相關(guān)申請的交叉引用

本申請涉及共同提交的申請?zhí)枮?5/080,344的美國專利申請(代理人案號：051077-9631-us00)，其全部內(nèi)容通過引用而并入本申請。

本發(fā)明涉及用于檢測在地下開采環(huán)境中使用的輸送機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

長壁開采系統(tǒng)可以用于開采煤炭區(qū)塊，或者其它被稱為長壁區(qū)塊(longwallblock)的礦石。長壁區(qū)塊包括采煤工作面(或采礦工作面)，從所述采煤工作面(或采礦工作面)移除煤炭(或礦石)。兩條巷道，即主門巷道和尾門巷道，沿著長壁區(qū)塊的兩側(cè)延伸，并與采礦工作面正交。長壁開采系統(tǒng)包括動(dòng)力頂板支撐件，以支撐頂板和長壁系統(tǒng)上方的上覆巖石。長壁采掘機(jī)(longwallshearer)沿長壁區(qū)塊的采礦工作面移動(dòng)，并將礦石從采礦工作面采掘到刮板輸送機(jī)(afc)上。刮板輸送機(jī)沿著采礦工作面延伸，并將礦石朝主門巷道輸送。當(dāng)?shù)V石已經(jīng)被拖曳到主門巷道時(shí)，連接到刮板輸送機(jī)的梁式分段裝載機(jī)(bsl)通過轉(zhuǎn)向(例如90度)而將來自刮板輸送機(jī)的礦石轉(zhuǎn)移到沿著主門巷道放置的帶式輸送機(jī)上。在長壁采掘機(jī)采掘一層采礦工作面之后，長壁系統(tǒng)向前移動(dòng)以采掘下一層。由于開采環(huán)境和其它因素，采礦工作面可能變得不平整，并且刮板輸送機(jī)(采掘機(jī)沿著刮板輸送機(jī)行進(jìn))可能變得無法與采礦工作面對準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在某一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于檢測長壁開采系統(tǒng)的工作面對準(zhǔn)和操縱長壁開采系統(tǒng)的工作面的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：檢測裝置，所述檢測裝置被安裝在主門巷道內(nèi)；第一指示器裝置，所述第一指示器裝置安裝在所述長壁開采系統(tǒng)的采掘機(jī)上，以指示所述采掘機(jī)相對于所述檢測裝置的位置；以及控制器，所述控制器被連接至所述檢測裝置。所述控制器被配置成：當(dāng)所述采掘機(jī)沿采礦工作面移動(dòng)時(shí)，確定所述采掘機(jī)的采掘機(jī)路徑?；谟伤鰴z測裝置接收的、來自所述第一指示器裝置的信號來確定所述采掘機(jī)路徑。所述控制器還被配置成：基于所述采掘機(jī)路徑生成工作面對準(zhǔn)的指示。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于檢測長壁開采系統(tǒng)的工作面對準(zhǔn)和操縱長壁開采系統(tǒng)的工作面的方法。所述方法包括：通過檢測裝置接收來自采掘機(jī)上的第一指示器裝置的信號，所述信號指示所述長壁開采系統(tǒng)的采掘機(jī)的位置。所述方法還包括：通過連接至所述檢測系統(tǒng)的控制器確定所述采掘機(jī)的沿采礦工作面的采掘機(jī)路徑?；谟伤鰴z測裝置接收的信號來確定所述采掘機(jī)路徑。所述方法還包括：基于所述采掘機(jī)路徑，通過所述控制器生成工作面對準(zhǔn)的指示。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于檢測長壁開采系統(tǒng)的工作面對準(zhǔn)和操縱長壁開采系統(tǒng)的工作面的控制器。所述控制器包括電子處理器和存儲在存儲器中的可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令被配置成：確定采掘機(jī)的沿采礦工作面的采掘機(jī)路徑?；谟蓹z測裝置接收的、來自第一指示器裝置的信號來確定所述采掘機(jī)路徑，其中所述檢測裝置連接至所述控制器并且位于主門巷道內(nèi)。所述控制器還包括存儲在存儲器中的可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令被配置成執(zhí)行下述步驟：基于所述采掘機(jī)路徑，生成工作面對準(zhǔn)的指示。

在詳細(xì)說明本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明在其應(yīng)用上不限于在以下描述中闡述或在附圖中示出的組件的配置和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實(shí)施例并且能夠以各種方式實(shí)踐或執(zhí)行。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本文使用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，并且不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其變體的使用意在包括其后列出的項(xiàng)目及其等同物以及附加項(xiàng)目。除非另有說明或限制，否則術(shù)語“安裝”，“連接”，“支撐”和“耦接”及其變體被廣義上使用并且包括直接和間接安裝、連接、支撐和耦接。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以包括硬件、軟件和電子組件或模塊，出于討論的目的，可以將其顯示和描述為好像大部分組件僅以硬件實(shí)現(xiàn)。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員基于對具體實(shí)施例的閱讀將認(rèn)識到，在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的基于電子的方面可以軟件實(shí)施(例如，存儲在非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上)，其可由諸如微處理器和/或?qū)Ｓ眉呻娐?“asic”)的一個(gè)或多個(gè)電子處理器執(zhí)行。因此，應(yīng)當(dāng)注意，可以使用多個(gè)基于硬件和軟件的設(shè)備以及多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)組件來實(shí)施本發(fā)明。例如，說明書中描述的“服務(wù)器”和“計(jì)算裝置”可以包括一個(gè)或多個(gè)處理單元、一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)模塊、一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出接口以及連接組件的各種連接(例如，系統(tǒng)總線)。

通過考慮以下具體實(shí)施方式和附圖，本發(fā)明的其它方面將變得更為明顯。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明某一實(shí)施例的長壁開采系統(tǒng)的透視圖。

圖2示出了地下礦井的示例，在該地下礦井中可以操作圖1的長壁開采系統(tǒng)。

圖3示出了長壁開采系統(tǒng)的工作面對準(zhǔn)。

圖4示出了與圖1的長壁開采系統(tǒng)一起使用的檢測系統(tǒng)，其被配置成實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明某一實(shí)施例的、用于圖1所示長壁開采系統(tǒng)的控制器。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明某一實(shí)施例的、用于檢測圖1所示長壁開采系統(tǒng)的工作面對準(zhǔn)的過程。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明某一實(shí)施例的、用于控制圖1所示長壁開采系統(tǒng)的過程。

圖8a和8b示出了長壁開采裝備的布置，以校正圖1所示長壁開采系統(tǒng)的工作面對準(zhǔn)。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以在缺少一個(gè)或多個(gè)這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其它情況下，沒有描述公知的特征，以避免使本發(fā)明變得模糊。

圖1示出了長壁開采系統(tǒng)100。在示出的實(shí)施例中，長壁開采系統(tǒng)100包括但不限于：長壁采掘機(jī)110、動(dòng)力頂板支撐件120、刮板輸送機(jī)130、梁式分段裝載機(jī)140、帶式輸送機(jī)150和單軌輸送系統(tǒng)160。長壁開采系統(tǒng)100用于開采礦石(例如，煤)區(qū)塊，礦石區(qū)塊可以被稱為地下礦井(例如圖2所示的地下礦井200)的長壁區(qū)塊。如圖所示，地下礦井200包括長壁區(qū)塊210、主門巷道220和尾門巷道230。長壁區(qū)塊210包括采礦工作面240，礦石從采礦工作面240移除。兩條巷道，即主門巷道220和尾門巷道230，沿著長壁區(qū)塊210的側(cè)面延伸，并且與采礦工作面240正交。

重新參考圖1，長壁采掘機(jī)110從長壁區(qū)塊210的采礦工作面240切削礦石。長壁采掘機(jī)110位于刮板輸送機(jī)130上方，并且在其沿著采礦工作面240的長度移動(dòng)時(shí)切削礦石。在一些實(shí)施例中，長壁采掘機(jī)110可以安裝在刮板輸送機(jī)130上。長壁采掘機(jī)110可以包括一個(gè)或多個(gè)切削滾筒242和244。切削滾筒242和244帶有截齒，并且在與采礦工作面平行的平面中旋轉(zhuǎn)。當(dāng)被推入采礦工作面240并旋轉(zhuǎn)時(shí)，切削滾筒242和244能夠切入采礦工作面240。

一旦從采礦工作面240采掘了礦石，礦石就會落到刮板輸送機(jī)130上，刮板輸送機(jī)130然后將礦石輸送到刮板輸送機(jī)130的、在主門巷道220處的主門端部232。刮板輸送機(jī)130沿著采礦工作面240的長度從尾門巷道230延伸到主門巷道220。刮板輸送機(jī)130可以包括能夠通過彎曲而相對于彼此移動(dòng)的一系列鋼盤。在一些實(shí)施例中，礦石由刮板輸送機(jī)130的鋼條輸送，所述鋼條布置成與刮板輸送機(jī)130的長度成90度，這些鋼條被一對循環(huán)鏈條拖曳。

在刮板輸送機(jī)130的主門端部232處，礦石被轉(zhuǎn)移到梁式分段裝載機(jī)140。梁式分段裝載機(jī)140的位置被設(shè)置成沿著主門巷道220，并且沿著長壁區(qū)塊210的肋或壁從刮板輸送機(jī)130的主門端部232延伸到帶式輸送機(jī)150。在一些實(shí)施例中，梁式分段裝載機(jī)140可以具有更靠近刮板輸送機(jī)130的柔性部分，以便通過轉(zhuǎn)彎(例如90度)把礦石轉(zhuǎn)移到刮板輸送機(jī)130的主門端部232上。在某些實(shí)施例中，梁式分段裝載機(jī)140可具有沿其長度的高程變化，以便將礦石卸放到帶式輸送機(jī)150上。在一些實(shí)施例中，梁式分段裝載機(jī)140還可以包括破碎機(jī)或粉碎機(jī)，以便防止損壞帶式輸送機(jī)150并且改善其上的負(fù)載。在一些實(shí)施例中，類似于刮板輸送機(jī)130，礦石由梁式分段裝載機(jī)140的鋼條輸送，鋼條被布置成與梁式分段裝載機(jī)140的長度成90度，這些鋼條被一對圓形鏈條拖曳。梁式分段裝載機(jī)140可以連接到主門驅(qū)動(dòng)器，并且可以沿著主門巷道220移動(dòng)，或者在主門巷道220內(nèi)橫向移動(dòng)。帶式輸送機(jī)150接收來自梁式分段裝載機(jī)140的礦石，并將礦石輸送到地面。帶式輸送機(jī)150可以從梁式分段裝載機(jī)140的端部延伸到表面。

動(dòng)力頂板支撐件120支撐地下礦井200的頂板，并且在采礦操作期間推進(jìn)刮板輸送機(jī)130。動(dòng)力頂板支撐件120的位置被設(shè)置成沿著采礦工作面240，從而為刮板輸送機(jī)130和長壁采掘機(jī)110上方的頂板提供支撐。在一些實(shí)施例中，動(dòng)力頂板支撐件120包括：頂棚及垂直和水平的液壓缸。頂棚可以通過垂直缸壓靠在頂板上，以便在采礦操作期間支撐頂板，而水平缸可以用于在長壁區(qū)塊210的縮回方向(即，圖2中向下的方向)上推進(jìn)動(dòng)力頂板支撐件120和刮板輸送機(jī)130。

單軌運(yùn)輸系統(tǒng)160支持由長壁開采系統(tǒng)使用的某種主門裝備。例如，單軌運(yùn)輸系統(tǒng)160支撐用于在開采過程期間冷卻長壁采掘機(jī)110的高壓水和液壓軟管。單軌運(yùn)輸系統(tǒng)160還承載用于操作長壁開采系統(tǒng)100的功率控制和通信電纜。

盡管在上面的描述中，長壁開采系統(tǒng)100被示出為具有所有部件的特定布局，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識到，圖1的布局僅考慮了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。其它實(shí)施例可以包括與所示布局不相同的、更多或更少的部件，并且可以執(zhí)行與在此所述的功能不同的附加功能。

當(dāng)一層長壁區(qū)塊210被開采時(shí)，長壁開采系統(tǒng)100沿采礦工作面240的方向縮回，以便開采接下來的、新露出的長壁區(qū)塊210的層。

長壁區(qū)塊210的每個(gè)新露出的礦層可能不是平整的。例如，如圖3所示，采礦工作面240向內(nèi)和向外彎曲，而不是沿著直線，例如期望的對準(zhǔn)線310。期望的對準(zhǔn)線310被顯示為垂直于主門巷道220和尾門巷道230。然而，在某些實(shí)施例中，期望的對準(zhǔn)線310可以不垂直于主門巷道220或尾門巷道230。刮板輸送機(jī)130和動(dòng)力頂板支撐件120通常遵循采礦工作面240的輪廓。確定采礦工作面240的工作面對準(zhǔn)將有助于長壁開采系統(tǒng)100沿采礦工作面240的自動(dòng)化和操縱。如下面更詳細(xì)描述的，工作面對準(zhǔn)是動(dòng)力頂板支撐件120的、相對某一直線的相對位置的一般測量，該直線在理論上從主門巷道220畫到尾門巷道230，并且垂直于主門巷道220的方向、尾門巷道230的方向或兩者。

圖4示出了圖1的長壁開采系統(tǒng)100，其包括用于確定采礦工作面240的工作面對準(zhǔn)的檢測部件。在所示的示例中，檢測部件包括檢測裝置410、拐角指示器裝置420和主門指示器裝置430。

當(dāng)長壁采掘機(jī)110沿著采礦工作面240移動(dòng)時(shí)，檢測裝置410檢測長壁采掘機(jī)110的位置。檢測裝置410可以安裝在主門裝備上(例如，在單軌運(yùn)輸系統(tǒng)160上)。主門裝備可以被配置為：當(dāng)長壁開采系統(tǒng)100前進(jìn)時(shí)，使檢測裝置410沿主門巷道220移動(dòng)，從而檢測裝置410保持對長壁采掘機(jī)110的清晰視線。在一些實(shí)施例中，檢測裝置410可以設(shè)置在主門巷道220內(nèi)的其它位置。檢測裝置410可以包括無線電檢測和測距(radar)裝置，光雷達(dá)(lidar)裝置，聲音導(dǎo)航和測距(sonar)裝置，或者能夠感測物體的角度和距離和/或空間坐標(biāo)的其它已知的電子測量設(shè)備。

拐角指示器裝置420(例如，第一指示器裝置)指示長壁采掘機(jī)110相對于檢測裝置410的位置。拐角指示器裝置420可以安裝在長壁采掘機(jī)110上，以使其具有對檢測裝置410的清晰視線。例如，拐角指示器裝置420可以安裝在長壁采掘機(jī)110的主門側(cè)，如圖4所示。在一些實(shí)施例中，拐角指示器裝置420可以安裝在長壁采掘機(jī)110的其它位置。

一個(gè)或多個(gè)主門指示器裝置430(例如，第二指示器裝置)指示主門巷道220相對于檢測裝置410的位置。具體而言，每個(gè)主門指示器裝置430均指示主門線的位置。為了簡化描述，將描述多個(gè)主門指示器裝置430中的一個(gè)，并且這樣的描述將代表主門指示器裝置430中的每一個(gè)。主門線沿主門巷道220的方向延伸。例如，主門線是主門巷道220的中心線(主門中心線320)、單軌運(yùn)輸系統(tǒng)160的中心線、或者沿著限定主門巷道220的主門中心線220的任一側(cè)上的壁面的線。在一些實(shí)施例中，單軌中心線與主門中心線320重合。主門指示器裝置430可以安裝在單軌運(yùn)輸系統(tǒng)160上，或者在主門巷道220中的另一個(gè)位置，以指示主門線的位置。當(dāng)主門指示器裝置430不在主門線上時(shí)，檢測裝置410可使用預(yù)先確定的偏移來確定主門線的位置，其中預(yù)先確定的偏移指示主門指示器裝置430相對于主門線的偏移。為了簡化討論，主門中心線320在此被一般性地作為主門線描述和使用，以確定工作面對準(zhǔn)。然而，在一些實(shí)施例中，用于確定工作面對準(zhǔn)的主門線可以相對于主門中心線320偏移。在一些實(shí)施例中，檢測裝置410在設(shè)置階段被設(shè)置在主門中心線320上并定向，從而在沒有與主門指示器裝置430通信的情況下(在這種實(shí)施例中不存在主門指示器裝置430)，主門中心線320也可以被檢測裝置410知曉。

從指示器裝置420和430接收的信號例如可以是指示器裝置產(chǎn)生的周期性信號，可以由指示器裝置響應(yīng)于來自控制器500的命令而生成(例如，通過有線或無線連接發(fā)送)，或者可以是檢測裝置410發(fā)射的信號的反映。例如，在一些實(shí)施例中，檢測裝置410包括發(fā)送器，以向指示器裝置420和420發(fā)射無線電、光或聲音信號。指示器裝置420和430包括反射器，以反射來自檢測裝置410的信號?？蛇x地，指示器裝置420和430可以包括信標(biāo)，所述信標(biāo)向檢測裝置410發(fā)射無線電、光或聲音信號。檢測裝置410也包括接收器，以接收來自指示器裝置420和430的、被反射或傳輸?shù)男盘枴Ｔ谝恍?shí)施例中，指示器裝置420和430中只有一個(gè)被用于確定采礦工作面240的工作面對準(zhǔn)和操縱長壁開采系統(tǒng)100。此外，在一些實(shí)施例中，檢測裝置410可包括安裝在不同位置的多個(gè)接收器，以從指示器裝置420和430接收位置數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施例中，比圖4所示的指示器裝置更多的指示器裝置可以用于確定采礦工作面240的工作面對準(zhǔn)和操縱長壁開采系統(tǒng)100。因此，接收器和指示器裝置的數(shù)量和位置是示例性的，且不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。

圖5示出了與長壁開采系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)490?？刂葡到y(tǒng)490包括控制器500，控制器500被連接(例如，電氣地或通信地)到各種附加模塊或組件，例如用戶接口510、一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)指示器520、電源530、一個(gè)或多個(gè)傳感器540、蠕變檢測裝置550、對準(zhǔn)檢測裝置410和頂板支撐件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)器560。

一個(gè)或多個(gè)傳感器540例如是：被配置或可操作以測量或感測長壁采掘機(jī)110的特性(例如，采掘機(jī)位置、采掘機(jī)速度等)的傳感器，被配置或可操作以測量或感測諸如刮板輸送機(jī)130、梁式分段裝載機(jī)140和帶式輸送機(jī)150等輸送機(jī)的特性(例如，鏈條位置、鏈條速度、鏈條張力等)的傳感器，被配置或可操作以測量或感測電特性(例如，電流、電壓、功率因數(shù)、扭矩、速度、輸入功率、輸出功率等)的在長壁開采系統(tǒng)100內(nèi)的功率變換器，可操作成生成與輸送機(jī)的負(fù)載有關(guān)的信號的測力元件或傳感器(例如張力傳感器、荷載銷釘?shù)?等。

控制器500包括硬件和軟件的組合，除了其他之外，其可操作成：生成關(guān)于長壁開采系統(tǒng)100的健康狀況的輸出，控制長壁開采系統(tǒng)100的操作，激活一個(gè)或多個(gè)指示器520(例如，液晶顯示器“l(fā)cd”)，監(jiān)測長壁開采系統(tǒng)100的操作。在一些實(shí)施例中，控制器500包括多個(gè)電氣和電子部件，其向控制器500和/或長壁開采系統(tǒng)100內(nèi)的部件和模塊提供電力、操作控制和保護(hù)。例如，除了其他之外，控制器500包括電子處理器580(例如，微處理器、微控制器或另一合適的可編程裝置)、存儲器590、輸入單元502和輸出單元504。除了其他之外，電子處理器580包括：控制單元582、算術(shù)邏輯單元(“alu”)584和多個(gè)寄存器586，并且使用諸如改進(jìn)的哈佛架構(gòu)、馮諾依曼架構(gòu)等已知的計(jì)算機(jī)架構(gòu)來實(shí)施電子處理器580。通過一個(gè)或多個(gè)控制和/或數(shù)據(jù)總線(例如，公共總線506)連接電子處理器580、存儲器590、輸入單元502和輸出單元504以及連接到控制器500的各種模塊。在圖5中以示例性的目的大致示出了控制和/或數(shù)據(jù)總線。根據(jù)本文所描述的發(fā)明，使用用于各種模塊和組件之間的互連和通信的一個(gè)或多個(gè)控制和/或數(shù)據(jù)總線對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。在一些實(shí)施例中，部分地或完全地在半導(dǎo)體芯片上實(shí)施控制器500，該半導(dǎo)體芯片可以是現(xiàn)場可編程門陣列(“fpga”)、專用集成電路(“asic”)、比例積分微分(pid)控制器等。

存儲器590包括：例如，程序存儲區(qū)域和數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。程序存儲區(qū)域和數(shù)據(jù)存儲區(qū)域可以包括不同類型的存儲器的組合，諸如只讀存儲器(“rom”)、隨機(jī)存取存儲器(“ram”)(例如動(dòng)態(tài)ram[“dram”]、同步dram[“sdram”]等)、電可擦除可編程只讀存儲器(“eeprom”)、閃存、硬盤、sd卡或其它合適的磁、光、物理或電子存儲器設(shè)備或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。電子處理器580連接到存儲器590，并能夠執(zhí)行軟件指令，軟件指令能夠被存儲在存儲器590的ram(例如，在執(zhí)行期間)、存儲器590的rom(例如，以基本永久的方式)，或諸如另一存儲器或磁盤的另一非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。在長壁開采系統(tǒng)100的實(shí)施中包括的軟件可以存儲在控制器500的存儲器590中。軟件包括：例如，固件、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用、程序數(shù)據(jù)、過濾器、規(guī)則、一個(gè)或多個(gè)程序模塊和其它可執(zhí)行指令。除了其他方面，控制器500被配置或可操作以從存儲器檢索并且執(zhí)行與本文所述的控制過程和方法有關(guān)的指令等。在其它結(jié)構(gòu)中，控制器500包括額外的、更少的或不同的部件。

控制器500根據(jù)從對準(zhǔn)檢測裝置410接收的位置數(shù)據(jù)來確定工作面對準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，控制器500還可以從蠕變檢測裝置550接收工作面蠕變信息。在一些實(shí)施例中，蠕變檢測裝置550類似于題為“長壁系統(tǒng)蠕變檢測”的共同未決的美國專利申請第______號中公開的檢測裝置，其全部內(nèi)容通過引用而并入本文。雖然對準(zhǔn)檢測裝置410和蠕變檢測裝置550被示出為兩個(gè)單獨(dú)的部件，但是在其它實(shí)施例中，可以使用一個(gè)組合的檢測裝置來檢測工作面的蠕變和工作面的對準(zhǔn)。

頂板支撐件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)器560由從控制器500或另一個(gè)相關(guān)聯(lián)的控制器接收的控制信號控制。每個(gè)動(dòng)力頂板支撐件120均與刮板輸送機(jī)130的一部分相關(guān)聯(lián)，并使用液壓油缸推進(jìn)刮板輸送機(jī)130的該部分。通過控制液壓油缸的移動(dòng)量，驅(qū)動(dòng)器560可以改變刮板輸送機(jī)130推進(jìn)的角度。在一些實(shí)施例中，控制器500使用檢測裝置410，550、一個(gè)或多個(gè)傳感器540和一個(gè)或多個(gè)存儲的程序或模塊來自主地控制驅(qū)動(dòng)器560和長壁開采系統(tǒng)100。在其它實(shí)施例中，控制器500基于手動(dòng)輸入和自動(dòng)控制的組合來控制驅(qū)動(dòng)器560和長壁開采系統(tǒng)100。

用戶接口510提供接口，以接收用戶控制并提供用戶反饋來控制和監(jiān)測長壁采掘機(jī)110、輸送機(jī)130，140，150和/或長壁開采系統(tǒng)100。例如，用戶接口510被可操作地連接到控制器500，以控制長壁采掘機(jī)110的速度、輸送機(jī)130，140，150的速度、驅(qū)動(dòng)器560的速度、采掘機(jī)循環(huán)之間的縮回量等。用戶接口510可以包括數(shù)字和模擬的、輸入或輸出裝置的組合，其被用于實(shí)現(xiàn)對長壁開采系統(tǒng)100的控制和檢測的期望水平。例如，用戶接口510可以包括顯示器和輸入裝置，例如觸摸屏顯示器、一個(gè)或多個(gè)旋鈕、刻度盤、開關(guān)、按鈕等。顯示器例如是：液晶顯示器(“l(fā)cd”)、發(fā)光二極管(“l(fā)ed”)顯示器、有機(jī)led(“oled”)顯示器、電致發(fā)光顯示器(“eld”)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(“sed”)、場致發(fā)射顯示器(“fed”)、薄膜晶體管(“tft”)lcd等。在其它結(jié)構(gòu)中，顯示器可以是超級有源矩陣oled(“amoled”)顯示器。用戶接口510還可以被配置或可操作來實(shí)時(shí)或基本實(shí)時(shí)地顯示與長壁開采系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的情況或數(shù)據(jù)。例如，用戶接口510被配置或可操作來顯示長壁開采系統(tǒng)100的(例如長壁采掘機(jī)110、輸送機(jī)130，140，150等的)測得的特性、長壁開采系統(tǒng)100的狀態(tài)、長壁開采系統(tǒng)100的工作面蠕變量、長壁開采系統(tǒng)100的工作面對準(zhǔn)等。在一些實(shí)施例中，結(jié)合一個(gè)或多個(gè)指示器520(例如，led)來控制用戶接口510，以提供包括工作面蠕變和工作面對準(zhǔn)在內(nèi)的、長壁開采系統(tǒng)100的狀態(tài)或情況的可視指示。

雖然在圖5中示出了單個(gè)控制器，但是在其它結(jié)構(gòu)中，控制器500可以被分成多個(gè)控制器。例如，控制器500可以被分成合并控制單元(“ccu”)、可編程控制單元(“pcu”)等。ccu可以容納在防爆外殼中，并且提供對輸送機(jī)系統(tǒng)的控制。pcu本質(zhì)上是安全型系統(tǒng)，其可以與ccu相連接，除了其他之外，以用于使輸送機(jī)的操作停止、抑制、切斷等。

如前所述，當(dāng)長壁采掘機(jī)110沿采礦工作面240移動(dòng)時(shí)，檢測裝置410提供指示長壁采掘機(jī)110位置的位置數(shù)據(jù)?？刂破?00從檢測裝置410接收該位置數(shù)據(jù)?？刂破?00然后處理并分析位置數(shù)據(jù)，以確定采礦工作面240和長壁開采系統(tǒng)100的工作面對準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，控制器500可以采取校正措施來抑制和校正由檢測裝置410檢測到的工作面對準(zhǔn)。將在下面參照圖6和7以更詳細(xì)地描述確定和校正長壁開采系統(tǒng)100的工作面對準(zhǔn)的方法。

過程600和700與以下操作相關(guān)并在此關(guān)于這些操作描述：確定長壁開采系統(tǒng)100的工作面對準(zhǔn)，以及基于工作面對準(zhǔn)使用動(dòng)力頂板支撐件120來控制長壁開采系統(tǒng)100的移動(dòng)。能夠同時(shí)地、并行地或以與所示的連續(xù)執(zhí)行方式不相同的順序執(zhí)行在此關(guān)于過程600和700描述的各個(gè)步驟。還能夠使用比所示實(shí)施例中所示更少的步驟來執(zhí)行過程600和700。另外，控制器500和檢測裝置410可操作：同時(shí)執(zhí)行過程600和700，或者與其它過程串聯(lián)地執(zhí)行過程600和700。

圖6示出了用于確定長壁開采系統(tǒng)100的工作面對準(zhǔn)的過程600。在步驟610，檢測裝置410從拐角指示器裝置420接收指示長壁采掘機(jī)110位置的信號。如上所述，檢測裝置410可以向拐角指示器裝置420發(fā)送信號，并且從拐角指示器裝置420接收反射信號。基于從拐角指示器裝置420接收到的信號，電連接到檢測裝置410的控制器500確定長壁采掘機(jī)110的位置。該位置可以包括指示檢測裝置410與長壁采掘機(jī)110之間距離的距離測量，以及指示長壁采掘機(jī)110的位置相對于檢測裝置410的方向的方向測量(例如，使用關(guān)于檢測裝置410內(nèi)部的參考點(diǎn)的、在0-360度之間的角度)。在一些實(shí)施例中，位置可以包括長壁采掘機(jī)110的坐標(biāo)，例如使用直角坐標(biāo)，其中x軸在長壁采掘機(jī)110行進(jìn)的大致方向上延伸，y軸沿著主門巷道220的大致方向延伸。在步驟620，控制器500將指示在步驟610中確定的長壁采掘機(jī)110的位置的位置數(shù)據(jù)添加到采礦工作面的數(shù)據(jù)集。采礦工作面數(shù)據(jù)集可以被存儲在存儲器590中。

在步驟630，控制器500確定長壁采掘機(jī)110是否已經(jīng)到達(dá)刮板輸送機(jī)130的主門端232或尾門端?？刂破骼缁趯⒃诓襟E610中確定的長壁采掘機(jī)110的位置與存儲在存儲器590中的預(yù)定的主門和尾門位置進(jìn)行比較，從而確定長壁采掘機(jī)110已經(jīng)到達(dá)刮板輸送機(jī)130的任一端(主門/尾門)。在一些實(shí)施例中，控制器500可以基于來自其它傳感器(例如，傳感器(540))或系統(tǒng)指示器的數(shù)據(jù)，從而確定長壁采掘機(jī)110已經(jīng)到達(dá)任一端。當(dāng)控制器500確定長壁采掘機(jī)110沒有到達(dá)刮板輸送機(jī)130的任一端時(shí)，過程600循環(huán)回到步驟610，從而在長壁采掘機(jī)110沿著采礦工作面240移動(dòng)時(shí)持續(xù)地確定長壁采掘機(jī)110的位置。在一些實(shí)施例中，以特定的時(shí)間隔執(zhí)行步驟610，620和630，從而例如控制器500在采掘機(jī)循環(huán)期間每隔1毫秒就確定長壁采掘機(jī)110的位置。

在采掘機(jī)循環(huán)過程中多次執(zhí)行的步驟620和630可以統(tǒng)稱為確定長壁采掘機(jī)110的采掘機(jī)路徑的步驟。因此，確定的采掘機(jī)路徑包括隨著長壁采掘機(jī)110從主門行進(jìn)至尾門長壁采掘機(jī)110的位置，或反之亦然。采掘機(jī)路徑可以被存儲在存儲器590中，并且控制器500可以以圖形或數(shù)字方式描繪采掘機(jī)路徑。例如，圖3圖示地示出了采掘機(jī)路徑340，而采礦工作面數(shù)據(jù)集的列表可以是采掘機(jī)路徑的數(shù)字描述。

當(dāng)控制器500在步驟640中確定長壁采掘機(jī)110已經(jīng)到達(dá)刮板輸送機(jī)130的任一端(主門/尾門)時(shí)，控制器500基于在步驟610獲得并在步驟620存儲的采礦工作面數(shù)據(jù)集中的位置數(shù)據(jù)而確定采掘機(jī)路徑的最佳擬合線。例如，圖3示出了用于采掘機(jī)路徑340的最佳擬合線330?？刂破?00可以使用任何已知的近似技術(shù)來基于存儲在采礦工作面數(shù)據(jù)集中的位置數(shù)據(jù)確定最佳擬合線330。

在步驟650，檢測裝置410從指示主門中心線320位置的主門指示器裝置430接收信號。如上所述，檢測裝置410可以向一個(gè)或多個(gè)主門指示器裝置430發(fā)送信號，并接收來自一個(gè)或多個(gè)主門指示器裝置430的反射信號。連接到檢測裝置410的控制器500基于從主門指示器裝置430接收的信號來確定主門中心線320的位置。在一些實(shí)施例中，檢測裝置410可以使用檢測裝置410的位置來向控制器500指示主門中心線320的位置。

在步驟660處，控制器500確定在步驟640中確定的最佳擬合線330與在步驟650中確定的主門中心線320之間的交角α?？刂破?00可以使用任何已知的技術(shù)來確定交角α。當(dāng)交角α大于90°(即，期望對準(zhǔn)線310和主門中心線320之間的交角)時(shí)，控制器500指示工作面對準(zhǔn)是主門領(lǐng)先(lead)。當(dāng)交角α小于90°時(shí)，控制器500指示工作面對準(zhǔn)是主門延遲(lag)。應(yīng)當(dāng)理解，在期望對準(zhǔn)線310不垂直于主門中心線320的實(shí)施例中，可以基于期望對準(zhǔn)線310與主門中心線320之間的交角確定工作面對準(zhǔn)是主門領(lǐng)先還是主門延遲。

步驟640，650和660可以統(tǒng)稱為基于采掘機(jī)路徑確定長壁開采系統(tǒng)100的工作面對準(zhǔn)的步驟。

在步驟670，控制器500基于確定的工作面對準(zhǔn)來生成長壁開采系統(tǒng)100的工作面對準(zhǔn)的指示。該指示可以輸出到用戶接口510上，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程位置，保存用于繪圖等。在其他信息中，指示可以包括以下信息中的一項(xiàng)或多項(xiàng)：以圖表、聲音、文本或其它格式顯示的工作面對準(zhǔn)的標(biāo)繪、主門領(lǐng)先的指示、主門延遲的指示、期望的對準(zhǔn)線310、采掘機(jī)路徑340、最佳擬合線330、主門中心線320、交角α、長壁區(qū)塊210的模擬投影。過程600循環(huán)回到步驟610，以持續(xù)地確定長壁區(qū)塊210的每個(gè)后續(xù)礦層的工作面對準(zhǔn)。

圖7示出了校正由控制系統(tǒng)490檢測的工作面對準(zhǔn)的過程700。在步驟710，控制器500確定采礦工作面240的工作面對準(zhǔn)。例如，步驟710可以包括執(zhí)行過程600，以生成工作面對準(zhǔn)的指示。在步驟720，控制器500基于工作面對準(zhǔn)的指示來確定工作面對準(zhǔn)是主門領(lǐng)先、工作面對準(zhǔn)是主門延遲、或者工作面是對準(zhǔn)的。如上所述，當(dāng)最佳擬合線330和主門中心線320之間的交角α大于90°時(shí)，控制器500確定工作面對準(zhǔn)是主門領(lǐng)先。當(dāng)最佳擬合線330和主門中心線320之間的交角α小于90°時(shí)，控制器500確定工作面對準(zhǔn)是主門延遲。當(dāng)交角為90°時(shí)，工作面是對準(zhǔn)的。

當(dāng)控制器500確定工作面對準(zhǔn)是主門領(lǐng)先時(shí)，控制器500控制驅(qū)動(dòng)器560，以限制更靠近主門巷道220的動(dòng)力頂板支撐件120的推進(jìn)(步驟730)。當(dāng)控制器500確定工作面對準(zhǔn)是主門延遲時(shí)，控制器500控制驅(qū)動(dòng)器560，以限制更靠近尾門巷道230的動(dòng)力頂板支撐件120的推進(jìn)(步驟740)。當(dāng)控制器500確定工作面是對準(zhǔn)的時(shí)，控制器500控制驅(qū)動(dòng)器560，以均勻地推進(jìn)動(dòng)力頂板支撐件120，而不限制動(dòng)力頂板支撐件120在任一端處的前進(jìn)(步驟750)。下面參考圖8a和8b更詳細(xì)地描述控制動(dòng)力頂板支撐件120的前進(jìn)以校正工作面對準(zhǔn)的方法。

上述過程600和700僅提供了確定采礦工作面240的工作面對準(zhǔn)的一些示例。本發(fā)明可以存在和預(yù)期其它方法、規(guī)則和技術(shù)。因此，上述方法、規(guī)則和技術(shù)是示例性的，而并非旨在限制。

在一些實(shí)施例中，控制器500的電子處理器580使用從檢測裝置410接收的位置數(shù)據(jù)來確定工作面對準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，控制器500被結(jié)合到檢測裝置410中。在其它實(shí)施例中，電子處理器可以包括在檢測裝置410中，以確定工作面對準(zhǔn)。然后，從檢測裝置410將工作面對準(zhǔn)的指示傳送到控制器500。

圖8a示出根據(jù)圖7所示方法700校正主門領(lǐng)先的示例。當(dāng)控制器500確定長壁開采系統(tǒng)100處于主門領(lǐng)先狀態(tài)(步驟720)時(shí)，控制器500控制驅(qū)動(dòng)器560以推進(jìn)動(dòng)力頂板支撐件120，進(jìn)而推進(jìn)刮板輸送機(jī)130，從而使更靠近尾門巷道230的頂板支撐件比更靠近主門巷道220的頂板支撐件被推進(jìn)得更遠(yuǎn)(步驟730)。因此，動(dòng)力頂板支撐件120被驅(qū)動(dòng)器560推進(jìn)，從而使在推進(jìn)之后的最佳擬合線810和主門中心線820之間的角度α減小?？刂破?00持續(xù)對長壁區(qū)塊210的每層礦層均這樣推進(jìn)，直到由控制器500確定的工作面對準(zhǔn)是中性的。

圖8b示出根據(jù)圖7所示方法700校正主門延遲的示例。當(dāng)控制器500確定長壁開采系統(tǒng)100處于主門延遲狀態(tài)(步驟720)時(shí)，控制器500控制驅(qū)動(dòng)器560推進(jìn)動(dòng)力頂板支撐件120，進(jìn)而推進(jìn)刮板輸送機(jī)130，從而使得更靠近主門巷道220的頂板支撐件比更靠近尾門巷道230的頂板支撐件被推進(jìn)得更遠(yuǎn)(步驟740)。因此，動(dòng)力頂板支撐件120被驅(qū)動(dòng)器560推進(jìn)，從而使在推進(jìn)之后的最佳擬合線810和主門中心線820之間的角度β增大。控制器500持續(xù)對長壁區(qū)塊210的每層礦層這樣推進(jìn)，直到由控制器500確定的工作面對準(zhǔn)是中性的。

當(dāng)控制器500確定工作面對準(zhǔn)是中性時(shí)，所有頂板支撐件可以前進(jìn)相同的距離。此外，在一些實(shí)施例中，控制器500可以被編程，以僅當(dāng)與期望工作面對準(zhǔn)的偏差量超過預(yù)定閾值時(shí)才對工作面對準(zhǔn)進(jìn)行校正。另外，校正的力度可以與檢測到的、與理想工作面對準(zhǔn)的偏差量成比例。

在一些實(shí)施例中，控制器500基于采掘機(jī)路徑340和最佳擬合線330的比較來校正工作面對準(zhǔn)。對于每個(gè)動(dòng)力頂板支撐件120，控制器500確定采掘機(jī)路徑340上的相應(yīng)位置是否指示動(dòng)力頂板支撐件120比最佳擬合線330更接近采礦工作面240(即，在圖3中，與采掘機(jī)路徑340上的動(dòng)力頂板支撐件120相對應(yīng)的位置位于最佳擬合線330和采礦工作面240之間)，或者指示動(dòng)力頂板支撐件120比最佳擬合線330更遠(yuǎn)離采礦工作面240。當(dāng)控制器500確定動(dòng)力頂板支撐件120比最佳擬合線330更靠近礦石面240時(shí)，控制器500可以限制動(dòng)力頂板支撐件120的推進(jìn)。當(dāng)控制器500確定動(dòng)力頂板支撐件120比最佳擬合線330更遠(yuǎn)離采礦工作面240時(shí)，控制器500推進(jìn)該動(dòng)力車頂支撐件120的距離可比推進(jìn)處于或更靠近采礦工作面240的其它動(dòng)力頂板支撐件的距離更長。例如，比最佳擬合線330更遠(yuǎn)離采礦工作面240的動(dòng)力頂板支撐件120被推進(jìn)的距離可以是在該頂板支撐件120位置處的采掘機(jī)路徑340和最佳擬合線330之間的距離。

所描述的技術(shù)用于：通過開始主門或尾門的領(lǐng)先或延遲、以抑制或校正蠕變工作面所要求的嚴(yán)重程度來自動(dòng)操縱采礦工作面240，以及通過在沿著長壁的相關(guān)點(diǎn)上所測量的量來限制動(dòng)力頂板支撐件120的推進(jìn)來自動(dòng)校正工作面的非對準(zhǔn)。

因此，除了其他之外，本發(fā)明主要提供了用于檢測長壁開采系統(tǒng)的工作面對準(zhǔn)和操縱長壁開采系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。