DE19620499A1

DE19620499A1 - Tunnelling machine with swinging cutter head

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Publication number: DE19620499A1
Application number: DE1996120499
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-11-27

Abstract

The tunnelling machine (1) incorporates a swivelling cutter assembly (4) at the front end of the machine. The cutter assembly is attached via swivelling mountings and hydraulic actuators to a power unit (5) and a control module (7). There are shoes (9) on either side of the endless tracks (3) which are pushed against the sides of the tunnel by hydraulic rams and may be used to centre the tracked undercarriage on the floor of the tunnel. The swivelling mounting for the cutter incorporates pivots with horizontal and vertical axes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Strecken in bergbaulichen Untertagebetrieben sowie von Tun neln, insbesondere eine Teilschnittmaschine, mit Maschinenrah men, Fahrwerk, Arbeitswerk, Antriebsaggregat, Hydraulik und Steuereinrichtung sowie mit einer Einrichtung zur reaktions kraftabstützenden Verspannung der arbeitenden Vortriebsmaschine am Gebirge.The invention relates to a tunneling machine for tunneling of routes in underground mining operations and of activities neln, especially a partial cutting machine, with machine frame men, chassis, work unit, drive unit, hydraulics and Control device and with a device for reaction power-supporting bracing of the working tunneling machine on the mountains.

Bei der aus der Praxis bekannten Vortriebsmaschine, von der die Erfindung ausgeht, stützt die Einrichtung zur reaktionskraftab stützenden Verspannung die arbeitende Vortriebsmaschine gegen die Firste und/oder gegen die Stöße der Strecke bzw. des Tun nels ab. Der Maschinenrahmen ist mit einer Verspanneinrichtung ausgerüstet, die entsprechende Zylinderkolbenanordnungen für diese Abstützung aufweist. Die bekannten Maßnahmen haben sich bewährt, sind jedoch verbesserungsbedürftig. Arbeitet die Vor triebsmaschine mit hoher Leistung, so treten, insbesondere wenn der Vortrieb im harten Gestein erfolgt, große Reaktionskräfte auf, die störende gebirgsmechanische Auflockerungen im Gestein und damit Zerstörungen der Stöße bzw. der Firste hervorrufen können. Auch stört, daß die Einrichtung ein sperriges Aggregat im Raum zwischen der Vortriebsmaschine und den Stößen bzw. der Firste darstellt.In the tunneling machine known from practice, of which the Invention proceeds, supports the reactive force device supporting bracing against the working tunneling machine the ridges and / or against the bumps of the route or doing nels from. The machine frame is with a tensioning device equipped, the corresponding cylinder piston arrangements for has this support. The known measures have proven, but need improvement. The pre works engine with high performance, so kick, especially when the propulsion takes place in hard rock, great reaction forces on, the disturbing loosening of rock mechanics in the rock and thus cause damage to the joints or the roof can. Also annoying that the facility is a bulky unit in the space between the tunneling machine and the bumps or the Ridges represents.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vor triebsmaschine des eingangs beschriebenen Aufbaus mit einer Verspanneinrichtung zu versehen, die auch bei großen Reaktions kräften störende gebirgsmechanische Auflockerungen nicht aus löst. The invention is based on the technical problem, a front drive machine of the construction described above with a Bracing device to be provided, even with large reaction do not endanger disruptive loosening of rock mechanics solves.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Er findung, eine Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Strecken in bergbaulichen Untertagebetrieben sowie von Tunneln, insbe sondere eine Teilschnittmaschine, - mit
Maschinenrahmen, Fahrwerk, Arbeitswerk, Antriebsaggregat, Hydraulik und Steuereinrichtung
sowie mit einer Einrichtung zur reaktionskraftabstützenden Ver spannung der arbeitenden Vortriebsmaschine am Gebirge, mit den MerkmalenTo solve this technical problem is the subject of the invention, a tunneling machine for driving routes in underground mining operations as well as tunnels, in particular a partial cutting machine, with
Machine frame, chassis, work unit, drive unit, hydraulics and control device
and with a device for reactive force-supporting tensioning of the working tunneling machine on the mountains, with the features

1.1) on the machine frame is at least one leading Joint cutting device connected with one Bracing joint running in the direction of advance into the The bottom of the track or tunnel can be cut is
1.2) with the machine frame is at least one tension shoe directly or indirectly connected in the Bracing joint and can be braced in it,

wobei die arbeitende Fugenschneideinrichtung gegenüber der mit Hilfe des Spannschuhs verspannten Vortriebsmaschine die Ver spannfuge erzeugend in Vortriebsrichtung um einen Vorschubweg verschiebbar und die Vortriebsmaschine nach Maßgabe des Vor schubweges nachführbar ist. Es versteht sich, daß die Fugen schneideinrichtung und auch der Spannschuh im allgemeinen auch höhenverstellbar angeordnet sind, und zwar um Verspannfugen un terschiedlicher Tiefe zu erzeugen und das Einleiten der Schneidarbeiten für die Erzeugung der Spannfuge zu erleichtern bzw. die Fugenschneideinrichtung und den Spannschuh aus der Verspannfuge wieder herauszuheben. Die Fugenschneideinrichtung kann auch mit Werkzeugen zur Erzeugung von Verspannfugen unter schiedlicher Breite ausgerüstet sein.the working joint cutting device compared with the With the help of the tensioning shoe, the jacking machine braced the ver creating a tension joint in the direction of advance by a feed path movable and the tunneling machine according to the pre push path is trackable. It is understood that the joints cutting device and also the tensioning shoe in general are arranged adjustable in height, namely by bracing un to create different depths and initiate the To facilitate cutting work for the creation of the expansion joint or the joint cutting device and the tensioning shoe from the Lift out the tension joint. The joint cutting device can also be used with tools for creating bracing joints be equipped with different widths.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Fugen schneideinrichtung mit einem freischneidenden Fugenschneidrad und/oder einer freischneidenden Schrämkette ausgerüstet. Frei schneidend bedeutet in diesem Zusammenhang, daß das beim Schneiden der Verspannfuge anfallende zerkleinerte Gestein aus der Verspannfuge herausgeworfen wird. Die Fugenschneideinrich tung kann einen eigenen Antrieb aufweisen, ist aber zweckmäßi gerweise über ein besonderes Getriebe an das Antriebsaggregat der Vortriebsmaschine angeschlossen. Um die Verspannkräfte zu erzeugen, weist der Spannschuh zumindest eine quer zur Vor triebsrichtung angeordnete Verspann- Zylinderkolbenanordnung auf. Die Verspann-Zylinderkolbenanordnung kann mit einer eige nen hydraulischen Betätigungseinrichtung versehen sein, ist je doch zweckmäßig in die Hydraulik der Vortriebsmaschine inte griert. Regelmäßig weist die Verspann-Zylinderkolbenanordnung sogenannte Kurzhubzylinder auf.According to a preferred embodiment of the invention, the joints cutting device with a free-cutting joint cutting wheel and / or a free-cutting chamfer chain. Free cutting in this context means that the Cutting the bracing joint out of the crushed rock the bracing joint is thrown out. The joint cutting device device can have its own drive, but is expedient in some cases via a special gearbox to the drive unit connected to the tunneling machine. To the bracing forces too generate, the tensioning shoe has at least one transverse to the front driving direction arranged bracing cylinder piston arrangement on. The bracing cylinder piston arrangement can with its own NEN hydraulic actuating device is provided useful in the hydraulics of the tunneling machine freezes. The bracing cylinder-piston arrangement regularly has so-called short stroke cylinders.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einer Vor triebsmaschine des eingangs beschriebenen Aufbaus eine Verspan nung an den Stößen und an der Firste der Strecke bzw. des Tun nels nicht erforderlich ist und daß eine Sohlenverspannung, wie sie erfindungsgemäß mit Hilfe der Verspannfuge verwirklicht wird, extreme Reaktionskräfte mit günstigem Hebelarm vorteil haft aufzunehmen in der Lage ist. Insoweit nutzt die Erfindung die Tatsache, daß extreme Reaktionskräfte insbesondere dann auftreten, wenn mit hoher Leistung im harten Gestein gearbeitet wird, - und dieses harte Gestein ist überraschenderweise ohne weiteres auch in der Lage, die entsprechenden Reaktionskräfte in der Verspannfuge über einen Spannschuh oder deren mehrere aufzunehmen. Da die Reaktionskräfte nicht an den Stößen und nicht an der Firste abgestützt werden, treten auch störende ge birgsmechanische Auflockerungen und Zerstörungen der Stöße und Firste nicht auf. Der Raum um die Vortriebsmaschine zu den Stößen und zur Firste hin bleibt frei, was z. B. für durchzufüh rende Ausbauarbeiten und aus Bewetterungsgründen vorteilhaft ist. Die erforderliche Verspannfuge hat im allgemeinen eine Breite von 20 bis 30 cm bei einer Tiefe von 50 bis 100 cm. Eine solche Sohlfuge bringt neben der Abstützung der Reaktionskräfte in der Sohle weitere beachtliche Vorteile. Sie verhindert stö rende Sohlenhebungen, wenn gebirgsmechanische Entspannungsvor gänge auftreten. Üblicherweise schließen sich außerdem solche Sohlfugen verhältnismäßig schnell ohne besonderen Arbeitsauf wand unter dem Einfluß der Gebirgskräfte. Im übrigen kann die Verspannfuge sowohl in den Strecken bergbaulicher Untertagebe triebe als auch im Tunnelbau zusätzliche Funktionen erfüllen, beispielsweise als Kabel- bzw. Rohrkanal oder für Drainage zwecke.The invention is based on the knowledge that in a pre driving machine of the construction described above a chip on the joints and on the ridges of the track or the do nels is not required and that a sole bracing, such as she realized according to the invention with the aid of the bracing joint extreme reaction forces with a favorable lever arm is advantageous is able to admit. To this extent, the invention uses the fact that extreme reaction forces especially then occur when working at high performance in hard rock - and this hard rock is surprisingly without further also able to respond appropriately in the bracing joint using one or several tension shoes to record. Because the reaction forces are not at the bumps and are not supported on the roof, disturbing ge occur loosening and destruction of impacts and Do not crack open. The space around the tunneling machine Bumps and towards the roof remain free, which, for. B. to perform expansion work and advantageous for ventilation reasons is. The required bracing joint generally has one Width from 20 to 30 cm with a depth of 50 to 100 cm. A such a floor joint brings in addition to supporting the reaction forces other notable advantages in the sole. It prevents interference Raising sole elevations when mountain mechanical relaxation gears occur. Usually these also close Floor joints relatively quickly without any special work writhed under the influence of the mountain forces. Otherwise, the Bracing joint both in the routes of mining underground gears as well as performing additional functions in tunnel construction, for example as a cable or pipe duct or for drainage purposes.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglich keiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung der erfindungsge mäßen Vortriebsmaschine. Insbesondere können die Fugenschneid einrichtung und der Spannschuh integrierte Bestandteile der Vortriebsmaschine sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Fugenschneideinrichtung und der Spannschuh mit den zugeordneten Bau- und Antriebsteilen ein selbständiges Maschinenaggregat mit eigenem Maschinenge stell bilden, welches längsseitlich an das Fahrgestell der Vor triebsmaschine angeschlossen ist. Der Anschluß kann demontier bar erfolgen, so daß sich eine Vortriebsmaschine im Bedarfsfall mit den beschriebenen Aggregaten zur Erzeugung einer Verspann fuge in der Sohle ausrüsten läßt. Arbeitet man mit einem sol chen Maschinenaggregat, welches die Fugenschneideinrichtung und die Spannschuhe sowie die zugeordneten Bauteile aufweist, so ist dieses zweckmäßigerweise mit einem Führungsbalken ausgerü stet, auf dem der Schneidkopf der Fugenschneideinrichtung ge führt ist, wobei der Führungsbalken eine Schub-Zylinderkolben anordnung aufweist, mit der der Schneidkopf nach Maßgabe des Vorschubweges vor- und zurückbewegbar ist.There are several possible options within the scope of the invention the further training and design of the fiction moderate tunneling machine. In particular, the joint cutting device and the tensioning shoe integrated components of the Be a tunneling machine. But there is also the possibility to make the arrangement so that the joint cutting device and the tension shoe with the assigned components and drive parts an independent machine unit with its own machine set stell form, which along the side of the chassis of the front drive machine is connected. The connection can be dismantled bar take place, so that a tunneling machine if necessary with the described units for generating a bracing joints in the sole. If you work with a sol Chen machine unit, which the joint cutting device and the tension shoes and the associated components, so is this expediently equipped with a guide bar stet on which the cutting head of the joint cutting device ge leads, the guide beam being a thrust cylinder piston arrangement with which the cutting head according to the Feed path is movable back and forth.

Den Spannschuh wird man im allgemeinen in bezug auf die Maschi ne stationär anordnen, er kann in besonderen Fällen aber auch einen in Vorschubrichtung hin- und zurückgehenden Bewegungs freiheit aufweisen. Die Schub-Zylinderkolbenanordnung ist zweckmäßigerweise in dem vorerwähnten Führungsbalken angeord net.The tension shoe is generally used in relation to the machine arrange it stationary, but in special cases it can also a movement going back and forth in the feed direction have freedom. The thrust cylinder piston assembly is expediently arranged in the above-mentioned guide bar net.

Arbeitet man mit einem selbständigen Maschinenaggregat, welches die Fugenschneideinrichtung und den Spannschuh aufweist, so em pfiehlt es sich, aus Symmetriegründen und zur Erzielung einer in bezug auf die Maschinenlängsachse symmetrischen Abstützung der Reaktionskräfte, ein selbständiges Maschinenaggregat mit Fugenschneideinrichtung und Spannschuh an beiden Seiten des Fahrgestells längsseitlich anzuschließen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Fugenschneideinrichtung und den Spannschuh mittig im Maschinenrahmen bzw. im Fahrwerk anzuordnen. Ohne weiteres können die Fugenschneideinrichtung und der Spannschuh mit den zugeordneten Bau- und Antriebsteilen in die Hydraulik der Vortriebsmaschine einbezogen sein. Die Schneideinrichtung und die Spannschuhe mit den zugeordneten Bauteilen und An triebsteilen können auch in die Steuereinrichtung der Vor triebsmaschine einbezogen sein. If you work with an independent machine unit, which has the joint cutting device and the tensioning shoe, so em it is advisable, for reasons of symmetry and to achieve one symmetrical support with respect to the machine longitudinal axis of the reaction forces, with an independent machine unit Joint cutting device and tensioning shoe on both sides of the To connect the chassis lengthways. But there is also the possibility of the joint cutting device and the tension shoe to be centered in the machine frame or in the chassis. Without the joint cutting device and the tensioning shoe can also be used with the assigned components and drive parts in the hydraulics be included in the tunneling machine. The cutting device and the tension shoes with the assigned components and to Drive parts can also in the control device of the front drive machine to be included.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläu tert. Es zeigen in schematischer DarstellungIn the following, the invention is based on only one off leadership illustrative drawing in more detail tert. They show a schematic representation

Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebs maschine, ausschnittsweise Fig. 1 shows a side view of a jacking machine according to the invention, in sections

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 und Fig. 2 is a plan view of the object of FIG. 1 and

Fig. 3 in gegenüber den Fig. 1 und 2 wesentlich vergrößer ter Darstellung ein selbständiges Maschinenaggregat mit Fugenschneideinrichtung und Spannschuh. Fig. 3 in comparison with FIGS. 1 and 2 substantially enlarged ter representation of an independent machine unit with joint cutting device and tension shoe.

Die in den Figuren dargestellte Vortriebsmaschine 1 ist für den Vortrieb von Strecken in bergbaulichen Untertagebetrieben sowie von Tunneln bestimmt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Teilschnittmaschine (vgl. DE 41 03 544 C1). Zum grundsätz lichen Aufbau gehören ein Maschinenrahmen 2, ein Fahrwerk 3, ein Arbeitswerk 4, ein Antriebsaggregat 5, die Hydraulik 6 und die Steuereinrichtung 7. Im übrigen ist eine Einrichtung zur reaktionskraftabstützenden Verspannung der arbeitenden Vor triebsmaschine am Gebirge vorgesehen.The tunneling machine 1 shown in the figures is intended for the tunneling of routes in underground mining operations as well as tunnels. In the exemplary embodiment, it is a partial cutting machine (cf. DE 41 03 544 C1). The basic structure includes a machine frame 2 , a chassis 3 , a work mechanism 4 , a drive unit 5 , the hydraulics 6 and the control device 7 . In addition, a device for reaction force-supporting bracing of the working drive machine is provided on the mountains.

An den Maschinenrahmen 2 ist eine voreilende Fugenschneidein richtung 8 angeschlossen, mit der eine in Vortriebsrichtung verlaufende Verspannfuge V in die Sohle der Strecke bzw. des Tunnels einschneidbar ist. Im übrigen ist mit dem Maschinenrah men 2 zumindest ein Spannschuh 9 mittelbar oder unmittelbar verbunden, der in der Verspannfuge V geführt und in dieser ver spannbar ist. Anordnung und Auslegung sind so getroffen, daß die arbeitende Fugenschneideinrichtung 8 gegenüber der mit Hil fe des Spannschuhs 9 verspannten Vortriebsmaschine 1, die Ver spannfuge V erzeugend, in Vortriebsrichtung um einen Vorschub weg verschiebbar und die Vortriebsmaschine 1 nach Maßgabe des Vorschubweges nachführbar ist. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Fugenschneid einrichtung 8 mit einem freischneidenden Fugenschneidrad 10 und/oder einer freischneidenden Schrämkette ausgerüstet. Der Spannschuh 9 besitzt zumindest eine quer zur Vortriebsrichtung angeordnete Verspann-Zylinderkolbenanordnung 11.At the machine frame 2 a leading Fugenschneidein direction 8 is connected, with which a bracing joint V running in the direction of advance can be cut into the bottom of the track or tunnel. For the rest, with the machine frame 2 at least one tension shoe 9 is indirectly or directly connected, which is guided in the tension joint V and can be tensioned in this ver. Arrangement and design are so made that the working joint cutter 8 relative to the HIL of the tensioning shoe fe 9 strained boring machine 1, the Ver spannfuge V producing away displaceable in advance direction by a feeding and the boring machine 1 according to the feed path can be tracked. In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, the joint cutting device 8 is equipped with a free-cutting joint cutting wheel 10 and / or a free-cutting chamfer chain. The tensioning shoe 9 has at least one bracing cylinder piston arrangement 11 arranged transversely to the direction of advance.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung bilden die Fugenschneideinrichtung 8 und der Spann schuh 9 mit den zugeordneten Bauteilen und Antriebsteilen ein selbständiges Maschinenaggregat 12 mit eigenem Maschinenge stell. Dieses ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 längsseitlich an das Fahrgestell angeschlossen. In der Fig. 3 erkennt man dieses Maschinenaggregat 12 in perspektivischer Darstellung. Das Maschinenaggregat 12 ist mit einem Führungs balken 13 ausgerüstet, auf dem der Schneidkopf 14 der Fugen schneideinrichtung 8 geführt ist. Der Führungsbalken 13 weist eine Schub-Zylinderkolbenanordnung 15 auf, mit der der Schneid kopf 14 nach Maßgabe des Vorschubweges und zurückbewegbar ist. Die Schub-Zylinderkolbenanordnung 15 ist im Ausführungsbeispiel in dem Führungsbalken 13 angeordnet. Die strichpunktierte Linie in Fig. 2 deutet an, daß die Fugenschneideinrichtung 8 und der Spannschuh 9 auch mittig im Maschinenrahmen 2 bzw. Fahrwerk 3 angeordnet sein können. Die Fugenschneideinrichtung 8 und der Spannschuh 9 sind mit den zugeordneten Bau- und Antriebsteilen in das hydraulische System der Vortriebsmaschine 1 einbezogen. Das gleiche gilt in bezug auf die Steuereinrichtung 7.In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, the joint cutting device 8 and the tensioning shoe 9 with the associated components and drive parts form an independent machine unit 12 with its own machine assembly. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, this is connected to the chassis along the sides. In Fig. 3 one 12 recognizes this machine unit in a perspective view. The machine unit 12 is equipped with a guide bar 13 on which the cutting head 14 of the joint cutting device 8 is guided. The guide bar 13 has a thrust cylinder piston assembly 15 with which the cutting head 14 is movable in accordance with the feed path and back. The thrust cylinder piston arrangement 15 is arranged in the guide beam 13 in the exemplary embodiment. The dash-dotted line in FIG. 2 indicates that the joint cutting device 8 and the tensioning shoe 9 can also be arranged centrally in the machine frame 2 or undercarriage 3 . The joint cutting device 8 and the tensioning shoe 9 are included with the associated components and drive parts in the hydraulic system of the tunneling machine 1 . The same applies to the control device 7 .

Claims

1. Tunneling machine for driving routes in underground mining operations as well as tunnels, in particular part cutting machine, with
Machine frame, chassis, work unit, drive unit, hydraulics and control device
and with a device for reactive force-supporting tensioning of the working tunneling machine on the mountains, with the features

1.1) at least one leading joint cutting device is connected to the machine frame, with which a bracing joint running in the direction of advance can be cut into the base of the section or tunnel,
1.2) at least one tension shoe is indirectly or directly connected to the machine frame, which is guided in the tension joint and can be tensioned therein,

the working joint cutting device compared with the With the help of the tensioning shoe, the jacking machine braced the ver creating a tension joint in the direction of advance by a feed path movable and the tunneling machine according to the pre push path is trackable.

2. tunneling machine according to claim 1, wherein the joint cutting device with a free-cutting joint cutting wheel and / or is equipped with a free-cutting chain.

3. heading machine according to one of claims 1 or 2, wherein the tensioning shoe is at least one transverse to the direction of advance arranged bracing cylinder piston arrangement.

4. heading machine according to one of claims 1 to 3, wherein the joint cutting device and the tensioning shoe with the assigned Neten components and drive parts an independent machine unit gat with its own machine frame and this Ma Rail frame connected to the chassis on the long side is.

5. boring machine according to claim 4, wherein the machine ag gregat has a guide bar on which the cutting head the joint cutting device is guided, and wherein the Füh tion bar has a thrust cylinder piston arrangement with which the cutting head according to the feed path and to can be moved back.

6. heading machine according to claim 5, wherein the thrust cylin derkolbenanordnung is arranged in the guide bar.

7. heading machine according to one of claims 4 to 6, wherein an independent machine unit with joint cutting device and tensioning shoe on both sides of the chassis connected.

8. heading machine according to one of claims 1 to 3, wherein the joint cutting device and the tensioning shoe in the middle in dimension machine frame or chassis are arranged.

9. heading machine according to one of claims 1 to 8, wherein the cutting device and the tensioning shoe with the assigned Components and drive parts in the hydraulics of the tunneling machine is involved.

10. heading machine according to one of claims 1 to 9, wherein the cutting device and the tensioning shoe with the assigned Components and drive parts in the control device of the jacking machine are included.