專利名稱：礦山中的工作面支撐裝置的制作方法
根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分，本發(fā)明例如由DE4202246A1(TBT9102)已知。這種類型的工作面支撐裝置由通過鋼索驅(qū)動的截煤機(jī)或刨床、傳送帶以及支撐單元構(gòu)成。傳送帶在采掘面前面延伸，并由一個流槽構(gòu)成，在所述流槽中一個鎧裝傳送帶沿著采掘面移動。流槽被劃分成各個單元，它們盡管相互連接，但是可以在采掘方向上彼此相對移動。這些單元中的每個單元通過一個氣缸活塞單元(步進(jìn)活塞)與一個支撐單元相連接。每個支撐單元用于支撐被開采的工作面。每個采礦單元位于起落架(Kufen)上，并具有一個頂部結(jié)構(gòu)，所述頂部結(jié)構(gòu)通過氣缸活塞單元支撐到起落架上，用于支撐懸吊部分。
此外還設(shè)置了緊固設(shè)備，這些緊固設(shè)備將一個向傳送方向傾斜的力作用到傳送帶上。這里涉及的是氣缸活塞單元，它們一方面支撐到一個支撐單元上，另一方面支撐到位于相鄰的支撐單元前面的流槽單元上。這樣通過這些緊固設(shè)備得到了一個指向采掘面的力分量，在本申請中稱為推進(jìn)力(Vorschubkraft)，還得到另外一個在傳送方向上的力分量，在本申請中稱為緊固力(Abspannkraft)。
通過所述緊固設(shè)備對作用在流槽/傳送帶上的縱向力進(jìn)行補(bǔ)償。這里涉及的是由輸送所產(chǎn)生的力，但是還涉及由于采掘面以及傳送帶平面在整個工作面長度上或者僅在部分長度上向水平方向傾斜所產(chǎn)生的重力。為了進(jìn)行力的補(bǔ)償，例如可以在每三個、每四個、...每十個支撐單元上設(shè)置一個相同的緊固設(shè)備，它最好支撐到直接相鄰的最近的支撐單元上。
緊固設(shè)備的數(shù)目、以及要在緊固設(shè)備中產(chǎn)生的壓力通過計算或估計所期望的力的大小來確定，這里的力期望在傳送帶的縱向方向上產(chǎn)生并可以進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明的任務(wù)是使緊固設(shè)備的數(shù)目以及要在緊固設(shè)備中產(chǎn)生的壓力最小，使投資和運(yùn)營方面的設(shè)備開銷保持很低，并且通過下述方式將緊固設(shè)備集成到工作面采礦裝置中，使得在對礦石/煤進(jìn)行開采和傳送時所述緊固設(shè)備起到重要的作用。
其解決方案由權(quán)利要求1得出。
本發(fā)明的解決方案在于，緊固設(shè)備不僅可靜態(tài)地用于工作面支撐，而且可以動態(tài)地參加到開采作業(yè)中。
出于優(yōu)化投資和企業(yè)運(yùn)營成本的原因，希望能夠?qū)⒕o固設(shè)備的數(shù)量限制到必要的最小數(shù)目。本發(fā)明通過確定在各個緊固設(shè)備/氣缸活塞單元中的緊固力，還能夠確定整體上的緊固力，并且在測量時使傳送帶的位置保持不變。一方面對各個緊固力以及對整體緊固力的測量可以通過確定施加到氣缸活塞單元上的壓力來實現(xiàn)。另一方面，也可以如此限制緊固設(shè)備的數(shù)量，使得對于各個緊固設(shè)備所提供的壓力，達(dá)到為使傳送帶位置保持恒定最大所需的整體緊固力(權(quán)利要求2、3)。
其中可以這樣衡量緊固設(shè)備的數(shù)目，并使其與所提供的最大壓力協(xié)調(diào)一致，使得當(dāng)需要影響傳送帶的位置時，可以進(jìn)一步提高各緊固力。在如權(quán)利要求4所述的本發(fā)明的另一改進(jìn)方案中，建議根據(jù)傳送帶的至少一個最終位置來調(diào)整各緊固力，并進(jìn)而調(diào)整整體緊固力。為此，在主控制器和/或輔助控制器的范圍內(nèi)測量傳送帶的最終位置，并根據(jù)測量值來控制緊固力，使得所述最終位置基本上保持恒定，且不會妨礙傳送帶延伸到巷道中。
由此出發(fā)，在很多情況下傳送帶不太會受到阻擋，而是使流槽相對于水平或傾斜的平面抬起或下陷。這種不平整性也可能導(dǎo)致傳送帶的一個和/或其他最終位置發(fā)生移動。這通過權(quán)利要求5所述的改進(jìn)方案得以避免通過調(diào)整緊固設(shè)備的力，不僅調(diào)整了整體緊固力，而且調(diào)整了在推進(jìn)方向上的力分量(推進(jìn)力)的分布。這樣，不是在平整的采掘面上開采礦石，而是使采掘面中并不平整，表現(xiàn)為凹或凸的工作面的形式。這種工作面足以對傳送帶位置的改變進(jìn)行補(bǔ)償和平衡，以補(bǔ)償傳送帶的底部支架的不平整性，并且補(bǔ)償傳送帶的最終位置，以及補(bǔ)償在中間段內(nèi)傳送帶的位置及傳送帶的拉伸和拉伸分布(權(quán)利要求5-8)。
工作面中的采掘狀態(tài)不斷發(fā)生改變。顯然其中一個主要原因是向前推進(jìn)的采掘和向前采掘之后的支撐。其結(jié)果是，在傳送帶上優(yōu)化調(diào)整的力的關(guān)系也不斷發(fā)生變化，并且隨著時間，主要的干擾因素，例如在采掘面和/或傳送帶的底部支架中出現(xiàn)的不平整性所引起的干擾因素，可能會變得十分明顯。
根據(jù)權(quán)利要求9所述的本發(fā)明的改進(jìn)方案，本發(fā)明也可以同樣考慮到不斷發(fā)生改變的負(fù)面因素。尤其是使通過緊固設(shè)備在推進(jìn)方向和傳送方向上引入到傳送帶中的力與向前推進(jìn)的采掘和支撐相匹配，尤其是與支撐單元的推進(jìn)運(yùn)動相匹配。
下面描述了發(fā)明的實施例。如圖所示

圖1工作面及支撐單元的截面圖。
圖2截煤機(jī)和支撐單元組的示意圖。
圖3帶有傳送帶和支撐單元的工作面的示意圖。
在圖1中示出了支撐單元1-18中的一個支撐單元。在圖2中示出了多個支撐單元1至18。所述支撐單元沿著礦層20排列。用一個采掘機(jī)械中的切割裝置23、24在采掘方向22上對礦層20進(jìn)行開采。在該實施例中采掘機(jī)械是截煤機(jī)21的形式。
截煤機(jī)21可以借助于一個圖中未示出的截煤鋼索在采掘方向19上行進(jìn)。它具有兩個以不同高度設(shè)置的切割輥23、24，對煤壁進(jìn)行銑削。開采下來的煤由截煤機(jī)(也稱為“輥裝機(jī)”)裝載到傳送帶上。傳送帶由一個流槽25構(gòu)成，在該流槽中一個鎧裝傳送帶沿著煤面移動。截煤機(jī)21可沿著煤面行進(jìn)。流槽25被劃分成各個單元，它們盡管相互連接，但是可以在采掘方向22上彼此相對移動。每個單元通過一個氣缸活塞單元(步進(jìn)活塞)29作為動力產(chǎn)生裝置與支撐單元1-18中的一個支撐單元相連接。每個支撐單元用于支撐工作面。為此采用了另一個氣缸活塞單元30，它將一個底板相對于一個頂板撐開。所述頂板在其前面的朝向礦層的末端具有一個所謂的煤防撞緩沖器48。這里它是一個可在被開采的煤壁前面翻起的擋板。所述煤防撞緩沖器必須在截煤機(jī)21行進(jìn)到此之前高高翻起。為此還采用了另外一個未示出的氣缸活塞單元。這里各支撐單元的這些功能元件僅僅作為實例給出。還存在其它的功能元件；對于本發(fā)明的理解不需要再提及和描述這些其它的功能元件。
對于每個動力產(chǎn)生裝置，如已經(jīng)提到的，它是液壓氣缸/活塞單元。
這些氣缸/活塞單元通過閥門44、先導(dǎo)閥45來操作。在先導(dǎo)閥上固定了一個閥門控制器40，即一個外殼和位于其中的閥門控制器。
在圖2中，截煤機(jī)向右移動。因此支撐單元17的煤防撞緩沖器必須翻回。另一方面，在行進(jìn)方向19上位于截煤機(jī)21后面的支撐單元9上，流槽25的單元向前推進(jìn)到被開采的煤壁上。同樣，后面的支撐單元8、7、6、5、4在前進(jìn)過程中順次推進(jìn)到工作面或被開采的煤壁上。在這些支撐單元上，煤防撞緩沖器被再次翻到下面。支撐單元3、2、1已經(jīng)復(fù)位，并保持在其位置上，直到截煤機(jī)再次向右邊靠近。對上述運(yùn)動的控制一部分與運(yùn)動和截煤機(jī)的瞬時位置無關(guān)地自動進(jìn)行，一部分手動完成。為此，每個支撐單元1-18分別對應(yīng)于一個護(hù)板控制器34。一個護(hù)板控制器34分別與一個支撐單元1-18相對應(yīng)，并且分別通過一個閥門控制器40(微處理器)與支撐單元1、2、3...(至18)的共同的動力發(fā)生裝置的先導(dǎo)閥45和主控閥44相連接。
每個護(hù)板控制器都可以用于輸入數(shù)據(jù)或者對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。然而一組由多個護(hù)板控制器構(gòu)成的控制器組之上可以設(shè)置一個工作面控制器33，或者所有的護(hù)板控制器之上也可以設(shè)置一個中央支撐控制器(主控中央控制器50和/或輔助中央控制器51)，所述中央支撐控制器與護(hù)板控制器相連接。在圖2中示出了一種這樣的實施方式。
中央控制器由主控中央控制器50和輔助中央控制器51組成。
電纜58(總線導(dǎo)線)將所有的護(hù)板控制器34相互連接。通過每個護(hù)板控制器進(jìn)一步給出支撐指令。通過所述支撐指令，在一個特定的護(hù)板中執(zhí)行特定的支撐功能，例如開采、挖掘邁進(jìn)、壓實。所述支撐指令由所有的護(hù)板控制器34通過總線導(dǎo)線58接收，并進(jìn)一步傳送。一個工作面控制器的所有支撐指令被直接傳送到與該工作面控制器33直接相連的護(hù)板控制器。然后所述支撐指令從這個護(hù)板控制器出發(fā)、經(jīng)由總線導(dǎo)線58到達(dá)所有其他的護(hù)板控制器34。然而通過一種預(yù)定的編碼，護(hù)板控制器1-18中只有一個、或者只有一組護(hù)板控制器被激活，以執(zhí)行相應(yīng)的支撐功能。然后被激活的護(hù)板控制器將接收到的支撐指令轉(zhuǎn)換為閥門控制指令，用于控制對應(yīng)于相關(guān)支撐單元的控制閥或主控閥。
自動執(zhí)行所述功能以及功能的執(zhí)行過程例如在DE-A119546427.3中進(jìn)行了描述。
控制裝置37用于中央手動輸入指令，這個控制裝置實現(xiàn)為手動設(shè)備，并由操作員來操作。為了輸入指令，操作員可以站在工作面外面一段距離處，或者至少遠(yuǎn)離當(dāng)前的采掘地點。
如已經(jīng)說明的，護(hù)板控制器34相互之間通過電纜58相連接，在當(dāng)前實施方式中該電纜只具有兩根芯線，用于分別串行傳輸碼字和支撐指令。只有其存儲的碼字與傳輸?shù)拇a字一致的那些護(hù)板控制器34/支撐單元才做出響應(yīng)。電纜58是雙芯電纜，它以總線導(dǎo)線的形式從一個護(hù)板控制器34延伸到下一個護(hù)板控制器，并通過位于其間的護(hù)板控制器34將主控中央控制器50和輔助中央控制器51相互連接。
圖3中還示出了緊固設(shè)備55，緊固設(shè)備55是氣缸活塞單元，它分別在(例如)支撐單元1的起落架54和流槽25之間(在這種情況下)向著相鄰的支撐單元2延伸。然后，最近的緊固設(shè)備55例如可以在支撐單元5的起落架54和流槽之間、在相鄰的支撐單元6前面延伸。緊固設(shè)備不一定非要沿著巷道均勻分布地設(shè)置。緊固設(shè)備的數(shù)目和分布按照作用在流槽25上的縱向力指向掘進(jìn)方向。根據(jù)本發(fā)明，通過對緊固數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)采集，尤其是關(guān)于氣缸內(nèi)的壓力以及相對于推進(jìn)方向的張緊角度的數(shù)據(jù)，除了能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化的操作關(guān)系外，還能夠優(yōu)化設(shè)計緊固設(shè)備的數(shù)目和大小。
由于空間大小的原因，僅在圖3.2中示出了通過一個控制裝置56來控制緊固設(shè)備的情況。這個控制裝置56與單獨控制器57相連接，所述的單獨控制器分別用于控制和測量壓力，并且還向控制裝置56發(fā)出應(yīng)答信號。在巷道52、53的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有測量裝置58。測量裝置58獲取傳送方向25的最終位置。這兩個測量裝置58的測量信號被送回到控制裝置56。這樣可以使傳送帶和傳送帶流槽在巷道之間中心對準(zhǔn)，并且在一個巷道或其他巷道內(nèi)不會超出預(yù)定范圍。當(dāng)測量裝置確定了傳送帶在一個方向上發(fā)生位移時，則提高或者降低緊固力，使得傳送帶穩(wěn)定保持在其位置上，或者再次移回到其位置上。
由圖3.1和3.2可見，由于緊固設(shè)備向著傳送方向傾斜，該緊固設(shè)備將一個力分量59施加到傳送方向上，并將另一個力分量60施加到推進(jìn)方向上。如此來確定緊固設(shè)備的數(shù)目，使得作用到流槽25上的縱向力可以被截獲。其中要注意的是，這種縱向力在整個工作面長度上不必是恒定的。這種力可能不斷發(fā)生改變，并且在這種情況下會導(dǎo)致流槽中的抖動。通過本發(fā)明可以獲取緊固力，并得到傳送方向上的力分量的和，以及這個力分量59的分布，相應(yīng)地通過控制壓力來進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明，還可以通過改變(活塞軸與支撐單元之間的)角度phi來考慮到在流槽或支撐單元推進(jìn)運(yùn)動中產(chǎn)生的力分量的變化。
此外，可以通過測量裝置58來確定傳送帶的最終位置，并通過影響各緊固設(shè)備中的壓力，按照圖3.2中所示的所希望的最終位置來控制緊固力，使得流槽和傳送帶25不會伸到巷道52或53中。
另外，通過本發(fā)明還避免了采用數(shù)量過多的緊固設(shè)備。如此來確定緊固設(shè)備的數(shù)目在各種情況下所施加的必需的緊固力使得傳送帶流槽25能夠在所提供的最大壓力下保持基本恒定的位置。為此建議總是能夠通過單獨控制器57來測量壓力和壓力分布，并且能夠根據(jù)需要來調(diào)整整個設(shè)備的設(shè)計及其操作。
最后，根據(jù)本發(fā)明還可以影響力分量60方向上的推進(jìn)力。例如當(dāng)通過測量裝置發(fā)現(xiàn)傳送帶鋪設(shè)得過長，并且在兩側(cè)伸到巷道52、53中，則提高緊固力或推進(jìn)力，并使其在工作面長度上分布，使得現(xiàn)在不是用較弱的效率來開采煤面20、而是用更高的效率來開采(參見圖3.2)。從而縮短了傳送帶的鋪設(shè)。以同樣的方式，可以對傳送帶的位置抖動進(jìn)行補(bǔ)償，其中也在相關(guān)位置區(qū)域內(nèi)改變煤面的開采效率，使得傳送帶在位置上移動較大或較小的長度。為了實現(xiàn)對煤面的較大的開采效率，在一個位置區(qū)域內(nèi)相應(yīng)改變緊固設(shè)備中的壓力分布。
附圖標(biāo)記1-18.支撐單元1至1819.切割方向1920.礦層2021.采掘機(jī)械 截煤機(jī)2122.采掘方向2223.切割方向 切割輥23、2424.切割裝置 切割輥25.傳送帶，流槽，單元2526.底板27.頂板28.輪2829.氣缸活塞單元，步進(jìn)活塞，動力產(chǎn)生裝置2930.氣缸活塞單元，動力產(chǎn)生裝置31.計算機(jī)，微處理器3132.無線電接收器3233.工作面控制器，中央支撐控制器，工作面控制裝置34.控制裝置34，護(hù)板控制器，護(hù)板控制裝置，支撐控制器35.紅外線發(fā)送器/接收器3536.紅外線發(fā)送器/接收器3637.控制裝置，手動設(shè)備38.天線，無線電接收機(jī)39.手動設(shè)備的天線40.閥門控制器，微處理器，控制裝置4041.傳感器42.供電網(wǎng)絡(luò)44.控制閥4445.先導(dǎo)閥，控制閥4546.指令電纜46
47.調(diào)整電磁體4748.煤防撞緩沖器4850.主控中央控制器51.輔助中央控制器52.巷道53.巷道54.起落架55.緊固設(shè)備56.控制裝置57.單獨控制器58.測量裝置59.力分量60.力分量
權(quán)利要求
1.礦山中的工作面支撐裝置，具有多個控制單元，這些支撐單元在巷道之間的工作面長度上相鄰設(shè)立；具有一個可沿著工作面推進(jìn)的采礦機(jī)械；以及具有一個傳送帶，該傳送帶在采礦機(jī)械和支撐單元之間的工作面長度上延伸；以及具有由氣缸/活塞單元組成的緊固設(shè)備，其分別支撐在位于一個支撐單元上的相對支座和位于傳送帶上的支撐架之間，并且被如此控制使得每個緊固設(shè)備通過其縱向力將一個力分量(推進(jìn)力)施加到采掘面上，并將一個力分量(緊固力)施加到工作面方向上，以截獲在工作面方向上作用到傳送帶上的力，尤其是懸吊驅(qū)動力，其特征在于，利用數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和編程來進(jìn)行控制，連續(xù)地調(diào)整◆緊固力在工作面長度上的分布，和/或◆作用在工作面長度上的緊固力的和(整體緊固力)，和/或◆推進(jìn)力在工作面長度上的分布，使其與傳送帶的所希望的位置(傳送帶的應(yīng)有位置)相匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的工作面支撐裝置，其特征在于，通過緊固設(shè)備的可調(diào)節(jié)的最大數(shù)目來影響整體緊固力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的工作面支撐裝置，其特征在于，通過控制各個緊固設(shè)備的縱向力來影響整體緊固力。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的工作面支撐裝置，其特征在于，根據(jù)傳送帶的至少一個最終位置來影響整體緊固力。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的工作面支撐裝置，其特征在于，根據(jù)傳送帶的至少一個最終位置來影響推進(jìn)力的分布。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的工作面支撐裝置，其特征在于，推進(jìn)力的分布被調(diào)整為與傳送帶的底部支架的不平整度相匹配。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的工作面支撐裝置，其特征在于，推進(jìn)力的分布被調(diào)整為與傳送帶的所需的位置校正相匹配。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的工作面支撐裝置，其特征在于，推進(jìn)力的分布被調(diào)整為與傳送帶的拉伸和/或拉伸分布相匹配。
9.如以上權(quán)利要求中任一項所述的工作面支撐裝置，其特征在于，測量緊固設(shè)備中的縱向力，并確定相應(yīng)緊固設(shè)備與工作面方向的角度位置，以及確定各個緊固設(shè)備與工作面方向的角度位置，并且進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲，確定實際發(fā)生的緊固力及其在工作面長度上的分布，和/或確定實際發(fā)生的推進(jìn)力及其在工作面長度上的分布，并調(diào)整為與傳送帶的位置相匹配。
全文摘要
一種礦山中的工作面支撐裝置，具有多個支撐單元。這些支撐單元通過由氣缸/活塞單元組成的緊固設(shè)備支撐到傳送帶上。通過利用數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和編程進(jìn)行控制，連續(xù)地調(diào)整工作面長度上的緊固力分布、和/或作用在工作面長度上的緊固力的和(整體緊固力)、和/或工作面長度上的推進(jìn)力分布，使其與傳送帶的所希望的位置(傳送帶的應(yīng)有位置)相匹配。這樣，可以通過緊固設(shè)備的可調(diào)節(jié)的最大數(shù)目來影響整體緊固力，或者通過控制各個緊固設(shè)備的縱向力來影響整體的緊固力，或者根據(jù)傳送帶的至少一個最終位置來影響整體緊固力。
文檔編號E21D23/16GK1729348SQ200380106716
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者威利·庫斯 申請人:迪芬巴赫控制系統(tǒng)股份有限公司