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Verfahren und Vorrichtung zum Vortreiben von Tunnels oder Strecken
im Bergbau Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vortreiben von Tunnels oder
Strecken im Bergbau und eine Maschine zur Ausführung dieses Verfahrens. Es sind
mehrere Bauarten von Streckvortriebsmaschinen oder Tunnelbohrmaschinen bekanntgeworden,
denen ohne Ausnahme der Nachteil anhaftet, daß die Maschinen nur bis zu einer bestimmten
Größe konstruktiv so gestaltet werden, daß ihr Einsatz noch wirtschaftlich bleibt.
Bei Überschreiten eines bestimmten Bohrdurchmessers und der entsprechenden Abmessungen
der Werkzeugträger wird der technische Aufwand aber so groß, daß weder die Herstellung
einer solchen Maschine noch ihr Einsatz wirtschaftlich ist. Nachteilig ist insbesondere;
daß bei sehr großem Durchmesser der Strecke der Hebelarm bis zu den an der Peripherie
angeordneten Werkzeugen sehr groß wird, so daß eine entsprechend starke Dimensionierung
der Kraftübertragungsmittel erforderlich ist. Diesen Nachteil will das Verfahren
und die Vorrichtung nach der Erfindung beseitigen.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird von einem bekannten Verfahren
ausgegangen, bei dem eine dem übrigen Abbau voreilende Richtstrecke Verwendung findet,
von der aus der Abbau des vollen Querschnitts erfolgt. Die Aufgabe dieses bekannten
Verfahrens bestand aber lediglich darin, das Vordergleis, die Preßluft- und Wetterleitung
bis zur Erreichung des Vollausbruches an Ort und Stelle zu belassen, wodurch der
Arbeitsaufwand verringert wurde. Demgemäß besteht das Verfahren nach der Erfindung
unter Verwendung einer dem übrigen Abbau voreilenden Richtstrecke darin, daß von
einer selbständig arbeitenden Pilotbohrmaschine zunächst ein kreisförmiger Querschnitt
der Richtstrecke ausgebaut wird, und danach von den der Pilotbohrmaschine folgenden
Bohrmaschineneinheiten größere konzentrischeKreisquerschnitte ausgebohrt werden,
die sich zu den jeweils vorher ausgebohrten Querschnitten zu einem Querschnitt größeren
Durchmessers ergänzen, wobei jede der aufeinanderfolgenden Bohrmaschineneinheiten
die hergestellte Querschnittsöffnung der vorangegangenen Bohrmaschineneinheit als
Führung und Zentrierung benutzt.
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Ferner ist noch ein Verfahren zum Gewinnen von Kohle und sonstigen
Mineralien bekannt, bei dem eine Bohrmaschine Verwendung findet, bei der die Bohrwerkzeuge
gestaffelt am Kopf angeordnet sind. Abgesehen davon, daß der gestaffelte Antrieb
mehrererEinheiten am Kopf einer Streckenvortriebsmaschine als sehr störanfällig
gilt, kann mit der bekannten Maschine das Verfahren nach der Erfindung nicht ausgeführt
werden, weil bei diesem Verfahren mehrere unabhängig hintereinander arbeitende Einheiten
vorgesehen sind.
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Bekannt sind ferner mit Bohrmaschinen verbundene Führungsglieder,
die jedoch lediglich die Aufgabe haben, in ein Vorbohrloch einzugreifen und mittels
der Führung im Vorbohrloch die Bohrmaschine in der Regel einseitig zu halten.
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Bekannt ist bei Bohrmaschinen auch die Verwendung vorher hergestellter
Querschnittsöffnungen, die als Führung benutzt werden. Eine derartige Maßnahme legt
jedoch nicht die Verwendung mehrerer Maschineneinheiten nahe. Unter Verwendung einer
vorher hergestellten Querschnittsöffnung als Führung besteht die Vorrichtung zur
Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung darin, daß die gesamte zum Streckenvortrieb
benutzte Maschineneinrichtung aus mehreren unabhängig und in unbestimmten Abständen
voneinander arbeitenden Maschineneinheiten mit eigenen Werkzeugen und eigenen Antrieben
besteht, wobei außer der Pilotbohrmaschine jede der nachfolgenden Maschineneinheiten
an ihrer Spitze ein Führungselement aufweist, das in den Wänden der bereits fertiggestellten
Strecke geführt wird.
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Erfindungsgemäß kann ferner jede der selbständigen Maschineneinheiten
mit eigenem, motorischen Antrieb und eigenen, pneumatischen oder hydraulischen Mitteln
zum Verspannen in der Strecke und zum Vortrieb ausgerüstet sein. Jede der einzelnen
Maschineneinheiten kann ferner eigene Mittel zum Abtransport herausgebohrten Materials
besitzen, wobei diese Mittel sowohl getrennt arbeiten, aber auch zu einer Transporteinheit
zusammenfaßbar sind.
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Der Abtransport des herausgebohrten Materials kann zweckmäßig durch
Spülbohrer erfolgen, wobei die Transportrohre der einzelnen Maschineneinheiten
miteinander
verbunden sind, in die Transportleitung bei jeder Maschineneinheit eine Einschleusung
stattfindet und zwischen den Maschineneinheiten teleskopierbare Schleusenrohre angeordnet
sind.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung gibt die Möglichkeit, auch Streckenquerschnitte
mit großem Durchmesser herzustellen, wobei durch die Aufteilung in verschiedene
Einheiten die konstruktiven Anforderungen an die einzelnen Baueinheiten sich in
vertretbaren Grenzen halten. Infolge der Aufteilung in verschiedene Baueinheiten
ergibt sich auch eine wirtschaftliche Anpassung an den endgültig geforderten Durchmesser
der Strecke. Hierbei erfolgt die Führung der einzelnen Bohrmaschineneinheiten mit
sehr einfachen und doch sicher arbeitenden Mitteln, die die Herstellungskosten nur
wenig erhöhen und dabei sehr sicher arbeiten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Seitenansicht einer
Maschine, die aus einer Pilotmaschine und einer nachfolgend zweiten Maschineneinheit
besteht; F i g. 2 zeigt die schematische Darstellung von Gesteinsbrechanlagen mit
Fördermitteln, die in Verbindung mit der in F i g. 1 dargestellten Maschine Verwendung
finden können; F i g. 3 zeigt die Ansicht auf ein schematisch im Schnitt dargestelltes
Schleusenrohr.
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In einem Maschinengehäuse 1 sind ein oder mehrere Motore eingebaut,
die über eine Getriebeuntersetzung 3 einen Werkzeugträger 4 in drehende
Bewegung versetzen. Am Werkzeugträger 4 sind Schneid-oder Arbeitswerkzeuge 5 angeordnet,
die aus Schneidmessern oder auch aus Rollenmeißeln bestehen können. Die verschiedenartigen
Arbeitswerkzeuge 5 sind gegeneinander austauschbar. Der Werkzeugträger 4 kann in
mehrere Schneidzonen, die im Drehsinn gegeneinander arbeiten, aufgeteilt sein. Der
Vorschub dieser Maschine erfolgt über die Vorschubzylinder 6, die eine entsprechende
Abstützung durch eine Anzahl von Anpreßplatten 7 an der Tunnelwand finden.
Das abgebohrteMaterialwirddurch geeigneteFördermittel, z. B. durch ein Kratzband
8, auf ein Transportband 9 geführt, von wo es weitergeleitet wird. Die gesamten
Funktionen der Maschine einschließlich ihrer Kontrolle werden von einem Führerstand
10 aus gesteuert und überwacht.
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Jede nachfolgende Maschineneinheit besteht aus dem Zentnerrohr
11, das den Durchmesser des vorangehenden Tunnelquerschnittes hat. Auf dem
Zentrierrohr gelagert ist ein Werkzeugträger 12, der als Schneidring von der Form
eines Kreisringes ausgebildet ist und mit Arbeitswerkzeugen 13 bestückt ist. Auch
hier können sowohl Schneidmesser als auch Rollenmeißel verwendet werden, wobei die
Werkzeuge gegeneinander austauschbar sind. Der Werkzeugträger 12 oder Schneidring
kann wieder in mehrere Arbeitszonen aufgeteilt sein, die gegenläufig arbeiten. Der
Werkzeugträger 12 wird angetrieben durch mehrere Motore 14, die über
die entsprechenden Untersetzungsgetriebe, nämlich ein Zahnrad 15' und einen Zahnkranz
15" den Kraftschluß ergeben. Die zum Vortreiben dieser Einheit erforderliche
Schubkraft wird durch vier auf den Umfang verteilte Zylinder 16 erzeugt,
die mit Gelenken 17 an Anpreßplatten 18 befestigt sind. Diese Anpreßplatten
18
werden mit Hilfe von Verspannungseinrichtungen 19, beispielsweise hydraulischen
Zylindern, gegen die Tunnelwand gepreßt und ergeben auf diese Weise Widerlager für
die Reaktionskräfte der Vorschubzylinder 16.
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Das herausgebohrte Material wird von geeigneten technischen Einrichtungen
aufgenommen und transportiert, z. B. von einem Kratzband 20, das an der tiefsten
Tunnelsohle arbeitet und einem nachgeschalteten etwas höher angeordneten Transportband
21. Das Transportband 9 der Maschine 1, das dem Transportband 8 folgt, ist mit dem
Transportband 21 der nachfolgenden Einheit durch ein Verbindungstransportband 22
verbunden, das durch das Zentrierrohr 11 hindurchgeführt wird. Dieses Transportband
ist ausziehbar und so zu verlängern, daß der Abstand der Maschine 1 von der nachfolgenden
Einheit variabel gostaltet werden kann. Nachfolgend an das Band 21 schließt sich
ein weiteres, größeres Band 23 an, das nun das geförderte Material sowohl vom Band
9 als auch vom Band 22 und vom Band 21 gemeinsam aufnimmt und weiterleitet.
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Der Vorschub des Werkzeugträgers 4 erfolgt durch den Zylinder
6, der auch das Nachholen der Anpreßplatten 7 übernehmen kann, wenn diese gelöst
sind. Die Fortbewegung erfolgt also in der Weise, daß die Anpreßplatten 7 an die
Stollenwand angedrückt werden, dann der Werkzeugträger 4 in kreisender Bewegung
vorgedruckt wird und schließlich die Anpreßplatten 6 nach dem Lösen mit dem übrigen
Teil der Pilotmaschine nachneholt werden. Die Pilotmaschine kann auf einem Raupenband
34 ruhen, das entweder frei mitläuft oder über einen eigenen Antrieb verfügt. Statt
des Raupenbandes kann auch ein Satz Walzenräder od. dgl. Verwendung finden.
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In F i g. 2 und 3 sind schematisch Gesteinsbrechanlagen mit Fördereinrichtungen
und Schleuseneinrichtungen dargestellt, die teilweise statt der in F i g. 1 dargestellten
Fördereinrichtungen Verwendung finden können, wobei die Darstellung im Anschluß
an die in F i g. 1 dargestellten Förderbänder 9 und 21 erfolgt, von denen in F i
g. 2 lediglich das Endstück dargestellt ist. Das Problem des Bohrmaterialtransportes
läßt sich nämlich häufig, insbesondere bei großen Querschnitten und sehr langen
Transportwegen, nicht mehr mit Hilfe von Bändern lösen. In solchen Fällen folgt
im Anschluß an das Band 9 der Pilotmaschine 1 eine Gesteinsbrechanlage 24, dargestellt
in F i g. 2, die zunächst das herausgebohrte Material zerkleinert. Anschließend
an die Brechanlage 24 wird das Material durch eine Schleuse 25 in ein Spülrohr 26
hineingeleitet, in dem ein sehr starker Spülstrom läuft und das Material nunmehr
zum Tunnel heraustransportiert. Bei jeder nachfolgenden Maschineneinheit befindet
sich im Anschluß an das zugehörige Band 21 ebenfalls wieder eine Brecheranlage 27,
die durch eine Schleuse 28 das gebrochene Material ebenfalls dem Spülrohr
26 zuleitet. Damit die Brecheranlagen 24
und 27 sowie die Schleusen
25 und 28 während des Vortriebs der Maschinen ihren Standort behalten
können, wird jeweils im Anschluß an diese Anlagen ein teleskopierbares Schleusenrohr
29 zwischengeschaltet, das in F i g. 3 dargestellt ist und sowohl in die Zulaufseite
des Spülrohres 26 als auch in die Rücklaufseite angeschlossen ist.
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Das Schleusenrohr 29 besteht beispielsweise aus einem Innenrohr 30,
dem Außenrohr 31, der Abdichtung 32 sowie den Führungs- und Gleitstücken 33. Das
Schleusenrohr sollte eine Länge haben, die
der Vortriebsleistung
einer Schicht oder eines Tages, je nach Arbeitsrhythmus, entspricht. Es können auch
mehrere Schleusenrohre deswegen hintereinandergekuppelt angeordnet werden.
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Das Führungsrohr 11 kann am Vorderrand etwas verjüngt ausgebildet
sein, um ein Verkanten des Rohrrandes an der Tunnelwandung zu verhüten. Der als
Führung dienende vordere Teil des Rohres kann an seinem Umfang mit Laufrollen versehen
sein, so daß die Führung des Rohres durch die Tunnelwandung erleichtert wird.