Изобретение относится к способу управления режущей очистной машиной, которая предназначена для движения в длинных забоях в лаве вдоль фронта очистных работ, при котором с помощью по меньшей мере одной предусмотренной на выемочной машине инфракрасной камеры (10) наблюдают за тепловым излучением каждого нового вскрытого очистного забоя (4) и на основании этого наблюдения генерируют данные управления для последующего выемочного хода. Для освобождения этого способа от помех и лучшей реализуемости на практике по изобретению наблюдение за излучением тепла осуществляют перпендикулярно очистному забою (4) и с минимальным расстоянием от режущих инструментов очистной машины, определяют пакет (X) маркирующих слоев с характерным чередованием граничных поверхностей между слоями различной теплопроводности, в конце каждого выемочного хода на основании тепловых изображений определяют прохождение этого пакета (X) маркирующих слоев относительно верхней и нижней граничной поверхности лавы и на основании этого прохождения пакета маркирующих слоев генерируют данные управления для следующего рабочего хода очистной машины.

[0001] Способ управления применяемой, в частности, в угольных шахтах режущей очистной машиной, которая перемещается в длинных забоях в лаве вдоль фронта очистных работ, при котором с помощью по меньшей мере одной предусмотренной на очистной машине инфракрасной камеры наблюдают за тепловым излучением каждого нового вскрытого очистного забоя (4) и на основании этого наблюдения генерируют данные управления для следующего рабочего хода очистной машины, отличающийся тем, что:

[0002] Способ по п.1, отличающийся тем, что тепловые изображения во время выемочного хода вдоль очистного забоя (4) получают в зависимости от пути с регулярными интервалами и в конце выемочного хода объединяют в общее тепловое изображение (13) очистного забоя (4), которое показывает прохождение пакета (X) маркирующих слоев относительно верхней и/или нижней граничной поверхности лавы, и затем на основании этого общего теплового изображения (13) автоматически или с поддержкой человека генерируют управляющие данные для следующего рабочего хода очистной машины.

[0003] Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении пакета (X) маркирующих слоев определяют граничные поверхности между слоями различной теплопроводности посредством обнаружения кромок (преобразования Хафа).

[0004] Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью по меньшей мере еще одной инфракрасной камеры (14) дополнительно создают тепловое изображение соответствующей новой вскрытой верхней граничной поверхности лавы и это дополнительное тепловое изображение анализируют относительно наличия угля или породы и учитывают при генерировании управляющих данных для следующего выемочного хода.

Изобретение относится к способу управления применяемой, в частности, в угольных шахтах режущей очистной машиной, которая предназначена для движения в длинных забоях в лаве вдоль фронта очистных работ, в котором с помощью по меньшей мере одной предусмотренной на очистной машине инфракрасной камеры наблюдают за тепловым излучением нового вскрытого очистного забоя и на основании этого наблюдения генерируют данные управления для следующего рабочего хода очистной машины.

Такой способ известен из WO 2006/119534 А1. Известный способ исходит из известного каждому горняку или геологу явления, состоящего в том, что в пластовые месторождения, например, в угольные месторождения, в подлежащий добыче материал часто включены тонкие слои породы, которые проходят параллельно кровле и подошве пласта. Исходя из этого, указанный выше способ исходит из представления того, что при использовании режущих очистных машин в пластах с такими включенными слоями породы, в эти слои породы вносится при очистных работах больше энергии (тепла трения), чем в окружающий уголь, и поэтому включенные слои породы нагреваются сильнее, чем окружающий уголь. Это усиленное нагревание обнаруживается в известных способах с помощью инфракрасной камеры с целью измерения, тем самым, расстояния этих включенных слоев породы до нижней и/или верхней граничной поверхности лавы и управления на основании этого измерения очистной машиной во время следующего очистного хода.

Для того чтобы между исполнительной зоной выемочных инструментов и измерением с помощью инфракрасной камеры терялось как можно меньше внесенного тепла, необходимо измерять излучение тепла как можно ближе и непосредственно на границе с исполнительной зоной очистного инструмента очистной машины.

Известный способ не нашел широкого распространения на практике, а именно, по различным причинам. С одной стороны, нагревание за счет вносимой работы резания, в частности, при тонких слоях породы или слоях из мягкой или ломкой породы, немного выше, чем в окружающем угле. С другой стороны, при измерении в непосредственно граничащей с зоной резания очистной машины зоне возникает ряд проблем, которые делают почти невозможным достаточно точное определение теплового излучения. Сначала необходимо по соображениям имеющегося места располагать оптическую ось инфракрасной камеры с наклоном к очистному забою, за счет чего возникает трапециевидное искажение измерительного поля. К этому добавляется то, что это искаженное измерительное поле находится в зоне очень сильной пылевой нагрузки, где дополнительно к этому еще распыляется вода с целью осаждения пыли. Пыль и водяной туман также сильно затрудняют измерение нового вскрытого очистного забоя. Наконец, возможно, что включенный в прохождение пласта слой породы выклинивается или как-то иначе теряется. В этом случае ориентированное на этот слой породы управление теряет ориентир.

Поэтому задачей изобретения является модификация способа указанного в начале вида так, что он становится пригодным для практики и исключает указанные выше проблемы.

Для решения этой задачи изобретение предлагает, исходя из способа указанного в начале вида,

a) вести наблюдение за излучением тепла очистного забоя, осуществляющееся перпендикулярно очистному забою, при этом края измеряемого инфракрасной камерой измерительного поля при рассматривании в продольном направлении лавы находятся на расстоянии от режущих инструментов очистной машины, которое соответствует по меньшей мере половине ширины измерительного поля,

b) при наблюдении излучения тепла очистного забоя определять пакет маркирующих слоев с характерным чередованием пограничных поверхностей между слоями различной теплопроводности,

c) в конце каждого выемочного хода на основании полученных во время этого выемочного хода тепловых изображений определять прохождение этого пакета маркирующих слоев относительно верхней и нижней граничных поверхностей лавы,

d) на основании этого прохождения пакета маркирующих слоев генерировать данные управления для следующего рабочего хода очистной машины.

В отличие от ранее известного способа способ согласно изобретению ориентирован больше не на включенные в пласт угля более твердые слои породы, а на саму структуру слоев угольного пласта. Как известно, угольные пласты являются не гомогенными вследствие истории происхождения, а состоят из различных следующих друг над другом, имеющих различную толщину полос, которые в угольной петрографии называются мацералями (например, витрит, дурит, кларит или фузит) и имеют различные физические и химические свойства. К различным физическим свойствам относится, среди прочего, теплопроводность.

На каждом новом вскрытом очистном забое происходит отток тепла из более теплого горного массива в более холодную атмосферу пространства лавы. Однако этот отток тепла не является равномерным по толщине пласта, а является более интенсивным там, где нетронутый уголь имеет более высокую теплопроводность, и меньше там, где теплопроводность нетронутого угля меньше. Таким образом, в целом образуется по всей толщине угольного пласта особый температурный профиль, который аналогично отпечатку пальцев является характерным для этого угольного пласта.

Особенно характерным является чередование граничных поверхностей между слоями различной теплопроводности. Эти граничные поверхности распознают при наблюдении очистного забоя с помощью инфракрасной камеры за счет того, что в зоне этих граничных поверхностей в небольшой зоне толщины измеряют относительно большую разницу температур. Таким образом, можно внутри угольного пласта задавать пакет маркирующих слоев с особенно характерным чередованием граничных поверхностей между слоями различной теплопроводности и применять положение этого пакета маркирующих слоев внутри пласта для генерирования управляющих данных.

Это принципиально новое определение пакета маркирующих слоев обеспечивает возможность расположения инфракрасной камеры на таком расстоянии от зоны резания очистной машины, что на измерение не оказывает отрицательного влияния искажение измерительного поля за счет пыли или водяного тумана. За счет этого, в частности, можно получать значительно более точное и тонко дифференцированное тепловое изображение угольного пласта и на основании этого теплового изображения определять указанный выше пакет направляющих слоев в угольном пласте.

Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения способа согласно изобретению предусмотрено, что тепловые изображения во время выемочного хода вдоль очистного забоя получают в зависимости от пути с регулярными интервалами и в конце выемочного хода их объединяют в общее тепловое изображение очистного забоя, которое показывает прохождение пакета маркирующих слоев относительно верхней и/или нижней граничной поверхности лавы, и затем на основании этого общего теплового изображения автоматически или с поддержкой человека генерируют управляющие данные для следующего рабочего хода очистной машины.

Соединение отдельных тепловых изображений в общее тепловое изображение очистного забоя имеет то преимущество, что обеспечивается возможность исключения отдельных ошибочных измерений простым способом интерполяции. Оценка общего теплового изображения с поддержкой человека имеет то дополнительное преимущество, что основанное на горняцком опыте знание предположительного прохождения угольного пласта можно дополнительно учитывать при генерировании управляющих данных.

При определении пакета маркирующих слоев целесообразно определяют граничные поверхности между слоями различной теплопроводности посредством обнаружения кромок (преобразования Хафа (Hough-Transformation). С помощью этого способа можно из экстремально большого количества данных отдельных тепловых изображений и общего теплового изображения простым образом определять граничные поверхности между слоями различной теплопроводности и задавать поясненный выше пакет маркирующих слоев с характерным чередованием таких граничных поверхностей.

В особенно предпочтительной модификации способа согласно изобретению предусмотрено, что с помощью по меньшей мере еще одной инфракрасной камеры дополнительно создают тепловое изображение соответствующей новой вскрытой верхней граничной поверхности лавы, и это дополнительное тепловое изображение анализируют относительно наличия угля или породы и учитывают при генерировании управляющих данных для следующего рабочего хода очистной машины. Эта дополнительная инфракрасная камера сообщает лишь степень вероятности того, что разрезался уголь или побочная порода. Полученные с помощью этой камеры данные учитывают при генерировании управляющих данных для следующего выемочного хода.

Ниже приводится подробное пояснение примера выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - режущая очистная машина и расположение камеры при рассматривании перпендикулярно очистному забою;

фиг. 2 - разрез по линии II на фиг. 1 и

фиг. 3 - часть общего теплового изображения очистного забоя.

На чертежах машинное тело режущей очистной машины, в данном случае горного комбайна с барабанным исполнительным органом, обозначен позицией 1. Это машинное тело снабжено внизу полозьями 2, которые предназначены для перемещения на забойном конвейере 3 вдоль очистного забоя 4 лавы. Таким образом, забойный конвейер 3 является одновременно рельсом для прохождения режущей очистной машины.

На лежащие спереди и сзади в направлении движения концы опираются установленные на машинном теле 1 поворотные рычаги 5 и 6, каждый из которых несет режущие валики 7 и 8, которые снабжены по окружности режущими инструментами.

Примерно в середине машинного тела 1 находится опора 9 камеры, на которой смонтирована инфракрасная камера 10, оптическая ось 11 которой проходит перпендикулярно очистному забою 4.

Инфракрасная камера 10 охватывает в очистном забое прямоугольное измерительное поле 12, которое показано на фиг. 1 штрихпунктирными линиями. Боковые края этого измерительного поля 12 имеют при рассматривании в направлении лавы расстояние от режущих инструментов очистной машины, которое соответствует по меньшей мере половине ширины измерительного поля 12. За счет прохождения оптической оси 11 перпендикулярно очистному забою 4 и указанного минимального расстояния обеспечивается отсутствие искажений измерения тепла инфракрасной камерой 10 вследствие работы режущих инструментов за счет возникновения пыли или за счет распыляемого водяного тумана. Естественно, лучше всего, если расстояние между режущими инструментами очистной машины и измерительным полем 12 инфракрасной камеры 10 является как можно большим. Поэтому в показанном примере выполнения инфракрасная камера 10 расположена примерно посредине на машинном теле 1. Таким образом, измерительное поле 12 инфракрасной камеры 10 имеет максимально большое расстояние от всех режущих инструментов очистной машины, а именно, расстояние, которое значительно больше, чем общая ширина измерительного поля 12.

Инфракрасная камера 10 создает во время рабочего хода очистной машины вдоль очистного забоя 4 с регулярными интервалами тепловые изображения, каждое из которых охватывает все измерительное поле и которые перекрываются в продольном направлении лавы. Отдельные тепловые изображения соединяются в конце очистного хода посредством совмещения в общее тепловое изображение 13, часть которого показана на фиг. 3. На этом общем тепловом изображении 13 можно отчетливо видеть характерную для этого пласта последовательность слоев мацераля различной теплопроводности. При этом за счет обнаружения кромок (преобразования Хафа) подчеркиваются граничные поверхности между слоями различной теплопроводности, так что отчетливо можно видеть также небольшие различия теплопроводности отдельных мацералей.

При оценке общего теплового изображения 13 внутри толщины пласта выделяют пакет маркирующих слоев, который имеет особенно характерное чередование граничных поверхностей между слоями различной теплопроводности. Такой пакет маркирующих слоев обозначен в показанном на фиг. 1 примере выполнения позицией X.

Такой пакет маркирующих слоев проходит в нормальном случае на равном расстоянии от кровли и подошвы пласта. На этом основании можно с помощью измеренных расстояний между пакетом X маркирующих слоев и вскрытыми очистной машиной верхней и нижней граничными поверхностями лавы определять, следует ли прохождение лавы прохождению пласта или нет. Если в этих обоих прохождениях возникают различия, то можно генерировать управляющие данные для следующего рабочего хода очистной машины, которые управляют очистной машиной так, что эти оба прохождения снова сближаются, т.е. что прохождение лавы максимально точно следует прохождению пласта.

Описанное выше управление можно улучшить тем, что на машинном теле 1 очистной машины будет установлена другая инфракрасная камера 14, которая направлена на новую вскрытую верхнюю граничную поверхность лавы и создает дополнительно тепловые изображения этой верхней граничной поверхности. Эти тепловые изображения анализируются в отношении присутствия угля или породы с целью получения управляющих данных, с помощью которых можно дополнительно управлять очистной машиной во время следующего рабочего хода так, что прохождение верхней граничной поверхности лавы максимально точно и без потерь угля следует прохождению кровли пласта.