PL221880B1 - Tarcza osłonowa do podziemnej eksploatacji, sposób sterowania tarczą osłonową oraz sposób wyznaczania pozycji tarczy osłonowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest tarcza osłonowa do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą (14) i stropnicą (22), między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak (18), przy czym na tarczy osłonowej jest przewidziany co najmniej jeden detektor nachylenia (32), za pomocą którego może być mierzone nachylenie stropnicy. Detektor nachylenia zawiera co najmniej dwa, korzystnie trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie. Przedmiotem wynalazku jest także sposób sterowania tarczą osłonową, sposób analizowania ryzyka w eksploatacji podziemnej oraz sposób wyznaczania pozycji tarczy osłonowej.

Description

Tarcza osłonowa do podziemnej eksploatacji, sposób sterowania tarczą osłonową oraz sposób wyznaczania pozycji tarczy osłonowej

Przedmiotem wynalazku jest tarcza osłonowa do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą i stropnicą, między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak. Przedmiotem wynalazku jest także sposób sterowania tarczą osłonową oraz sposób wyznaczania pozycji tarczy osłonowej.

Zadaniem tego rodzaju tarcz osłonowych w eksploatacji podziemnej jest podparcie stropu i zapobieganie zbyt wczesnemu zapadaniu się stropu przez to jego podparcie stropnicą. Jednak w praktyce może zdarzyć się, że fragmenty stropu są już wyłamane, zanim może nastąpić podpierające zapięcie stropnicy tarczy osłonowej tak, że istnieje wyłom w stropie. Jeżeli tarcza osłonowa kroczy następnie dalej i stojaki są wówczas ustawiane, jak to jest częściowo przyjęte, automatycznie, na regulowane ciśnienie zapinania, to wówczas stropnica zostałaby wciśnięta w wyłom, co mogłoby spowodować uszkodzenie nie tylko stropnicy, lecz nawet całej tarczy osłonowej. Ponadto, celowe jest podparcie stropu możliwie blisko przodka węglowego, aby nie dochodziło do dalszych wyłomów. Oznacza to znowu, że stropnica tarczy osłonowej powinna być dosuwana w kierunku powierzchni granicznej między stropem i węglem.

Celem wynalazku jest utworzenia tarczy osłonowej i opracowanie sposobów, za pomocą których zapobiegnie się uszkodzeniu tarczy i zapewni się optymalne podparcie stropu.

Tarcza osłonowa do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą i stropnicą, między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na stropnicy znajduje się co najmniej jeden detektor nachylenia, który zawiera co najmniej dwa, a korzystnie trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie, przy czym tarcza osłonowa ma mechanizm kroczący z czujnikiem drogi kroczenia i jest przewidziane urządzenie pomiarowe, które z sygnałów czujnika drogi kroczenia i detektora nachylenia wyznacza przebieg stropu.

Korzystnie, zakres pomiarowy czujników przyspieszenia wynosi około ± 1 g do około ± 3 g.

Korzystnie, tarcza osłonowa ma osłonę odzawałową i detektor nachylenia jest umieszczony na osłonie odzawałowej.

Korzystnie, tarcza osłonowa ma prowadniki i detektor nachylenia jest umieszczony na prowadniku.

Sposób sterowania tarczą osłonową do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą i stropnicą, między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak, przy czym na stropnicy znajduje się co najmniej jeden detektor nachylenia, który zawiera co najmniej dwa, a korzystnie trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie, przy czym tarcza osłonowa jest połączona z urządzeniem pomiarowym, które rozpoznaje podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy, przy czym stojak jest wyposażony w czujnik ciśnienia, a urządzenie pomiarowe jest ukształtowane tak, że podczas procesu zapinania rozpoznaje ono podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy i ciśnienie zapinania, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas procesu zapinania mierzy się podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy oraz ciśnienie zapinania i przy wzroście ciśnienia zapinania i jednoczesnej zmianie podłużnego i/lub poprzecznego nachylenia stropnicy wykraczającej poza wcześniej ustaloną wartość progową kończy się proces zapinania albo rabowana jest tarcza osłonowa.

Korzystnie, po rabowaniu tarczy osłonowej zmienia się jej pozycję tak, że stropnica przy następnym zapinaniu może być przystawiona w zasadzie równolegle do stropu.

Sposób wyznaczania pozycji tarczy osłonowej do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą i stropnicą, między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak, przy czym na stropnicy, osłonie odzawałowej i/lub prowadniku tarczy osłonowej znajduje się co najmniej jeden detektor nachylenia, który zawiera co najmniej dwa, a korzystnie trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie, i tarcza osłonowa ma mechanizm kroczący z czujnikiem drogi kroczenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że za pomocą detektora nachylenia czujnika drogi kroczenia (36) rozpoznaje się współrzędne przestrzenno-czasowe tarczy względem transportera.

Korzystnie, współrzędne przestrzenno-czasowe wykorzystuje się do automatycznego sterowania tarczą.

PL 221 880 B1

Nieoczekiwanie okazało się, że detektor nachylenia, który zawiera kilka czujników przyspieszenia z ortogonalnymi w zasadzie osiami pomiaru, nadaje się szczególnie dobrze do stosowania w eksploatacji podziemnej jako detektor nachylenia tarczy osłonowej. Detektor nachylenia można zamontować w dowolnym położeniu na tarczy osłonowej, zwłaszcza gdy posiada on trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie, przy czym jednak każda zmiana elementu konstrukcyjnego, na którym jest zamontowany detektor nachylenia, może być zmierzona względem kierunku siły ciężkości.

Korzystne czujniki przyspieszenia mają zakres pomiarowy wynoszący od około ± 1 g do ± 3 g, przy czym jako wystarczający okazał się zakres pomiarowy od -1 g do +1 g.

Gdy detektor nachylenia jest umieszczony na stropnicy tarczy osłonowej, to za pomocą tego detektora może być mierzone nachylenie stropnicy w kierunku podłużnym, to znaczy w kierunku postępu, a także poprzeczne nachylenie stropnicy, czyli nachylenie stropnicy względem linii poziomej.

Ponadto, może być korzystne zamontowanie detektora nachylenia na osłonie odzawałowej tarczy osłonowej, co znowu umożliwia pomiar poprzecznego nachylenia tarczy osłonowej, a także położenia osłony odzawałowej względem kierunku wyrobiska.

Według dalszej korzystnej postaci wynalazku tarcza osłonowa może mieć prowadniki, a detektor nachylenia może być przewidziany na jednym lub na kilku prowadnikach oraz na osłonie odzawałowej, co pozwala obliczyć wysokość wysuniętej tarczy. Mianowicie może zdarzyć się w wyniku nierównomierności podczas wybierania, że stropnica tarczy osłonowej podczas jej zapinania nie jest położona równolegle do stropu. Dlatego podczas procesu zapinania stojaki i stropnica są jeszcze w przybliżeniu prostopadłe do siebie. Gdy stropnica jest jednak przystawiana pod pewnym kątem do stropu, to w miarę wzrostu ciśnienia zapinania stropnica dochodzi do położenia przylegania do stropu, wskutek czego powstaje zwichrowanie między stojakami i stropnicą, które może doprowadzić do trwałego uszkodzenia tarczy osłonowej. Z tego powodu może być korzystne, gdy podczas zapinania jest mierzona kątowa zmiana detektora nachylenia zamontowanego na stropnicy i jednocześnie jest mierzony wzrost ciśnienia w stojaku. Dzięki temu przy wzroście ciśnienia zapinania i przy jednoczesnej zmianie podłużnego i/lub poprzecznego nachylenia stropnicy wykraczającej poza określoną wcześniej wartość progową jest możliwe przerwanie zapinania lub rabowanie tarczy osłonowej. To ostatnie daje możliwość takiej zmiany pozycji tarczy po rabowaniu, że stropnica podczas następnego procesu zapinania może być przystawiona w zasadzie równolegle do stropu.

Ponadto, detektor nachylenia według wynalazku stwarza możliwość rejestracji przebiegu stropu, gdy oprócz sygnałów detektora nachylenia są zapisywane także sygnały czujnika drogi kroczenia, który jest umieszczony na mechanizmie kroczącym tarczy osłonowej.

Jednoczesny pomiar nachylenia stropnicy i drogi kroczenia tarczy pozwala wyznaczyć przebieg stropu. Za pomocą wspomaganej komputerowo analizy tego przebiegu można także określić ryzyko tąpnięcia, ponieważ kształt stropu na wpływ na stabilność górotworu. Gdy strop ma na przykład wklęsły przebieg podobny do sklepienia, to strop wyłamuje się później niż w przypadku wypukłego wybrzuszenia. Tak więc, tarczę osłonową według wynalazku można także wykorzystać do określania ryzyka tąpnięcia.

W dalszej postaci realizacji detektor nachylenia i czujnik drogi kroczenia można wykorzystać do wyznaczenia współrzędnych przestrzenno-czasowych tarczy osłonowej względem transportera, co pozwala na przykład określić aktualną pozycję tarczy osłonowej lub też zastosować robotowe sterowanie tarczą osłonową z wykorzystaniem wyznaczonych współrzędnych.

Przedmiot wykonania jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie tarczę osłonową w widoku z boku, a fig. 2 - dwie sąsiednie tarcze osłonowe w widoku z tyłu.

Figura 1 pokazuje ustawioną między spągiem 10 i stropem 12 tarczę osłonową, która posiada dwie płozy 14, 16 (por. fig. 2), z których każda jest połączona poprzez stojak 18, 20 ze stropnicą 22. Odnośnikami 24 i 26 oznaczono prowadniki lemniskaty, które są połączone z osłoną odzawałową 28, na której jest z kolei zamocowany cylinder kątowy 30 umożliwiający nastawienie nachylenia stropnicy 22.

Odnośnikiem 32 oznaczono przedstawiony tylko schematycznie detektor nachylenia, który jest zamocowany na dolnej stronie stropnicy 22. W przedstawionym przykładzie wykonania detektor nachylenia 32 ma trzy oddzielone konstrukcyjnie czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają ortogonalnie względem siebie, dzięki czemu niezależnie od pozycji zamontowania jest możliwy pomiar nachylenia stropnicy zarówno w kierunku podłużnym (fig. 1), jak i w kierunku poprzecznym (fig. 2). Wykorzystywane czujniki przyspieszenia mają zakres pomiarowy wynoszący około ± 1g. Po4

PL 221 880 B1 nadto, dodatkowo mogą być przewidziane detektory nachylenia także na osłonie odzawałowej 28 i/lub na jednym lub obu prowadnikach 24 i 26.

Ponadto, przedstawiona na figurach tarcza osłonowa posiada mechanizm kroczący 34 z czujnikiem drogi kroczenia, przy czym jest przewidziane (nie pokazane) urządzenie pomiarowe, które z sygnałów czujnika drogi kroczenia 36 i detektora nachylenia 32 wyznacza przebieg stropu 12.

Ponadto, urządzenie pomiarowe wyznacza podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy 22.

Poza tym, urządzenie pomiarowe jest ukształtowane tak, że podczas zapinania rozpoznaje ono podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy 22 oraz ciśnienie zapinania mierzone za pomocą czujnika ciśnienia 39.

Z opisaną powyżej tarczą osłonową jest połączony układ sterowania, który za pomocą detektora nachylenia przewidzianego na jednym z prowadników 24 i 26 oraz dalszego detektora nachylenia przewidzianego na osłonie odzawałowej 28 oblicza wysokość wysuniętej tarczy. Obliczenie to może być dokonane dzięki wykorzystywanym detektorom nachylenia, niezależnie od podłużnego lub poprzecznego nachylenia tarczy.

Poza tym urządzenie pomiarowe i układ sterowania tarczą są ukształtowane tak, że zarejestrowany przebieg stropu 12 może być analizowany komputerowo tak, że można stwierdzić, czy powyżej stropnicy 22 znajduje się wyłom 38. W ten sposób może być określone ryzyko wystąpienia tąpnięcia względnie można dokładniej ocenić możliwe zagrożenie zapadnięciem się stropu.

Przy zapinaniu tarczy osłonowej jest mierzone podczas procesu zapinania podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy 22 i jednocześnie jest mierzone ciśnienie zapinania obu stojaków 18 i 20. Gdy przy tym wystąpi na przykład sytuacja pokazana na fig. 1, gdzie stropnica ma być zapinana pod wyłomem 38, to poprzez pomiar podłużnego nachylenia stropnicy oraz ciśnienia zapinania można stwierdzić, że stropnica jest wciskana niepożądanie w wyłom 38 tak, że może być przerwane zapinanie lub może być rabowana tarcza osłonowa.

Następnie, można poprzez przestawienie tarczy osłonowej tak ją wypozycjonować, że przy następnym zapinaniu stropnica może być przystawiona w zasadzie równolegle do stropu.

Claims (8)

1. Tarcza osłonowa do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą i stropnicą, między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak, znamienna tym, że na stropnicy (22) znajduje się co najmniej jeden detektor nachylenia (32), który zawiera co najmniej dwa, a korzystnie trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie, przy czym tarcza osłonowa ma mechanizm kroczący (34) z czujnikiem drogi kroczenia (36) i jest przewidziane urządzenie pomiarowe, które z sygnałów czujnika drogi kroczenia (36) i detektora nachylenia wyznacza przebieg stropu (12).

2. Tarcza osłonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zakres pomiarowy czujników przyspieszenia wynosi około ± 1 g do około ± 3 g.

3. Tarcza osłonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że ma ona osłonę odzawałową (28) i detektor nachylenia jest umieszczony na osłonie odzawałowej (28).

4. Tarcza osłonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że ma ona prowadniki (24, 26) i detektor nachylenia jest umieszczony na prowadniku.

5. Sposób sterowania tarczą osłonową do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą i stropnicą, między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak, przy czym na stropnicy znajduje się co najmniej jeden detektor nachylenia, który zawiera co najmniej dwa, a korzystnie trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie, przy czym tarcza osłonowa jest połączona z urządzeniem pomiarowym, które rozpoznaje podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy, przy czym stojak jest wyposażony w czujnik ciśnienia, a urządzenie pomiarowe jest ukształtowane tak, że podczas procesu zapinania rozpoznaje ono podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy i ciśnienie zapinania, znamienny tym, że podczas procesu zapinania mierzy się podłużne i poprzeczne nachylenie stropnicy (22) oraz ciśnienie zapinania i przy wzroście ciśnienia zapinania i jednoczesnej zmianie podłużnego i/lub poprzecznego nachylenia stropnicy (22) wykraczającej poza wcześniej ustaloną wartość progową kończy się proces zapinania albo rabowana jest tarcza osłonowa.

PL 221 880 B1

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że po rabowaniu tarczy osłonowej zmienia się jej pozycję tak, że stropnica (22) przy następnym zapinaniu może być przystawiona w zasadzie równolegle do stropu.

7. Sposób wyznaczania pozycji tarczy osłonowej do podziemnej eksploatacji z co najmniej jedną płozą i stropnicą, między którymi jest umieszczony co najmniej jeden stojak, przy czym na stropnicy, osłonie odzawałowej i/lub prowadniku tarczy osłonowej znajduje się co najmniej jeden detektor nachylenia, który zawiera co najmniej dwa, a korzystnie trzy czujniki przyspieszenia, których osie pomiaru przebiegają w zasadzie ortogonalnie względem siebie i tarcza osłonowa ma mechanizm kroczący z czujnikiem drogi kroczenia, znamienny tym, że za pomocą detektora nachylenia (32) i czujnika drogi kroczenia (36) rozpoznaje się współrzędne przestrzenno-czasowe tarczy względem transportera.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że współrzędne przestrzenno-czasowe wykorzystuje się do automatycznego sterowania tarczą.