DE1802737B1

DE1802737B1 - Multi-spindle drilling machine for mining for excavating pits parallel to layers

Info

Publication number: DE1802737B1
Application number: DE19681802737
Authority: DE
Inventors: Lautsch Dr-Ing Hermann; Werner Spree
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1968-10-12
Filing date: 1968-10-12
Publication date: 1970-06-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrspindelbohrmaschine für den Bergbau zum Auffahren von schichtenparallelen Grubenräumen, insbesondere zur Herstellung flözgängiger Bohrungen in der Kohle. The invention relates to a multi-spindle drilling machine for mining for driving pit spaces parallel to layers, in particular for production seam borings in the coal.

Mit derartigen Maschinen werden im Steinkohlenbergbau z. B. Aufhauen aufgefahren; im Zuge der Rationalisierung des Bergbaus dienen derartige Bohrungen bei geringmächtigen Flözen in zunehmendem Maße der planmäßigen Hereingewinnung der Kohle. With such machines z. B. Slapping ascended; Such boreholes are used in the course of the rationalization of mining in the case of thin seams, the planned extraction of the Money.

In diesen und anderen Einsatzfällen darf die Bohrung nicht verlaufen. Das setzt voraus, daß der Bohrkopf nicht in das Nebengestein ausweicht und entlang der Fallinie der Schicht bzw. des Flözes oder einer hierzu definierten Richtung stabilisiert ist.In these and other applications, the bore must not run. This assumes that the drill head does not move into the adjacent rock and along the fall line of the layer or seam or a direction defined for this purpose is stabilized.

Es ist bereits bekannt, mehrspindelige Bohrmaschinen mit Hilfe eines Reglers gegen Drehungen um die Längs achse der Bohrung zu stabilisieren. Dieser Regler benutzt ein Pendel, um die Regelgröße fortlaufend zu erfassen und in Signale für eine auf die schichtenparallelen Stöße der Bohrung wirkende Längsachsensteuerung umzuwandeln. Diese Bohrmaschinen sind jedoch um ihre Hoch- und ihre Querachse nicht stabilisiert. Infolgedessen verläuft die Bohrung, wenn sie Bereiche anfährt, in denen sich das Streichen oder Fallen der Schicht bzw. des Flözes ändert. Erfahrungsgemäß ist dies bei längeren Bohrungen fast immer der Fall. It is already known to use multi-spindle drills Stabilize controller against rotation around the longitudinal axis of the hole. This Controller uses a pendulum to continuously record the controlled variable and convert it into signals for a longitudinal axis control that acts on the layer-parallel joints of the bore to convert. However, these drills are not about their vertical and transverse axes stabilized. As a result, when the hole approaches areas, it will run in where the strike or fall of the layer or seam changes. According to experience this is almost always the case with longer bores.

Es ist auch bekannt, Einspindelbohrmaschinen zum Auffahren von schichtenparallelen Grubenräumen mit einem flözgängigen Bohrkopf zu versehen. Die Flözgängigkeit dieser Bohrköpfe beruht auf dem in ihnen zur Anwendung gelangenden Bohrprinzip und beim Einsatz in der Kohle auf der Tatsache, daß Kohle in der Regel weicher als ihr Nebengestein ist. In diesem Falle werden Bohrwerkzeuge mit überwiegend radial-tangentialem Angriff verwendet, die beim Anfahren des härteren Nebengesteins den Bohrkopf in das Flöz zurückdrücken. It is also known, single-spindle drilling machines for driving up parallel layers To provide pit clearing with a seam-compatible drill head. The seamability of this Drill heads is based on the drilling principle used in them and when Use in coal on the fact that coal is usually softer than its host rock is. In this case, drilling tools with predominantly radial-tangential attack are used used to push the drill head into the seam when approaching the harder side rock push back.

Bei diesen Bohrmaschinen ist zwar eine Stabilität um die Querachse erreicht; es fehlt jedoch eine Stabilisierung um die Längsachse und vor allem um die Hochachse. Infolgedessen verläuft die Bohrung aus der vorgegebenen Fallinie oder einer hierzu definierten Richtung, wenn sie nicht entsprechend stabilisiert wird. In these drilling machines there is stability around the transverse axis achieved; however, there is no stabilization around the longitudinal axis and, above all, around the vertical axis. As a result, the hole runs out of the specified fall line or a direction defined for this purpose, if it is not stabilized accordingly will.

Es ist allerdings auch bekannt, den Bohrkopf mit einer Seitensteuerung zu versehen, die einen Magnetkompaß als Regelglied aufweist. Ein solcher Regler fällt jedoch bei seiner praktischen Verwirklichung sehr kompliziert aus. Zudem funktioniert der Magnetkompaß nicht immer einwandfrei. However, it is also known to have the drill head with a side control to provide, which has a magnetic compass as a control element. Such a regulator however, it turns out to be very complicated in its practical implementation. It also works the magnetic compass is not always perfect.

Der Erfindung liegt das Problem der Schaffung einer technisch einfachen und um alle drei Achsen stabilisierten Mehrspindelbohrmaschine zugrunde, mit der schichtparallele bzw. flozgangige Bohrungen sehr großer Länge entlang der Fallinie oder einer hierzu definierten Richtung aufgefahren werden können. The invention is based on the problem of creating a technically simple one and multi-spindle drilling machine stabilized around all three axes, with the Layer-parallel or floating holes of very great length along the fall line or in a direction defined for this purpose.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß grundsätzlich durch die Kombination folgender Merkmale: a) zur Stabilisierung der Bohrmaschine um die Längs- und die Querachse sind die nebeneinander angeordneten Bohrspindeln mit flözgängigen Bohrköpfen versehen und b) zur Stabilisierung der Bohrmaschine um deren Hochachse dient ein Regler, in dem ein Pendel die Regelgröße fortlaufend erfaßt und in Signale für eine auf die Stöße der aufgefahrenen Bohrung wirkende Seitensteuerung umwandelt. According to the invention, this object is achieved in principle by the combination of the following features: a) to stabilize the drill around the Longitudinal and transverse axes are the drilling spindles arranged next to one another with seam-running Provided drill heads and b) to stabilize the drill around its vertical axis serves a regulator in which a pendulum the controlled variable is continuously recorded and converted into signals for a lateral control acting on the impacts of the drilled hole.

Die Stabilisierung der Bohrmaschine um die Querachse tritt durch die Verwendung flözgängiger, d. h. The stabilization of the drill around the transverse axis occurs the use of seamable, d. H.

schichtenweisender Bohrköpfe ein, weil diese die Maschine zwischen den beiden Nebengesteinsebenen halten; zugleich ergibt sich dadurch aber auch die Stabilisierung der Bohrmaschine um ihre Längsachse, weil alle Bohrköpfe flözgängig sind und daher keiner für sich in das Nebengestein eindringen kann, was zu einer Drehung der Maschine im Flöz erforderlich wäre. Durch die Festlegung der Bohrmaschine um diese beiden Achsen - die Längs- und die Querachse - bedarf es nur noch eines Reglers für die dritte Achse, und das ermöglicht einen Regler besonders einfacher Konstruktion. Dieser benutzt zur Feststellung der Regelabweichungen ein Pendel, insbesondere ein Schrägpendel, das wegen der definierten Quer- und Längsachse nun tatsächlich die Abweichungen der Maschine aus der Fallinie oder einer hierzu definierten Richtung feststellen und Signale produzieren kann, die die Maschine stabilisieren.layer-wise drill heads, because these the machine between hold the two adjacent rock levels; but at the same time this also results in the Stabilization of the drill around its longitudinal axis, because all drill heads can be used in seams are and therefore no one can penetrate into the adjacent rock, resulting in a Rotation of the machine in the seam would be required. By setting the drill around these two axes - the longitudinal and the transverse axis - only one thing is needed Controller for the third axis, and that makes a controller particularly easier Construction. This uses a pendulum to determine the control deviations, in particular an inclined pendulum, which now because of the defined transverse and longitudinal axis actually the deviations of the machine from the fall line or a defined one Determine direction and produce signals that stabilize the machine.

Nun sind allerdings auch schon Maschinen mit drei Bohrspindeln bekannt, von denen zwei gleichsinnig und eine gegensinnig umlaufen. Da aber den Bohrwerkzeugen der flözweisende Effekt fehlt, kann keine wirksame Stabilisierung erzielt werden. Erfindungsgemäß wird diese Maschine so weitergebildet, daß die mittlere Bohrspindel 5 einen Bohrkopf 8 von kleinerem Durchmesser als die beiden Bohrköpfe 7, 9 aufweist, die auf den äußeren Spindeln 4, 6 sitzen. However, machines with three drilling spindles are already known, two of which run in the same direction and one in the opposite direction. But there the drilling tools if the seam-pointing effect is absent, no effective stabilization can be achieved. According to the invention, this machine is developed so that the middle drilling spindle 5 has a drill head 8 of a smaller diameter than the two drill heads 7, 9, which sit on the outer spindles 4, 6.

Es ist nicht neu, mit Hilfe eines Steuerpendels aus- und einfahrbare Druckköpfe, die in den Seitenflossen eines Leitapparates untergebracht sind, zu betätigen. Diese Steuerelemente eignen sich auch für die praktische Verwirklichung der Erfindung. It's not new to be able to extend and retract with the help of a control pendulum Print heads, which are housed in the fin of a nozzle, too actuate. These controls are also suitable for practical implementation the invention.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 im schichtenparallelen Schnitt eine Draufsicht auf das vordere Ende einer Mehrspindelbohrmaschine gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Seitenansicht des Gegenstandes nach Fig. 1 und F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie I-I der F i g. 1. In the drawing, FIG. 1 shows a section parallel to the layers Top view of the front end of a multi-spindle drilling machine according to the invention, F i g. 2 shows a side view of the object according to FIGS. 1 and F i g. 3 a section along the line I-I of FIG. 1.

Bei der dargestellten Bohrmaschine liefert ein starres Bohrgestänge 1 den notwendigen Andruck. Ein Bohrmotor 2 ist nur schematisch wiedergegeben und wirkt auf ein Getriebe 3 mit drei Abtrieben in Gestalt dreier nebeneinander angeordneter Bohrspindeln 4, 5 und 6. Die Bohrspindeln tragen an ihren freien Enden flözgängige Bohrköpfe 7, 8 und 9. In the case of the drill shown, a rigid drill rod is used 1 the necessary proof. A drill motor 2 is shown only schematically and acts on a gear 3 with three outputs in the form of three arranged side by side Drilling spindles 4, 5 and 6. The drilling spindles carry seam-compatible ones at their free ends Drill heads 7, 8 and 9.

Obwohl das Prinzip des flözgängigen Bohrens nicht Gegenstand der Erfindung ist, soll es hier kurz angedeutet werden. Although the principle of seam drilling is not the subject of the Invention, it will be briefly indicated here.

Jeder Bohrkopf besitzt eine Trommel 10 mit zwei Körpern 11 bzw. 12, die jeweils ein nicht dargestelltes Segment aufnehmen, das einen Ausschnitt aus einer Schraubenfläche darstellt und nach hinten in Drehrichtung gekrümmt etwa von der Spindelachse 18 bis zum Rand der Schraubenfläche verläuft. Auf dem Segment sitzen Meißel, die einen im wesentlichen radialtangentialen Angriff ermöglichen. Der Flöz bzw. schichtenweisende Effekt dieser Bohrköpfe beruht darauf, daß die Kohle 13 weicher als die Gesteine im Hangenden 14 bzw. Liegenden 15 des Flözes sind, weil bei überwiegend radial-tangentialem Bohren der Bohrkopf stets in die weichere Schicht, d. h.-in das Flöz, ausweicht. Each drill head has a drum 10 with two bodies 11 and 12, respectively. each record a segment, not shown, that is a section of represents a helical surface and curved backwards in the direction of rotation approximately from the spindle axis 18 extends to the edge of the screw surface. Sit on the segment Chisels that allow a substantially radial tangential attack. The seam The layer-wise effect of these drill heads is based on the fact that the coal 13 is softer than the rocks in the hanging wall 14 or lying 15 of the seam are, because with predominantly radial-tangential drilling of the drill head always into the softer layer, d. there the seam, evades.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die beiden äußeren Bohrköpfe 7 und 9 gleiche Durchmesser und stellen unter anderem die Stöße 16 bzw. 17 der Bohrung her. Die beiden Bohrköpfe 7 und 9 liegen im übrigen in der gleichen Ebene, welche hinter dem mittleren Bohrkopf 8 angeordnet ist. Der somit nach vorn vorgezogene Bohrkopf 8 besitzt im übrigen einen geringeren Durchmesser als die ihm benachbarten beiden Bohrköpfe 7 und 9 und stellt vornehmlich den mittleren Bereich 19 des Grubenraumes her. Die Pfeile in Fig. 3 geben die Drehrichtung der Bohrköpfe an; daraus ergibt sich, daß von den drei Bohrspindeln 4, 5 und 6 die Bohrspindeln 5 und 6 gleichsinnig und die Bohrspindel 4 gegensinnig umlaufen. Die mittlere Bohrspindel 5 trägt den Bohrkopf 8 mit dem kleineren Durchmesser. In the illustrated embodiment, the two outer ones Drill heads 7 and 9 of the same diameter and provide, among other things, the joints 16 or 17 of the hole. The two drill heads 7 and 9 are otherwise in the same Level which is arranged behind the central drill head 8. The thus forward preferred drill head 8 has a smaller diameter than that of the rest adjacent two drill heads 7 and 9 and primarily represents the middle area 19 of the pit room. The arrows in Fig. 3 indicate the direction of rotation of the drill heads at; it follows that of the three drilling spindles 4, 5 and 6, the drilling spindles 5 and 6 rotate in the same direction and the drilling spindle 4 rotate in opposite directions. The middle drilling spindle 5 carries the drill head 8 with the smaller diameter.

Die Bohrspindeln 4, 5 und 6 verlaufen durch Büchsen 20, 21 und 22, die miteinander durch eine entsprechende Konstruktion 23 und mit starren Seitenflossen 24, 25 verbunden sind. Ein Gestänge 26 bzw. 27 oder eine entsprechende Konstruktion hält eine weitere Büchsenanordnung in vorgegebenem Abstand. The drilling spindles 4, 5 and 6 run through bushings 20, 21 and 22, which are connected to one another by a corresponding construction 23 and with rigid side fins 24, 25 are connected. A linkage 26 or 27 or a corresponding construction holds another liner assembly at a predetermined distance.

Diese Büchsenkonstruktion verwendet Büchsen 30, 31 und 32 für die Spindeln 4, 5 und 6, welche durch eine entsprechende Konstruktion 33 im Abstand voneinander gehalten werden und mit starren Seitenflossen 34 und 35 verbunden sind. This can design uses cans 30, 31 and 32 for the Spindles 4, 5 and 6, which by a corresponding construction 33 at a distance are held from each other and are connected to rigid side fins 34 and 35.

Die starren Seitenflossen 34 und 35 haben im Gegensatz zu den Seitenflossen 24 und 25 Ausnehmungen 36 zur Aufnahme von abgerundeten Köpfen 37 an den Enden von Kolbenstangen 38, die zu Schubkolbengetrieben 39 gehören, welche hydraulisch betätigt sein können. The rigid side fins 34 and 35 have, in contrast to the side fins 24 and 25 recesses 36 for receiving rounded heads 37 at the ends of Piston rods 38 belonging to push piston gears 39 which are hydraulically operated could be.

Die Schubkolbengetriebe 39 sind die Stellglieder eines Reglers, dessen Regelgröße die Fallinie oder eine. hierzu definierte Richtung des Flözes ist. Diese Regelgröße wird fortlaufend mit Hilfe von zwei Schrägpendeln 40 und 41 a erfaßt. Das Pendel 40 besitzt eine Masse41, die beispielsweise in einer Dämpfungsvorrichtung 42 beweglich ist. Dementsprechend besitzt das Pendel 41 a eine Masse43. The thrust piston gear 39 are the actuators of a controller whose Controlled variable the fall line or a. this is the defined direction of the seam. These The controlled variable is continuously recorded with the aid of two inclined pendulums 40 and 41 a. The pendulum 40 has a mass 41, for example in a damping device 42 is movable. The pendulum 41 a accordingly has a mass 43.

Über Elektroventile 44 und 45 steuert jedes Pendel 40 bzw. 41 a die ihm zugeordneten Schubkolben- getriebe38, 39. Die Schubkolbengetriebe erzeugen ihrerseits je nach Regelabweichung Korrekturmomente um die Hochachse der Maschine.Each pendulum 40 or 41 a controls the solenoid valves 44 and 45 pusher piston assigned to him GEARS38, 39. The push-piston gearboxes in turn generate Correction torques around the vertical axis of the machine depending on the control deviation.

Da die Maschine im übrigen durch die Verwendung der beschriebenen flözgängigen Bohrköpfe 7, 8 und 9 sowohl um die Längsachse als auch um die Querachse stabilisiert ist, wird im Ergebnis das schichten- bzw. flözparallele Bohren und gleichzeitig ein Bohren längs der Fallinie der Schicht bzw. des Flözes oder einer zur Fallinie definierten Richtung möglich. Since the machine otherwise through the use of the described seam-going drill heads 7, 8 and 9 both around the longitudinal axis and around the transverse axis is stabilized, the result is drilling parallel to the layers or seams at the same time drilling along the fall line of the layer or seam or one direction defined to the fall line possible.

Claims

Patent claims:

1. Multi-spindle drilling machine for mining for driving up parallel layers Pit clearing, in particular for drilling seam-borne holes in the coal, g e k e n n n z e i c h -net through the combination of the following features: a) for stabilization of the drilling machine around the longitudinal and the transverse axis are arranged side by side Provide drilling spindles (4 to 6) with drill heads (7 to 9) that can run into the seam and b) for A regulator in which a pendulum is used to stabilize the drilling machine around its vertical axis (40, 41 a) the controlled variable is continuously recorded and converted into signals for one on the shocks (16, 17) converts side control acting on the drilled hole.

2. Multi-spindle drilling machine according to claim 1 with three drilling spindles, of which two rotate in the same direction and one in opposite direction, characterized in that that the middle drilling spindle (5) has a drill head (8) of smaller diameter than the two drill heads (7, 9) which sit on the outer spindles (4, 6).

3. Multi-spindle drilling machine according to claim 1, characterized in that that the rudder controls in a manner known per se from rigid side fins (24, 25; 34, 35) and the level of extendable and retractable print heads (37).