CN107227956A - 长壁***工作面对准的检测和操纵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于检测长壁开采***的工作面对准的***和方法。所述***包括：安装在主门巷道内的检测装置；以及安装在所述长壁开采***的采掘机上的第一指示器装置，该第一指示器装置指示所述采掘机相对于所述检测装置的位置。所述***还包括连接至所述检测装置的控制器。当所述采掘机沿采矿工作面移动时，所述控制器确定所述采掘机的采掘机路径。基于所述检测装置接收的、来自所述第一指示器装置的信号而确定所述采掘机路径。所述控制器还基于所述采掘机路径而生成工作面对准的指示。

Description

长壁***工作面对准的检测和操纵
相关申请的交叉引用
本申请涉及共同提交的申请号为15/080,344的美国专利申请(代理人案号：051077-9631-US00)，其全部内容通过引用而并入本申请。
技术领域
本发明涉及用于检测在地下开采环境中使用的输送机***的运动的方法和***。
背景技术
长壁开采***可以用于开采煤炭区块，或者其它被称为长壁区块(longwallblock)的矿石。长壁区块包括采煤工作面(或采矿工作面)，从所述采煤工作面(或采矿工作面)移除煤炭(或矿石)。两条巷道，即主门巷道和尾门巷道，沿着长壁区块的两侧延伸，并与采矿工作面正交。长壁开采***包括动力顶板支撑件，以支撑顶板和长壁***上方的上覆岩石。长壁采掘机(longwall shearer)沿长壁区块的采矿工作面移动，并将矿石从采矿工作面采掘到刮板输送机(AFC)上。刮板输送机沿着采矿工作面延伸，并将矿石朝主门巷道输送。当矿石已经被拖曳到主门巷道时，连接到刮板输送机的梁式分段装载机(BSL)通过转向(例如90度)而将来自刮板输送机的矿石转移到沿着主门巷道放置的带式输送机上。在长壁采掘机采掘一层采矿工作面之后，长壁***向前移动以采掘下一层。由于开采环境和其它因素，采矿工作面可能变得不平整，并且刮板输送机(采掘机沿着刮板输送机行进)可能变得无法与采矿工作面对准。
发明内容
在某一实施例中，本发明提供一种用于检测长壁开采***的工作面对准和操纵长壁开采***的工作面的***。所述***包括：检测装置，所述检测装置被安装在主门巷道内；第一指示器装置，所述第一指示器装置安装在所述长壁开采***的采掘机上，以指示所述采掘机相对于所述检测装置的位置；以及控制器，所述控制器被连接至所述检测装置。所述控制器被配置成：当所述采掘机沿采矿工作面移动时，确定所述采掘机的采掘机路径。基于由所述检测装置接收的、来自所述第一指示器装置的信号来确定所述采掘机路径。所述控制器还被配置成：基于所述采掘机路径生成工作面对准的指示。
在另一实施例中，本发明提供一种用于检测长壁开采***的工作面对准和操纵长壁开采***的工作面的方法。所述方法包括：通过检测装置接收来自采掘机上的第一指示器装置的信号，所述信号指示所述长壁开采***的采掘机的位置。所述方法还包括：通过连接至所述检测***的控制器确定所述采掘机的沿采矿工作面的采掘机路径。基于由所述检测装置接收的信号来确定所述采掘机路径。所述方法还包括：基于所述采掘机路径，通过所述控制器生成工作面对准的指示。
在另一实施例中，本发明提供一种用于检测长壁开采***的工作面对准和操纵长壁开采***的工作面的控制器。所述控制器包括电子处理器和存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成：确定采掘机的沿采矿工作面的采掘机路径。基于由检测装置接收的、来自第一指示器装置的信号来确定所述采掘机路径，其中所述检测装置连接至所述控制器并且位于主门巷道内。所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成执行下述步骤：基于所述采掘机路径，生成工作面对准的指示。
在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明在其应用上不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的组件的配置和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用意在包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”，“连接”，“支撑”和“耦接”及其变体被广义上使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和耦接。
此外，应当理解，本发明的实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，可以将其显示和描述为好像大部分组件仅以硬件实现。然而，本领域普通技术人员基于对具体实施例的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以软件实施(例如，存储在非暂时性计算机可读介质上)，其可由诸如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”)的一个或多个电子处理器执行。因此，应当注意，可以使用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实施本发明。例如，说明书中描述的“服务器”和“计算装置”可以包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口以及连接组件的各种连接(例如，***总线)。
通过考虑以下具体实施方式和附图，本发明的其它方面将变得更为明显。
附图说明
图1是根据本发明某一实施例的长壁开采***的透视图。
图2示出了地下矿井的示例，在该地下矿井中可以操作图1的长壁开采***。
图3示出了长壁开采***的工作面对准。
图4示出了与图1的长壁开采***一起使用的检测***，其被配置成实施本发明的一个或多个方面。
图5示出了根据本发明某一实施例的、用于图1所示长壁开采***的控制器。
图6示出了根据本发明某一实施例的、用于检测图1所示长壁开采***的工作面对准的过程。
图7示出了根据本发明某一实施例的、用于控制图1所示长壁开采***的过程。
图8A和8B示出了长壁开采装备的布置，以校正图1所示长壁开采***的工作面对准。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了许多具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，可以在缺少一个或多个这些具体细节的情况下实施本发明。在其它情况下，没有描述公知的特征，以避免使本发明变得模糊。
图1示出了长壁开采***100。在示出的实施例中，长壁开采***100包括但不限于：长壁采掘机110、动力顶板支撑件120、刮板输送机130、梁式分段装载机140、带式输送机150和单轨输送***160。长壁开采***100用于开采矿石(例如，煤)区块，矿石区块可以被称为地下矿井(例如图2所示的地下矿井200)的长壁区块。如图所示，地下矿井200包括长壁区块210、主门巷道220和尾门巷道230。长壁区块210包括采矿工作面240，矿石从采矿工作面240移除。两条巷道，即主门巷道220和尾门巷道230，沿着长壁区块210的侧面延伸，并且与采矿工作面240正交。
重新参考图1，长壁采掘机110从长壁区块210的采矿工作面240切削矿石。长壁采掘机110位于刮板输送机130上方，并且在其沿着采矿工作面240的长度移动时切削矿石。在一些实施例中，长壁采掘机110可以安装在刮板输送机130上。长壁采掘机110可以包括一个或多个切削滚筒242和244。切削滚筒242和244带有截齿，并且在与采矿工作面平行的平面中旋转。当被推入采矿工作面240并旋转时，切削滚筒242和244能够切入采矿工作面240。
一旦从采矿工作面240采掘了矿石，矿石就会落到刮板输送机130上，刮板输送机130然后将矿石输送到刮板输送机130的、在主门巷道220处的主门端部232。刮板输送机130沿着采矿工作面240的长度从尾门巷道230延伸到主门巷道220。刮板输送机130可以包括能够通过弯曲而相对于彼此移动的一系列钢盘。在一些实施例中，矿石由刮板输送机130的钢条输送，所述钢条布置成与刮板输送机130的长度成90度，这些钢条被一对循环链条拖曳。
在刮板输送机130的主门端部232处，矿石被转移到梁式分段装载机140。梁式分段装载机140的位置被设置成沿着主门巷道220，并且沿着长壁区块210的肋或壁从刮板输送机130的主门端部232延伸到带式输送机150。在一些实施例中，梁式分段装载机140可以具有更靠近刮板输送机130的柔性部分，以便通过转弯(例如90度)把矿石转移到刮板输送机130的主门端部232上。在某些实施例中，梁式分段装载机140可具有沿其长度的高程变化，以便将矿石卸放到带式输送机150上。在一些实施例中，梁式分段装载机140还可以包括破碎机或粉碎机，以便防止损坏带式输送机150并且改善其上的负载。在一些实施例中，类似于刮板输送机130，矿石由梁式分段装载机140的钢条输送，钢条被布置成与梁式分段装载机140的长度成90度，这些钢条被一对圆形链条拖曳。梁式分段装载机140可以连接到主门驱动器，并且可以沿着主门巷道220移动，或者在主门巷道220内横向移动。带式输送机150接收来自梁式分段装载机140的矿石，并将矿石输送到地面。带式输送机150可以从梁式分段装载机140的端部延伸到表面。
动力顶板支撑件120支撑地下矿井200的顶板，并且在采矿操作期间推进刮板输送机130。动力顶板支撑件120的位置被设置成沿着采矿工作面240，从而为刮板输送机130和长壁采掘机110上方的顶板提供支撑。在一些实施例中，动力顶板支撑件120包括：顶棚及垂直和水平的液压缸。顶棚可以通过垂直缸压靠在顶板上，以便在采矿操作期间支撑顶板，而水平缸可以用于在长壁区块210的缩回方向(即，图2中向下的方向)上推进动力顶板支撑件120和刮板输送机130。
单轨运输***160支持由长壁开采***使用的某种主门装备。例如，单轨运输***160支撑用于在开采过程期间冷却长壁采掘机110的高压水和液压软管。单轨运输***160还承载用于操作长壁开采***100的功率控制和通信电缆。
尽管在上面的描述中，长壁开采***100被示出为具有所有部件的特定布局，但是本领域技术人员能够认识到，图1的布局仅考虑了本发明的示例性实施例。其它实施例可以包括与所示布局不相同的、更多或更少的部件，并且可以执行与在此所述的功能不同的附加功能。
当一层长壁区块210被开采时，长壁开采***100沿采矿工作面240的方向缩回，以便开采接下来的、新露出的长壁区块210的层。
长壁区块210的每个新露出的矿层可能不是平整的。例如，如图3所示，采矿工作面240向内和向外弯曲，而不是沿着直线，例如期望的对准线310。期望的对准线310被显示为垂直于主门巷道220和尾门巷道230。然而，在某些实施例中，期望的对准线310可以不垂直于主门巷道220或尾门巷道230。刮板输送机130和动力顶板支撑件120通常遵循采矿工作面240的轮廓。确定采矿工作面240的工作面对准将有助于长壁开采***100沿采矿工作面240的自动化和操纵。如下面更详细描述的，工作面对准是动力顶板支撑件120的、相对某一直线的相对位置的一般测量，该直线在理论上从主门巷道220画到尾门巷道230，并且垂直于主门巷道220的方向、尾门巷道230的方向或两者。
图4示出了图1的长壁开采***100，其包括用于确定采矿工作面240的工作面对准的检测部件。在所示的示例中，检测部件包括检测装置410、拐角指示器装置420和主门指示器装置430。
当长壁采掘机110沿着采矿工作面240移动时，检测装置410检测长壁采掘机110的位置。检测装置410可以安装在主门装备上(例如，在单轨运输***160上)。主门装备可以被配置为：当长壁开采***100前进时，使检测装置410沿主门巷道220移动，从而检测装置410保持对长壁采掘机110的清晰视线。在一些实施例中，检测装置410可以设置在主门巷道220内的其它位置。检测装置410可以包括无线电检测和测距(RADAR)装置，光雷达(LIDAR)装置，声音导航和测距(SONAR)装置，或者能够感测物体的角度和距离和/或空间坐标的其它已知的电子测量设备。
拐角指示器装置420(例如，第一指示器装置)指示长壁采掘机110相对于检测装置410的位置。拐角指示器装置420可以安装在长壁采掘机110上，以使其具有对检测装置410的清晰视线。例如，拐角指示器装置420可以安装在长壁采掘机110的主门侧，如图4所示。在一些实施例中，拐角指示器装置420可以安装在长壁采掘机110的其它位置。
一个或多个主门指示器装置430(例如，第二指示器装置)指示主门巷道220相对于检测装置410的位置。具体而言，每个主门指示器装置430均指示主门线的位置。为了简化描述，将描述多个主门指示器装置430中的一个，并且这样的描述将代表主门指示器装置430中的每一个。主门线沿主门巷道220的方向延伸。例如，主门线是主门巷道220的中心线(主门中心线320)、单轨运输***160的中心线、或者沿着限定主门巷道220的主门中心线220的任一侧上的壁面的线。在一些实施例中，单轨中心线与主门中心线320重合。主门指示器装置430可以安装在单轨运输***160上，或者在主门巷道220中的另一个位置，以指示主门线的位置。当主门指示器装置430不在主门线上时，检测装置410可使用预先确定的偏移来确定主门线的位置，其中预先确定的偏移指示主门指示器装置430相对于主门线的偏移。为了简化讨论，主门中心线320在此被一般性地作为主门线描述和使用，以确定工作面对准。然而，在一些实施例中，用于确定工作面对准的主门线可以相对于主门中心线320偏移。在一些实施例中，检测装置410在设置阶段被设置在主门中心线320上并定向，从而在没有与主门指示器装置430通信的情况下(在这种实施例中不存在主门指示器装置430)，主门中心线320也可以被检测装置410知晓。
从指示器装置420和430接收的信号例如可以是指示器装置产生的周期性信号，可以由指示器装置响应于来自控制器500的命令而生成(例如，通过有线或无线连接发送)，或者可以是检测装置410发射的信号的反映。例如，在一些实施例中，检测装置410包括发送器，以向指示器装置420和420发射无线电、光或声音信号。指示器装置420和430包括反射器，以反射来自检测装置410的信号。可选地，指示器装置420和430可以包括信标，所述信标向检测装置410发射无线电、光或声音信号。检测装置410也包括接收器，以接收来自指示器装置420和430的、被反射或传输的信号。在一些实施例中，指示器装置420和430中只有一个被用于确定采矿工作面240的工作面对准和操纵长壁开采***100。此外，在一些实施例中，检测装置410可包括安装在不同位置的多个接收器，以从指示器装置420和430接收位置数据。在其它实施例中，比图4所示的指示器装置更多的指示器装置可以用于确定采矿工作面240的工作面对准和操纵长壁开采***100。因此，接收器和指示器装置的数量和位置是示例性的，且不应被认为是限制性的。
图5示出了与长壁开采***100相关联的控制***490。控制***490包括控制器500，控制器500被连接(例如，电气地或通信地)到各种附加模块或组件，例如用户接口510、一个或多个***指示器520、电源530、一个或多个传感器540、蠕变检测装置550、对准检测装置410和顶板支撑件驱动机构和驱动器560。
一个或多个传感器540例如是：被配置或可操作以测量或感测长壁采掘机110的特性(例如，采掘机位置、采掘机速度等)的传感器，被配置或可操作以测量或感测诸如刮板输送机130、梁式分段装载机140和带式输送机150等输送机的特性(例如，链条位置、链条速度、链条张力等)的传感器，被配置或可操作以测量或感测电特性(例如，电流、电压、功率因数、扭矩、速度、输入功率、输出功率等)的在长壁开采***100内的功率变换器，可操作成生成与输送机的负载有关的信号的测力元件或传感器(例如张力传感器、荷载销钉等)等。
控制器500包括硬件和软件的组合，除了其他之外，其可操作成：生成关于长壁开采***100的健康状况的输出，控制长壁开采***100的操作，激活一个或多个指示器520(例如，液晶显示器“LCD”)，监测长壁开采***100的操作。在一些实施例中，控制器500包括多个电气和电子部件，其向控制器500和/或长壁开采***100内的部件和模块提供电力、操作控制和保护。例如，除了其他之外，控制器500包括电子处理器580(例如，微处理器、微控制器或另一合适的可编程装置)、存储器590、输入单元502和输出单元504。除了其他之外，电子处理器580包括：控制单元582、算术逻辑单元(“ALU”)584和多个寄存器586，并且使用诸如改进的哈佛架构、冯诺依曼架构等已知的计算机架构来实施电子处理器580。通过一个或多个控制和/或数据总线(例如，公共总线506)连接电子处理器580、存储器590、输入单元502和输出单元504以及连接到控制器500的各种模块。在图5中以示例性的目的大致示出了控制和/或数据总线。根据本文所描述的发明，使用用于各种模块和组件之间的互连和通信的一个或多个控制和/或数据总线对于本领域技术人员是已知的。在一些实施例中，部分地或完全地在半导体芯片上实施控制器500，该半导体芯片可以是现场可编程门阵列(“FPGA”)、专用集成电路(“ASIC”)、比例积分微分(PID)控制器等。
存储器590包括：例如，程序存储区域和数据存储区域。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类型的存储器的组合，诸如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)(例如动态RAM[“DRAM”]、同步DRAM[“SDRAM”]等)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存、硬盘、SD卡或其它合适的磁、光、物理或电子存储器设备或数据结构。电子处理器580连接到存储器590，并能够执行软件指令，软件指令能够被存储在存储器590的RAM(例如，在执行期间)、存储器590的ROM(例如，以基本永久的方式)，或诸如另一存储器或磁盘的另一非暂态计算机可读介质中。在长壁开采***100的实施中包括的软件可以存储在控制器500的存储器590中。软件包括：例如，固件、一个或多个应用、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块和其它可执行指令。除了其他方面，控制器500被配置或可操作以从存储器检索并且执行与本文所述的控制过程和方法有关的指令等。在其它结构中，控制器500包括额外的、更少的或不同的部件。
控制器500根据从对准检测装置410接收的位置数据来确定工作面对准。在一些实施例中，控制器500还可以从蠕变检测装置550接收工作面蠕变信息。在一些实施例中，蠕变检测装置550类似于题为“长壁***蠕变检测”的共同未决的美国专利申请第______号中公开的检测装置，其全部内容通过引用而并入本文。虽然对准检测装置410和蠕变检测装置550被示出为两个单独的部件，但是在其它实施例中，可以使用一个组合的检测装置来检测工作面的蠕变和工作面的对准。
顶板支撑件驱动机构和驱动器560由从控制器500或另一个相关联的控制器接收的控制信号控制。每个动力顶板支撑件120均与刮板输送机130的一部分相关联，并使用液压油缸推进刮板输送机130的该部分。通过控制液压油缸的移动量，驱动器560可以改变刮板输送机130推进的角度。在一些实施例中，控制器500使用检测装置410，550、一个或多个传感器540和一个或多个存储的程序或模块来自主地控制驱动器560和长壁开采***100。在其它实施例中，控制器500基于手动输入和自动控制的组合来控制驱动器560和长壁开采***100。
用户接口510提供接口，以接收用户控制并提供用户反馈来控制和监测长壁采掘机110、输送机130，140，150和/或长壁开采***100。例如，用户接口510被可操作地连接到控制器500，以控制长壁采掘机110的速度、输送机130，140，150的速度、驱动器560的速度、采掘机循环之间的缩回量等。用户接口510可以包括数字和模拟的、输入或输出装置的组合，其被用于实现对长壁开采***100的控制和检测的期望水平。例如，用户接口510可以包括显示器和输入装置，例如触摸屏显示器、一个或多个旋钮、刻度盘、开关、按钮等。显示器例如是：液晶显示器(“LCD”)、发光二极管(“LED”)显示器、有机LED(“OLED”)显示器、电致发光显示器(“ELD”)、表面传导电子发射显示器(“SED”)、场致发射显示器(“FED”)、薄膜晶体管(“TFT”)LCD等。在其它结构中，显示器可以是超级有源矩阵OLED(“AMOLED”)显示器。用户接口510还可以被配置或可操作来实时或基本实时地显示与长壁开采***100相关联的情况或数据。例如，用户接口510被配置或可操作来显示长壁开采***100的(例如长壁采掘机110、输送机130，140，150等的)测得的特性、长壁开采***100的状态、长壁开采***100的工作面蠕变量、长壁开采***100的工作面对准等。在一些实施例中，结合一个或多个指示器520(例如，LED)来控制用户接口510，以提供包括工作面蠕变和工作面对准在内的、长壁开采***100的状态或情况的可视指示。
虽然在图5中示出了单个控制器，但是在其它结构中，控制器500可以被分成多个控制器。例如，控制器500可以被分成合并控制单元(“CCU”)、可编程控制单元(“PCU”)等。CCU可以容纳在防爆外壳中，并且提供对输送机***的控制。PCU本质上是安全型***，其可以与CCU相连接，除了其他之外，以用于使输送机的操作停止、抑制、切断等。
如前所述，当长壁采掘机110沿采矿工作面240移动时，检测装置410提供指示长壁采掘机110位置的位置数据。控制器500从检测装置410接收该位置数据。控制器500然后处理并分析位置数据，以确定采矿工作面240和长壁开采***100的工作面对准。在一些实施例中，控制器500可以采取校正措施来抑制和校正由检测装置410检测到的工作面对准。将在下面参照图6和7以更详细地描述确定和校正长壁开采***100的工作面对准的方法。
过程600和700与以下操作相关并在此关于这些操作描述：确定长壁开采***100的工作面对准，以及基于工作面对准使用动力顶板支撑件120来控制长壁开采***100的移动。能够同时地、并行地或以与所示的连续执行方式不相同的顺序执行在此关于过程600和700描述的各个步骤。还能够使用比所示实施例中所示更少的步骤来执行过程600和700。另外，控制器500和检测装置410可操作：同时执行过程600和700，或者与其它过程串联地执行过程600和700。
图6示出了用于确定长壁开采***100的工作面对准的过程600。在步骤610，检测装置410从拐角指示器装置420接收指示长壁采掘机110位置的信号。如上所述，检测装置410可以向拐角指示器装置420发送信号，并且从拐角指示器装置420接收反射信号。基于从拐角指示器装置420接收到的信号，电连接到检测装置410的控制器500确定长壁采掘机110的位置。该位置可以包括指示检测装置410与长壁采掘机110之间距离的距离测量，以及指示长壁采掘机110的位置相对于检测装置410的方向的方向测量(例如，使用关于检测装置410内部的参考点的、在0-360度之间的角度)。在一些实施例中，位置可以包括长壁采掘机110的坐标，例如使用直角坐标，其中x轴在长壁采掘机110行进的大致方向上延伸，y轴沿着主门巷道220的大致方向延伸。在步骤620，控制器500将指示在步骤610中确定的长壁采掘机110的位置的位置数据添加到采矿工作面的数据集。采矿工作面数据集可以被存储在存储器590中。
在步骤630，控制器500确定长壁采掘机110是否已经到达刮板输送机130的主门端232或尾门端。控制器例如基于将在步骤610中确定的长壁采掘机110的位置与存储在存储器590中的预定的主门和尾门位置进行比较，从而确定长壁采掘机110已经到达刮板输送机130的任一端(主门/尾门)。在一些实施例中，控制器500可以基于来自其它传感器(例如，传感器(540))或***指示器的数据，从而确定长壁采掘机110已经到达任一端。当控制器500确定长壁采掘机110没有到达刮板输送机130的任一端时，过程600循环回到步骤610，从而在长壁采掘机110沿着采矿工作面240移动时持续地确定长壁采掘机110的位置。在一些实施例中，以特定的时间隔执行步骤610，620和630，从而例如控制器500在采掘机循环期间每隔1毫秒就确定长壁采掘机110的位置。
在采掘机循环过程中多次执行的步骤620和630可以统称为确定长壁采掘机110的采掘机路径的步骤。因此，确定的采掘机路径包括随着长壁采掘机110从主门行进至尾门长壁采掘机110的位置，或反之亦然。采掘机路径可以被存储在存储器590中，并且控制器500可以以图形或数字方式描绘采掘机路径。例如，图3图示地示出了采掘机路径340，而采矿工作面数据集的列表可以是采掘机路径的数字描述。
当控制器500在步骤640中确定长壁采掘机110已经到达刮板输送机130的任一端(主门/尾门)时，控制器500基于在步骤610获得并在步骤620存储的采矿工作面数据集中的位置数据而确定采掘机路径的最佳拟合线。例如，图3示出了用于采掘机路径340的最佳拟合线330。控制器500可以使用任何已知的近似技术来基于存储在采矿工作面数据集中的位置数据确定最佳拟合线330。
在步骤650，检测装置410从指示主门中心线320位置的主门指示器装置430接收信号。如上所述，检测装置410可以向一个或多个主门指示器装置430发送信号，并接收来自一个或多个主门指示器装置430的反射信号。连接到检测装置410的控制器500基于从主门指示器装置430接收的信号来确定主门中心线320的位置。在一些实施例中，检测装置410可以使用检测装置410的位置来向控制器500指示主门中心线320的位置。
在步骤660处，控制器500确定在步骤640中确定的最佳拟合线330与在步骤650中确定的主门中心线320之间的交角α。控制器500可以使用任何已知的技术来确定交角α。当交角α大于90°(即，期望对准线310和主门中心线320之间的交角)时，控制器500指示工作面对准是主门领先(lead)。当交角α小于90°时，控制器500指示工作面对准是主门延迟(lag)。应当理解，在期望对准线310不垂直于主门中心线320的实施例中，可以基于期望对准线310与主门中心线320之间的交角确定工作面对准是主门领先还是主门延迟。
步骤640，650和660可以统称为基于采掘机路径确定长壁开采***100的工作面对准的步骤。
在步骤670，控制器500基于确定的工作面对准来生成长壁开采***100的工作面对准的指示。该指示可以输出到用户接口510上，传输到远程位置，保存用于绘图等。在其他信息中，指示可以包括以下信息中的一项或多项：以图表、声音、文本或其它格式显示的工作面对准的标绘、主门领先的指示、主门延迟的指示、期望的对准线310、采掘机路径340、最佳拟合线330、主门中心线320、交角α、长壁区块210的模拟投影。过程600循环回到步骤610，以持续地确定长壁区块210的每个后续矿层的工作面对准。
图7示出了校正由控制***490检测的工作面对准的过程700。在步骤710，控制器500确定采矿工作面240的工作面对准。例如，步骤710可以包括执行过程600，以生成工作面对准的指示。在步骤720，控制器500基于工作面对准的指示来确定工作面对准是主门领先、工作面对准是主门延迟、或者工作面是对准的。如上所述，当最佳拟合线330和主门中心线320之间的交角α大于90°时，控制器500确定工作面对准是主门领先。当最佳拟合线330和主门中心线320之间的交角α小于90°时，控制器500确定工作面对准是主门延迟。当交角为90°时，工作面是对准的。
当控制器500确定工作面对准是主门领先时，控制器500控制驱动器560，以限制更靠近主门巷道220的动力顶板支撑件120的推进(步骤730)。当控制器500确定工作面对准是主门延迟时，控制器500控制驱动器560，以限制更靠近尾门巷道230的动力顶板支撑件120的推进(步骤740)。当控制器500确定工作面是对准的时，控制器500控制驱动器560，以均匀地推进动力顶板支撑件120，而不限制动力顶板支撑件120在任一端处的前进(步骤750)。下面参考图8A和8B更详细地描述控制动力顶板支撑件120的前进以校正工作面对准的方法。
上述过程600和700仅提供了确定采矿工作面240的工作面对准的一些示例。本发明可以存在和预期其它方法、规则和技术。因此，上述方法、规则和技术是示例性的，而并非旨在限制。
在一些实施例中，控制器500的电子处理器580使用从检测装置410接收的位置数据来确定工作面对准。在一些实施例中，控制器500被结合到检测装置410中。在其它实施例中，电子处理器可以包括在检测装置410中，以确定工作面对准。然后，从检测装置410将工作面对准的指示传送到控制器500。
图8A示出根据图7所示方法700校正主门领先的示例。当控制器500确定长壁开采***100处于主门领先状态(步骤720)时，控制器500控制驱动器560以推进动力顶板支撑件120，进而推进刮板输送机130，从而使更靠近尾门巷道230的顶板支撑件比更靠近主门巷道220的顶板支撑件被推进得更远(步骤730)。因此，动力顶板支撑件120被驱动器560推进，从而使在推进之后的最佳拟合线810和主门中心线820之间的角度α减小。控制器500持续对长壁区块210的每层矿层均这样推进，直到由控制器500确定的工作面对准是中性的。
图8B示出根据图7所示方法700校正主门延迟的示例。当控制器500确定长壁开采***100处于主门延迟状态(步骤720)时，控制器500控制驱动器560推进动力顶板支撑件120，进而推进刮板输送机130，从而使得更靠近主门巷道220的顶板支撑件比更靠近尾门巷道230的顶板支撑件被推进得更远(步骤740)。因此，动力顶板支撑件120被驱动器560推进，从而使在推进之后的最佳拟合线810和主门中心线820之间的角度β增大。控制器500持续对长壁区块210的每层矿层这样推进，直到由控制器500确定的工作面对准是中性的。
当控制器500确定工作面对准是中性时，所有顶板支撑件可以前进相同的距离。此外，在一些实施例中，控制器500可以被编程，以仅当与期望工作面对准的偏差量超过预定阈值时才对工作面对准进行校正。另外，校正的力度可以与检测到的、与理想工作面对准的偏差量成比例。
在一些实施例中，控制器500基于采掘机路径340和最佳拟合线330的比较来校正工作面对准。对于每个动力顶板支撑件120，控制器500确定采掘机路径340上的相应位置是否指示动力顶板支撑件120比最佳拟合线330更接近采矿工作面240(即，在图3中，与采掘机路径340上的动力顶板支撑件120相对应的位置位于最佳拟合线330和采矿工作面240之间)，或者指示动力顶板支撑件120比最佳拟合线330更远离采矿工作面240。当控制器500确定动力顶板支撑件120比最佳拟合线330更靠近矿石面240时，控制器500可以限制动力顶板支撑件120的推进。当控制器500确定动力顶板支撑件120比最佳拟合线330更远离采矿工作面240时，控制器500推进该动力车顶支撑件120的距离可比推进处于或更靠近采矿工作面240的其它动力顶板支撑件的距离更长。例如，比最佳拟合线330更远离采矿工作面240的动力顶板支撑件120被推进的距离可以是在该顶板支撑件120位置处的采掘机路径340和最佳拟合线330之间的距离。
所描述的技术用于：通过开始主门或尾门的领先或延迟、以抑制或校正蠕变工作面所要求的严重程度来自动操纵采矿工作面240，以及通过在沿着长壁的相关点上所测量的量来限制动力顶板支撑件120的推进来自动校正工作面的非对准。
因此，除了其他之外，本发明主要提供了用于检测长壁开采***的工作面对准和操纵长壁开采***的***和方法。

Claims (20)

1.一种用于检测长壁开采***的工作面对准的***，其特征在于，所述***包括：
检测装置，所述检测装置安装在主门巷道内；
第一指示器装置，所述第一指示器装置安装在长壁开采***的采掘机上，以指示所述采掘机相对于所述检测装置的位置；以及
控制器，所述控制器连接至所述检测装置并且被配置成：
当所述采掘机沿采矿工作面移动时，确定所述采掘机的采掘机路径，其中基于所述检测装置接收的、来自所述第一指示器装置的信号而确定所述采掘机路径；以及
基于所述采掘机路径生成工作面对准的指示。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器被配置成通过下述步骤生成工作面对准的指示：
确定所述采掘机路径的最佳拟合线；以及
确定所述最佳拟合线与沿所述主门巷道延伸的主门线之间的交角。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括：
第二指示器装置，所述第二指示器装置安装在所述主门巷道内，以指示所述主门线相对于所述检测装置的位置；以及
其中所述控制器还被配置成：基于所述第二指示器装置确定所述主门线的位置。
4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述控制器还被配置成：
确定动力顶板支撑件已经被推进得比所述最佳拟合线更远；以及
基于确定所述动力顶板支撑件被推进得比所述最佳拟合线更远，限制所述动力顶板支撑件的推进。
5.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述控制器被配置成：
确定所述工作面对准的指示是否表明由主门领先和主门延迟组成的组中的一项；
当所述工作面对准的指示表明主门领先时，推进所述动力顶板支撑件，使得相对于所述主门线的推进角度小于90°；以及
当所述工作面对准的指示表明主门延迟时，推进所述动力顶板支撑件，使得相对于所述主门线的推进角度大于90°。
6.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括连接至所述控制器的用户接口，其中所述控制器还被配置成在所述长壁开采***的用户接口上显示所述采掘机路径和所述最佳拟合线。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，随着所述长壁开采***的推进，所述检测装置沿所述主门巷道推进。
8.一种用于检测长壁开采***的工作面对准的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过检测装置接收来自采掘机上的第一指示器装置的、指示所述长壁开采***的采掘机位置的信号；
通过连接至所述检测***的控制器，确定所述采掘机沿采矿工作面的采掘机路径，其中基于由所述检测装置接收的信号来确定所述采掘机路径；以及
基于所述采掘机路径，通过所述控制器生成工作面对准的指示。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，生成工作面对准的指示还包括：
确定所述采掘机路径的最佳拟合线；以及
确定所述最佳拟合线与沿所述主门巷道延伸的主门线之间的交角。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述检测装置接收来自第二指示器装置的、指示所述主门线位置的信号；以及
基于来自所述第二指示器装置的信号，通过所述控制器确定所述主门线的位置。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述控制器确定动力顶板支撑件已经被推进得比所述最佳拟合线更远；以及
基于确定所述动力顶板支撑件被推进得比所述最佳拟合线更远，通过所述控制器限制所述动力顶板支撑件的推进。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述长壁开采***的用户接口上显示所述采掘机路径和所述最佳拟合线。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述控制器来确定所述工作面对准的指示是否表明由主门领先和主门延迟组成的组中的一项；
当所述工作面对准的指示表明主门领先时，通过所述控制器推进所述动力顶板支撑件，使得相对于所述主门线的推进角度小于90°；以及
当所述工作面对准的指示表明主门延迟时，通过所述控制器推进所述动力顶板支撑件，使得相对于所述主门线的推进角度大于90°。
14.一种用于检测长壁开采***的工作面对准的控制器，其特征在于，所述控制器包括电子处理器和存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成：
确定采掘机沿采矿工作面的采掘机路径，基于检测装置接收的、来自所述采掘机上的第一指示器装置的信号而确定所述采掘机路径，其中所述检测装置连接至所述控制器并且位于主门巷道内；以及
基于所述采掘机路径，生成工作面对准的指示。
15.根据权利要求14所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成通过下述步骤生成所述工作面对准的指示：
确定所述采掘机路径的最佳拟合线；以及
确定所述最佳拟合线与沿所述主门巷道延伸的主门线之间的交角。
16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成执行下述步骤：基于所述检测装置接收的、来自所述主门巷道内的第二指示器装置的信号，确定所述主门线的位置。
17.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成执行下述步骤：
确定动力顶板支撑件已经被推进得比所述最佳拟合线更远；以及
基于确定动力顶板支撑件被推进得比所述最佳拟合线更远，限制所述动力顶板支撑件的推进。
18.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成执行下述步骤：
确定所述工作面对准的指示是否表明由主门领先和主门延迟组成的组中的一项；
当所述工作面对准的指示表明主门领先时，推进所述动力顶板支撑件，使得相对于所述主门线的推进角度小于90°；以及
当所述工作面对准的指示表明主门延迟时，推进所述动力顶板支撑件，使得相对于所述主门线的推进角度大于90°。
19.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括存储在存储器中的可执行指令，所述可执行指令被配置成执行下述步骤：在连接至所述控制器的用户接口上显示所述采掘机路径和所述最佳拟合线。
20.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，当所述最佳拟合线与所述主门线之间的交角大于90度时，所述工作面对准的指示表明主门领先；以及
当所述最佳拟合线与所述主门线之间的交角小于90度时，所述工作面对准的指示表明主门延迟。
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