Sławomir Bartoszek, Gabriel Kost

Monografia 55
Gliwice 2018, s.1-164, il., bibliogr. 126 poz.
ISBN 978-83-65593-13-9

cena egz. 35,00 zł

Tematem monografii jest metoda pozycjonowania kombajnu chodnikowego pracującego podczas urabiania czoła przodka wyrobiska korytarzowego w kopalniach węgla kamiennego. Metoda służy do określania bieżącego położenia i orientacji kombajnu względem układu współrzędnych kartezjańskich, który zdefiniowano w określonym miejscu wyrobiska.

Właściwe pozycjonowanie kombajnu wpłynie głównie na zwiększenie bezpieczeństwa pracy, gdyż umożliwi całkowitą bądź częściową automatyzację procesu sterowania kombajnem oraz wycofanie załogi, w tym głównie operatora kombajnu, w bezpieczne miejsce lub ograniczy czas ich przebywania w przodku w czasie urabiania. Jest to istotne ze względu na niekorzystne (szkodliwe dla zdrowia) warunki środowiskowe oraz zagrożenia naturalne panujące w przodku wyrobiska podczas urabiania. W monografii przedstawiono analizę wiedzy w zakresie pozycjonowania i lokalizacji obiektów w przestrzeni i na tej podstawie wybrano odpowiednią technikę pomiarową. Przedstawiono rozwiązanie wykorzystuje zjawiska propagacji fal radiowych i ultradźwiękowych w przestrzeni wyrobiska. Kombajn pozycjonowany jest względem minimum trzech nadajników rozmieszczonych na ociosach i pod stropem wyrobiska, na łukach obudowy zabezpieczającej wyrobisko. Zaprezentowano kompletny algorytm wyznaczania położenia i orientacji kombajnu, uwzględniający różną liczbę nadajników. Do opisu orientacji kombajnu wykorzystano trzy parametry: kąty skręcania, pochylania i przechylania. Przeprowadzono analizę wrażliwości zaproponowanej metody w zakresie wyznaczania położenia kombajnu. Badanie to miało na celu dopasowanie wybranych technik pomiarowych i algorytmów obliczeniowych do przestrzeni wyrobiska korytarzowego kopalni. Badaniom poddano różne warianty rozmieszczenia nadajników wewnątrz wyrobiska. Zaprojektowano i zbudowano model fizyczny systemu pozycjonowania kombajnu chodnikowego oraz przeprowadzono szereg badań laboratoryjnych z jego udziałem. Zbadano m.in. wpływ najbardziej istotnych czynników towarzyszących urabianiu, tj. temperatury, wilgotności i zapylenia, na wybraną technikę pomiarową wykorzystującą ultradźwięki. Badania dokładności wskazań systemu umożliwiły przeprowadzenie analizy niepewności wyznaczanych współrzędnych położenia oraz identyfikację czynników w największym stopniu wpływających na błędy pomiarowe. Sformułowano wnioski końcowe wskazujące aspekty, które należy uwzględnić w trakcie przyszłych prac związanych z wdrożeniem praktycznym opracowanej metody.

 Method for positioning of a roadheader in a roadway

Method for positioning of a roadheader operation in the face front of a roadway in a hard coal mine is the monograph subject. The method is used for determination of current position of the roadheader in relation to the Cartesian coordinates, which were defined for the given point of the roadway. Proper positioning of the roadheader will increase the work safety as the partial or full automation of the roadheader’s control system will be possible, so the personnel, especially the operator could be withdrawn to a safe place so the exposure time during mining operation will be reduced. It is important due to harsh environmental conditions (dangerous to miners’ health) as well as due to natural hazards in the roadway face which can occur during mining. The analysis of current knowledge in the field of positioning and localization of objects in space is given and basing on this analysis, the measuring technology was selected. The solutions using the effect of radio waves and ultrasonic waves propagation in the roadway are described. The roadheader is located in relation to three emitters deployed on walls, under the roof and on roof support arches. The algorithm for determination of position and orientation of the roadheader, including number of emitters is presented. Three parameters i.e. twisting angles, angles of inclination and tilting angles were used to describe the roadheader orientation. Accuracy of the suggested method for determination of the roadheader’s location was analysed. This analysis aimed at matching the selected measuring technology and calculation algorithms to the roadway space in mines. Different variants of emitters deployment in the roadway were tested. Physical model of the roadheader positioning was designed and constructed as well as series of laboratory tests using this model were conducted. Impact of most important factors occurring during mining i.e. temperature, humidity and dust concentration was tested. Ultrasonic measuring technology was selected for testing. Testing the accuracy of the system readings enabled analysing the uncertainty of determined position coordinates as well as allowed for identification of the factors having the highest impact on the measuring accuracy. At the end conclusions regarding the aspects, which should be included in future projects aiming at practical implementation of the developed method, were formulated.