefehle für eine Anpassung der Schnitthöhe wenigstens einer der beiden Walzen des Walzenschrämladers generiert werden.

[0028] Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass das Steuerziel der Beibehaltung einer definierten Streböffnung während der Gewinnungsfahrten des Walzenschrämladers mit einem vergleichsweise geringen Aufwand zu erreichen ist. Die als Abstand zwischen der Oberkante des Maschinenkörpers und der Unterseite der Hangendkappe der Schildausbaugestelle gemessene Durchgangshöhe ist ein unmittelbarer Maßstab auch für die Streböffnung, da sich die Streböffnung aus der Durchgangshöhe und den von der Strebausrüstung eingenommenen und damit unveränderlichen Abständen zum Hangenden einerseits und zum Liegenden beziehungsweise dem von der Liegendwalze freigeschnittene Liegendhorizont andererseits zusammensetzt. So ist der über die Durchgangshöhe hinausgehende Abstand zum Hangenden durch die Abmessungen der Hangendkappe vorgegeben, während der Abstand der Radarsensoren zum Liegendhorizont durch die Bauhöhe des auf dem Liegendhorizont aufliegenden Strebförderers und des darauf verfahrbaren Maschinenkörpers des Walzenschrämladers vorgegeben ist. Somit kann der für die Durchgangshöhe jeweils gemessene Wert unmittelbar als Synonym für die Höhe der Streböffnung herangezogen werden. Die Steueroperationen sind somit schneller durchzuführen. Der in der Rechnereinheit vorgegebene Soll-Wert für die Streböffnung ist entweder durch die Lagerstättendaten, also insbesondere durch die Flözmächtigkeit, vorgegeben, oder aber durch die Mindest-Durchgangshöhe der Strebausrüstung bestimmt. Auch der Soll-Wert kann in Abhängigkeit von den Konstruktionsdaten der Strebausrüstung ebenfalls als Soll-Wert für die Durchgangsöffnung dargestellt werden.

[0029] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die auf der Basis der Radarmessung durchgeführte Strebhöhenbestimmung dadurch ergänzt werden kann, dass aus den an den Schildausbaugestellen aufgenommenen Daten die jeweils bankrechte Höhe eines jeden Schildausbaugestells an dem vorderen Ende der Hangendkappe als Maß für die Ist-Streböffnung berechnet wird und die so ermittelten Ist-Werte der Schildhöhenberechnung der die Ist-Werte aus der Durchgangshöhenmessung verarbeitenden Rechnereinheit zugeführt werden. Während die Radarmessung Daten jeweils nur während des Durchgangs der Gewinnungsmaschine unter dem jeweiligen Schildausbaugestell liefert und somit eine zu geringe Durchgangshöhe nicht im vorhinein erkannt und bei der Festlegung der Gewinnungsparameter berücksichtigt werden kann, ist mit der ergänzenden Ermittlung der Streböffnung am vorderen Ende der Hangendkappe der Vorteil verbunden, dass die somit an einzelnen Schildausbaugestellen gewonnenen Daten zusätzlichen Aufschluss über das Verhalten von einzelnen Abschnitten der Strebfront beziehungsweise der gesamten Strebfront bei fortschreitendem Verhieb geben.

[0030] So kann aus dem Verhältnis der berechneten und gemessenen Streböffnung zu den für den jeweiligen Abbaubetrieb geltenden Lagerstättendaten, wie beispielsweise eine sich gegebenenfalls über die Länge des Strebes ändernde Flözmächtigkeit, im vorhinein darauf geschlossen werden, ob die Gefahr von Aufsetzern innerhalb der Strebausrüstung aufgrund des auf den Schildausbaugestellen auflastenden Hangenden besteht oder ob ein Überschreiten der oberen Verstellgrenze der Schildausbaugestelle bei einem angestrebten Automatikbetrieb droht. Die vorstehenden Gefahrenmomente gelten insbesondere für das Durchfahren von Sätteln oder Mulden im Flözverlauf, dem durch eine entsprechende Einrichtung der Schneidhöhe des Walzenschrämladers von vorneherein Rechnung getragen werden kann. Weiterhin können die entsprechenden Streböffnungsdaten Aufschluss über einen eventuellen Nachfall aus dem Hangenden, das Auftreten von Flözverjüngungen, das "Auf-Kohle-Fahren" des Walzenschrämladers beziehungsweise einen eventuellen Liegendeinschnitt des Walzenschrämladers geben.

[0031] Somit liefert die Schildhöhenerfassung Daten für die zu erwartende Streböffnung in einer Vorausschau, die dann mit den von den Walzenschrämlader bei dessen Durchgang gemessenen Daten verglichen werden können. Somit lassen sich die Genauigkeiten beider Verfahrensweisen besser abschätzen. Die beiden Verfahrensweisen bilden insoweit eine Ergänzung zueinander, so dass eine Redundanz bei der Überprüfung der jeweiligen Streböffnung gegeben ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch bei Ausfall eines der beiden Systeme für die Ermittlung der Streböffnung die Gewinnung auf der Basis des verbleibenden Messsystems fortgesetzt werden kann.

[0032] Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, dass zusätzlich zusätzlich die bei aufeinander folgenden Gewinnungsfahrten durch die jeweils generierten Steuerbefehle einstellten Korrekturwerte für die Schnitthöhe der Walzen miteinander abgeglichen und der aus den Korrekturwerten ermittelte Summenwert als Maß für eine eingetretene Konvergenz herangezogen wird, die bei zukünftigen Gewinnungsfahrten bei der Festlegung einer notwendigen Anpassung der Schnitthöhe der Walzen berücksichtigt wird, können auf diese Weise Rückschlüsse auf eine zwischenzeitlich eingetretene Konvergenz gezogen werden. Kommt es während einer ersten Gewinnungsfahrt zu einem Korrekturbedarf für die Schneidhöhe, so kann für die folgende Gewinnungsfahrt überprüft werden, ob nach Ausführung der Korrektur die vorgegebene Streböffnung freigeschnitten wird. Ergibt sich dabei nun ein erneuter Korrekturbedarf, so kann dieser nur durch eine zwischenzeitlich eingetretene Konvergenz hervorgerufen sein.

[0033] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1

ein Schildausbaugestell mit daran angeordneten Neigungssensoren in Verbindung mit einem Strebförderer und einem Walzenschrämlader als Gewinnungsmaschine in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 2

die Strebausrüstung gemäß Figur 1 im Betriebseinsatz in einer schematischen Darstellung,

Fig. 3a

die Strebausrüstung gemäß Figur 1 bei Kletterneigung der Gewinnungsmaschine,

Fig. 3b

die Strebausrüstung gemäß Figur 1 bei Abtauchneigung der Gewinnungsmaschine,

Fig. 4a - c

die Strebausrüstung gemäß Figur 1 bei Muldendurchfahrungen und Sattelüberfahrungen in einer schematischen Darstellung,

Fig. 5

eine der Einstellung eines Schneidprofils dienende Lernfahrt des Walzenschrämladers in einer schematischen Darstellung,

Fig. 6a, b

den Einfluss einer Änderung der Flözbedingungen auf das eingestellte Schneidprofil in einer schematischen Darstellung,

Fig. 7

eine Strebausrüstung mit Walzenschrämlader und lediglich mit ihren Hangendkappen dargestellten Schildausbaugestellen im Betriebseinsatz in einer schematischen Vorderansicht, in Abbaurichtung gesehen,

Fig. 8

die Strebausrüstung gemäß Figur 7 in Seitenansicht.

[0034] Anhand der nachfolgend erläuterten Figuren werden die Grundlagen des erfindungsgemäßen Verfahrens in seiner die Erfassung der Schildhöhe ermöglichenden Ausführung näher erläutert.

[0035] Die in Figur 1 dargestellte Strebausrüstung umfasst zunächst ein Schildausbaugestell 10 mit einer Bodenkufe 11, auf der in paralleler Anordnung zwei Stempel 12 angesetzt sind, von denen in Figur 1 nur ein Stempel erkennbar ist und die an ihrem oberen Ende eine Hangendkappe 13 tragen. Während die Hangendkappe 13 an ihrem vorderen (linken) Ende in Richtung des noch zu beschreibenden Walzenschrämladers vorsteht, ist an dem hinteren (rechten) Ende der Hangendkappe 13 ein Bruchschild 14 mittels eines Gelenks 15 angelenkt, wobei das Bruchschild von in der Seitenansicht zwei auf der Bodenkufe 11 ruhenden Traglenkern 16 gestützt ist. An dem Schildausbaugestell 10 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Neigungssensoren 17 angebracht, und zwar ein Neigungssensor 17 an der Bodenkufe 11, ein Neigungssensor 17 im hinteren Bereich der Hangendkappe 13 in Nähe des Gelenks 15 und ein Neigungssensor 17 an dem Bruchschild 14.

[0036] Wie nicht weiter dargestellt, kann an dem vierten beweglichen Bauteil des Schildausbaugestells 10, den Traglenkern 16, ebenfalls ein Neigungssensor vorgesehen sein, wobei von den vier möglichen Neigungssensoren 17 jeweils drei Neigungssensoren eingebaut sein müssen, um mit den davon ermittelten Neigungswerten die Stellung des Schildausbaugestells in einem Abbauraum zu bestimmen. Insofern ist die Erfindung nicht auf die konkret in Figur 1 dargestellte Anordnung der Neigungssensoren beschränkt, sondern umfasst alle möglichen Kombinationen von drei Neigungssensoren an den vier beweglichen Bauteilen des Schildausbaugestells.

[0037] Das in Figur 1 dargestellte Schildausbaugestell ist an einem Strebförderer 20 angeschlagen, der ebenfalls einen Neigungssensor 21 aufweist, so dass im Hinblick auf die Steuerung der Strebausrüstung generell auch hier Daten hinsichtlich der Fördererlage gewonnen werden können. Auf dem Strebförderer 20 ist ein Walzenschrämlader 22 mit einer oberen Walze 23 und einer unteren Walze 24 geführt, wobei auch im Bereich des Walzenschrämladers 22 ein Neigungssensor 25 angeordnet ist, ferner ein Sensor 26 zur Erfassung des jeweiligen Standortes des Walzenschrämladers 22 im Streb sowie Reedstäbe 27 zur Messung der Schnitthöhe des Walzenschrämladers 22. Die messtechnische Ausrüstung der Strebausrüstung wird ergänzt durch die Anordnung von Sensoren 18 an den Stempeln 12, mittels derer die Änderung der Höhenlage der Hangendkappe 13 durch Feststellung der Ausfahrhöhe des Stempels 12 möglich ist. Ferner ist in die Bodenkufe 11 ein Wegmesssystem 19 integriert, mittels dessen der jeweilige Schreithub des Schildausbaugestells 10 im Verhältnis zum Strebförderer 20 feststellbar ist. Da der Strebförderer 20 mittels an den Schildausbaugestellen 10 sich abstützender Zylinder in Richtung des Kohlenstoßes vorgeschoben wird, ist der vom Schildausbaugestell 10 beim Nachziehen ausgeführte Schreithub jeweils der Schnitttiefe der Walzen des Schrämladers 22 gleichzusetzen. Wie schon ausgeführt ist die Anordnung des Neigungssensors 21 an dem Strebförderer 20 nicht zwingend erforderlich, soweit an dem Walzenschrämlader 22 der Neigungssensor 25 eingerichtet ist. In einem solchen Fall kann der Neigungssensor 21 zur Verbesserung der Messgenauigkeit zusätzlich vorgesehen sein.

[0038] Bei dem Betrieb der Strebausrüstung gemäß Figur 1 ergibt sich im Normalfall eine Betriebssituation, wie sie in Figur 2 beispielhaft dargestellt ist. Ein zwischen einem Hangenden 30 und einem Liegenden 31 anstehender Flözhorizont 32 wird von dem Walzenschrämlader 22 hereingewonnen, wobei die Schnitthöhe 33 des in der Verhiebsrichtung 34 vorrückenden Walzenschrämladers 22 so eingestellt ist, dass ein Liegendeinschnitt 35 von der unteren Walze 24 geschnitten wird. Die vordere obere Walze 23 ist dabei so eingestellt, dass sie unter dem Hangenden 30 einen schmalen Kohlenpacken stehen lässt, der sich in Folge der Schneidarbeit selbsttätig vom Hangenden löst. Insofern ist die eingestellte Schnitthöhe 33 in Figur 2 eingetragen. Es ergibt sich, dass in diesem Fall die Schildhöhe 36 größer eingestellt ist als die Schnitthöhe 33, so dass von einem kollisionsfreien Durchgang des Walzenschrämladers 22 unter den Schildausbaugestellen 10 auszugehen ist.

[0039] Um ausgehend von Figur 2 das mögliche unterschiedliche Verhalten der Strebausrüstung beim Gewinnungsbetrieb zu erläutern, sind in den Figuren 3a und 3b die Verhältnisse dargestellt, die sich ergeben, wenn der Walzenschrämlader 22 gegenüber dem Schildausbaugestell 10 eine Kletterneigung aufweist (Figur 3a), die sich in der Ausbildung eines Differenzwinkels 37 zwischen der Bodenkufe 11 und der unteren Walze 24 des Walzenschrämladers 22 äußert. Es ist erkennbar, dass in einem solchen Fall die Gefahr einer Kollision zwischen dem Walzenschrämlader 22 und den Schildausbaugestellen 10 zunimmt, und diesem Risiko kann durch eine Veränderung der Schnitthöhe Rechnung getragen werden. Entsprechendes gilt für die in Figur 3b dargestellte Situation, bei der der Walzenschrämlader 22 eine Tauchneigung aufweist. Auch hier stellt sich ein entsprechender Differenzwinkel 37 ein, der anhand der durch die Neigungssensoren 17 beziehungsweise 25 und 21 erfassten Stellungen von Walzenschrämlader 22 und Schildausbaugestell 10 bestimmbar ist, und die jeweils eintretenden Differenzwinkel 37 sind bei der Strebsteuerung entsprechend zu berücksichtigen.

[0040] Ergänzend sind in den Figuren 4a bis 4c die Verhältnisse dargestellt, die sich bei Durchfahrungen von Mulden oder Überfahrungen von Sätteln im Flözverlauf darstellen. Wie sich zunächst aus einem Vergleich von Figur 4b mit Figur 4a ergibt, führt das Anfahren einer Mulde (Figur 4b) zu einer Neigungsstellung von Strebförderer 20 und Walzenschrämlader 22, die über die an diesem angeordneten Neigungssensoren 21 beziehungsweise 25 erfassbar ist. Den hier aufgenommenen Neigungswerten können die an dem Schildausbaugestell 10 aufgenommenen Neigungswerte gegenüber gestellt werden, und hieraus ergibt sich ein Differenzwinkel, der auf die jeweilige Aufstandsfläche des Schreitausbaugestells 10 und des Strebförderers 20 mit Gewinnungsmaschine 22 auf dem Liegenden 31 bezogen sein kann. Bei der in Figur 4b dargestellten Muldendurchfahrung ergibt sich ein Differenzwinkel von kleiner 180 Grad, und dies führt dazu, dass der in Figur 4a noch gegebene Abstand zwischen dem kohlenstoßseitigen Ende der Hangendkappe 13 und dem Walzenschrämlader 22 sich verringert. Um das damit verbundene Kollisionsrisiko auszuschalten, kann vorgesehen sein, dass in einer solchen Situation das Schildausbaugestell 10 nicht um den vollen Betrag nachgezogen wird, sondern gegenüber dem Strebförderer 20 mit Walzenschrämlader 22 etwas zurückbleibt, damit ein Durchgangsabstand eingehalten wird.

[0041] Eine umgekehrte Situation ergibt sich bei einer Sattelüberfahrung, wie diese in Figur 4c in Vergleich mit Figur 4a dargestellt ist. Hierbei ergibt sich ein Differenzwinkel von mehr als 180 Grad, was bedeutet, dass im Hangendbereich der Abstand zwischen Hangendkappe 13 und Walzenschrämlader 22 aufgerissen wird. Zur Vermeidung einer nachteiligen Betriebssituation ist vorgesehen, dass im automatischen Ablauf der Schildausbaugestell 10 um den vollen Schreitweg nach vorne gezogen wird, dass aber die Schnitttiefe des Walzenschrämladers 22 zurückgenommen wird.

[0042] Soweit vorstehend jeweils die Einbeziehung der ermittelten Schildhöhe in die Steuerung beschrieben ist, ist darauf hinzuweisen, dass schon die Anordnung eines Neigungssensors lediglich an der Hangendkappe 13 der Schildausbaugestelle 10 ausreichend sein kann, um jeweils den Hangendverlaufswinkel in Abbaurichtung und/oder in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers 22 zu ermitteln, soweit bereits die Kenntnis des Verlaufs des Hangendhorizontes 30 und dessen Verwendung als Führungsgröße für die Schneidarbeit ausreichend ist.
In den Figuren 5 und 6a, b ist die Einbeziehung einer Steuerungstechnik dargestellt, bei welcher zu Beginn der Gewinnung der Walzenschrämlader 22 eine sogenannte Lernfahrt durchführt, bei welcher die Hangendwalze 23 und die Liegendwalze 24 jeweils von Hand längs des jeweiligen Hangendhorizontes 30 beziehungsweise Liegendhorizontes gesteuert werden. Das dadurch aufgenommene Profil wird als Schneidprofil abgelegt und bei nachfolgenden Gewinnungsfahrten jeweils nachgefahren. Wie sich dazu aus Figur 5 ergibt, wird der Walzenschrämlader 22 mit Walzen 23 und 24 in Marschrichtung (Pfeil 38) bewegt, wobei die Walzen 23, 24 jeweils am Hangendhorizont 30 und am Liegendhorizont 31 gefahren werden. Die Linien 39 verdeutlichen dabei das Schneidprofil, welches für die weiteren Gewinnungsfahrten abgespeichert ist.
Wie sich in einer vereinfachten Darstellung aus Figuren 6a, b entnehmen lässt, führt eine Beibehaltung des in Figur 6a durch die Linien 39 dargestellten Schneidprofils bei einer Verschiebung der welligen Lagerung nach rechts gemäß Figur 6b dazu, dass das unverändert nachgefahrene Schneidprofil und der Verlauf des Flözhorizontes 32 auseinander driften. Es ist leicht erkennbar, dass bei einer derartigen Fahrweise des Walzenschrämladers 22 der mitgeschnittene Bergeanteil stark anwächst, wobei auch der Anteil "angebauter" Kohle zunimmt. Die Verschiebung der welligen Lagerung im Flözhorizont 32 lässt sich dabei durch die hier nicht weiter dargestellte Neigungserfassung der Stellung der Schildausbaugestelle 10 erfassen, die ja insbesondere den Verlauf des Hangendhorizontes 30 als Führungsgröße folgen, so dass mit diesen Werten der Unterschied zwischen dem tatsächlichen Flözverlauf und dem eingestellten Schneidprofil deutlich wird und entsprechend korrigiert werden kann.

[0043] Wie nicht weiter dargestellt können, ist es vorgesehen, zusätzlich zu der Strebhöhenvermittlung und damit zu der Ermittlung des Verlaufs des Hangendhorizontes, wie zu Figuren 1 bis 4 beschrieben, den tatsächlichen Verlauf des Hangendhorizontes dadurch zu bestimmen, dass mittels einer an dem Walzenschrämlader 22 angeordneten und auf den Kohlenstoß ausgerichteten Infrarotkamera die Lage von in den Flözhorizont eingelagerten Bergemitteln festgestellt und aufgrund einer flözimmanenten, bekannten Lage des Bergemittels in Bezug auf den Hangendhorizont auf den Verlauf des Hangendhorizontes in Verhiebsrichtung geschlossen wird. Hierdurch ist eine Überprüfung und gegebenenfalls Korrektur des aus der Strebhöhenermittlung gewonnenen Kenntnis über den Verlauf des Hangendhorizontes möglich. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, mittels eines an dem Maschinenkörper des Walzenschrämladers zwischen dessen Walzen angebrachten und auf den Kohlenstoß gerichteten Radarsensors während der Gewinnungsfahrt den Verlauf des Hangendhorizontes in Verhiebsrichtung zu ermitteln, so dass auch hiermit der tatsächliche Verlauf des Hangendhorizontes festgestellt und gegebenenfalls als Korrekturgröße herangezogen werden kann.

[0044] Die Anwendung der Radartechnik zur Strebhöhenermittlung ist gemäß dem nachfolgend in den Figuren 7 und 8 beschriebenen Ausführungsbeispiel ebenfalls möglich.

[0045] Wie sich dazu zunächst aus Figur 7 ergibt, wird ein zwischen dem Hangenden 30 und dem Liegenden 31 bestehender Flözhorizont 32 mittels eines Walzenschrämladers 22 hereingewonnen, der die über Tragarme 40 an einem Maschinenkörper 41 gehalterten Schneidwalzen 23 und 24 aufweist. Bei der mit Pfeil 38 gekennzeichneten Marschrichtung des Walzenschrämladers 22 längs des Flözhorizontes 32 arbeitet die Schneidwalze 23 als am Hangendhorizont 30 schneidende voreilende Schneidwalze, während die am Liegendhorizont 31 schneidende Schneidwalze 24 als nacheilende Schneidwalze arbeitet. Der Hangendbereich des Flözhorizontes 32 wird durch senkrecht zur Marschrichtung 38 des Walzenschrämladers 22 ausgerichtete Schildausbaugestelle abgestützt, von denen in Figur 7 lediglich deren Hangendkappen 13 zu erkennen sind.

[0046] Um die Durchgangshöhe zwischen der Oberkante des Maschinenkörpers 41 und der Unterseite der bei der Gewinnungsarbeit jeweils unterfahrenen Hangendkappe 13 des betreffenden Schildausbaugestells zu messen, sind an dem Maschinenkörper 41 zwei Radarsensoren 42 angeordnet, die bündig in die Oberfläche des Maschinenkörpers 41 eingelassen sind. Die Radarsensoren 42 senden senkrecht nach oben in Richtung der Hangendkappen 13 Signale aus und nehmen die reflektierten Signale wieder auf, so dass der Abstand zwischen den Hangendkappen 11 und dem Maschinenkörper 14 in einfacher Weise bestimmt werden kann, und zwar schon frühzeitig bereits während der Gewinnungsfahrt gemäß Walzenschrämladers 22. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Radarsensoren 42 jeweils am vorderen und hinteren Ende des Maschinenkörpers 41 angeordnet und bündig in die Oberfläche des Maschinenkörpers 41 eingelassen. Wie nicht weiter dargestellt, können entsprechende Reinigungseinrichtungen in Form von mechanischen Abstreifern oder Hochdruckwasserspülvorrichtungen vorgesehen sein.

[0047] Wie sich ferner aus Figur 7 ergibt, ist die mit Pfeil 43 bezeichneten Mächtigkeit des Flözhorizontes 32 geringer als die durch Pfeil 44 gekennzeichnete Mindest-Durchgangshöhe der Strebausrüstung, so dass zur Herstellung beziehungsweise Beibehaltung der Mindest-Durchgangshöhe 20 die nacheilende Schneidwalze 24 jeweils den Liegendeinschnitt 35 durchführt.

[0048] In die über den Einsatz der Radarsensoren 42 bestimmte Durchgangshöhe 45 (Figur 8) zwischen den Hangendkappen 13 und dem Maschinenkörper 41 bekannt, so lässt sich daraus in einfacher Weise auch die Ist-Höhe der Streböffnung bestimmen, da der Abstand zwischen der Oberkante des Maschinenkörpers 41 und dem Liegendhorizont 31 durch den aus dem auf dem Liegendhorizont aufliegenden Strebförderer 20 und dem darauf fahrenden Walzenschrämlader 22 bestehenden Stahlbau mit einem fixen Wert vorgegeben ist.

[0049] Wie nun in Figur 8 dargestellt ist, wird während der Gewinnungsarbeit die mit Pfeil 45 bezeichnete Durchgangshöhe zwischen Hangendkappe 13 und Maschinenkörper 41 über die Radarsensoren 42 bestimmt, aus der die zwischen dem Hangenden 30 und dem Liegenden 31 bestehende Ist-Höhe der Streböffnung bestimmbar ist. Aus Figur 8 ist ersichtlich, dass diese Ist-Höhe der Streböffnung geringer ist als die Mindest-Durchgangshöhe 44 der Strebausrüstung, so dass die nacheilende Schneidwalze 24 bei jeder Gewinnungsfahrt jeweils einen zusätzlichen Liegendeinschnitt ausführen muss, um die insgesamt freigeschnittene Höhe der Streböffnung schrittweise zu vergrößern. Da ohne jede Zeitverzögerung die tatsächlich freigeschnittene Höhe der Streböffnung bei jeder Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers 22 bestimmt wird, wird gleichzeitig auch eine kurzfristige, konvergenzbedingte Hebung des Liegenden 31 berücksichtigt, weil jeweils auf die tatsächlich freigeschnittene lichte Höhe des Strebes abgestellt ist.

[0050] Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Ansprüche

1. Verfahren zur automatischen Herstellung einer definierten Streböffnung in einen Strebförderer (20), einen Walzenschrämlader (22) als Gewinnungsmaschine sowie einen hydraulischen Schildausbau aufweisenden Strebbetrieben im untertägigen Steinkohlenbergbau, bei welchem mittels wenigstens eines an der Hangendkappe (13) der Schildausbaugestelle (10) angebrachter Neigungssensoren (17) die Neigung der Hangendkappe (13) gegen die Horizontale in Abbaurichtung und/oder in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers (22) ermittelt und aus den so ermittelten Hangendverlaufswinkeln an den Schildausbaugestellen (10) in einer Rechnereinheit der Verlauf des Hangendhorizontes (30) festgestellt wird, und bei welchem über die Erfassung des Schreitweges jedes Schildausbaugestells (10) mittels einer an der Bodenkufe (11) des Schildausbaugestells (10) angeordneten Wegmesseinrichtung (19) die Schnitttiefe des Walzenschrämladers (22) bei jeder Gewinnungsfahrt ermittelt wird, und bei welchem ferner mittels an dem Walzenschrämlader (22) angebrachter Sensoren (25) die Schnitthöhe des Walzenschrämladers (22) erfasst wird, wobei die Einstellung der Schnitthöhe des Walzenschrämladers (22) auf den jeweiligen Hangendverlaufswinkel zur Herstellung der definierten Streböffnung ausgerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mittels an wenigstens drei der vier Hauptbauteile jedes Schildausbaugestells (10) wie Bodenkufe (11), Bruchschild (14), Traglenkern (16) und Hangendkappe (13) angebrachter Neigungssensoren (17) die Neigung der Hangendkappe (13) gegen die Horizontale ermittelt und aus den gemessenen Daten in einer Rechnereinheit durch Vergleich mit darin abgelegten, die geometrische Ausrichtung der Bauteile und deren Bewegung während des Schreitens definierenden Basisdaten die jeweils bankrechte Schildhöhe in dem Bereich zwischen der Hangendkappe (13) und der Bodenkufe (11) ermittelt und daraus unter Berücksichtigung der Bauhöhe von Hangendkappe (13) und Bodenkufe (11) die bankrechte Höhe des von dem Walzenschrämlader (22) freigeschnittenen Strebraumes festgestellt wird, und bei welchem aufgrund der aufgenommenen Daten die Geometrie des freigeschnittenen Strebraumes an jedem Schildausbaugestell (10) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Schnitthöhen der den Hangendschnitt ausführenden voreilenden Hangendwalze (23) und der den Liegendschnitt ausführenden nacheilenden Liegendwalze (24) aufgrund von die Stellung der Walzentragarme (40) erfassenden Sensoren ermittelt und bei der Vorbeifahrt des Walzenschrämladers (22) an jedem Schildausbaugestell (10) die gesamte Schnitthöhe in ein Verhältnis zu der an dem betreffenden Schildausbaugestell (10) rechnerisch ermittelten Streböffnung gesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Neigung von Strebförderer (20) und/oder des Walzenschrämladers (22) gegen die Horizontale in Schreitrichtung der Schildausbaugestelle (10) mittels an Strebförderer (20) und/oder Walzenschrämlader (22) angebrachter Neigungssensoren ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Neigungswinkel von Strebförderer (20) und/oder Walzenschrämlader (22) in ein Verhältnis zum an der Bodenkufe (11) des Schildausbaugestells (10) und/oder an der Hangendkappe (13) ermittelten Neigungswinkel gesetzt und der daraus gebildete Differenzwinkel in die Berechnung der sich bei mehreren aufeinander folgenden Gewinnungsfahrten des Walzenschrämladers einstellenden Streböffnung einbezogen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem bei Unterschreiten des Wertes für die Schnitthöhe des Walzenschrämladers (22) durch die Schildhöhe die eingetretene Konvergenz ermittelt und die Konvergenz durch Anpassung der Schnitthöhe kompensiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem über die Ermittlung der Neigung der Hangendkappe (13) der Schildausbaugestelle (10) in Abbaurichtung der Verlauf von Mulden und/oder Sätteln in Abbaurichtung festgestellt und über die festgestellten Änderungen der Neigung der Hangendkappe (13) über einen vorgegebenen Zeitraum die Änderung der Streböffnung vorausberechnet und die Steuerung der Schneidarbeit des Walzenschrämladers (22) entsprechend eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem über die Ermittlung der Neigung der einzelnen Schildausbaugestelle (10) quer zur Abbaurichtung der Verlauf von Mulden und/oder Sätteln in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers (22) festgestellt und die Stellung der Walzen (23, 24) des Walzenschrämladers (22) im Strebraum so gesteuert wird, dass die Walzen (23, 24) dem festgestellten Verlauf der Mulden oder Sättel folgen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem vor Aufnahme der Gewinnungsarbeit und/oder während der Gewinnung bei sich änderndem Flözverlauf eine manuell gesteuerte Lernfahrt des Walzenschrämladers (22) mit manueller Ausrichtung der Walzen an dem Hangendhorizont (30) und zu einem Liegendhorizont (31) durchgeführt und das Schneidprofil der Lernfahrt erfasst und in einer Recheneinheit abgespeichert wird derart, dass der Walzenschrämlader (22) bei an die Lernfahrt anschließenden Gewinnungsfahrten das abgespeicherte Schneidprofil automatisch nachfährt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem bei der Lernfahrt des Walzenschrämladers (22) der Längsneigungswinkel und/oder der Querneigungswinkel der Walzen (23 24) des Walzenschrämladers (22) gegenüber der Vertikalen ermittelt und bei der Festlegung des nachzufahrenden Schneidprofils herangezogen werden, wobei bei den nachfolgenden Gewinnungsfahrten eintretende Winkelabweichungen ausgeglichen werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem aufgrund der Daten einer an dem Walzenschrämlader (22) angeordneten und auf den Kohlenstoß ausgerichteten Infrarotkamera die Lage von in das Flöz eingelagerten Bergemitteln festgestellt und aufgrund einer flözimmanenten, bekannten Lage des Bergemittels in Bezug auf den Hangendhorizont (30) während der Gewinnungsfahrt der Verlauf des Hangendhorizontes (30) in Verhiebsrichtung ermittelt und die Stellung der voreilenden Hangendwalze (23) bei der anschließenden Gewinnungsfahrt des Walzenschrämladers (22) daran orientiert wird, und wobei die Stellung der nacheilenden Liegendwalze (24) unter Annahme einer gleichbleibenden Flözmächtigkeit festgelegt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der aus den festgestellten Hangendverlaufswinkeln im Bereich der Schildausbaugestelle (10) ermittelte Hangendverlauf mit dem durch die Lernfahrt und/oder aufgrund der Ermittlung der Lage eines Bergemittels vorgegebenen Schneidprofil des Walzenschrämladers (22) abgeglichen wird und bei rechnerisch feststellbarem Hangendeinschnitt des Walzenschrämladers (22) eine Korrektur der Schneidführung der voreilenden Hangendwalze (23) zur Anpassung an den Verlauf des Hangenden (30) vorgenommen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem eine Anpassung der Schneidführung der nacheilenden Liegendwalze (24) an eine Korrektur der Schneidführung der voreilenden Hangendwalze (23) zur Herstellung der definierten Streböffnung vorgenommen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem mittels eines an dem Maschinenkörper (41) des Walzenschrämladers (22) zwischen dessen Walzen (23, 24) angebrachten und auf den Kohlenstoß gerichteten Radarsensors während der Gewinnungsfahrt der Verlauf des Hangendhorizontes (30) in Verhiebsrichtung ermittelt und mit dem aus den Hangendverlaufswinkeln abgeleiteten Verlauf des Hangendhorizontes abgeglichen und gegebenenfalls eine Korrektur der Schnitthöhe der Walzen (23, 24) des Walzenschrämladers (22) vorgenommen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei welchem mittels des Radarsensors zusätzlich der Verlauf des Liegendhorizontes (31) in Verhiebsrichtung des Walzenschrämladers (22) ermittelt und die Stellung der nacheilenden Liegendwalze (24) bezogen auf die Lage des Liegendhorizontes (31) festgestellt und gegebenenfalls korrigiert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welchem mittels an den Walzen (23, 24) angebrachter, zur Durchführung einer Trägheitsnavigation geeigneter Sensoren die jeweilige Stellung der Walze im Strebraum fortlaufend in Form von Raumkoordinaten erfasst und bei Aneinanderreihung der während einer Gewinnungsfahrt erfassten Raumkoordinaten der von den Walzen (23, 24) jeweils freigeschnittene Gewinnungskanal in einem dreidimensionalen Raum nachgebildet und mit der unter Einbeziehung der Stellung der Schildausbaugestelle (10) berechneten Geometrie des Strebraumes abgeglichen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem durch die Aneinanderreihung der für mehrere aufeinander folgende Gewinnungsfahrten nachgebildeten Gewinnungskanäle in einem dreidimensionalen Raum ein Modell für den Verlauf des Flözhorizontes (32) in Abbaurichtung erstellt und mit einem auf der Basis von für eine Abfolge von mehreren Gewinnungsfahrten jeweils in ihrer Geometrie berechneten Strebräumen berechneten Flözhorizontverlaufsmodell abgeglichen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei welchem mittels wenigstens eines an dem Maschinenkörper (41) des Walzenschrämladers (22) angebrachten Radarsensors (42) der Abstand zwischen der Oberkante des Maschinenkörpers (41) und der Unterseite der bei der Gewinnungsarbeit unterfahrenen Hangendkappe (13) des Schildausbaugestells (10) gemessen und als Ist-Wert für die Durchgangshöhe des Walzenschrämladers (22) unter den Schildausbaugestellen (10) in eine Rechnereinheit eingegeben und dort mit einem abgelegten Soll-Wert verglichen wird, wobei bei einer festgestellten Abweichung Steuerbefehle für eine Anpassung der Schnitthöhe wenigstens einer der beiden Walzen des Walzenschrämladers generiert werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem aus den an den Schildausbaugestellen (10) aufgenommenen Daten die jeweils bankrechte Höhe eines jeden Schildausbaugestells (10) an dem vorderen Ende der Hangendkappe (13) als Maß für die Ist-Streböffnung berechnet wird und die so ermittelten Ist-Werte der Schildhöhenberechnung der die Ist-Werte aus der Durchgangshöhenmessung verarbeitenden Rechnereinheit zugeführt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei welchem zusätzlich die bei aufeinander folgenden Gewinnungsfahrten durch die jeweils generierten Steuerbefehle einstellten Korrekturwerte für die Schnitthöhe der Walzen (23, 24) miteinander abgeglichen und der aus den Korrekturwerten ermittelte Summenwert als Maß für eine eingetretene Konvergenz herangezogen wird, die bei zukünftigen Gewinnungsfahrten bei der Festlegung einer notwendigen Anpassung der Schnitthöhe der Walzen (23, 24) berücksichtigt wird.

Claims

1. Method for automatically producing a defined face opening, in underground coal mining, during longwall operations having a face conveyor (20), a disk shearer loader (22) as an extraction machine, and a hydraulic shield support, with which, by means of at least one inclination sensor (17) mounted on the top canopy (13) of the shield support frames (10), the slope or inclination of the top canopy (13) relative to the horizontal in the direction of mining and/or in the direction of extraction of the disk shearer loader (22) is determined, and from the thus determined angles of the course of the overlying stratum at the shield support frames (10) the course of the overlying stratum (30) is determined in a computer, and with which, by detecting the stepping or advancement path length of each shield support frame (10) by means of a distance measuring device (19) disposed on the floor skid (11) of the shield support frame (10), the cutting depth of the disk shearer loader (22) is determined during each extraction run, and with which furthermore, by means of sensors (25) mounted on the disk shearer loader (22), the cutting height of the disk shearer loader (22) is detected, whereby the adjustment of the cutting height of the disk shearer loader (22) is in alignment with the respective angle of the course of the overlying stratum to produce the defined face opening.

2. Method according to claim 1, with which, by means of inclination sensors (17) mounted on at least three of the four main components of each shield support frame (10), such as floor skid (11), gob shield (14), supporting connection rods (16) and top canopy (13), the inclination of the top canopy (13) relative to the horizontal is determined, and from the measured data, in a computer, by comparison with base data stored therein that defines the geometrical orientation of the components and their movement during the stepping or advancement, the respective shield height, perpendicular to the stratification, is determined in the region between the top canopy (13) and the floor skid (11), and therefrom, taking into consideration the overall height of the top canopy (13) and floor skid (11), the height, perpendicular to the stratification, of the longwall or face area cut free by the disk shearer loader (22) is determined, and with which, on the basis of the obtained data, the geometry of the cut-free longwall is determined at each shield support frame (10).

3. Method according to claim 1 or 2, with which the cutting heights of the leading overlying stratum disk (23) that carries out the overlying stratum cut, and of the trailing disk (24) that carries out the footwall cut, are determined on the basis of sensors that detect the position of the support arms (40) of the disks, and as the disk shearer loader (22) passes by each shield support frame (10), the overall cutting height is specified in a relationship to the face opening mathematically determined at the pertaining shield support frame (10).

4. Method according to one of the claims 1 to 3, with which the inclination of face conveyor (20) and/or the disk shearer loader (22) relative to the horizontal in the direction of stepping or advancement of the shield support frames (10) is determined by means of inclination sensors mounted on the face conveyor (20) and/or the disk shearer loader (22).

5. Method according to claim 4, with which the angle of inclination of face conveyor (20) and/or disk shearer loader (22) are specified in a relationship to the angle of inclination determined at the floor skid (11) of the shield support frame (10) and/or at the top canopy (13), and the differential angle formed therefrom is included in the calculation of the face opening that is established with a plurality of successive extraction runs of the disk shearer loader.

6. Method according to one of the claims 1 to 5, with which, if the shield height exceeds the value for the cutting height of the disk shearer loader (22), the convergence that occurs is determined, and the convergence is compensated for by an adaptation of the cutting height.

7. Method according to one of the claims 1 to 6, with which, via the determination of the inclination of the top canopy (13) of the shield support frames (10) in the direction of mining, the course of troughs and/or saddles in the direction of mining is determined, and via the determined changes of the inclination of the top canopy (13) over a prescribed period of time, the change of the face opening is calculated, and the control of the cutting work of the disk shearer loader (22) is appropriately set.

8. Method according to one of the claims 1 to 7, with which, by determining the inclination of the individual shield support frames (10) transverse to the direction of mining, the course of troughs and/or saddles in the direction of extraction of the disk shearer loader (22) is determined, and the position of the disks (23, 24) of the disk shearer loader (22) in the area of the face are controlled such that the disks (23, 24) follow the ascertained course of troughs or saddles.

9. Method according to one of the claims 1 to 8, with which, prior to initiating the extraction work and/or during the extraction where the course of the seam varies, a manually controlled trial run of the disk shearer loader (22), with manual alignment of the disks to the overlying stratum (30) and to a footwall layer (31), is carried out, and the cutting profile of the trial run is detected and is stored in a computer in such a way that during extraction runs that are subsequent to the trial run, the disk shearer loader (22) automatically follows the stored cutting profile.

10. Method according to claim 9, with which, during the trial run of the disk shearer loader (22), the longitudinal angle of inclination and/or the transverse angle of inclination of the disks (23, 24) of the disk shearer loader (22) relative to the vertical is determined, and is used when establishing the cutting profile that is to be followed, whereby angle deviations that occur during the subsequent extraction runs are compensated for.

11. Method according to one of the claims 1 to 10, with which, on the basis of the data of an infrared camera that is disposed on the disk shearer loader (22), and is oriented toward the coal face, the position of stone bands or similar rock material embedded in the seam layer is determined, and, on the basis of a seam-imminent, known position of the stone band in relation to the overlying stratum (30), the course of the overlying stratum (30) in the direction of extraction is determined during the extraction run, and the position of the leading overlying stratum disk (23) during the subsequent extraction run of the disk shearer loader (22) is oriented thereto, and whereby the position of the trailing footwall disk (24) is established based on the assumption that the seam thickness remains the same.

12. Method according to one of the claims 1 to 11, with which the course of the overlying stratum determined from the ascertained angles of the course of the overlying stratum in the region of the shield support frames (10) is compared, for adjustment purposes, with the cutting profile of the disk shearer loader (22) prescribed by the trial run and/or on the basis of the determination of the position of a stone band, and with a cut of the disk shearer loader (22) into the overlying stratum, which can be established by a computer, a correction of the cutting guidance of the leading overlying stratum disk (23) is undertaken to adapt to the course of the overlying stratum (30).

13. Method according to claim 12, with which an adaptation of the cutting guidance of the trailing footwall disk (24) to a correction of the cutting guidance of the leading overlying stratum disk (23) is undertaken to produce the defined face opening.

14. Method according to one of the claims 1 to 13, with which, by means of a radar sensor that is mounted on the machine body (41) of the disk shearer loader (22), between its disks (23, 24), and is directed to the coal face, the course of the overlying stratum (30) in the direction of extraction is determined during the extraction run, and is compared, for adjustment purposes, with the course of the overlying stratum derived from the angles of the course of the overlying stratum, and if necessary a correction of the cutting height of the disks (23, 24) of the disk shearer loader (22) is undertaken.

15. Method according to one of the claims 9 or 10, with which, by means of the radar sensor, the course of the footwall layer (31) in the direction of extraction of the disk shearer loader (22) is determined, and the position of the trailing footwall disk (24) relative to the position of the footwall layer (31) is ascertained and if necessary corrected.

16. Method according to one of the claims 1 to 15, with which, by means of sensors mounted on the disks (23, 24), and suitable for carrying out an inertial navigation, the respective position of the disk in the area of the face or longwall is detected in a continuous manner and in the form of spatial coordinates, and with a series of sequentially coupled spatial coordinates detected during an extraction run, the extraction channel respectively cut free by the disks (23, 24) is reproduced in a three-dimensional space, and is compared, for adjustment purposes, with the geometry of the face area calculated using the position of the shield support frames (10).

17. Method according to claim 11, with which, by means of the series of extraction channels in a three-dimensional space reproduced for a plurality of successive extraction runs, a model is established for the course of the seam layer (32) in the direction of working, and is compared, for adjustment purposes, with a seam layer course model calculated on the basis of the geometry of face areas respectively calculated for a sequence of a plurality of extraction runs.

18. Method according to one of the claims 1 to 17, with which, by means of at least one radar sensor (42) mounted on the machine body (41) of the disk shearer loader (22), the distance between the upper edge of the machine body (41) and the underside of the top canopy (13) of the shield support frame (10) below which travel is accomplished during the extraction work is measured and is input into a computer as the actual value for the passage height of the disk shearer loader (22) below the shield support frames (10), where it is compared, for adjustment purposes, with a stored target value, whereby if a deviation is ascertained, control commands are generated for an adaptation of the cutting height of at least one of the two disks of the disk shearer loader.

19. Method according to claim 18, with which, from the data captured at the shield support frames (10), the respective height that is perpendicular to the stratification of one of the shield support frames (10) at the forward end of the top canopy (13) is calculated as a measure for the actual face opening, and the thus determined actual value of the shield height calculation is conveyed to the computer that processes the actual values from the passage height measurement.

20. Method according to claim 18 or 19, with which additionally the correction values for the cutting height of the disks (23, 24) established during successive extraction runs by the respectively generated control commands are compared with one another for adjustment purposes, and the summation value determined from the correction values is used as a measure for a convergence that has occurred, which with future extraction runs is taken into account in the establishment of a necessary adaptation of the cutting height of the disks (23, 24).

Revendications

1. Procédé pour la réalisation automatique d'une ouverture de taille définie dans un convoyeur de taille (20), une haveuse-chargeuse à tambour (22) en tant que machine d'extraction ainsi qu'une exploitation de taille dans une houillère souterraine comportant un soutènement par bouclier hydraulique, pour lequel l'inclinaison du chapeau (13) par rapport à l'horizontale dans le sens d'abattage et/ou dans le sens de déplacement de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est déterminée au moyen d'au moins des capteurs d'inclinaison (17) monté sur le chapeau (13) de l'élément de soutènement par bouclier (10), et l'allure de l'horizon du toit (30) est définie dans une unité d'ordinateur à partir des angles de direction de toit ainsi déterminés sur l'élément de soutènement par bouclier (10) et pour lequel la profondeur de coupe de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est déterminée à chaque course d'extraction par le biais de la saisie de la progression de chaque élément de soutènement par bouclier (10) au moyen d'un dispositif de mesure de la course (19) disposé sur le patin de sol (11) de l'élément de soutènement par bouclier (10) et pour lequel la hauteur de coupe de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est saisie en plus au moyen de capteurs (25) montés sur la haveuse-chargeuse à tambour (22), le réglage de la hauteur de coupe de la haveuse-chargeuse à tambour (22) étant orienté sur l'angle de direction de toit respectif pour réaliser l'ouverture de taille définie.

2. Procédé selon la revendication 1, pour lequel au moyen de capteurs d'inclinaison (17) montés sur au moins trois des quatre composants principaux de chaque élément de soutènement par bouclier (10) comme le patin de sol (11), le bouclier de rupture (14), les bras porteurs (16) et le chapeau (13), l'inclinaison du chapeau (13) est déterminée par rapport à l'horizontale et la hauteur de bouclier respectivement perpendiculaire à la stratification dans la zone située entre le chapeau (13) et le patin de sol (11) à partir de données mesurées dans une unité d'ordinateur par comparaison aux données de base mémorisées dans celle-ci, définissant l'orientation géométrique des composants et leur déplacement pendant la progression et la hauteur perpendiculaire à la stratification de l'espace de taille dégagé par la haveuse-chargeuse à tambour (22) est constatée de ce fait en tenant compte de la hauteur de structure du chapeau (13) et du patin de sol (11) et pour lequel la géométrie de l'espace de taille dégagé sur chaque élément de soutènement par bouclier (10) est déterminée sur la base des données enregistrées.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, pour lequel les hauteurs de coupe du cylindre de toit (23) avançant exécutant la coupe de toit et le cylindre de daine (24) poursuivant exécutant la coupe horizontale sont déterminées sur la base de capteurs saisissant la position des bras de cylindre (40) et la hauteur de coupe totale est fixée lors du passage de la haveuse-chargeuse à tambour (22) sur chaque élément de soutènement par bouclier (10) par rapport à l'ouverture de taille déterminée mathématiquement sur l'élément de soutènement par bouclier (10) concerné.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, pour lequel l'inclinaison du convoyeur de taille (20) et/ou de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est déterminée par rapport à l'horizontale en direction de la marche de l'élément de soutènement par bouclier (10) au moyen de capteurs d'inclinaison montés sur le convoyeur de taille (20) et/ou la haveuse-chargeuse à tambour (22).

5. Procédé selon la revendication 4, pour lequel l'angle d'inclinaison du convoyeur de taille (20) et/ou de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est fixé par rapport à l'angle d'inclinaison déterminé sur le patin de sol (11) de l'élément de soutènement par bouclier (10) et/ou sur le chapeau (13) et l'angle de différence ainsi formé est inclus dans le calcul de l'ouverture de taille s'établissant lors de plusieurs courses d'extraction successives de la haveuse-chargeuse à tambour.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour lequel la convergence produite est déterminée par la hauteur de coupe en cas de dépassement inférieur de la valeur pour la hauteur de coupe de la haveuse-chargeuse à tambour (22) et la convergence est compensée par adaptation de la hauteur de coupe.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour lequel l'allure des synclinaux et/ou anticlinaux est constatée dans le sens de l'abattage par le biais de la détermination de l'inclinaison du chapeau (13) des éléments de soutènement par bouclier (10) et la modification de l'ouverture de taille est calculée par avance par le biais des modifications constatées de l'inclinaison du chapeau (13) sur une période de temps prédéfinie et la commande du travail de coupe de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est réglée en conséquence.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, pour lequel l'allure des synclinaux et/ou anticlinaux est constatée dans le sens du déplacement de la haveuse-chargeuse à tambour (22) par le biais de la détermination de l'inclinaison de chaque élément de soutènement par bouclier (10) transversalement au sens d'abattage et la position des cylindres (23, 24) de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est commandée dans l'espace de taille de telle manière que les cylindres (23, 24) suivent l'allure constatée des synclinaux ou anticlinaux.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour lequel avant la reprise du travail d'extraction et/ou pendant l'extraction , une course d'apprentissage manuellement pilotée de la haveuse-chargeuse à tambour (22) avec orientation manuelle des cylindres sur l'horizon de toit (30) et l'horizon de daine (31) est exécutée pour une allure couche se modifiant et le profil de coupe de la course d'apprentissage est saisi et est mémorisé dans une unité d'ordinateur de telle manière que la haveuse-chargeuse à tambour (22) suit automatiquement le profil de coupe mémorisé lors des courses d'extraction ultérieure à la course d'apprentissage.

10. Procédé selon la revendication 9, pour lequel lors de la course d'apprentissage de la haveuse-chargeuse à tambour (22), l'angle d'inclinaison longitudinal et/ou l'angle d'inclinaison transversal des cylindres (23, 24) de la haveuse-chargeuse à tambour (22) sont déterminés par rapport à la verticale et sont utilisés lors de la fixation du profil de coupe à suivre, des écarts angulaires se produisant étant compensés lors des courses d'extraction suivantes.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, pour lequel la position des bancs stériles intercalés dans la couche est constatée sur la base des données d'une caméra à infrarouge disposée sur la haveuse-chargeuse à tambour (22) et orientée sur le front de taille et l'allure de l'horizon de toit (30) est déterminée dans le sens de déplacement sur la base d'une position immanente à la couche connue du banc stérile en référence à l'horizon de toit (30) pendant la course d'extraction et la position du cylindre de toit (23) avançant est orientée sur celle-ci pendant la course d'extraction ultérieure de la haveuse-chargeuse à tambour (22) et la position du cylindre de daine (24) poursuivant étant déterminée en admettant une épaisseur de couche constante.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour lequel l'allure de toit déterminée à partir des angles d'allure de toit constatés dans la zone des éléments de soutènement par bouclier (10) est harmonisée avec le profil de coupe de la haveuse-chargeuse à tambour (22) prédéfini par la course d'apprentissage et/ou sur la base de la détermination de la position d'un banc stérile et une correction de la gestion de coupe du cylindre de toit avançant (23) étant pratiquée pour adaptation à l'allure du toit (30) lors d'une tranchée au toit de la haveuse-chargeuse à tambour (22) pouvant être mathématiquement constatée.

13. Procédé selon la revendication 12, pour lequel on pratique une adaptation du guidage de coupe du cylindre de daine (24) poursuivant à une correction du guidage de coupe du cylindre de toit (23) avançant pour réaliser l'ouverture de taille définie.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, pour lequel l'allure de l'horizon de toit (30) est déterminée dans le sens du déplacement pendant la course d'extraction au moyen d'un capteur à radar monté sur le bâti de la machine (41) de la haveuse-chargeuse à tambour (22) entre les cylindres (23, 24) et orienté sur le front de taille et est harmonisée avec l'allure de l'horizon de toit dérivée des angles d'allure de toit et une correction de la hauteur de coupe des cylindres (23, 24) de la haveuse-chargeuse à tambour (22) est pratiquée le cas échéant.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, pour lequel au moyen du capteur à radar l'allure de l'horizon de daine (31) est déterminée dans le sens du déplacement de la haveuse-chargeuse à tambour (22) et la position du cylindre de daine (24) poursuivant est constatée en référence à la position de l'horizon de daine (31) et corrigée le cas échéant.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, pour lequel la position respective des cylindres est saisie en permanence sous la forme de coordonnées spatiales au moyen de capteurs appropriés montés sur les cylindres (23, 24) pour exécuter une navigation par inertie et lors de l'alignement des coordonnées spatiales saisies pendant une course d'extraction, le canal d'extraction respectivement dégagé par les cylindres (23, 24) est reproduit dans un espace tridimensionnel et harmonisé à la géométrie calculée de l'espace de taille en intégrant la position des éléments de soutènement par bouclier (10).

17. Procédé selon la revendication 11, pour lequel un modèle pour l'allure de l'horizon de couche (32) est établi dans le sens de l'abattage par l'alignement des canaux d'extraction reproduits dans un espace tridimensionnel pour plusieurs courses d'extraction successives et est harmonisé avec un modèle d'allure d'horizon de couche calculé sur la base d'espaces de taille calculés respectivement dans leur géométrie pour une suite de plusieurs courses d'extraction.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, pour lequel l'intervalle entre le bord supérieur du bâti de machine (41) et le côté inférieur du chapeau (13) de l'élément de soutènement par bouclier (10), mené lors du travail d'extraction, est mesuré au moyen d'au moins un capteur à radar (42) monté sur le bâti de machine (41) de la haveuse-chargeuse à tambour (22) et est introduit dans une unité d'ordinateur en tant que valeur réelle pour la hauteur de passage de la haveuse-chargeuse à tambour (22) sous les éléments de soutènement par bouclier (10) et y est comparé à une valeur théorique mémorisée, des ordres de commande pour une adaptation de la hauteur de coupe d'au moins un des deux cylindres de la haveuse-chargeuse à tambour étant générés en cas de constatation d'un écart.

19. Procédé selon la revendication 18, pour lequel à partir des données enregistrées sur les éléments de soutènement par bouclier (10), la hauteur respectivement perpendiculaire à la stratification de chaque élément de soutènement par bouclier (10) est calculée sur l'extrémité avant du chapeau (13) en tant que mesure pour l'ouverture de taille réelle et les valeurs réelles ainsi déterminées sont ajoutées au calcul de la hauteur de bouclier de l'unité d'ordinateur traitant les valeurs réelles à partir de la mesure de hauteur de passage.

20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, pour lequel les valeurs de correction pour la hauteur de coupe des cylindres (23, 24) établies par les ordres de commande respectivement générés lors des courses d'extraction successives sont en plus harmonisées entre elles et la valeur cumulée déterminée à partir des valeurs de correction est utilisée en tant que mesure pour une convergence produite, qui est prise en considération lors des courses d'extraction futures lors de la détermination d'une adaptation nécessaire de la hauteur de coupe des cylindres (23, 24).

Zeichnung