ДОБЫЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЕ СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ
MINING MACHINE AND MACHINE SENSOR SYSTEM MOUNT

Изобретение относится к добычной машине для разработки полезных ископаемых, с перемещающейся вдоль конвейерной установки машинной рамой, которая в рабочем режиме на своей обращенной к фронту очистных работ фронтальной стороне по всем направлениям движения имеет отбойные инструменты для добываемого минерального сырья, и с установленной на машинной раме сенсорной системой для распознавания полезного ископаемого/вмещающей породы. Далее, изобретение относится также к приемному устройству для сенсорной системы для распознавания полезного ископаемого/вмещающей породы при добыче полезных ископаемых с помощью перемещающейся вдоль конвейерной установки добычной машины.
В подземных разработках издавна известен способ улучшения производительности по очистному забою добычной машины при разработке полезных ископаемых за счет того, что посредством соответствующей сенсорной системы зондируют граничный слой между породой почвы и добываемым минералом, например углем, чтобы посредством породоразрушающих инструментов добычной машины, в частности, на подстилающем слое добывать практически исключительно минерал. Известные сенсорные системы состоят почти исключительно из оптических сенсорных систем, которые при помощи соответствующих прижимных элементов (пружин) прижимаются к породе почвы, чтобы оптически прозондировать отличающуюся отражательную способность угля, с одной стороны, и породы почвы, с другой стороны. Лишь в виде примера в патентной публикации DE 199 25 949 А1 указывается на то, что оптическая сенсорная система как комплексный сменный узел установлена с возможностью вертикального перемещения в приемном ящике, который посредством выдвижных болтов закреплен в выемке на фронтальной стороне машинной рамы угольного струга и снизу свободно лежит на почве. В угольном струге, указанного вначале рода, поверх сенсорного устройства расположен кровельный резец, при помощи которого можно изменять высоту выемочного участка добычной машины. Известная оптическая сенсорная система по условиям конструктивного исполнения может зондировать граничный слой исключительно в зоне подстилающей породы.
Задача изобретения состоит в том, чтобы создать добычную машину, которая может быть снабжена сенсорной системой, соответственно может ее использовать.
Эта, а также другие задачи решаются согласно изобретению тем, что на фронтальной стороне машинной рамы закреплен выступающий приемный ящик для сенсорной системы, при этом в приемном ящике установлен в качестве сенсорной системы предпочтительно георадар. За счет выступающего крепления приемного ящика можно не только использовать другие сенсорные системы, как в частности георадар, но одновременно создается предпосылка для того, что может быть прозондирован весь фронт очистных работ, а не только граничный слой между подстилающей породой и добываемым минеральным сырьем. Выступающее крепление обеспечивает прямой, по существу оптимальный “обзор” всего фронта очистных работ, при этом при помощи сенсорной системы может быть прозондирован фронт очистных работ во всей зоне, как с фронтальной стороны, так и со стороны очистного забоя перед машинной дорогой в лаве на конвейере вплоть до консоли верхнего перекрытия щита механизированной крепи.
В предпочтительном варианте осуществления георадар и/или приемный ящик установлены в середине между породоразрушающими инструментами. При этом может быть определено число и угол излучения сенсорных устройств, в какой зоне фронта очистных работ необходимо осуществить зондирование граничного слоя между минеральным сырьем и вмещающей породой, причем все сенсорные устройства установлены с защитой в приемном пространстве приемного ящика. Георадар применим в принципе как для использования на добычных машинах, работающих в режиме строгания, так и для использования на добычных машинах, работающих в режиме выемки. Основная область применения предлагаемого изобретения относится, однако, к добычным машинам, в которых породоразрушающие инструменты представляют собой режущие барабаны, то есть, в частности, относится к комбайнам с барабанным исполнительным органом для угледобычи.
Для многочисленных целевых назначений может быть достаточным, если приемный ящик монтируется в жестком положении на фронтальной стороне машинной рамы. Что касается регулируемых по высоте породоразрушающих инструментов, в частности регулируемых по высоте породоразрушающих инструментов соответственно на идущей впереди фронтальной стороне добычной машины, то может быть, однако, благоприятным, если приемный ящик может регулироваться по высоте или крепиться на машинной раме на различных уровнях по высоте.
В частности, в предпочтительном варианте осуществления приемный ящик выполнен из нескольких частей и содержит принимающий георадар главный ящик с отверстиями типа окошек снизу и/или сверху, при этом по обе стороны главного ящика установлены отклоняющие элементы. Затем приемный ящик может быть выполнен как закрытый приемный ящик, из которого необходимо вывести преимущественно с тыльной стороны лишь сигнальную и питающую линии для сенсорной системы, между тем как оба отклоняющих элемента служат для защиты главного ящика и исключают попадание на главный ящик обрушивающейся породы или отбитой горной массы.
Вышеназванная задача для приемного устройства для сенсорной системы решается тем, что приемное устройство состоит из выполненного из нескольких частей приемного ящика для георадара и может быть съемно закреплено с выступанием вперед на фронтальной стороне рамы добычной машины. При этом приемный ящик включает предпочтительно главный ящик под георадар с отверстиями типа окошек снизу и/или сверху, а также установленные с обеих сторон приемного ящика отклоняющие элементы.
Целесообразно отверстия типа окошек выполнить в стенке крышки и/или стенке дна главного ящика, которые проходят соответственно наклонно относительно задней стенки главного ящика, чтобы при помощи сенсорных устройств георадара, которые помещены в главном ящике, зондировать фронт очистных работ в зоне подстилающей породы и при необходимости в зоне кровли. Окошки предпочтительно закрыты для георадара сменными индикаторными панелями, в частности пластмассовыми панелями, чтобы электромагнитные волны сенсорных устройств георадара могли зондировать фронт очистных работ, с одной стороны, и чтобы обеспечить максимально беспрепятственный прием излученных волн сенсорными устройствами. В случае чрезмерного износа индикаторных панелей они могут быть заменены на новые индикаторные панели.
В особенно предпочтительном варианте осуществления главный ящик выполнен удлиненным и/или закрытым трапецеидальными боковыми стенками и прямоугольной передней плитой. За счет трапецеидальной формы приемного ящика достигается относительно небольшое сопротивление относительно отбитой горной массы и т.п., при этом одновременно также в зоне главного ящика обеспечивается отклоняющая функция. Преимущественно отклоняющие элементы состоят из задней плиты, нескольких ребер жесткости и трапецеидальной соединительной стенки, которые сварены друг с другом, образуя устойчивую сварную конструкцию. Верхнее и нижнее ребра жесткости отклоняющих элементов проходят предпочтительно наклонно относительно задней плиты и, в частности, по одной линии со стенкой дна и стенкой крышки главного ящика. Если отклоняющая функция в случае добываемого минерала не может быть полностью выполнена соответственно за счет просто установленных отклоняющих элементов, каждый отклоняющий элемент может быть дополнительно укомплектован соответствующим режущим брусом, чтобы при необходимости остающийся в направлении движения позади породоразрушающих инструментов материал срезать проходящим в направлении движения режущим брусом. Каждый отклоняющий элемент может быть укомплектован также как дополнительной износостойкой защитой работающей на износ пластиной или закалкой краевого слоя.
Далее, задняя стенка предпочтительно может выступать за стенку крышки и стенку дна или соответственно задняя плита за верхнюю и нижнюю плиту жесткости, вверх или вниз планкой с резьбовыми отверстиями, чтобы относительным простым образом закрепить приемный ящик с выступанием на машинной раме. В отверстия указанной планки в процессе монтажа приемного ящика на добычной машине ввинчивают предпочтительно затяжные винты, которые при необходимости вместе с установочными штифтами служат для восприятия продольных и поперечных усилий и одновременно образуют места заданного разрушения между машинной рамой, с одной стороны, и приемным ящиком, с другой стороны.
Другие преимущества и варианты осуществления добычной машины согласно изобретению и приемного устройства согласно изобретению явствуют из нижеследующего описания схематично показанного на чертеже примера осуществления. На чертеже показаны:
Фиг.1 - схематично комбайн с барабанным исполнительным органом как добычная машина согласно изобретению в рабочем режиме;
Фиг.2 - схематично вид на фронтальную сторону комбайна с барабанным исполнительным органом по фиг.1;
Фиг.3 - детальный вид приемного ящика согласно изобретению для георадара;
Фиг.4 - вертикальный разрез приемного ящика по фиг.3 в положении монтажа на машинной раме; и
Фиг.5 - приемный ящик по фиг.3 в перспективном изображении с пространственным разделением деталей.
На фиг.1 показан в системном графическом изображении подземный очистной забой 1 для угледобычи. Очистной забой 1 поддерживают открытым посредством гидравлической щитовой механизированной крепи 2 между так называемым лежачим боком 3 и висячим боком 4. Под верхним перекрытием 5 щита механизированной крепи 2 находится конвейер, например цепной скребковый конвейер 6, при помощи которого добываемый комбайном 10 с барабанным исполнительным органом как добычной машиной минерал, в частности уголь, транспортируется из лавы. Комбайн 10 с барабанным исполнительным органом содержит машинную раму 11, тыльная сторона 12 которой обращена к щитовой механизированной крепи 2, то есть к закладочной стороне, а ее фронтальная сторона 13 обращена к фронту 7 очистных работ. В качестве породоразрушающих инструментов комбайн 10 имеет, как показано на фиг.2, два режущих барабанных колеса 14, 15, которые оперты посредством соответствующего несущего или поворотного рычага 16 или 17 на машинной раме 11. Машинная рама 11 опирается посредством нескольких направляющих устройств, например передних направляющих башмаков 18 на конвейер 6 и одновременно, по меньшей мере, одно приводное зубчатое колесо 19 рядом с тыльной стороной машинной рамы 11 входит в зацепление с навесным на конвейере 6 устройством подачи, например зубчатыми рейками 8, как это известно специалисту в области подземных разработок. За счет возможности поворота обоих режущих барабанных колес 14, 15 на поворотных рычагах 16, 17 может обеспечиваться то, что соответствующее находящееся впереди в направлении движения F барабанное колесо 14 нарезает уступы по фронту очистных работ на кровле, а находящееся сзади барабанное колесо 15 в переходе кровли к подстилающей породе 3. Поворотные положения обоих барабанных колес 14, 15 отрегулированы таким образом, что перекрывается вся высота машинной рамы 11.
Чтобы обеспечить оптимальное распознавание обозначенного позицией 9 на фиг.1 граничного слоя в зоне подстилающей породы, и при необходимости также граничного слоя в зоне кровли при помощи соответствующей сенсорной системы, на фронтальной стороне 13 машинной рамы 11 комбайна 10 с барабанным исполнительным органом закреплен с выступанием приемный ящик 20 для помещения детально не показанного георадара как сенсорной системы, так что, по меньшей мере, неразрубленный граничный слой 9 в переходе фронта очистных работ 7 к подстилающей породе 3 может быть прозондирован посредством излучаемых электромагнитных волн А георадара в приемном ящике 20. Для распознавания вмещающей породы оценивают характеристики преломления и дифракции на граничном слое 9 по различной степени поглощения или отражения R минералов и вмещающей породы. Приемный модуль сенсорной системы может принимать отраженные сигналы R, чтобы на основе их регистрировать информацию о граничном слое, а также о геологии подстилающей породы 3. Зондирование граничного слоя на кровле может осуществляться посредством других сенсорных устройств. Выступающее крепление приемного ящика 20 с беспрепятственным “обзором” фронта очистных работ 7 служит гарантией того, что излучаемые сенсорной системой в приемном ящике 20 электромагнитные волны падают исключительно на добываемую минеральную породу или вмещающую породу, при том что никакие узлы/элементы комбайна с барабанным исполнительным органом не могут мешать этому.
На фиг.3-5, на которые далее делаются ссылки, показан предпочтительный пример осуществления соответствующего приемного ящика 20 согласно изобретению, в котором расположен георадар. Обозначенный в целом на фиг.3-5 позицией 20 приемный ящик для непоказанного георадара как сенсорной системы выполнен из трех частей и содержит вытянутый в длину средний главный ящик 21, по обеим сторонам которого расположены выполненные идентичными отклоняющие элементы 30. Главный ящик 21, в котором расположены одно или несколько сенсорных устройств для георадара, включая антенны, электролинии и сигнальные линии и пр., состоит из прочной задней стенки 22, стенки 23 дна, а также стенки 24 крышки, которые соответственно расположены наклонно относительно задней стенки 22, двух трапецеидальных боковых стенок 25, а также передней стенки 26, которые сварены друг с другом, образуя по существу закрытый корпус. Приемный ящик 21 в длину в два с лишним раза превышает ширину и, в частности, передняя стенка 26 состоит из прямоугольной реечной плиты. Стенка 23 дна, равно как и стенка 24 крышки главного ящика 21 расположены наклонно друг к другу и сужают, таким образом, ширину приемного ящика 21 по мере удаления от задней стенки 22. Стенка 23 дна имеет по центру прямоугольное, относительно небольшое отверстие 27 типа окошка. Стенка 24 крышки из-за относительно большого прямоугольного проема 28 выполнена почти полностью в виде узкой рамной перемычки, что позволяет при необходимости в смонтированном положении приемного ящика 21 через большой проем 28 обеспечить выполнение ремонтных работ или замену расположенных в приемном пространстве 21А приемного ящика 21 сенсорных устройств георадара. Относительно большой проем 28 закрывается посредством закрывающей пластины 50 из металла, которая снабжена, в свою очередь, относительно небольшим отверстием 29 типа окошка, размеры которого точно соответствуют размерам отверстия 27 типа окошка в стенке 23 дна. Отверстие 27 типа окошка в наклонно ориентированной стенке 23 дна обеспечивает посредством сенсорных устройств георадара свободный “обзор” фронта очистных работ в зоне подстилающей породы, а отверстие 29 типа окошка в наклонно ориентированной стенке 24 крышки главного ящика 21 обеспечивает свободный обзор граничного слоя на кровле. Оба отверстия 27, 29 типа окошка для герметичного запирания приемного пространства приемного ящика закрыты посредством соответствующих защитных панелей 40, в частности пластмассовых панелей, которые в случае чрезмерного износа могут быть заменены на другие пластмассовые панели и, например, на уступах 27А, 29А внутри отверстия 27, 29 типа окошка могут быть закреплены винтами или зафиксированы другим образом. Задняя плита 22 главного ящика 21 планкой 22А с резьбовыми отверстиями выступает соответственно как за стенку 23 дна, так и за стенку 24 крышки вверх или вниз, и обе указанные планки 22А снабжены соответствующим числом резьбовых отверстий 41, что позволяет здесь жестко свинтить в целом десятью крепежными или затяжными винтами главный ящик 21 с машинной рамой 11, как это показано, например, на фиг.4. Для дополнительного крепления на тыльной стороне задней стенки 22 могут быть помещены разжимные штифты, и/или задняя стенка содержит или образует упорные рейки, которые с геометрическим замыканием взаимодействуют с выступами или углублениями в фронтальной стороне комбайна с барабанным исполнительным органом, что позволяет надежно воспринимать все воздействующие в рабочем режиме на главный ящик 21 усилия. Подвод кабелей к сенсорным устройствам в приемном пространстве 21А главного ящика 21, а также к другим гидравлическим линиям или сигнальным линиям и т.п. осуществляется через проем 22В в задней стенке 22 главного ящика 21, при этом проем 22В предпочтительно проходит примерно по всей поверхности основания главного ящика, в котором расположен георадар.
Чтобы защитить главный ящик 21 с георадаром как сенсорной системой от повреждения и отрыва, несмотря на его открытое выдвинутое крепление на фронтальной стороне машинной рамы, по бокам главного ящика 21 монтируют в обоих направлениях движения отклоняющие элементы 30. Оба отклоняющих элемента 30 состоят из прочной задней плиты 31, здесь в целом четыре ребра жесткости, а именно верхнее ребро жесткости 32, нижнее ребро жесткости 33, а также два средних, расположенных перпендикулярно задней плите ребра жесткости 34, которые выполнены по существу треугольными и поперечной стороной приварены к приварной, перпендикулярной задней плите 31 трапецеидальной соединительной стенке 35. Верхнее и нижнее ребра жесткости 32, 33 расположены наклонно относительно задней плиты 31, под тем же углом, что и стенка 23 дна или стенка 24 крышки в главном ящике 21, так что в положении монтажа, как показано на фиг.3, они лежат на одной линии с последними. Отклоняющие элементы 30 увеличиваются клинообразно от свободного конца к соединительной стенке 35, которая в положении монтажа прилегает к боковой стенке 25 главного ящика 21 и свинчена с ней посредством зажимного винта 43. Задняя плита 31 также выступает планкой с резьбовыми отверстиями 31А соответственно за верхнее ребро жесткости 32 вверх или за нижнее ребро жесткости 33 вниз, что служит для крепления обоих отклоняющих элементов 30 к машинной раме посредством соответствующего числа затяжных винтов 42, здесь в целом шесть затяжных винтов 42. Также для обоих отклоняющих элементов 30 могут быть предусмотрены разжимные штифты и т.п, чтобы надежно воспринимать суммарные усилия вдоль и поперек направления движения. Впрочем, благоприятным является, если затяжные винты 42, равно как и при необходимости имеющиеся разжимные штифты образуют места заданного разрушения, чтобы обеспечить обрушение всего приемного ящика 20 вместе с отклоняющими элементами 30, в случае возникновения блокады между приемным ящиком и фрагментами породы, что позволяет соответственно избежать более значительных повреждений на комбайне с барабанным исполнительным органом или в направляющем устройстве для указанного комбайна. В случае аварии потребовался бы лишь монтаж нового приемного ящика 20.
В показанном примере осуществления отклоняющие элементы и главный ящик закрепляют в определенном положении на машинной раме. Наличие множества расположенных одна поверх другой планок с отверстиями на машинной раме также могло бы способствовать при в остальном идентичной конструкции разработке пластов более низкой мощности. Регулирование по высоте приемного ящика может быть осуществлено также за счет крепления приемного ящика на основной плите и различного позиционирования основной плиты на фронтальной стороне комбайна с барабанным исполнительным органом. Пример осуществления на фиг.1 показывает зондирование фронта очистных работ на подстилающей породе посредством георадара. Альтернативно посредством георадара можно зондировать лишь кровлю или в равной мере как кровлю, так и почву. Георадар установлен предпочтительно внутри прочного на сжатие, искробезопасного корпуса и вместе с ним помещен в главный ящик. Главный ящик может крепиться на фронтальной стороне добычной машины также при помощи сварки или другим способом. Вместо одного главного ящика для одного или нескольких георадаров на фронтальной стороне можно закрепить также несколько главных ящиков, при этом отклоняющие элементы в этом случае устанавливаются предпочтительно по бокам всех главных ящиков. Такие и другие модификации подпадают под объем защиты прилагаемых пунктов формулы изобретения.