Weiterentwicklung der Strebautomatisierung im Steinkohlentiefbau

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der Automatisierung des am häufigsten angewandten Abbauverfahrens im Steinkohlentiefbau, des langfrontartigen Strebbaus mit Walzenladern. Durch eine Bestandsaufnahme der wichtigsten etablierten Automatikfunktionen der Strebmaschinen Walzenlader, Strebförderer und Schildausbau und einer Analyse ihrer jeweiligen Stärken und Schwächen werden die technologischen Aufsetzpunkte für Weiterentwicklungen definiert. Als Basis für innovative Weiterentwicklungen zur automatisch flözgeführten Schneidarbeit des Walzenladers werden Kinematikmodelle vorgestellt, mit denen die Raumgeometrie der Bewegungen beim kooperativen Zusammenspiel von Walzenlader, Strebförderer und Schilden beschrieben werden. Weiterhin werden die Strebmaschinen mit innovativer Sensorik zur Flözverortung ausgestattet. Während bei bekannten Systemen ursprünglich nur der Walzenlader mit Sensorik zur Flözverortung ausgestattet war, kommen bei den neueren Verfahren auch entsprechende Sensorik an den Schilden und am Strebförderer zum Einsatz. Durch eine strebmaschinenübergreifende Sensorfusion wird ein vollständigeres raumgeometrisches Systemabbild des Strebes ermöglicht, wodurch eine Steigerung der Genauigkeit und der Verfügbarkeit der automatisch flözgeführten Schneidarbeit des Walzenladers erreicht werden kann. Auf der Grundlage dieser Sensorfusion kann eine vertiefte Systemfusion zwischen den Strebmaschinen erfolgen, die das prozessuale Zusammenspiel der Strebmaschinen und damit die Automatisierungstiefe erhöht, so dass hierdurch weiteres Potential für innovative Weiterentwicklungen zur Effizienz- und Leistungssteigerung des Gewinnungsbetriebes erschlossen werden kann.This thesis deals with the further development of the automation of the most frequently used mining method in deep coal mining, which is longwall mining with shearer loaders. By taking stock of the most established functions of automatic coal face machines such as shearer loaders, face conveyors and shield supports and by analysing their respective strengths and weaknesses the technological starting points for further developments are defined. Kinematic models are presented as the basis for further innovative developments for the automatic seam-guided cutting work of the shearer loader. With those the spatial geometry of the movements in the cooperative interaction of shearer loader, face conveyor and shields are described. Furthermore the longwall machines are equipped with innovative sensor technology for seam location. Whereas in known systems originally only the shearer was equipped with sensors for seam location the newer processes also use corresponding sensors on the shield and the face conveyor. A more complete three-dimensional image of the longwall is made possible by a sensor fusion across the face machines. Thus the accuracy and availability of the automatic seam-guided cutting work of the shearer loader is increased. On the basis of this sensor fusion, a deeper system fusion between the longwall machines can take place, which increases the procedural interaction of the longwall machines and thus the level of automation, so that further potential for further innovative developments to increase the efficiency and performance of mining operations can be tapped