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Die Erfindung betrifft eine Mehrspindelbohrmaschine für den Bergbau
zur Herstellung von im Flöz aufgefahrenen Bohrungen durch flözgängige Bohrköpfe,
die auf nebeneinander angeordneten Bohrspindem befestigt sind, wobei im Abstand
von den Bohrköpfen ein Leitapparat angeordnet ist, der eine zentrische Spindelführung
aufweist, und gegebenenfalls hinter den Bohrkronen zur weiteren Stabilisierung der
Bohrung Zylinderkörper mit Freischneidwerkzeugen angeordnet sind.
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Derartige Mehrspindelbohrmaschinen stellen Bohrungen her, welche
infolge der von den radial und tangential arbeitenden Bohrwerkzeugen entwickelten
flözweisenden Kräfte nicht in das Nebengestein verlaufen können. Dieser. flözweisende
Effekt verhindert außerdem eine Drehung der Mehrspindelanordnung um ihre Längsachse,
weil die außenliegenden Bohrspindeln stabilisierende Momente erzeugen, sobald ihre
Bohrköpfe das Nebengestein anfahren.
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Dagegen dient zur Stabilisierung der Bohrung um die ihr innerhalb
der Flözfläche vorgegebene Richtung der Leitapparat, der sich auf den Stößen der
Bohrungen abstützt.
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Wenn ungeachtet dessen beim Vorschub der Bohrung Richtungsänderungen
innerhalb des Flözes auftreten, die zu einem Verlaufen der Bohrung aus der ihr in
der Flözfläche vorgegebenen Richtung führen können, kann es zweckmäßig sein, zusätzliche
Stabilisierungsvorrichtungen anzuordnen. Dazu eignen sich Zylinderhohlkörper, welche
auf den beiden Außenspindeln hinter den Bohrköpfen befestigt werden.
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Derartige Zylinderhohlkörper sind bekannt. Es ist ferner bekannt,
in der Vorder- und Rückseite solcher Zylinderhohlkörper Freischneidwerkzeuge vorzusehen.
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Es sind ferner Mehrspindelbohrmaschinen für den Bergbau bekannt,
bei denen zwei nebeneinander angeordnete Bohrspindeln mit Bohrköpfen versehen sind,
wo im Abstand von diesen Bohrköpfen ein Leitapparat angeordnet ist, der eine zentrische
Spindelführung aufweist.
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Wenn mit solchen Mehrspindelbohrmaschinen geologische Störungen im
Flöz angefahren werden, ergibt sich auf Grund der beschränkten Beweglichkeit der
Bohrkronen eine gewisse Trägheit des flözweisenden Effektes. Darunter ist zu verstehen,
daß eine bestimmte Bohrstrecke erforderlich ist, bevor die Bohrung wieder im Flöz
steht, wobei das Abbohren dieser Strecke natürlich auch eine bestimmte Zeit erfordert.
Bei der Anordnung von Zylinderkörpern hinter den Bohrkronen zur weiteren Stabilisierung
der Bohrung wird diese Trägheit noch beträchtlich vergrößert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrspindelbohrmaschine
zu schaffen, deren Bohrkronen gegebenenfalls mit koaxial angeordneten Zylinderhohlkörpern
versehen sind und die so ausgebildet ist, daß das Zurücklenken der von den Bohrköpfen
aufgefahrenen Bohrung aus dem Nebengestein in das Flöz erleichtert und dadurch beschleunigt
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß hinter den
Bohrköpfen durch radialen und tangentialen Angriff flözweisende Kräfte erzeugende
Schneidwerkzeuge auf Ringen angeordnet sind, die zur Erzielung exzentrischer Schneidbahnen
in radialer Richtung der Bohrköpfe bzw. der Spindeln fliegend angeordnet sind.
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Bei einer Mehrspindelbohrmaschine dieser Art wird beim Anfahren einer
Störung mit Hilfe des Nebengesteins ein Teil der Bohrwerkzeuge exzentrisch ausgelenkt
und dadurch eine seitlich zur Störung verschobene Bohrung aufgefahren, in die die
Bohrkronen bzw. die ihnen nachfolgenden Teile der Bohreinrichtung eingelenkt werden.
Dadurch ergibt sich die gewünschte beschleunigte Zurücklenkung der Bohrung aus der
Störung in das Flöz.
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Auf den Ringen brauchen die radialen und tangentialen Angriff aufweisenden
Schneidwerkzeuge nicht mehr unmittelbar angebracht zu sein. Gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung sind auf den Ringen Disken oder Rollenmeißel angeordnet, welche
die flözweisenden Kräfte erzeugenden Schneidwerkzeuge tragen.
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Die Drehachse der Disken oder Rollenmeißel soll der Längsachse der
Bohrung einen windschiefen Winkel zur Erzielung eines Freischnittes einschließen.
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Insbesondere ist eine Ausführungsform der neuen Mehrspindelbohrmaschine
zweckmäßig, bei der drei Spindeln nebeneinander angeordnet sind, wobei auf den außenliegenden
Spindeln die Ringe mit den die flözweisenden Kräfte erzeugenden Schneidwerkzeugen
angeordnet werden.
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Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend an Hand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigt F i g. 1 das vordere Ende einer
Mehrspindelbohrmaschine mit den Bohrköpfen und dem Leitapparat in Draufsicht, Fig.
2 eine Seitenansicht des Gegenstandes nach Fig. 1 im Schnitt längs der Linie a-a
der F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie b-b der Fig. 1, F i g. 4 einen
Schnitt längs der Linie c-c der Fig. 1, Fig.5 einen Schnitt längs der Linied-d der
Fig. 1, F ig. 6 eine Ansicht der Schneidbahnen und weiterer Einzelheiten der außenliegenden
Bohrköpfe, Fig. 7 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 6, F i g. 8 eine
Seitenansicht beim Anfahren eines Verwurfes, der streichend verläuft und ins Hangende
verwirft, F i g. 9 das Durchfahren des Verwurfs, Fig. 10 in der Fig. 6 entsprechender
Darstellung die Verhältnisse beim Freischneiden am Liegenden, Fig. 11 in der Fig.
10 entsprechender Darstellung die Verhältnisse beim Freischneiden am Hangenden,
Fig. 12 eine Ansicht der Einrichtung zum Freischneiden und Fig. 13 eine Draufsicht
auf den Gegenstand nach Fig. 12.
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In der Zeichnung ist eine Mehrspindelbohrmaschine wiedergegeben,
die mit drei Spindeln 1,2 und 3 versehen ist. Die beiden Spindeln 1 und 3 liegen
außen, in der Mitte liegt die Spindel 2. Die Spindeln liegen in einer gemeinsamen
Ebene und tragen an ihren Enden Bohrköpfe 4, 5 und 6. Die Bohrköpfe 4 und 5 besitzen
gleichen Durchmesser, der Bohrkopf 6 hat einen etwas geringeren Durchmesser. Im
übrigen sind die Bohrköpfe identisch ausgebildet.
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Ihr wesentliches Merkmal besteht darin, daß sie auf zwei schraubenlinienförmigen
Bahnen7 und 8 Bohrwerkzeuge tragen, welche im einzelnen nicht dargestellt
sind.
Diese Bohrwerkzeuge greifen jedoch die Bohrlochbrust 9 vorwiegend radial-tangential
an und erzeugen auf diese Weise einen flözweisenden Effekt, sofern das Flöz einen
geringeren Bohrwiderstand als das Nebengestein aufweist. Dies trifft für nahezu
alle Steinkohlenflöze zu.
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Infolgedessen ist die mit der dargestellten Mehrspindelanordnung
aufgefahrene Bohrung zwischen dem Hangenden 11 bzw. 12 (vgl. F i g. 8 und 9) stabilisiert.
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Hinter den Bohrkronen trägt die Mehrspindelanordnung einen Leitapparat.
Dieser Leitapparat besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei hintereinander
angeordnete Gestängeführungen 14 und 16.
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Jede Gestängeführung besitzt drei durch Traversen untereinander verbundene
Spindelführungen 17, 18 und 19 sowie kalottenförmige Abstützungen für die Bohrlochstöße.
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Zwei dieser kalottenförmigen Abstützungen 20 bzw. 21 sitzen neben
den außenliegenden Spindeln 1 und 3 und sind durch Traversen 23, 24 mit den übrigen
Teilen der betreffendenGestängeführung 14 bzw.
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16 verbunden. Zwei weitere kalottenförmige Führungen 26 bzw. 27 sind
über Traversen 28 bzw. 29 an die zentrische Gestängeführung 18 für die mittlere
Spindel 2 angeschlossen.
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Bei den außenliegenden Bohrspindeln 1 und 3 schließen sich an die
Bohrköpfe 4 und 5 Zylinderhohlkörper 30 bzw. 31 an. Die Zylinderhohlkörper besitzen
zur Verminderung ihres Gewichtes Ausnehmungen 33 in der aus den Figuren ersichtlichen
Zahl und Anordnung und sind außerdem auf ihrer Außenseite mit Schneckengängen 34
besetzt, welche den Abtransport des Bohrkleins erleichtern sollen.
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An ihrer Rückseite 35 besitzen sie Schneidwerkzeuge 36, welche beim
Ziehen des Gestänges ein Freischneiden der Zylinderkörper und der Bohrköpfe bewirken.
In dem im Abstand auf die Zylinderhohlkörper 30, 31 folgenden Leitapparat sind die
beiden Gestängeführungen 14 und 16 hintereinander angeordnet. Zwischen diesen beiden
Gestängeführungen bzw. den in ihnen vereinigten zentrischen Spindelführungen befinden
sich Gegengewichte bei 15. Das eigentliche Gewicht 40 sitzt jeweils an einer Schelle
41 und ist so bemessen, daß sich ein Ausgleich der vor dem Leitapparat befindlichen
Gestänge und Bohrkopfgewichte ergibt. Im übrigen sind die zentrischen Führungen
für die Spindeln in solchen Abständen angeordnet, daß ein Durchbiegen des Gestänges
weitgehend vermieden wird.
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Wie sich aus F i g. 3 ergibt, sind die Zylinderkörper 30 bzw. 31
mit Hilfe von Speichern 42 auf den Spindeln befestigt. Die auf der mittleren Spindel
2 befestigte Bohrkrone 6 eilt den beiden außenliegenden Bohrköpfen 4 und 5 voraus.
Die außenliegenden Bohrköpfe 4 und 5 drehen sich gegenläufig, wie die Pfeile 44
bzw. 45 zeigen.
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann natürlich auch der mittlere
Bohrkopf 6 zusätzlich mit einem Zylinderhohlkörper versehen werden.
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Die beschriebene Mehrspindelanordnung besitzt die Fähigkeit, auf
Grund des flözweisenden Effektes ihrer Bohrköpfe 4 bis 6, sich selbst durch das
Flöz zu steuern und folgt daher schwächeren Krümmungen der Flözfläche. Beim Anfahren
von Verwürfen mit einer Verwurfshöhe, die kleiner als der Durchmesser der Bohrköpfe
ist, schneidet sich die Mehrspindelanordnung demzufolge in das Flöz zurück.
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Um dies zu erleichtern und den Effekt noch zu verstärken, ist bei
der in den F i g. 6 bis 11 wiedergegebenen Anordnung vorgesehen, an den mit den
Zylinderkörpern 30 bzw. 31 versehenen, außenliegenden Spindeln hinter den Bohrköpfen
4 bzw. 5 und vor den Zylinderkörpern 30, 31 weitere, durch vorwiegend radial-tangentialen
Angriff flözweisende Kräfte erzeugende Schneidwerkzeuge 50 anzubringen.
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Die Schneidwerkzeuge 50 sitzen bei dem in den F i g. 6 bis 11 wiedergegebenen
Ausführungsbeispiel auf einem Ring 51, der exzentrisch zur Drehung der Spindeln
1 bzw. 3 angeordnet ist.
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In den Fig. 6 und 7 ist die Normalstellung des Ringes 51 wiedergegeben.
Die äußere Schneidbahn 53 der Werkzeuge 50 liegt dann derart exzentrisch, daß ihre
maximale Exzentrizität zur Mittelspindel 2 gerichtet ist. Ein Vergleich der äußeren
Schneidbahnen 53 der Werkzeuge 50 mit den äußeren Schneidbahnen 54 der Werkzeuge
der Bohrköpfe läßt dies erkennen.
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Bei der Darstellung in Fig. 8 ist angenommen, daß die dargestellte
Mehrspindelanordnung im Liegenden einen Verwurf anfährt, dessen Verwurfshöhe 55
kleiner als der Durchmesser der Bohrköpfe 4 bis 6 ist. Der Verwurf verläuft etwa
streichend und verwirft, wie dargestellt, ins Hangende 11.
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Sobald die Bohrköpfe im Liegenden 12 auf das Nebengestein des Verwurfs
treffen, versuchen die vorwiegend radiaI-tangential arbeitenden Bohrwerkzeuge und
die ihnen nachfolgenden weiteren, ebenfalls vorwiegend radial-tangential angreifenden
Werkzeuge 50 die Bohrköpfe in das Flöz 56 zurückzulenken. Durch entsprechende Einstellung
der Exzentrizität der Schneidbahnen der Werkzeuge 50 wird bei 57 ein Freischnitt
vorgenommen. F i g. 10 zeigt das Liegende 12 im Bereich des Verwurfs und den durch
die Exzentrizität bei 57 im Bereich der beiden außenliegenden Bohrkronen erzeugten
Freischnitt.
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Umgekehrt sind die Verhältnisse im Falle der F i g. 11 beim Anfahren
des Hangenden.
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Die Fig. 12 und 13 zeigen eine weitere Möglichkeit, die zum Freischnitt
eingesetzten weiteren, vorwiegend radial-tangential arbeitenden Bohrwerkzeuge anzuordnen.
Gleiche Bezugszeichen wurden für einander entsprechende Teile verwendet.
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Die zusätzlichen Schneidwerkzeuge sitzen im Ausführungsbeispiel nach
den Fig. 12 und 13 auf Disken 60, welche in Haltern 61 auf entsprechenden Wellen
62 drehbar gelagert sind. Die Halter sitzen wiederum auf einem ringförmigen Träger
51, der zwischen dem Bohrkopf 4 und dem diesem zugeordneten Zylinderhohlkörper 30
angeordnet ist.
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Die Disken können auch durch Rollenmeißel ersetzt werden.
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In den Zeichnungen ist die Umlenkvorrichtung nicht wiedergegeben,
welche die Einstellung der Exzentrizität ermöglicht. Diese Umlenkvorrichtung kann
auch dazu benutzt werden, die Exzentrizität nach Durchführen einer Störung wieder
in ihre Normalstellung zu verbringen, so daß beim Ziehen des Gestänges keine Schwierigkeiten
entstehen.