CN100507212C - 矿山中的工作面支撑装置 - Google Patents
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Abstract
一种矿山中的工作面支撑装置，具有多个支撑单元。这些支撑单元通过由气缸/活塞单元组成的紧固设备支撑到传送带上。通过利用数据采集、数据存储和编程进行控制，连续地调整工作面长度上的紧固力分布、和/或作用在工作面长度上的紧固力的和(整体紧固力)、和/或工作面长度上的推进力分布，使其与传送带的所希望的位置(传送带的应有位置)相匹配。这样，可以通过紧固设备的可调节的最大数目来影响整体紧固力，或者通过控制各个紧固设备的纵向力来影响整体的紧固力，或者根据传送带的至少一个最终位置来影响整体紧固力。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿山中的工作面支撑装置。
背景技术
这种工作面支撑装置例如由DE4202246A1(TBT9102)已知。这种类型的工作面支撑装置由通过钢索驱动的截煤机或刨床、传送带以及支撑单元构成。传送带在采掘面前面延伸，并由一个流槽构成，在所述流槽中一个铠装传送带沿着采掘面移动。流槽被划分成各个单元，它们尽管相互连接，但是可以在采掘方向上彼此相对移动。这些单元中的每个单元通过一个气缸活塞单元(步进活塞)与一个支撑单元相连接。每个支撑单元用于支撑被开采的工作面。每个采矿单元位于起落架(Kufen)上，并具有一个顶部结构，所述顶部结构通过气缸活塞单元支撑到起落架上，用于支撑悬吊部分。
此外还设置了紧固设备，这些紧固设备将一个向传送方向倾斜的力作用到传送带上。这里涉及的是气缸活塞单元，它们一方面支撑到一个支撑单元上，另一方面支撑到位于相邻的支撑单元前面的流槽单元上。这样通过这些紧固设备得到了一个指向采掘面的力分量，在本申请中称为推进力(Vorschubkraft)，还得到另外一个在传送方向上的力分量，在本申请中称为紧固力(Abspannkraft)。
通过所述紧固设备对作用在流槽/传送带上的纵向力进行补偿。这里涉及的是由输送所产生的力，但是还涉及由于采掘面以及传送带平面在整个工作面长度上或者仅在部分长度上向水平方向倾斜所产生的重力。为了进行力的补偿，例如可以在每三个、每四个、...每十个支撑单元上设置一个相同的紧固设备，它最好支撑到直接相邻的最近的支撑单元上。
紧固设备的数目、以及要在紧固设备中产生的压力通过计算或估计所期望的力的大小来确定，这里的力期望在传送带的纵向方向上产生并可以进行补偿。
发明内容
本发明的任务是使紧固设备的数目以及要在紧固设备中产生的压力最小，使投资和运营方面的设备开销保持很低，并且通过下述方式将紧固设备集成到工作面采矿装置中，使得在对矿石/煤进行开采和传送时所述紧固设备起到重要的作用。
本发明的解决方案在于，矿山中的工作面支撑装置，具有多个支撑单元，这些支撑单元在巷道之间的工作面长度方向上相邻设立；具有一个可沿着工作面推进的采矿机械；以及具有一个传送带，该传送带在采矿机械和支撑单元之间的工作面长度方向上延伸；以及具有由气缸/活塞单元组成的紧固设备，其分别支撑在位于一个支撑单元上的相对支座和位于传送带上的支撑架之间，并且被如此控制：使得每个紧固设备通过其纵向力将一个作为纵向力的力分量的推进力施加到采掘面上，并将一个作为纵向力的力分量的紧固力施加到工作面方向上，以截获在工作面方向上作用到传送带上的力，其中利用数据采集、数据存储和编程来进行控制，连续地调整紧固力在工作面长度方向上的分布，和/或作用在工作面长度方向上的紧固力的和，即整体紧固力，和/或推进力在工作面长度方向上的分布，使得传送带处于所希望的位置，即传送带的应有位置，并使传送带的位置保持恒定。所述紧固设备不仅可静态地用于工作面支撑，而且可以动态地参加到开采作业中。
出于优化投资和企业运营成本的原因，希望能够将紧固设备的数量限制到必要的最小数目。本发明通过确定在各个紧固设备/气缸活塞单元中的紧固力，还能够确定整体上的紧固力，并且在测量时使传送带的位置保持不变。一方面对各个紧固力以及对整体紧固力的测量可以通过确定施加到气缸活塞单元上的压力来实现。另一方面，也可以如此限制紧固设备的数量，使得对于各个紧固设备所提供的压力，达到为使传送带位置保持恒定最大所需的整体紧固力。
其中可以这样衡量紧固设备的数目，并使其与所提供的最大压力协调一致，使得当需要影响传送带的位置时，可以进一步提高各紧固力。在本发明的另一改进方案中，建议根据传送带的至少一个最终位置来调整各紧固力，并进而调整整体紧固力。为此，在主控制器和/或辅助控制器的范围内测量传送带的最终位置，并根据测量值来控制紧固力，使得所述最终位置基本上保持恒定，且不会妨碍传送带延伸到巷道中。
由此出发，在很多情况下传送带不太会受到阻挡，而是使流槽相对于水平或倾斜的平面抬起或下陷。这种不平整性也可能导致传送带的一个和/或其他最终位置发生移动。这通过另一种改进方案得以避免：通过调整紧固设备的力，不仅调整了整体紧固力，而且调整了在推进方向上的力分量(推进力)的分布。这样，不是在平整的采掘面上开采矿石，而是使采掘面中并不平整，表现为凹或凸的工作面的形式。这种工作面足以对传送带位置的改变进行补偿和平衡，以补偿传送带的底部支架的不平整性，并且补偿传送带的最终位置，以及补偿在中间段内传送带的位置及传送带的拉伸和拉伸分布。
工作面中的采掘状态不断发生改变。显然其中一个主要原因是向前推进的采掘和向前采掘之后的支撑。其结果是，在传送带上优化调整的力的关系也不断发生变化，并且随着时间，主要的干扰因素，例如在采掘面和/或传送带的底部支架中出现的不平整性所引起的干扰因素，可能会变得十分明显。
根据另一种本发明的改进方案，本发明也可以同样考虑到不断发生改变的负面因素。尤其是使通过紧固设备在推进方向和传送方向上引入到传送带中的力与向前推进的采掘和支撑相匹配，尤其是与支撑单元的推进运动相匹配。
附图说明
下面描述了发明的实施例。如图所示：
图1：工作面及支撑单元的截面图。
图2：截煤机和支撑单元组的示意图。
图3：带有传送带和支撑单元的工作面的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了支撑单元1-18中的一个支撑单元。在图2中示出了多个支撑单元1至18。所述支撑单元沿着矿层20排列。用一个采掘机械中的切割装置23、24在采掘方向22上对矿层20进行开采。在该实施例中采掘机械是截煤机21的形式。
截煤机21可以借助于一个图中未示出的截煤钢索在采掘方向19上行进。它具有两个以不同高度设置的切割辊23、24，对煤壁进行铣削。开采下来的煤由截煤机(也称为“辊装机”)装载到传送带上。传送带由一个流槽25构成，在该流槽中一个铠装传送带沿着煤面移动。截煤机21可沿着煤面行进。流槽25被划分成各个单元，它们尽管相互连接，但是可以在采掘方向22上彼此相对移动。每个单元通过一个气缸活塞单元(步进活塞)29作为动力产生装置与支撑单元1-18中的一个支撑单元相连接。每个支撑单元用于支撑工作面。为此采用了另一个气缸活塞单元30，它将一个底板相对于一个顶板撑开。所述顶板在其前面的朝向矿层的末端具有一个所谓的煤防撞缓冲器48。这里它是一个可在被开采的煤壁前面翻起的挡板。所述煤防撞缓冲器必须在截煤机21行进到此之前高高翻起。为此还采用了另外一个未示出的气缸活塞单元。这里各支撑单元的这些功能元件仅仅作为实例给出。还存在其它的功能元件；对于本发明的理解不需要再提及和描述这些其它的功能元件。
对于每个动力产生装置，如已经提到的，它是液压气缸/活塞单元。
这些气缸/活塞单元通过阀门44、先导阀45来操作。在先导阀上固定了一个阀门控制器40，即一个外壳和位于其中的阀门控制器。
在图2中，截煤机向右移动。因此支撑单元17的煤防撞缓冲器必须翻回。另一方面，在行进方向19上位于截煤机21后面的支撑单元9上，流槽25的单元向前推进到被开采的煤壁上。同样，后面的支撑单元8、7、6、5、4在前进过程中顺次推进到工作面或被开采的煤壁上。在这些支撑单元上，煤防撞缓冲器被再次翻到下面。支撑单元3、2、1已经复位，并保持在其位置上，直到截煤机再次向右边靠近。对上述运动的控制一部分与运动和截煤机的瞬时位置无关地自动进行，一部分手动完成。为此，每个支撑单元1-18分别对应于一个护板控制器34。一个护板控制器34分别与一个支撑单元1-18相对应，并且分别通过一个阀门控制器40(微处理器)与支撑单元1、2、3...(至18)的共同的动力发生装置的先导阀45和主控阀44相连接。
每个护板控制器都可以用于输入数据或者对数据进行查询。然而一组由多个护板控制器构成的控制器组之上可以设置一个工作面控制器33，或者所有的护板控制器之上也可以设置一个中央支撑控制器(主控中央控制器50和/或辅助中央控制器51)，所述中央支撑控制器与护板控制器相连接。在图2中示出了一种这样的实施方式。
中央控制器由主控中央控制器50和辅助中央控制器51组成。
电缆58(总线导线)将所有的护板控制器34相互连接。通过每个护板控制器进一步给出支撑指令。通过所述支撑指令，在一个特定的护板中执行特定的支撑功能，例如开采、挖掘迈进、压实。所述支撑指令由所有的护板控制器34通过总线导线58接收，并进一步传送。一个工作面控制器的所有支撑指令被直接传送到与该工作面控制器33直接相连的护板控制器。然后所述支撑指令从这个护板控制器出发、经由总线导线58到达所有其他的护板控制器34。然而通过一种预定的编码，护板控制器1-18中只有一个、或者只有一组护板控制器被激活，以执行相应的支撑功能。然后被激活的护板控制器将接收到的支撑指令转换为阀门控制指令，用于控制对应于相关支撑单元的控制阀或主控阀。
自动执行所述功能以及功能的执行过程例如在DE-A119546427.3中进行了描述。
控制装置37用于中央手动输入指令，这个控制装置实现为手动设备，并由操作员来操作。为了输入指令，操作员可以站在工作面外面一段距离处，或者至少远离当前的采掘地点。
如已经说明的，护板控制器34相互之间通过电缆58相连接，在当前实施方式中该电缆只具有两根芯线，用于分别串行传输码字和支撑指令。只有其存储的码字与传输的码字一致的那些护板控制器34/支撑单元才做出响应。电缆58是双芯电缆，它以总线导线的形式从一个护板控制器34延伸到下一个护板控制器，并通过位于其间的护板控制器34将主控中央控制器50和辅助中央控制器51相互连接。
图3中还示出了紧固设备55，紧固设备55是气缸活塞单元，它分别在(例如)支撑单元1的起落架54和流槽25之间(在这种情况下)向着相邻的支撑单元2延伸。然后，最近的紧固设备55例如可以在支撑单元5的起落架54和流槽之间、在相邻的支撑单元6前面延伸。紧固设备不一定非要沿着巷道均匀分布地设置。紧固设备的数目和分布按照作用在流槽25上的纵向力指向掘进方向。根据本发明，通过对紧固数据进行连续的数据采集，尤其是关于气缸内的压力以及相对于推进方向的张紧角度的数据，除了能够实现优化的操作关系外，还能够优化设计紧固设备的数目和大小。
由于空间大小的原因，仅在图3.2中示出了通过一个控制装置56来控制紧固设备的情况。这个控制装置56与单独控制器57相连接，所述的单独控制器分别用于控制和测量压力，并且还向控制装置56发出应答信号。在巷道52、53的区域内设置有测量装置58。测量装置58获取传送方向25的最终位置。这两个测量装置58的测量信号被送回到控制装置56。这样可以使传送带和传送带流槽在巷道之间中心对准，并且在一个巷道或其他巷道内不会超出预定范围。当测量装置确定了传送带在一个方向上发生位移时，则提高或者降低紧固力，使得传送带稳定保持在其位置上，或者再次移回到其位置上。
由图3.1和3.2可见，由于紧固设备向着传送方向倾斜，该紧固设备将一个力分量59施加到传送方向上，并将另一个力分量60施加到推进方向上。如此来确定紧固设备的数目，使得作用到流槽25上的纵向力可以被截获。其中要注意的是，这种纵向力在整个工作面长度上不必是恒定的。这种力可能不断发生改变，并且在这种情况下会导致流槽中的抖动。通过本发明可以获取紧固力，并得到传送方向上的力分量的和，以及这个力分量59的分布，相应地通过控制压力来进行补偿。
根据本发明，还可以通过改变(活塞轴与支撑单元之间的)角度phi来考虑到在流槽或支撑单元推进运动中产生的力分量的变化。
此外，可以通过测量装置58来确定传送带的最终位置，并通过影响各紧固设备中的压力，按照图3.2中所示的所希望的最终位置来控制紧固力，使得流槽和传送带25不会伸到巷道52或53中。
另外，通过本发明还避免了采用数量过多的紧固设备。如此来确定紧固设备的数目：在各种情况下所施加的必需的紧固力使得传送带流槽25能够在所提供的最大压力下保持基本恒定的位置。为此建议：总是能够通过单独控制器57来测量压力和压力分布，并且能够根据需要来调整整个设备的设计及其操作。
最后，根据本发明还可以影响力分量60方向上的推进力。例如当通过测量装置发现传送带铺设得过长，并且在两侧伸到巷道52、53中，则提高紧固力或推进力，并使其在工作面长度上分布，使得现在不是用较弱的效率来开采煤面20，而是用更高的效率来开采(参见图3.2)。从而缩短了传送带的铺设。以同样的方式，可以对传送带的位置抖动进行补偿，其中也在相关位置区域内改变煤面的开采效率，使得传送带在位置上移动较大或较小的长度。为了实现对煤面的较大的开采效率，在一个位置区域内相应改变紧固设备中的压力分布。
附图标记：
1-18.支撑单元1至18
19.切割方向19
20.矿层20
21.采掘机械截煤机21
22.采掘方向22
23.切割方向切割辊23、24
24.切割装置切割辊
25.传送带，流槽，单元25
26.底板
27.顶板
28.轮28
29.气缸活塞单元，步进活塞，动力产生装置29
30.气缸活塞单元，动力产生装置
31.计算机，微处理器31
32.无线电接收器32
33.工作面控制器，中央支撑控制器，工作面控制装置
34.控制装置34，护板控制器，护板控制装置，支撑控制器
35.红外线发送器/接收器35
36.红外线发送器/接收器36
37.控制装置，手动设备
38.天线，无线电接收机
39.手动设备的天线
40.阀门控制器，微处理器，控制装置40
41.传感器
42.供电网络
44.控制阀44
45.先导阀，控制阀45
46.指令电缆46
47.调整电磁体47
48.煤防撞缓冲器48
50.主控中央控制器
51.辅助中央控制器
52.巷道
53.巷道
54.起落架
55.紧固设备
56.控制装置
57.单独控制器
58.测量装置
59.力分量
60.力分量
Claims (10)
1.矿山中的工作面支撑装置，
具有多个支撑单元，这些支撑单元在巷道之间的工作面长度方向上相邻设立；
具有一个可沿着工作面推进的采矿机械；以及
具有一个传送带，该传送带在采矿机械和支撑单元之间的工作面长度方向上延伸；以及
具有由气缸/活塞单元组成的紧固设备，其分别支撑在位于一个支撑单元上的相对支座和位于传送带上的支撑架之间，并且被如此控制：使得每个紧固设备通过其纵向力将一个作为纵向力的力分量的推进力施加到采掘面上，并将一个作为纵向力的力分量的紧固力施加到工作面方向上，以截获在工作面方向上作用到传送带上的力，
其特征在于，
利用数据采集、数据存储和编程来进行控制，连续地调整
◆紧固力在工作面长度方向上的分布，和/或
◆作用在工作面长度方向上的紧固力的和，即整体紧固力，和/或
◆推进力在工作面长度方向上的分布，
使得传送带处于所希望的位置，即传送带的应有位置，并使传送带的位置保持恒定。
2.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，所述紧固设备分别支撑在位于一个支撑单元上的相对支座和位于传送带上的支撑架之间，并且被如此控制：使得每个紧固设备通过其纵向力将一个作为纵向力的力分量的紧固力施加到工作面方向上，以截获悬吊驱动力。
3.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，通过紧固设备的可调节的最大数目来影响整体紧固力。
4.如权利要求1或2所述的工作面支撑装置，其特征在于，通过控制各个紧固设备的纵向力来影响整体紧固力。
5.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，根据传送带的至少一个最终位置来影响整体紧固力。
6.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，根据传送带的至少一个最终位置来影响推进力的分布。
7.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，推进力的分布根据传送带的底部支架的不平整度来调整。
8.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，推进力的分布根据传送带的所需的位置校正来调整。
9.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，推进力的分布根据传送带的拉伸和/或拉伸分布来调整。
10.如权利要求1所述的工作面支撑装置，其特征在于，测量紧固设备中的纵向力，并确定相应紧固设备与工作面方向的角度位置，并且进行相应的数据采集和数据存储，确定实际发生的紧固力及其在工作面长度方向上的分布，和/或确定实际发生的推进力及其在工作面长度方向上的分布，并根据传送带的位置来调整。
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