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Streckenvortriebsmaschine Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende
Streckenvortriebsmaschine mit einem um die Maschinenlängsachse drehbaren Bohrkopf
und mit Vorrichtungen für das Aufnehmen und das Wegfördern des mittels des Bohrkopfes
gelösten Materials zum Auffahren einer unterirdischen Strecke, z. B. eines Stollens,
Tunnels oder Schachtes.
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Derartige Maschinen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Sie treiben die Strecken dadurch vor, daß sie die Ortsbrust mit umlaufenden Werkzeugen
angreifen und abtragen. Strecken mit Kreisquerschnitt lassen sich mittels Maschinen
verhältnismäßig einfach auffahren. Sie haben den Vorteil, daß sie den Gebirgsdruck
besser aufnehmen können als Strecken mit beispielsweise rechteckigem oder trapezförmigem
Querschnitt oder solche mit schwach aewölbten Firsten. Die Stabilität der Strecken
ist besonders für den Bergbau, bei dem im Gegensatz zum Vortreiben eines einzelnen
Stollens im sonst unverritzten Nachbargebirge durch den Abbau große Hohlräume geschaffen
und dadurch beträchtliche Gebirgsbewegungen hervorgerufen werden, von großer Bedeutung.
Andererseits birgt das Auffahren einer Strecke mit kreisförmigem Querschnitt einige
Nachteile. So ergeben sich bei der Konstruktion einer Streckenvortriebsmaschine
schwierige und zum Teil nur aufwendig zu lösende Probleme hinsichtlich der Anordnung
und Gestaltung der Fahrwerke, des Haltens der Maschine gegen Verdrehen um ihre Längsachse
und des Abförderns des gelösten Gesteins.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Streckenvortriebsmaschine
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die genannten Nachteile vermieden
sind, und sie besteht in erster Linie darin, daß im unteren Bereich der Streckenvortriebsmaschine
in Vortriebsrichtuno, hinter dem Bohrkopf zusätzliche Werkzeuge mit so großem Abstand
von der Maschinenlängsachse angeordnet sind, daß sie von dem Bohrkopf stehengelassenes
Material derart abarbeiten können, daß eine Strecke mit zumindest etwa ebener Sohle
und wenigstens in ihrem unteren Bereich ebenen Stößen entsteht. Nunmehr können an
der Maschine übliche Fahrwerke nebeneinander angeordnet sein und auf der Streckensohle
laufen, so daß auch das Vorsehen besonderer Maßnahmen zum Vermeiden ungewollter
Drehbewegungen der Maschine um ihre Längsachse nicht mehr erforderlich ist. Auch
die Nutzung einer mittels einer erfindungsgemäßen Maschine aufgefahrenen Strecke,
die den Gebirgsdruck gut aufnehmen kann, ist besser als diejenige einer Strecke
mit Kreisquerschnitt. Zwar ist es auch bei solchen Strecken möglich, eine ebene,
waagerechte Streckensohle herzustellen, beispielsweise durch teilweises Auffüllen
des geschnittenen Hohlraumes. Es ist jedoch wenig sinnvoll, den Querschnitt einer
soeben hergestellten Strecke durch Einfüllen von Material zu verkleinern und auf
diese Weise wertvollen Raum zu verschenken. Eine ebene Sohle kann bei Strecken mit
Kreisquerschnitt statt durch Verfüllen auch durch Einziehen einer Decke, z. B. aus
Beton, erzeugt werden. In einem solchen Fall kann der unterhalb der Decke liegende
Raum zur Aufnahme von Kabeln oder Rohren oder zur Entwässerung dienen. Dies ist
jedoch aufwendig, der unterhalb der Decke liegende Raum ist schwer zugänglich, und
das Einziehen einer derartigen Decke ist zumindest im Bergbau nicht üblich.
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Erflndungsgemäß können an der Streckenvortriebsmaschine als zusätzliche
Werkzeuge vorgesehen sein zwei drehbare Bohr- oder Fräswerkzeuge, deren
Ach-
sen zumindest etwa parallel zur Maschinenlängsachse verlaufen und deren
äußere Enden mindestens so weit nach unten reichen wie der Bohrkopf, und in Vortriebsrichtung
hinter diesen Schräm- oder Fräswerkzeuge, die Material bis zu der Streckensohle
und bis zu unterhalb der halbkreisförmig gewölbten Strekkenfirst tangential an diese
anschließenden Seitenstößen abarbeiten können. Dadurch wird das Aufweiten der Strecke
mit Kreisquerschnitt in einfacher Weise ermöglicht.
Zum Fördern
des gelösten Materials brauchen nicht, wie es bekannt ist, Kratzförderer, Schaufelräder
oder Hummerscherenlader verwendet zu werden; zum Aufnehmen des gelösten Materials
und dessen übergabe auf ein von der Ortsbrast wegförderndes Band kann mindestens
ein Eimerkettenförderer vorgesehen sein, dessen Eimer in an sich bekannter Weise
quer zur Maschinenlängsachse längs einer dem endgültigen Streckenquerschnitt entsprechenden
Bahn bewegbar sind. Für den Eimerkettenförderer und die beiden drehbaren Bohr- oder
Fräswerkzeuge kann ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen F i g. 1 bis 3 verschiedene Streckenquerschnitte, F i
g. 4 die Seitenansicht des Vorderteils einer Streckenvortriebsmaschine teilweise
im Schnitt, F i g. 5 die Ansicht in Richtung des Pfeiles V in Fig.4 und F
i g. 6 die an der Streckenvortriebsmaschine befindliche Fördereinrichtung
in Stirnansicht.
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Ein Streckenquerschnitt nach den F i g. 1 bis 3
entsteht
dadurch, daß eine Strecke 1 mit Kreisquerschnitt in ihrem unteren Bereich
durch Abtragen von Gestein erweitert wird. Zu diesem Zweck sind an einer Streckenvortriebsmaschine
erfindungsgemäß unmittelbar hinter dem den Kreisquerschnitt herstellenden Maschinenkopf
10 Bohr- oder Fräsköpfe 20 angeordnet (F i g. 4). Diese erzeugen sich
in Vortriebsrichtung erstreckende Ausnehmungen mit in etwa sichelförmigen Querschnitten
2. Sie sind so tief angeordnet, daß die gemeinsame äußere Tangente an die Kreise,
die von den äußeren Enden der umlaufenden Bohr- oder Fräsköpfe 20 beschrieben werden,
den von dem Maschinenkopf 10 aufgefahrenen Kreisquerschnitt an seiner tiefsten
Stelle tangiert. Ihre Durchmesser betragen zweckmäßig das 0,2- bis 0,5fache des
Durchmessers des vornliegenden Bohrkopfes der Streckenvortriebsmaschine. Hinter
den Bohrköpfen angeordnete Schräm- oder Fräswerkzeu-e entfernen die restlichen Gesteinszwickel
3 bis zu der obenerwähnten gemeinsamen Tangente, so daß eine ebene Streckensohle
entsteht. Auch die seitlich stehengebliebenen Gesteinszwickel 4 werden durch diese
Werkzeuge bis zu den Geraden abgenommen, welche die von den äußeren Enden der Bohr-oder
Fräsköpfe beschriebenen Kreise und den Strekken-Kreisquerschnitt gemeinsam tangieren.
Auf diese Weise entsteht eine Strecke mit gewölbter Firste, ebener Sohle und im
unteren Bereich der Strecke ebenen Stößen. Streckens ' töße und -sohle gehen
allmählich ineinander über, so daß Spannungsspitzen im umgebenden Gestein vermieden
werden.
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Die Streckenstöße können, so wie es F i g. 1 zeigt, lotrecht
verlaufen. Es ist jedoch vorteilhaft, sie gemäß F i g. 2 nach unten auseinander
laufen zu lassen, so daß im unteren Bereich der Strecke ein größerer Raum zur Verfügung
steht. Bei wenig standfestem Gestein kann es demgegenüber zweckmäßig sein, die Streckenstöße
sich nach unten einander nähern zu lassen. Dadurch wird der Kreisquerschnitt nur
gering-fügig verlassen, die Vorteile bleiben größtenteils erhalten. Die Abweichung
der Streckenstöße von der Lotrechten kann beispielsweise 10" betragen. Die
Stöße können jedoch auch schwächer oder stärker geneigt sein.
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Die Streckenvortriebsmaschine ruht auf zwei nebeneinander anaeordneten
Raupenfahrwerken. Diese können, da die Streckensohle eben ist, normal ausgebildet
sein. Durch sie wird nun in einfacher Weise verhindert, daß sich die Streckenvortriebsmaschine
um ihre Längsachse dreht. Die Maschine wird durch wechselseitiges Verzögern bzw.
Beschleunigen der beiden Fahrraupen gelenkt. Dabei ist es von Vorteil, daß sich
die Fahrraupen auf einer Ebene bewegen, so daß sie nicht wie bei einer Strecke mit
Kreisquerschnitt bei Kurvenfahrt an der Wandung t3 hochklettern.
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Nach den F i cr. 4 und 6 ist zum Aufnehmen des Z>
gelösten
Gesteins und dessen übergabe auf ein von der Ortsbrust wegförderndes Band an der
Streckenvortriebsmaschine hinter den den Streckenquerschnitt erzeugenden Werkzeugen
ein Eimerkettenförderer vorgesehen. Dessen Eimer 5 werden um den Maschinenl,--örper
6 herum an der Streckenwandung 7 entlanggeführt. Die Führung geschieht
durch Rollen 8,
die an den Eimern 5 gelagert sind und in am Maschihenkörper
6 befindlichen, in sich geschlossenen Rollenbahnen 9 abrollen. Die
Rollenbahnen 9 sind entsprechend dem Streckenquerschnitt geführt. Die Eimer
5 sind an zwei nicht dargestellten endlosen Zugketten befestigt, über die
der Eimerkettenförderer angetrieben wird. Der Antrieb erfolgt zweckmäßig über die
in den unteren Ecken angeordneten Umlenkräder. Dabei ist vorteilhaft für den Eimerkettenförderer
und die beiden hinter dem Maschinenkopf 10
angeordneten Bohr- oder Fräsköpfe
20 ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen.
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Die Eimer 5 sind an ihren Vorderseiten und au ihren dem Maschinenkörper
6 zugewandten Seiten offen. Die dem Maschinenkörper 6 zugewandte öffnung
eines Eimers 5 wird durch ein am Maschinenkörper 6 befestigtes Schurrblech
11 abgedeckt, sobald er auf seinem Weg in etwa unter die Maschinenlängsachse
gelangt. Das Schurrblech 11 ist im oberen Bereich der Streckenvortriebsmaschine
nach innen abgeknickt und schafft so eine Zutrittsöffnung zu einem von der Ortsbrust
wegfördernden Stetigförderer 12. Die Eimer 5 nehmen das gelöste Gestein durch
ihre vorderen Öffnungen auf, bewegen sich mit ihm an der inneren Eimerabdeckung
entlang nach oben und ,geben es durch ihre innenliegenden öffnungen über das abgeknickte
Schurrblech 11 auf den Förderer 12, von dem es am Ende der Vortriebsmaschine auf
ein weiteres Förderband oder Wagen aufgegeben wird. Ein Schutzblech 13 verhindert,
daß Gestein neben den Förderer 12 fällt. Der Eimerkettenförderer ermöglicht eine
kontinuierliche Haufwerkaufnahme, wie sie z. B. mit einem Schaufelrad erreicht wird,
bei Strecken mit nicht runden Querschnitten. Selbstverständlich ist er auch bei
Strecken mit Kreisquerschnitt verwendbar.
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Darüber hinaus bietet der Eimerkettenförderer noch den Vorteil, daß
in weichem und mittelhartem Gestein auf besondere Schräm- oder Fräswerkzeuge verzichtet
werden kann. Die Gesteinszwickel, die, von den umlaufenden Bohr- oder Fräsköpfen
20 stehengelassen werden, können von den Eimern des Eimer kettenförderers abgearbeitet
werden. Sie werden zu diesem Zweck an ihren Vorderkanten mit gepanzerten Schneiden
14, die sich leicht und schnell auswechseln lassen, versehen. Eine hintere Eimerabstützung
15 dient in einem solchen Fall zur Entlastung der Rollen 8 und Rollenbahnen
9. Vorteilhaft ragen die Schneidkanten 14 in Vortriebsrichtung über die
Eimer
5 hinaus, so daß das abzunehmende Gestein vorgekerbt wird.
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Werden die Eimer 5 jeweils an zwei in ihrer Bewegungsrichtung
hintereinanderliegenden Stellen an den Zugketten befestigt, sind die Rollen
8 und die Rollenbahnen 9 nicht erforderlich. Die Führung der Eimer
5
wird dann von den entsprechend abgestützten Zugketten übernommen. An jeder
Zugkette liegen die Befestigungsstellen eines Eimers 5 zweckmäßig an einem
Kettenglied. Bei kleinen Ablenkradien, bei denen auch die Kettenteilung dementsprechend
klein sein muß, ergeben sich dabei unwirtschaftlich kleine Eimer. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch veimieden, daß genügend große Eimer, die also über mehrere Kettenglieder
reichen, aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind. Dies können beispielsweise Stahlblechbogen
sein. Jeder Bogen ist an jeder Eimerlängsseite mit einem Kettenglied fest verbunden.
Die Bogen sind gegeneinander beweglich und ziehen sich beim Umlenken um einen Turas
auseinander und beim übergang in eine geradlinige Bewegung wieder zusammen, Ein
Eimer kann auch zusammengesetzt sein aus einem Schneidbügel, der die Aufnahmeöffnung
des Eimers bildet und an jeder Zugkette an einem Kettenglied befestigt ist, einem
Steg, der den Eimer nach hinten abschließt, und einem Kettensack, der mit seinem
vorderen Ende am Bügel und mit seinem anderen Ende am Steg angeschlossen ist. An
den Seiten ist der Sack mit den beiden Zugketten verbunden. Dieser Eimer bietet
ein Höchstmaß an Beweglichkeit und paßt sich gut dem Streckenquerschnitt an. Der
hintenliegende Steg ist derart schräg angeordnet, daß seine dem Maschinenkörper
6 zugewandte Kante in Bewegungsrichtung des Eimers vor der äußeren Kante
liegt. Die Neigung des Abschlußsteges kann beispielsweise 301 betragen. Dadurch,
daß der Steg gegen das Schurrblech angestellt ist, wird verhindert, daß aufgenommenes
Feingut durch einen Spalt zwischen Steg und Schurre wieder auf die Streckensohle
zurückfällt.
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Es ist auch möglich, einen Eimer herzustellen, bei dem nur der der
Streckenwandung zugekehrte Teil aus Ketten oder einem ähnlich verschleißfesten und
flexiblen Material und die Seitenwände aus Stahlblech bestehen. Dabei können die
Wände erforderlichenfalls entsprechend der Teilung der Zugketten aus mehreren gegeneinander
beweglichen Teilen bestehen.
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Um das auf der Streckensohle liegende abgelöste Gestein besser aufnehmen
zu können, verläuft die die Streckenstöße bestreichende Kante eines Eimers zweckmäßig
nicht parallel zur Maschinenlängsachse, sondern derart zu dieser geneigt, daß die
in Vortriebsrichtung der Streckenvortriebsmaschine hintenliegende Ecke gegenüber
der anderen Ecke vorgezogen ist. Beim Aufnehmen des Gesteins wirkt also auf dieses
von dem Eimer eine Kraftkomponente in Vortriebsrichtung, so daß beim Aufnehmen kein
Gestein entgegen dieser Richtung ausweichen kann.
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Unmittelbar hinter dem Eimerkettenförderer ist an der Streckenvortriebsmaschine
ein quer zur Strecke verlaufender Staubschild 16 vorgesehen. Er legt sich
mit einer flexiblen Dichtung 17 an die Streckenwandung 7 an und trennt
den Arbeitsraum von der bereits fertiggestellten Strecke. Dadurch wird verhindert,
daß der beim Ablösen des Gesteins entstehende Staub in die Strecke eindringt. In
dem Staubschild 16 sind eine Durchlaßöffnung für den Förderer 12 und Ansaugöffnungen
für einen Zyklonabscheider 18 vorgesehen. In dem Abscheider 18 wird
die Hauptmenge des anfallenden Staubes ausgefällt und nach Benetzung mit Wasser
über den Förderer 12 abgefördert. Die für den Reststaub, der in der durch eine Leitung
19 abgeführten Luft enthalten ist, erforderliche Filterfläche kann dadurch
klein gehalten werden, Dies ist bei den beengten Verhältnissen unter Tage von großer
Bedeutung.
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Hinter dem Staubschild 16 ist an dem Maschinenkörper
6 eine nicht dargestellte Aufspannvorrichtung derart gelagert, daß sie um
die Maschinenlängsachse geschwenkt werden kann. Auf der Aufspannvorrichtung kann
ein-- Bohrmaschine befestigt werden, die zum Einbringen von Ankerbohrungen, vorzugsweise
in die Streckenfirste, dient. Dies ist vor allem beim Auffahren einer Strecke im
Gebräch wichtig, weil in einem solchen Fall das Gebirge möglichst schnell nach dem
Auffahren der Strecke gesichert werden muß. Die eingebrachten Bohrungen ermöglichen
es, zumindest die Streckenfirste durch Gebirgsanker zu sichern.
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Falls die Gesteinsfestigkeit besonders hohe Vorschubkräfte erforderlich
macht, muß sich die Strekkenvortriebsmaschine in der von ihr aufgefahrenen Strecke
verspannen. Zu diesem Zweck weist sie ein als Raupe ausgebildetes Oberlaufwerk auf,
das mittels hydraulischer Kraftgeräte an die Streckenfirste gedrückt werden kann.
Die hydraulischen Kraftgeräte und das Oberlaufwerk sind gelenkig miteinander verbunden.
Das Oberlaufwerk kann angetrieben werden, wodurch eine höhere Vorschubkraft erzielbar
ist und ein Verklemmen der Maschine verhindert wird. Statt eines Oberlaufwerks können
auch mehrere Oberlaufwerke vorgesehen sein.
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Trotz des Oberlaufwerks ist ein Ausbau der Strecke schon unmittelbar
hinter dem Staubschild 16 möglich. Hierzu dient die obenerwähnte Aufspannvorrichtung,
welche die Ausbauteile um den Maschinenkörper 6 herum nach oben zur Streckendecke
fördert, wo sie an den schon vorhandenen Streckenausbau angeschlossen werden. Das
Oberlaufwerk stützt sich in diesem Fall gegen den Streckenausbau ab. Der Ausbau
der Streckensohle und der Streckenstöße erfolgt zweckmäßig erst hinter der Streckenvortriebsmaschine.
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Sind, bedingt durch das Gestein, noch höhere Vorschubkräfte erforderlich,
die mit einem langsam fahrenden Raupenfahrwerk nicht aufgebracht werden können,
wird die Streckenvortriebsmaschine mit weiteren Vorschubeinrichtungen ausgerüstet.
Diese stützen sich an dem in der aufgefahrenen Strecke verspannten Maschinenkörper
6 ab und treiben den gegenüber dem Maschinenkörper verschieblichen Arbeitskopf
10 vor.
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- Wegen der beengten Platzverhältnisse, vor allem in Strecken
mit kleineren Querschnitten, werden sämtliche Vorgänge zweckmäßig hydraulisch gesteuert.
Das hydraulische System wird dabei von nur einer Pumpe beaufschlagt, die von einem
Elektromotor angetrieben wird. Aus Sicherheitsgründen können ein weiterer Motor
und eine weitere Pumpe zum ersten Versorgungsaggregat parallel geschaltet werden.
Die hydraulischen und elektrischen Antriebsgeräte sind zur Schaffung besserer Bewegungsverhältnisse
im Streckenquerschnitt in einem gesonderten Fahrzeug untergebracht, das hinter der
Maschine
nachgeschleppt wird oder an diese angehängt ist. Ist eine
Reparatur erforderlich, kann dieses Fahrzeug schnell vom Maschinenkörper
6 gelöst und von der Streckenvortriebsmaschine entfernt werden. Das Fahrzeug
nimmt auch den Führerstand mit seinen Steuer- und überwachunasaeräten auf.
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Zur Richtungskontrolle, die bei der großen Vortriebsgeschwindigkeit
ständig erfolgen muß, ist an dem beweglichen Kopf 10 der Streckenvortriebsmaschine
ein Kreiselkompaß vorgesehen. Dieser überträgt seine Meßwerte auf ein Tochtergerät
im Führerstand, wo sie angezeigt werden.