Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer insbesondere im Kohlebergbau eingesetzten schneidenden Gewinnungsmaschine, die im

Langfrontabbau in einem Streb entlang einer Abbaufront verfahrbar ist, bei welchem mit Hilfe mindestens einer der Gewinnungsmaschine zugeordneten

Infrarotkamera die Wärmeabstrahlung des jeweils von der

Gewinnungsmaschine neu freigelegten Abbaustoßes beobachtet wird und anhand dieser Beobachtung Steuerungsdaten für die nachfolgende

Gewinnungsfahrt der Gewinnungsmaschine generiert werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 2006/119534 A1 bekannt. Das bekannte Verfahren geht von dem jedem Bergmann oder Geologen bekannten Phänomen aus, dass in Flözlagerstätten, zum Beispiel in Kohlelagerstätten, in das abzubauende Gewinnungsgut oft dünne Gesteinsschichten eingelagert sind, die parallel zum Hangenden und Liegenden des Flözes verlaufen. Hieran anknüpfend geht das oben genannte Verfahren von der Vorstellung aus, dass beim Einsatz von schneidenden Gewinnungsmaschinen in Flözen mit solchen eingelagerten Gesteinsschichten in diese Gesteinsschichten bei der Gewinnungsverarbeitung mehr Energie (Reibungswärme) eingetragen wird, als in die umliegende Kohle, und dass sich deshalb diese eingelagerten Gesteinsschichten stärker erwärmen, als die umliegende Kohle. Diese verstärkte Erwärmung soll bei den bekannten Verfahren mit Hilfe einer Infrarotkamera detektiert werden, um auf diese Weise den Abstand dieser eingelagerten Gesteinsschichten zur unteren und/oder oberen Begrenzungsfläche zu den Streben messen und anhand dieser Messung die Gewinnungsmaschine während der nächsten Gewinnungsfahrt zu steuern. Damit zwischen dem Eingriffsbereich der Gewinnungswerkzeuge und der Messung mit der Infrarotkamera möglichst wenig von der eingetragenen Wärme verloren geht, soll die Wärmeabstrahlung möglichst nahe und unmittelbar angrenzend an den Eingriffsbereich der Gewinnungswerkzeuge der Gewinnungsmaschine gemessen werden.

Das bekannte Verfahren hat sich indessen in der Praxis nicht bewährt, und zwar aus verschiedenen Gründen. Zum einen ist die Erwärmung durch die eingetragene Zerspanungsarbeit, insbesondere bei dünnen Gesteinsschichten oder Schichten aus weichem oder brüchigem Gestein nicht signifikant höher, als bei der umliegenden Kohle. Zum anderen ergeben sich bei einer Messung im unmittel an die Schneidzone der Gewinnungsmaschine angrenzenden Bereich eine Reihe von Problemen, die eine hinreichend exakte Bestimmung der Wärmeabstrahlung nahezu unmöglich machen. Zunächst muss aus Platzgründen die optische Achse der Infrarotkamera schräg zum Abbaustoß angeordnet werden, wodurch sich eine trapezförmige Verzerrung des Messfeldes ergibt. Hinzu kommt, dass sich dieses verzerrte Messfeld im Bereich sehr starker Staubbelastung befindet, wo außerdem noch zum Zwecke der Staubniederschlagung Wasser versprüht wird. Auch Staub und Wassernebel behindern die Messung der Wärmeausstrahlung des neu freigelegten Abbaustoßes erheblich. Schließlich kann es vorkommen, dass eine eingelagerte

Gesteinsschicht im Verlauf des Flözes auskeilt oder sich sonst wie verliert. In diesem Fall würde eine sich an dieser Gesteinsschicht orientierende Steuerung orientierungslos.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass es praxistauglich wird und die oben aufgezeigten Probleme vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend vom Verfahren der eingangs genannten Art vor,

a) dass die Beobachtung der Wärmeabstrahlung des Abbaustoßes senkrecht zum Abbaustoß erfolgt und dass die Ränder des von der Infrarotkamera erfassten Messfeldes in Streblängsrichtung gesehen einen Abstand von den Schneidwerkzeugen der Gewinnungsmaschine haben, der mindestens der halben Breite des Messfeldes entspricht,

b) dass bei der Beobachtung der Wärmeabstrahlung des Abbaustoßes ein Leitschichtpaket mit einer charakteristischen

Abfolge von Grenzflächen zwischen Schichten unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit ermittelt wird,

c) dass am Ende jeder Gewinnungsfahrt anhand der bei dieser Gewinnungsfahrt aufgenommenen Wärmebilder der Verlauf dieses Leitschichtpaketes in Bezug auf die obere und untere

Begrenzungsfläche des Strebes ermittelt wird,

d) und dass anhand dieses Verlaufes des Leitschichtpaketes die Steuerungsdaten für die nächste Gewinnungsfahrt der Gewinnungsmaschine generiert werden.

Abweichend vom vorbekannten Verfahren orientiert sich das Verfahren gemäß der Erfindung nicht mehr an im Kohleflöz eingelagerten härteren Gesteinsschichten, sondern an der Schichtstruktur des Kohleflözes selbst. Kohleflöze sind bekanntlich aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte nicht homogen aufgebaut, sondern bestehen aus verschiedenen aufeinander folgenden, in unterschiedlicher Dicke abgelagerten Streifen, die in der Kohlenpetrographie Mazerale (z.B. Vitrit, Durit, Clarit oder Fusit) genannt werden und unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften haben. Zu den unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften zählt unter anderem die Wärmeleitfähigkeit.

Am jeweils neu freigelegten Abbaustoß findet ein Abfluss von Wärme aus dem wärmeren Gebirgskörper in die kühleren Wetter des Strebraumes statt. Dieser Wärmeabfluss ist über die Mächtigkeit des Flözes jedoch nicht gleichmäßig, sondern dort intensiver, wo die anstehende Kohle eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat und dort geringer, wo die Wärmeleitfähigkeit der anstehenden Kohle kleiner ist. Insgesamt ergibt sich also über die gesamte Mächtigkeit des Kohleflözes gesehen ein spezielles Temperaturprofil, welches - ähnlich wie ein Fingerabdruck - für dieses Kohleflöz charakteristisch ist.

Besonders charakteristisch ist die Abfolge von Grenzflächen zwischen Schichten unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit. Diese Grenzflächen erkennt 5 man bei der Beobachtung des Abbaustoßes mit einer Infrarotkamera daraus, dass im Bereich dieser Grenzflächen über einen kleinen Mächtigkeitsbereich eine verhältnismäßig große Temperaturdifferenz gemessen wird. Auf diese Weise ist es möglich, innerhalb des Kohleflözes ein Leitschichtenpaket mit einer besonders charakteristischen Abfolge von Grenzenflächen zwischen Schichten lo unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit zu definieren und die Position dieses Leitschichtenpaketes innerhalb des Flözes zur Generierung von Steuerdaten zu verwenden.

Diese grundsätzlich neuartige Ermittlung eines Leitschichtenpaketes ermöglichst es, die Infrarotkamera in einem solchen Abstand von der Schneidzone der i5 Gewinnungsmaschine anzuordnen, dass die Messung nicht mehr durch eine Verzerrung des Messfeldes, durch Staub oder Wassernebel beeinträchtigt werden kann. Hierdurch ist es insbesondere möglich, ein wesentlich genaueres und fein differenziertes Wärmebild des Kohlestoßes zu erstellen und anhand dieses Wärmebildes das oben angesprochene Leitschichtenpaket im Kohleflöz

2o zu definieren.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmebilder während der Gewinnungsfahrt entlang dem Abbaustoß wegabhängig in regelmäßigen Abständen aufgenommen werden und am Ende der Gewinnungsfahrt zu einem

25 Gesamtwärmebild des Abbaustoßes zusammengefügt werden, welches den Verlauf des Leitschichtpaketes in Bezug auf die obere und/oder untere Begrenzungsfläche des Strebes zeigt, und dass anschließend anhand dieses Gesamtwärmebildes automatisch oder mit menschlicher Assistenz die Steuerdaten für die nächste Gewinnungsfahrt der Gewinnungsmaschine

30 generiert werden. Das Zusammenfügen der einzelnen Wärmebilder zu einem Gesamtwärmebild des Abbaustoßes hat den Vorteil, dass einzelne Fehlmessungen auf einfache Art und Weise durch Interpolation eliminiert werden können. Eine Auswertung des Gesamtwärmebildes mit menschlicher Assistenz hat den zusätzlichen 5 Vorteil, dass bergmännisches Erfahrungswissen über den vermutlichen Verlauf des Flözes ggf. zusätzlich bei der Generierung der Steuerungsdaten berücksichtigt werden kann.

Zweckmäßig werden bei der Ermittlung des Leitschichtenpaketes die Grenzflächen zwischen den Schichten unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeito durch Kantendetektion (Hough-Transformation) ermittelt. Mit diesem Verfahren können aus der extrem großen Zahl der Daten der einzelnen Wärmebilder und des Gesamtwärmebildes auf einfache Weise die Grenzflächen zwischen Schichten unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit ermittelt werden und das oben erläuterte Leitschichtenpaket mit einer charakteristischen Abfolge von solchen5 Grenzflächen definiert werden.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht vor, dass mit Hilfe mindestens einer weiteren Infrarotkamera zusätzlich ein Wärmebild der jeweils neu frei geschnittenen oberen Begrenzungsfläche des Strebes hergestellt wird und dass dieses zusätzliche Wärmebild im Hinblick aufo das Vorhandensein von Kohle oder Gestein analysiert und zur Generierung von Steuerdaten für die nächste Gewinnungsfahrt der Gewinnungsmaschine herangezogen wird. Diese weitere Infrarotkamera liefert lediglich einen Wahrscheinlichkeitswert, dass Kohle oder Nebengestein geschnitten worden sind. Die mit dieser Kamera gewonnenen Daten fließen in die Generierung der5 Steuerungsdaten für die nächste Gewinnungsfahrt mit ein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 : eine Ansicht der schneidenden

Gewinnungsmaschine und dero Kameraanordnung senkrecht zum

Abbaustoß gesehen, Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie Il in Figur 1 und

Fig. 3: einen Abschnitt eines Gesamtwärmebildes des Abbaustoßes.

In der Zeichnung ist der Maschinenkörper einer schneidenden Gewinnungsmaschine, hier eines Walzenschrämladers, mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Dieser Maschinenkörper ist unten mit Gleitkufen 2 versehen, die auf einem Strebförderer 3 entlang dem Abbaustoß 4 des Strebes verfahrbar sind. Der Strebförderer 3 ist somit zugleich Fahrgleis für die schneidende Gewinnungsmaschine.

An den in Fahrtrichtung vorne und hinten liegenden Enden sind an dem Maschinenkörper 1 Schwenkarme 5 und 6 gelagert, die jeweils Schneidwalzen 7 und 8 tragen, die am Umfang mit Schneidwerkzeugen besetzt sind.

Etwa mittig an dem Maschinenkörper 1 befindet sich ein Kameraträger 9, auf welchem eine Infrarotkamera 10 montiert ist, deren optische Achse 11 senkrecht zum Abbaustoße 4 verläuft.

Die Infrarotkamera 10 erfasst am Abbaustoß ein rechteckiges Messfeld 12, welches in Figur 1 in strichpunktierten Linien dargestellt ist. Die seitlichen Ränder dieses Messfeldes 12 haben in Streblängsrichtung gesehen von den Schneidwerkzeugen der Gewinnungsmaschine einen Abstand, der mindestens der halben Breite des Messfeldes 12 entspricht. Durch den Verlauf der optischen Achse 11 senkrecht zum Abbaustoß 4 und diesem Mindestabstand wird sichergestellt, dass die Wärmemessung der Infrarotkamera 10 von der Schneidarbeit der Schneidwerkzeuge, durch Staubentwicklung oder durch eingesprühten Wassernebel nicht verfälscht wird. Am besten ist es natürlich, wenn der Abstand zwischen den Schneidwerkzeugen der Gewinnungsmaschine und dem Messfeld 12 der Infrarotkamera 10 möglichst groß ist. Aus diesem Grund ist beim Ausführungsbeispiel die Infrarotkamera 10 etwa mittig auf dem Maschinenkörper 1 angeordnet. Auf diese Weise hat das Messfeld 12 der Infrarotkamera 10 von allen Schneidwerkzeugen der Gewinnungsmaschine den größtmöglichen Abstand, und zwar einen Abstand, der deutlich größer ist, als die gesamte Breite des Messfeldes 12.

Die Infrarotkamera 10 erzeugt während der Gewinnungsfahrt der Gewinnungsmaschine in regelmäßigen Abständen entlang dem Abbaustoß 4 Wärmebilder, die jeweils das gesamte Messfeld erfassen und sich in Streblängsrichtung gesehen überschneiden. Die einzelnen Wärmebilder werden am Ende der Gewinnungsfahrt durch Stitching zu einem Gesamtwärmebild 13 zusammengefügt, von welchem in Figur 3 ein Abschnitt dargestellt ist. Auf diesem Gesamtwärmebild 13 erkennt man deutlich die für dieses Flöz charakteristische Schichtenfolge von Mazeralen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit. Dabei werden durch Kantendetektion (Hough- Transformation) die Grenzflächen zwischen Schichten unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit betont, so dass auch kleine Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Mazerale deutlich zu sehen sind.

Bei der Auswertung des Gesamtwärmebildes 13 wird innerhalb der Flözmächtigkeit ein Leitschichtpaket herausgegriffen, welches eine besonders charakteristische Abfolge von Grenzflächen zwischen Schichten unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit hat. Ein solches Leitschichtpaket ist in Figur 1 des Ausführungsbeispieles als X bezeichnet. Ein solches Leitschichtpaket verläuft im Normalfall äquidistant zum Hangenden und

Liegenden des Flözes. Aus diesem Grund kann man anhand der gemessenen Abstände zwischen dem Leitschichtpaket X und den von der Gewinnungsmaschine freigeschnittenen oberen und unteren Begrenzungsflächen des Strebes feststellen, ob der Verlauf des Strebes dem Verlauf des Flözes folgt oder nicht. Falls sich in diesen beiden Verläufen Unterschiede ergeben, können Steuerungsdaten für die nächste Gewinnungsfahrt der Gewinnungsmaschine generiert werden, welche die Gewinnungsmaschine so steuern, dass sich die beiden Verläufe wieder annähern, d. h. dass der Verlauf des Strebes möglichst genau dem Verlauf des Flözes folgt.

Die oben erläuterte Steuerung kann auch dadurch verbessert werden, dass an dem Maschinenkörper 1 der Gewinnungsmaschine eine weitere Infrarotkamera 14 installiert wird, die auf die neu freigelegte obere Begrenzungsfläche des Strebes gerichtet ist und zusätzlich Wärmebilder von dieser oberen Begrenzungsfläche erzeugt. Diese Wärmebilder werden im Hinblick auf das Vorhandensein von Kohle oder Gestein analysiert, um Steuerungsdaten zu gewinnen, mit deren Hilfe man die Gewinnungsmaschine bei der nächsten Gewinnungsfahrt zusätzlich so steuern kann, dass der Verlauf der oberen Begrenzungsfläche des Strebes möglichst genau und ohne Kohleverluste dem Verlauf des Flözhangenden folgt.

- Ansprüche -