EA 023855B1 20160729

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000023855b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Система определения, по меньшей мере, местонахождения или относительного положения компонентов установки для добычи полезных ископаемых, таких как забойный конвейер (2) для перемещения добытого материала, оградительная крепь (13) для поддержания забоя (1) открытым, движущее устройство (14) для продвижения забойного конвейера (2) и оградительная крепь (13) во время активной работы, выемочная машина (9), которая выполнена с возможностью перемещения вдоль забойного конвейера (2), и штрековый конвейер (16); содержащая измерительную систему (20), содержащую измерительный блок с измерительным датчиком, выполненным с возможностью определения местонахождения или относительного положения одного или более компонентов установки, и направляющую систему (21), при этом измерительный блок (22) выполнен с возможностью перемещения между двумя точками направляющей системы (21) вдоль по меньшей мере одного и более компонентов установки в забое посредством направляющей системы (21), причем перемещение измерительного блока (22) не зависит от перемещения выемочной машины (9).

2. Система по п.1, в которой измерительный блок (22) выполнен с возможностью перемещения быстрее, чем выемочная машина (9).

3. Система по п.1, в которой измерительный блок (22) выполнен с возможностью перемещения посредством текучей среды в герметично закрытой направляющей системе.

4. Система по п.3, в которой герметично закрытая направляющая система включает в себя шланг или трубу, а текучая среда выбрана из группы, состоящей из сжатого воздуха, газа, воды, масла или масляной эмульсии.

5. Система по п.3, в которой направляющая система (21) содержит приводное устройство, которое переключают между нагнетанием и всасыванием.

6. Система по п.3, в которой направляющая система содержит два приводных устройства (24), которые являются одним из всасывающих устройств и нагнетающих устройств.

7. Система по п.1, в которой направляющая система содержит концевую точку, перемещающуюся вместе с выемочной машиной.

8. Система по п.1, в которой измерительный блок является перемещаемым механически вдоль направляющей системы посредством привода для измерений.

9. Система по п.1, в которой вблизи, по меньшей мере, штрекового конвейера, переправляющего конвейера или по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера (2) расположено измерительное устройство (25), при этом, по меньшей мере, изменение местонахождения и относительного положения компонента установки, изменение положения и местонахождения начальной точки (P') для серии измерений с помощью измерительной системы (20) или положение и местонахождение по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера (2) может быть определено из данных измерений измерительного устройства (25) в сочетании с контрольной точкой (P _ref ).

10. Система по п.9, в которой измерительная система содержит первую измерительную систему (20) и дополнительно включает в себя вторую измерительную систему (30) по меньшей мере для одного второго измерительного блока (32), при этом вторая измерительная система (30) выполнена с возможностью расположения в выработке (5) или у деревянной крепи (6), расположенной в выработке, причем вторая измерительная система (30) обеспечивает возможность определения усадки в выработке.

11. Система по п.10, которая дополнительно содержит оценивающее устройство, выполненное с возможностью приема данных, по меньшей мере, от измерительного блока (22) первой измерительной системы (20), измерительного устройства (25) или второго измерительного блока (32) второй измерительной системы (30), для пересчета принятых оценивающим устройством данных в данные о положении относительно начального положения с учетом серии измерений или контрольной точки (P _ref ).

12. Система по п.9, в которой измерительное устройство (25) выполнено с возможностью определения изменения положения начальной точки (P' ₁ , P' ₂ ).

13. Горнодобывающая установка для горнодобывающих работ, содержащая по меньшей мере один из компонентов установки: забойный конвейер (2), предназначенный для перемещения добытого материала; оградительную крепь (13), предназначенную для поддержания забоя открытым; движущие устройства (14) для продвижения забойного конвейера (2) и оградительной крепи (13) во время активной работы; штрековый конвейер (16); выемочную машину (9); измерительную систему (20) по п.1.

14. Горнодобывающая установка по п.13, в которой измерительный блок (22) выполнен с возможностью более быстрого перемещения, чем выемочная машина.

15. Горнодобывающая установка по п.13, в которой измерительный блок (22; 52) содержит корпус (23; 53).

16. Горнодобывающая установка по п.15, в которой измерительный блок размещен в герметично закрытом корпусе измерительного модуля (23), а измерительный датчик включает в себя, по меньшей мере, 2D/3D-датчик положения или местонахождения, инерциальную навигационную систему, инерциальный датчик или гироскоп.

17. Горнодобывающая установка по п.15, в которой герметично закрытая направляющая система включает в себя шланг или трубу, в которой измерительный блок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения посредством текучей среды.

18. Горнодобывающая установка по п.13, в которой измерительный блок размещен в герметично закрытом корпусе измерительного модуля (23), выполненного с возможностью принудительного направления измерительного блока.

19. Горнодобывающая установка по п.17, в которой распределение массы в корпусе (53) измерительного блока обеспечивает перемещение измерительного блока (52) в направляющей системе без вращения.

20. Горнодобывающая установка по п.17, в которой корпус измерительного модуля выполнен с возможностью вращения его содержимого таким образом, что масса содержимого смещена на 90° относительно направления перемещения измерительного блока.

21. Горнодобывающая установка по п.13, в которой направляющая система содержит, по меньшей мере, шланг или трубу по меньшей мере для одного приводного устройства для обеспечения ускорения движения измерительного блока в одном или в обоих направлениях перемещения между двумя точками направляющей системы.

22. Горнодобывающая установка по п.13, в которой направляющая система (21) прикреплена к забойному конвейеру или к оградительной крепи.

23. Горнодобывающая установка по п.13, в которой вблизи, по меньшей мере, штрекового конвейера или переправляющего конвейера или по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера расположено измерительное устройство (25), при этом изменение местонахождения или относительного положения по меньшей мере одного компонента установки, начальной точки для серии измерений с помощью первой измерительной системы (20) или по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера (2) могут быть определены из данных измерений измерительного устройства (25) в сочетании с контрольной точкой (P _ref ).

24. Горнодобывающая установка по п.23, дополнительно содержащая вторую измерительную систему (30) по меньшей мере для одного второго измерительного блока (32), выполненную с возможностью расположения в выработке (5) или у деревянной крепи (6), расположенной в выработке, причем вторая измерительная система (30) обеспечивает возможность определения усадки в выработке.

25. Горнодобывающая установка по п.24, дополнительно включающая в себя оценивающее устройство, выполненное с возможностью приема данных, по меньшей мере, от измерительного блока (22) первой измерительной системы (20), измерительного устройства (25) или измерительного блока (32) второй измерительной системы (30) и пересчета в данные о положении относительно начального положения с учетом серии измерений или контрольной точки (P _ref ).

26. Способ определения положения компонентов установки для добычи полезных ископаемых, включающий в себя следующие этапы: обеспечение наличия по меньшей мере одного компонента, выбранного из группы, состоящей из забойного конвейера (2) для перемещения добытого материала, оградительной крепи (13) для поддержания забоя (1) открытым, движущего устройства (14) для продвижения забойного конвейера (2) и оградительной крепи (13) во время активной работы, выемочной машины (9), которая выполнена с возможностью перемещения вдоль забойного конвейера (2), и штрекового конвейера (16); определение, по меньшей мере, положения или местонахождения по меньшей мере одного компонента установки посредством измерительной системы (20) по п.1.

27. Способ по п.26, в котором расстояние по меньшей мере одного компонента установки в забое или в выработке от деревянной крепи выработки и изменение местонахождения и относительного положения другого компонента установки определяют из данных измерений второй измерительной системы (30) в выработке и данных измерений измерительного устройства (25) в сочетании с контрольной точкой (P _ref ).

28. Способ по п.27, в котором начальная точка (P' ₁ , P' ₂ ), относительно которой определяют начало измерения при каждом перемещении измерительного блока в серии измерений, размещена в направляющей системе измерительной системы.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

15. Горнодобывающая установка по п.13, в которой измерительный блок (22; 52) содержит корпус (23; 53).

Евразийское ои 023855 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. F25D 23/06 (2006.01)
2016.07.29
(21) Номер заявки
201171261
(22) Дата подачи заявки
2010.06.22
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИЛИ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ
КОМПОНЕНТОВ В УСТАНОВКАХ ДЛЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И ГОРНОДОБЫВАЮЩАЯ УСТАНОВКА
(31) 102009026011
(32) 2009.06.23
(33) DE
(43) 2012.11.30
(86) PCT/IB2010/052833
(87) WO 2010/150196 2010.12.29
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
КАТЕРПИЛЛАР ГЛОБАЛ
МАЙНИНГ ЮРОП ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Вессельманн Йоханнес, Алер Марко (DE), Моррисон Кэмпбелл (AU)
(74) Представитель:
Мигачева Е.Л. (RU)
(56) US-A-4330154 GB-A-2167924 GB-A-2263292 DE-A1-2811214 US-A1-2009134692
Изобретение относится к способу определения положения и/или местонахождения компонентов установки для добычи полезных ископаемых, в частности угледобывающей установки, которая содержит в качестве компонентов установки по меньшей мере один забойный конвейер для перемещения добытого материала, одну оградительную крепь для поддержания забоя открытым, движущие устройства для продвижения забойного конвейера и оградительной крепи при активной работе, выемочную машину, которая способна перемещаться вдоль забойного конвейера, и штрековый конвейер, при котором положение и местонахождение по меньшей мере одного компонента установки определяется посредством измерительной системы, содержащей измерительный блок с измерительным датчиком. Изобретение также относится к горнодобывающей установке для горнодобывающих работ, в частности к установке для добычи угля, содержащей забойный конвейер для перемещения добытого материала, оградительную крепь для поддержания забоя открытым, движущие устройства для продвижения забойного конвейера и оградительной крепи при активной работе, штрековый конвейер и выемочную машину в качестве компонентов горнодобывающей установки, при этом предусмотрена измерительная система, содержащая измерительный блок с измерительным датчиком для определения положения и местонахождения по меньшей мере одного компонента горнодобывающей установки.
Современные шахты для подземной добычи (выемки) полезных ископаемых в забоях переносят все больше и больше работы на поверхность. К данным работам относятся, прежде всего, контроль, а также управление процессом выемки. Для обеспечения визуального отображения на поверхности горнодобывающей установки, а также оптимизации процесса выемки требуется по возможности максимально точное знание соответствующего положения в данный момент по возможности многих компонентов установки, например, в частности, забойного конвейера с возможно установленной системой управления машиной для выемочной машины, самой выемочной машины и, возможно, также механизированных опорных узлов оградительной крепи, посредством которых забой и подземное пространство горных работ поддерживается открытым и обеспечивается возможность перемещения компонентов горнодобывающей установки в направлении выемки или добычи полезных ископаемых. Поскольку положение выемочных и конвейерных машинных систем в забое, а также положение компонентов установки, расположенных в выработках, изменяются вследствие динамического процесса, например во время выемки угля, уже давно ведутся поиски решения для измерения и определения положения всех данных компонентов установки по возможности в трехмерном пространстве (3D).
Из DE 1246674 А известен двухмерный способ выравнивания горнодобывающей установки, в котором после некоторого продвижения вперед соответствующее положение забойного конвейера определяется посредством курсового гироскопа, который перемещается вместе с подвижным перемещающим элементом забойного конвейера и регистрирует положение конвейера на курсографе посредством интегратора, соединенного с курсовым гироскопом. Регистрация курса посредством курсового гироскопа осуществляется только время от времени, и данный способ рассчитан на продвижение таким образом, что курсовой гироскоп регистрирует переменные положения только тогда, когда конвейер запускают в эксплуатацию. Однако в DE 1246674 А не объясняется, как считывать данные с курсографа и как передавать измеренные величины в систему управления забоем.
Из видового ЕР 1276969 известно перемещение измерительной системы с инерциальной навигационной системой вместе с выемочной машиной для определения положения в двухмерном пространстве направляющего рельса забойного конвейера и выемочной машины, направляемой по нему. Из данных о положении, регистрируемых посредством инерциальной системы, в свою очередь, должны быть получены сигналы управления для движущих устройств, чтобы обеспечить управление горнодобывающей установкой и направляющими средствами, соответственно в 3D-пространстве. Посредством инерциальной навигационной системы определяют изменения положения относительно исходной или начальной точки, при этом из относительных перемещений, определяемых посредством инерциальной навигационной системы, можно также математически определять абсолютные координаты в 3D-пространстве, по меньшей мере, когда исходная точка известна по маркшейдерской съемке. Данные измерений, обеспечиваемые инерциальной навигационной системой, сопрягают с перемещением выемочной машины.
Целью изобретения является создание измерительной системы и способа соответственно для горнодобывающей установки, посредством которых обеспечивается высокая скорость передачи данных измерений и по возможности могут быть также обнаружены оседания, которые образуются в результате процесса выемки, и глубина, на которой в большинстве случаев ведется подземная добыча, так что дополнительные изменения положения компонентов установки вследствие оседаний могут быть также обнаружены, визуально отображены и использованы, прежде всего, в целях управления.
В соответствии с основной концепцией изобретения данная цель достигается посредством способа, в котором измерительный блок, отсоединенный от перемещения выемочной машины, перемещается возвратно-поступательно между двумя точками направляющей системы вдоль по меньшей мере одного компонента установки в забое посредством отдельной направляющей системы. Благодаря тому, что в соответствии с изобретением измерительный блок с соответствующим измерительным датчиком, отсоединенный от перемещения и возможно также направляющих средств выемочной машины, перемещается возвратно-поступательно, может быть обеспечена значительно более высокая и значительно более
избирательная скорость передачи данных измерений по сравнению с известным уровнем техники. Отсоединение измерительного блока от перемещения и направляющих средств выемочной машины обеспечивает возможность того, что, в частности, измерительный блок способен перемещаться быстрее, чем выемочная машина и, например, способен также перемещаться возвратно-поступательно между двумя концевыми точками направляющей системы для измерительного блока, которые могут совпадать с концевыми точками забойного конвейера.
Измерительный блок способен также совершать быстрые возвратно-поступательные перемещения, при необходимости, около или в пределах направляющей, такой как, например, труба или шланг, которая может состоять из самых разных пригодных материалов и иметь самые разные пригодные геометрии поперечного сечения. Соответствующая направляющая система измерительной системы в конце забоя может предпочтительно быть размещена на завальной стороне вдоль навесных бортов-рештаков забойного конвейера на определенной высоте над полом и/или около или в забойном конвейере, такой как, например, нижняя плита забойного конвейера. В принципе, в конце забоя можно также разместить несколько измерительных систем, которые к тому же могут быть установлены на разных компонентах установки. Измерительная система в конце забоя может также содержать направляющую систему, прикрепленную или расположенную в или у оградительной крепи.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления перемещение измерительного блока может быть обеспечено посредством текучей среды, в частности посредством сжатого воздуха, газа, воды, масла или масляной эмульсии в герметично закрытой направляющей системе, в частности в шланге или трубе. Для данной цели направляющая система может содержать по меньшей мере одно или ровно одно приводное устройство, которое переключается между нагнетанием и всасыванием, или направляющая система содержит по меньшей мере два приводных устройства для измерительного блока, которые в каждом случае создают либо давление, либо втяжной импульс для перемещения измерительного блока в направляющей системе. Таким образом, движущая энергия для перемещения измерительного блока может быть получена поочередно с обеих сторон или односторонне. В качестве альтернативы перемещение может также осуществляться посредством механического привода, в том смысле что, например, измерительный блок содержит свой собственный привод или перемещается снаружи, например, посредством троса или шнура. Приводные блоки предпочтительно расположены в конце забоя, например, около основного привода и/или вспомогательного привода забойного конвейера. С другой стороны, ряд приводных блоков и направляющих систем могут быть также размещены параллельно друг за другом и/или секция за секцией, в результате чего по меньшей мере один конец направляющей системы может быть также расположен в любом месте в забое.
В зависимости от выбора направляющей системы измерительный блок способен перемещаться без вращения или с вращением, например, вокруг своей продольной оси. Постоянное вращение измерительного блока может быть использовано для обеспечения большей устойчивости. Вращение может быть обеспечено, например, посредством заранее изготовленной канавки в трубе, трубке или шланге. Если же данная повышенная устойчивость не используется, то вращение должно быть исключено, чтобы облегчить вычисление положения. Вращение может быть устранено, например, посредством механической направляющей (рельса) или посредством распределения центра тяжести.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления направляющая система может содержать концевую точку, которая перемещается вместе с выемочной машиной. В случае данного варианта осуществления, в частности, измерительный блок способен перемещаться в шланге или трубе в качестве направляющей системы, которая продолжается на или совместно с линией электропитания выемочной машины. В случае использования наполнителя валкового типа в качестве выемочной машины, в частности, дополнительный шланг может быть проложен в качестве направляющей системы в буксирном тросе, в каковом шланге в этом случае измерительный блок совершает возвратно-поступательные перемещения. Хотя в данном случае концевая точка направляющей системы соответствует положению в данный момент выемочной машины, перемещение измерительного блока, напротив, остается отсоединенным от перемещения выемочной машины.
В качестве альтернативы измерительный блок может перемещаться механически вдоль направляющей системы посредством своего собственного привода или посредством внешнего привода. В этом случае направляющая система может быть выполнена и расположена почти произвольно.
Для того чтобы определить положение и местонахождение и получить координаты положения, посредством которых, при необходимости, могут быть также вычислены сигналы управления и сигналы коррекции для отдельных компонентов установки, таких как, например, забойная крепь и движущие устройства, особенно предпочтительно, если измерительное устройство, предпочтительно постоянно закрепленное измерительное устройство, расположено у штрекового конвейера, у переправляющего конвейера или по меньшей мере у одного из приводов забойного конвейера, при этом изменение положения и местонахождения компонента установки, изменение положения и местонахождения начальной точки для групп измерений с использованием первой измерительной системы и/или положение и местонахождение по меньшей мере одного привода забойного конвейера определяют из данных измерений измерительного устройства в сочетании с контрольной точкой. Особенно предпочтительно, если по меньшей мере вторая
измерительная система, предпочтительно измерительная система с направляющим устройством по меньшей мере для одного второго измерительного блока, расположена в выработке или у деревянной крепи, расположенной в выработке, при этом оседание в выработке относительно контрольной точки определяется предпочтительно посредством второй измерительной системы. Если предусмотрены первая измерительная система в конце забоя и вторая измерительная система в конце выработки, а также измерительное устройство, прикрепленное, например, к одному из приводов, то расстояние по меньшей мере одного компонента установки в забое или в выработке от деревянной крепи выработки и/или изменение положения и местонахождения компонента установки может быть определено из данных измерений измерительной системы в выработке и данных измерений измерительной системы в сочетании с контрольной точкой.
Вторая измерительная система может быть размещена, например, в выработке на и вдоль кровли или на и вдоль стенок крепи выработки на полу или же также вдоль компонента установки, например, в частности, вдоль штрекового конвейера, который состоит, например, из армированного гибкого конвейера или ленточной системы, или вдоль передающего конвейера, посредством которого добытый материал перемещается с забойного конвейера на штрековый конвейер, и, как и первая измерительная система, может содержать по меньшей мере одну направляющую систему и измерительный блок, который может совершать возвратно-поступательные перемещения у или в направляющей системе.
Упомянутая цель также достигается посредством горнодобывающей установки, в которой в соответствии с изобретением измерительная система для измерительного блока содержит отдельную направляющую систему, посредством которой измерительный блок, отсоединенный от перемещения выемочной машины, может перемещаться возвратно-поступательно между двумя точками направляющей системы. В горнодобывающей установке в соответствии с изобретением также особенно предпочтительно, если посредством приводных устройств измерительный блок может перемещаться быстрее, чем выемочная машина.
Как в способе, так и в горнодобывающей установке измерительный блок может содержать корпус, беспроводное передающее устройство, такое как радиопередающее устройство, источник напряжения и/или процессор (центральный процессор - ЦП), предпочтительно расположенные вместе с измерительным датчиком в корпусе. Особенно предпочтительно, если измерительный блок размещается в герметично закрытом измерительном модуле в виде корпуса и/или если измерительный датчик состоит из 2D/3D-датчика положения или инерциальной навигационной системы соответственно, которая содержит инерциальный датчик, такой как, в частности, гироскоп или гирокомпас.
Для перемещения измерительного блока измерительная система может содержать герметично закрытую направляющую систему, в частности шланг или трубу, в которой измерительный блок может перемещаться возвратно-поступательно посредством текучей среды. Направляющая система может содержать профилированную внутреннюю стенку, причем в этом случае корпус измерительного блока может также содержать профилирование, выполненное в соответствии с профилированием внутренней стенки, в качестве принудительного направления для измерительного блока. Измерительный блок может вращаться во время перемещения посредством возможно спиральной линии; в качестве альтернативы, любое вращение может быть также предотвращено посредством соответствующего профилирования. Перемещение измерительного блока без вращения может быть также осуществлено посредством соответствующего распределения массы в корпусе и/или посредством расположения центра тяжести измерительного блока. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления в корпусе может быть расположена вращающаяся масса со смещением на 90° относительно направления перемещения измерительного блока.
В частности, направляющая система может содержать шланг или трубу, в которой размещено по меньшей мере одно приводное устройство для прямого или предпочтительно непрямого ускорения измерительного датчика в одном или в обоих направлениях перемещения между двумя точками направляющей системы. В качестве альтернативы измерительная система может содержать рельсовую направляющую систему.
В первой измерительной системе в забое особенно предпочтительно, если соответствующая направляющая система прикреплена к забойному конвейеру или к оградительной крепи. Кроме того, измерительное устройство, предпочтительно постоянно закрепленное измерительное устройство, может быть размещено у штрекового конвейера, переправляющего конвейера или по меньшей мере у одного из приводов забойного конвейера, при этом изменение положения и местонахождения компонента установки, изменение положения и местонахождения начальной точки серии измерений с использованием первой измерительной системы и/или положение и местонахождение по меньшей мере одного привода забойного конвейера может быть определено из данных измерений измерительного устройства в сочетании с контрольной точкой. Кроме того, особенно предпочтительно, если предусмотрена вторая измерительная система, предпочтительно измерительная система с направляющим устройством по меньшей мере для одного второго измерительного блока, расположенная в выработке или у деревянной крепи, расположенной в выработке. В частности, оседание в выработке относительно контрольной точки может быть определено посредством второй измерительной системы. Кроме того, предпочтительно предусмотрено
оценочное устройство, посредством которого данные, передаваемые из измерительного датчика, измерительного устройства и/или измерительного блока, могут быть пересчитаны в данные о положении относительно начальной точки относительно серии измерений или контрольной точки. По меньшей мере одна начальная точка, которая начинает серию измерений при каждом перемещении измерительного блока, может быть размещена в направляющей системе. Изменение положения начальной точки может быть определено, в частности, посредством измерительного устройства. В качестве исходной точки для точного определения положения всех компонентов установки, связанных с машиной, принята соответствующая фиксированная точка или контрольная точка, координаты х, у, z которой определяются по маркшейдерской съемке, по меньшей мере, в 2D-пространстве, но предпочтительно в 3D-пространстве. В принципе для определения пространственных координат могут быть использованы преимущественно два метода измерения. При первом методе измерения, измерительный блок может определять для каждой точки в 3D-пространстве относительное отклонение, всегда относящееся к фиксированной точке или контрольной точке, и затем вычислять разницу для выработки. При втором методе измерения измерительный блок определяет на основе фиксированной точки или контрольной точки относительное отклонение для каждой точки в 3D-пространстве, всегда только относительно предыдущей точке измерения, и после этого вычисляет разницу для выработки. Для выполнения серии измерений особенно предпочтительно, если по меньшей мере одна разметка начальной точки инициирует начало и, возможно, также конец измерения. Разметка начальной точки может представлять собой, например, концевой ограничитель измерительного блока, который в то же самое время может также представлять собой фиксированную точку, чтобы упростить вычислительную работу. После нескольких измерений, которые выполняют по соображениям дублирования, например за один участок или проход выемочной машиной, осуществляется процесс передвижения оградительной крепи и продвижения забойного конвейера посредством движущих устройств.
Дополнительные преимущества и варианты осуществления способа и горнодобывающей установки, содержащей измерительное устройство и измерительные системы, получаются из приведенного ниже описания и объяснения исполнения способа измерения и горнодобывающей установки, представленного в значительной степени упрощенном виде на чертеже, причем:
фиг. 1 изображает схематичный вид сверху компонентов горнодобывающей установки с длинным забоем в соответствии с изобретением;
фиг. 2 схематично изображает вид в разрезе крепи выработки с возможными монтажными положениями для измерительной системы;
фиг. 3 схематично показывает посредством рисунка расстояние, пройденное измерительным блоком в 3D-пространстве;
фиг. 4 схематично показывает посредством рисунка изменение начальной точки, измеренное посредством измерительного устройства, для отдельной серии измерений с использованием измерительной системы в забое и
фиг. 5 схематично показывает корпус и направляющую систему измерительного блока, направляемого посредством гравитации.
На фиг. 1 схематично показана горнодобывающая установка для выемки длинными забоями, обозначенная в целом ссылочной позицией 10. Из компонентов подземной горнодобывающей установки для добычи (разработки) полезных ископаемых, таких как уголь, в забое, обозначенном ссылочной позицией 1, показаны забойный конвейер 2 с основным приводом 3 и вспомогательным приводом 4, выемочный комбайн, расположенный у забойного конвейера 2, в виде выемочной машины 9, основная выработка 5 с деревянной крепью 6 выработки и вспомогательная выработка 7 с соответствующей деревянной крепью 8 выработки.
Выемочная машина 9 может представлять собой угольный струг, причем выемочная машина 9 может быть использована для разработки угольного пласта или месторождения полезных ископаемых 12 в забое 11. Материал, добытый при помощи выемочной машины 9, перемещается забойным конвейером 2 в основную выработку 5, где он пропускается на переправляющий конвейер или штрековый конвейер 16, который может продолжаться ленточной конвейерной системой. Как, по существу, известно, забой 1 поддерживается открытым посредством оградительной крепи 13, которая содержит множество взаимно одинаковых опорных стоек 19. В каждой опорной стойке 19 оградительной крепи 13 расположено движущее устройство 14, которое в каждом случае может состоять из одного проталкивающего или перемещающего стержня 15, который может быть гидравлически нагруженным в обоих направлениях, чтобы проталкивать забойный конвейер 2 по необходимости, и секция за секцией в рабочем направлении (стрелка А) или подтягивать отдельные опорные стойки 19 оградительной крепи 13 в направлении работы. Забой 1 поддерживается открытым посредством оградительных покрытий (кровельного покрытия, оградительного щита), и окружающая порода может только вклиниваться и образовывать так называемые старые выработки после продвижения отдельных опорных стоек 19, как известно специалисту по горнодобывающим установкам в подземной добыче полезных ископаемых.
При активной работе забой 11 перемещается в направлении стрелки А и компоненты горнодобывающей установки 1, такие как, в частности, оградительная крепь 13, забойный конвейер 2 и штрековый
конвейер 16, должны отслеживать данное перемещение и инициировать данное перемещение, соответственно. Вследствие внешних условий, таких как внезапные обрушения породы, обвал пласта или выработки, извилистая траектория залегания пласта вследствие люфта в подшипниках и др., положение отдельных компонентов изменяется относительно строго прямолинейного курса, показанного схематично на фиг. 1, при этом положение в данный момент по возможности многих компонентов установки должно быть определено с максимально возможной точностью и, возможно, также визуально отображено на поверхности земли. Для того чтобы определить отклонения в положении относительно контрольной точки Pref, заданной или измеренной методами маркшейдерской съемки, направляющая система 21 для измерительного блока 22, который может перемещаться возвратно-поступательно вдоль направляющей системы 21, предпочтительно в пределах направляющей системы 21, первой измерительной системы 20, обозначенной ссылочной позицией 20 на завальной стороне, расположена целиком в забойном конвейере 2 в показанном примерном варианте осуществления, т.е. на стороне, обращенной от лица забоя 11. Посредством измерительного блока 22, показанного схематично, который в данном случае содержит цилиндрический модульный корпус 23, в котором предпочтительно размещаются гироскоп в качестве измерительного датчика, радиопередающее устройство, источник напряжения и процессор (ЦП), при этом изменения положения по сравнению с предыдущим курсом или контрольной точкой Pref, соответственно, могут быть определены вдоль данного курса направляющей системы 21. Измерительный блок, который может перемещаться возвратно-поступательно на отдельной направляющей системе 21, может перемещаться независимо от выемочной машины 9, расположенной на забойном конвейере 2 и, в частности, быстрее последней, поэтому информация, связанная с соответствующими текущими пространственными координатами, может быть определена и зарегистрирована с приблизительно произвольно высокой плотностью и скоростью. Поскольку направляющая система 21 для измерительного блока 22 прикреплена к забойному конвейеру или может быть даже находиться внутри забойного конвейера 2 или в забое, если, например, в качестве направляющей системы используется шланг или трубчатый канал или др., измерительный блок 22 одновременно выдает сигнал, характеризующий курс забоя во всех трех пространственных направлениях.
На фиг. 3 схематично показано как координаты для изменений положения в трех пространственных направлениях х, у и z определяются посредством измерительного блока 22 в точках последовательных
точках измерения в виде группы координат Ax, Ay и Az. Для того чтобы определить изменения положения или определить пространственные координаты в 3D-пространстве, в принципе можно использовать два разных метода измерения и вычисления. Либо определяют относительное отклонение для каждой точки в 3D-пространстве, всегда относительно контрольной точки Pref, посредством измерительного блока, показанного на фиг. 1, и исходя из данного отклонения вычисляют разность Ax, Ay и Az для выработки относительно контрольной точки Pref, либо измерительный блок на основе контрольной точки Pref определяет относительное отклонение для каждой точки в 3D-пространстве, всегда только относительно предыдущей точки измерения, и исходя из данного отклонения вычисляет разницу для выработки. Для того чтобы осуществить измерение, по меньшей мере одна разметка начальной точки должна инициировать начало и конец измерения, причем разметка начальной точки может совпадать, например с концевыми точками направляющей системы или с приводными устройствами 24 для измерительного блока 22, схематично показанными на фиг. 1. После нескольких измерений, которые выполняют по секциям по соображениям дублирования, продвигают вперед оградительную крепь 13 или проталкивают забойный конвейер 2 соответственно. Степень продвижения вперед или проталкивания, например в направлении х, получается из координат х, определяемых для достижения требуемого положения забоя. Из координат у, z определяют данные прорубания кровли и пола для выемочной машины 9.
Во время процесса проталкивания забойного конвейера 2 проталкивают также основной привод 3 и вспомогательный привод 4. Со ссылкой на контрольную точку Pref, которая в лучшем случае может совпадать с предыдущим положением основного привода 3, это дает смещение начальной точки P' для серии М измерений, как показано схематично со значительной степенью упрощения на фиг. 4. После каждого процесса проталкивания основного привода начальная точка сдвигается в точку P'1 после первого процесса перемещения и в точку P'2 после второго процесса перемещения, и для определения пространственных координат для соответствующей начальной точки P'1, P'2 и т.д., при этом с основным приводом соединяют измерительное устройство 25, которое может быть предпочтительно постоянно установленным на основном приводе или соответствующем приводном устройстве 24 для измерительного блока 22 и может также содержать гироскоп для определения изменений положения относительно контрольной точки Pref. Измерительное устройство 25 может также представлять собой элемент комбинированного измерительного и оценочного устройства, для того чтобы из данных измерений измерительного блока 22 и измерительного устройства 25 вычислять изменения положения относительно контрольной точки Pref. Такое измерительное и оценочное устройство регистрирует относительную выработку между начальными точками P'1 и P'2 и, в совокупности с данными из подвижного измерительного блока 22, способно вычислять относительное положение в пространстве. Если предположить, что задана, т.е. известна по маркшейдерской съемке, контрольная точка Pref, то другие положения могут быть также определены из
данных измерений в абсолютных координатах в пространстве.
Для обеспечения данного вычисления требуются дополнительные элементы, такие как, в частности, беспроводная передача данных для связи с измерительным блоком 22, и производительность компьютера и алгоритмы для вычисления положения измерительного устройства 25 и положения измерительного блока 22 в любой момент времени. Кроме того, может быть предусмотрена связь с системами более высокого уровня, например с системой управления забоем. Кроме того, перед началом серии измерений должна быть инициирована разметка начальной точки и возможно перенастройка измерительного блока 22. Разметка и перенастройка измерительного датчика измерительного блока используются для минимизации ошибок, зависящих от времени, обусловленных увеличенным дрейфом в случае дешевых гирокомпасов. Разметка используется как узел для измерительной линии и соответственно как перекалибровка. Процесс перекалибровки может повторяться произвольное число раз.
Помимо первой измерительной системы 20 в забое может быть предусмотрена вторая измерительная система 30 в выработке у деревянной крепи 6 или, в качестве альтернативы, также у забойного конвейера, которая, в свою очередь, может содержать направляющую систему 31 и измерительный блок 32, который способен совершать возвратно-поступательные движения вдоль направляющей системы 31, как и в первой измерительной системе 20. Если измерительный блок 32 в качестве измерительного датчика содержит гироскоп, то может быть также обеспечено обнаружение усадок, например в дополнение к оптимизации положения забоя, осуществляемой посредством первой измерительной системы 20. Как схематично показано на фиг. 2, направляющая система 31 второй измерительной системы может быть установлена в разных положениях, таких как, например, у кровли деревянной крепи 6 выработки, у пола, у штрекового конвейера и др., для определения их смещения или усадки со временем. Данная система может быть использована как для выравнивания забоя, так и для оптимизации пола/кровли (усовершенствованного контроля горизонта). Посредством измерительных систем и соответствующей системы управления забоем смещение компонентов установки, таких как оградительная крепь, забойный конвейер и др., может быть определено без необходимости измерения расстояния в выработке.
Из данных измерений, определенных посредством измерительных систем 20, 30 и, возможно, измерительного устройства 25, а также информации, вычисленной из них относительно курса забоя и курса выработки, может быть также вычислено смещение забоя Ay по углу наклона. Относительное положение измерительного устройства 25 и измерительного блока 22 в выработке 5 в каждом случае используется для определения расстояния корпуса машины от деревянной крепи 6 выработки, например посредством контрольной точки. Данное определение расстояния представляет собой метод непрямого измерения, поскольку расстояние вычисляется тригонометрическими методами. Измерение расстояния повторяется со временем, регистрируется и в результате обеспечивает информацию об усадке выработки (смещении головной части) и/или о положении забоя и его компонентов и/или компонентов в выработке (смещении забоя).
На фиг. 5 схематично в значительно упрощенном виде показан измерительный блок 52, который способен перемещаться в шланге 57 в качестве направляющей системы, с низко расположенным центром тяжести, для того чтобы обеспечить перемещение без вращения и поворота измерительного блока 52 в круговом внутреннем пространстве шланга 57. В показанном примерном варианте осуществления почти вся нижняя половина цилиндрического модульного корпуса 53 заполнена балансировочным грузом 56, тогда как функциональные элементы, такие как гироскоп и инерциальный датчик, ЦП и радиопередающее устройство (не показанные) предпочтительно размещаются в верхней половине корпуса. Балансировочный груз может быть также образован посредством тяжелого блока аккумуляторных батарей.
Перемещение без вращения может быть также обеспечено посредством профилирования внутренней стенки и приспособленного профилирования корпуса в качестве принудительного направления для измерительного блока (не показанного). Все описание было приведено для горнодобывающих установок с длинными забоями для разработки длинными забоями. Измерительная система может быть также использована с другими подземными выемочными машинами и установками, такими как, в частности, проходческие комбайны непрерывного действия, в которых в большинстве случаев не используются ни оградительная крепь, ни движущие устройства.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система определения, по меньшей мере, местонахождения или относительного положения компонентов установки для добычи полезных ископаемых, таких как забойный конвейер (2) для перемещения добытого материала, оградительная крепь (13) для поддержания забоя (1) открытым, движущее устройство (14) для продвижения забойного конвейера (2) и оградительная крепь (13) во время активной работы, выемочная машина (9), которая выполнена с возможностью перемещения вдоль забойного конвейера (2), и штрековый конвейер (16); содержащая измерительную систему (20), содержащую измерительный блок с измерительным датчиком, выполненным с возможностью определения местонахождения или относительного положения одного или более компонентов установки, и направляющую систему (21), при этом измерительный блок (22) выполнен с возможностью перемещения между двумя точками направляющей системы (21) вдоль по меньшей мере одного и более компонентов установки в забое по
средством направляющей системы (21), причем перемещение измерительного блока (22) не зависит от перемещения выемочной машины (9).
2. Система по п.1, в которой измерительный блок (22) выполнен с возможностью перемещения быстрее, чем выемочная машина (9).
3. Система по п.1, в которой измерительный блок (22) выполнен с возможностью перемещения посредством текучей среды в герметично закрытой направляющей системе.
4. Система по п.3, в которой герметично закрытая направляющая система включает в себя шланг или трубу, а текучая среда выбрана из группы, состоящей из сжатого воздуха, газа, воды, масла или масляной эмульсии.
5. Система по п.3, в которой направляющая система (21) содержит приводное устройство, которое переключают между нагнетанием и всасыванием.
6. Система по п.3, в которой направляющая система содержит два приводных устройства (24), которые являются одним из всасывающих устройств и нагнетающих устройств.
7. Система по п.1, в которой направляющая система содержит концевую точку, перемещающуюся вместе с выемочной машиной.
8. Система по п.1, в которой измерительный блок является перемещаемым механически вдоль направляющей системы посредством привода для измерений.
9. Система по п.1, в которой вблизи, по меньшей мере, штрекового конвейера, переправляющего конвейера или по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера (2) расположено измерительное устройство (25), при этом, по меньшей мере, изменение местонахождения и относительного положения компонента установки, изменение положения и местонахождения начальной точки (P') для серии измерений с помощью измерительной системы (20) или положение и местонахождение по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера (2) может быть определено из данных измерений измерительного устройства (25) в сочетании с контрольной точкой (Pref).
10. Система по п.9, в которой измерительная система содержит первую измерительную систему (20) и дополнительно включает в себя вторую измерительную систему (30) по меньшей мере для одного второго измерительного блока (32), при этом вторая измерительная система (30) выполнена с возможностью расположения в выработке (5) или у деревянной крепи (6), расположенной в выработке, причем вторая измерительная система (30) обеспечивает возможность определения усадки в выработке.
11. Система по п.10, которая дополнительно содержит оценивающее устройство, выполненное с возможностью приема данных, по меньшей мере, от измерительного блока (22) первой измерительной системы (20), измерительного устройства (25) или второго измерительного блока (32) второй измерительной системы (30), для пересчета принятых оценивающим устройством данных в данные о положении относительно начального положения с учетом серии измерений или контрольной точки (Pref).
12. Система по п.9, в которой измерительное устройство (25) выполнено с возможностью определения изменения положения начальной точки (P'1, P'2).
13. Горнодобывающая установка для горнодобывающих работ, содержащая
по меньшей мере один из компонентов установки:
забойный конвейер (2), предназначенный для перемещения добытого материала; оградительную крепь (13), предназначенную для поддержания забоя открытым; движущие устройства (14) для продвижения забойного конвейера (2) и оградительной крепи (13) во время активной работы;
штрековый конвейер (16); выемочную машину (9); измерительную систему (20) по п.1.
14. Горнодобывающая установка по п.13, в которой измерительный блок (22) выполнен с возможностью более быстрого перемещения, чем выемочная машина.
15. Горнодобывающая установка по п.13, в которой измерительный блок (22; 52) содержит корпус
(23; 53).
16. Горнодобывающая установка по п.15, в которой измерительный блок размещен в герметично закрытом корпусе измерительного модуля (23), а измерительный датчик включает в себя, по меньшей мере, 2D/3D-датчик положения или местонахождения, инерциальную навигационную систему, инерци-альный датчик или гироскоп.
17. Горнодобывающая установка по п.15, в которой герметично закрытая направляющая система включает в себя шланг или трубу, в которой измерительный блок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения посредством текучей среды.
18. Горнодобывающая установка по п.13, в которой измерительный блок размещен в герметично закрытом корпусе измерительного модуля (23), выполненного с возможностью принудительного направления измерительного блока.
19. Горнодобывающая установка по п.17, в которой распределение массы в корпусе (53) измерительного блока обеспечивает перемещение измерительного блока (52) в направляющей системе без вращения.
16.
20. Горнодобывающая установка по п.17, в которой корпус измерительного модуля выполнен с возможностью вращения его содержимого таким образом, что масса содержимого смещена на 90° относительно направления перемещения измерительного блока.
21. Горнодобывающая установка по п.13, в которой направляющая система содержит, по меньшей мере, шланг или трубу по меньшей мере для одного приводного устройства для обеспечения ускорения движения измерительного блока в одном или в обоих направлениях перемещения между двумя точками направляющей системы.
22. Горнодобывающая установка по п.13, в которой направляющая система (21) прикреплена к забойному конвейеру или к оградительной крепи.
23. Горнодобывающая установка по п.13, в которой вблизи, по меньшей мере, штрекового конвейера или переправляющего конвейера или по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера расположено измерительное устройство (25), при этом изменение местонахождения или относительного положения по меньшей мере одного компонента установки, начальной точки для серии измерений с помощью первой измерительной системы (20) или по меньшей мере одного привода (3) забойного конвейера (2) могут быть определены из данных измерений измерительного устройства (25) в сочетании с контрольной точкой (Pref).
24. Горнодобывающая установка по п.23, дополнительно содержащая вторую измерительную систему (30) по меньшей мере для одного второго измерительного блока (32), выполненную с возможностью расположения в выработке (5) или у деревянной крепи (6), расположенной в выработке, причем вторая измерительная система (30) обеспечивает возможность определения усадки в выработке.
25. Горнодобывающая установка по п.24, дополнительно включающая в себя оценивающее устройство, выполненное с возможностью приема данных, по меньшей мере, от измерительного блока (22) первой измерительной системы (20), измерительного устройства (25) или измерительного блока (32) второй измерительной системы (30) и пересчета в данные о положении относительно начального положения с учетом серии измерений или контрольной точки (Pref).
26. Способ определения положения компонентов установки для добычи полезных ископаемых, включающий в себя следующие этапы:
обеспечение наличия по меньшей мере одного компонента, выбранного из группы, состоящей из забойного конвейера (2) для перемещения добытого материала, оградительной крепи (13) для поддержания забоя (1) открытым, движущего устройства (14) для продвижения забойного конвейера (2) и оградительной крепи (13) во время активной работы, выемочной машины (9), которая выполнена с возможностью перемещения вдоль забойного конвейера (2), и штрекового конвейера (16);
определение, по меньшей мере, положения или местонахождения по меньшей мере одного компонента установки посредством измерительной системы (20) по п.1.
27. Способ по п.26, в котором расстояние по меньшей мере одного компонента установки в забое или в выработке от деревянной крепи выработки и изменение местонахождения и относительного положения другого компонента установки определяют из данных измерений второй измерительной системы (30) в выработке и данных измерений измерительного устройства (25) в сочетании с контрольной точкой (Pref).
28. Способ по п.27, в котором начальная точка (P'1, P'2), относительно которой определяют начало измерения при каждом перемещении измерительного блока в серии измерений, размещена в направляющей системе измерительной системы.
27.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
023855
- 1 -
023855
- 1 -
023855
- 1 -
023855
- 4 -
023855
- 9 -