DE1963690A1

DE1963690A1 - Verfahren zum Herstellen von Tunneln,Stollen od.dgl. und Streckenvortriebsmaschine zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1963690A1
Application number: DE19691963690
Authority: DE
Inventors: Peter Lockwood; Pentith Gerald Richard Oldham
Original assignee: Greenside Machine Co Ltd
Current assignee: Greenside Machine Co Ltd
Priority date: 1969-01-04
Filing date: 1969-12-19
Publication date: 1970-07-23
Also published as: GB1297141A; FR2024754A1; JPS5334423B1; DE6949071U; CH496141A; AT312035B; BE744005A

Description

GREBiTSIDB MACHINE COMPANY LIMITED Aycliffe Industrial Estate,
Darlington, County Durham,
England

Verfahren zum Herstellen von Tunneln, Stollen oder dergleichen und Streckenvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Tunneln, Stollen oder dergleichen mit Hilfe einer Streckenvortriebsmaschine, die einen rotierenden Schneidkopf aufweist, der in die Vortriebsfront vorschiebbar und um eine zur Drehachse des Schneidkopfes parallele Achse bewegbar ist.

Es ist bekannt, beim Auffahren von Tunneln, Stollen oder dergleichen einen einzigen drehbaren Schneidkopf zu verwenden,, Um hiermit eine Strecke von kreisförmigem Querschnitt herzustellen, muß der Schneidkopf eine Anzahl von Bewegungsvorgängen ausfuhren. Dadurch ergibt sich der Nachteil, daß die Auffahrleistung verhältnismäßig gering ist. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen und ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe die Vortriebsgeschwindigkeit gesteigert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Schneidköpfe bis zur gewünschten Eindringtiefe in die Vor-

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triebsfront vorgeschoben und dann um eine zu den Drehachsen der Schneidköpfe parallele und zwischen den Drehachsen befindliche Schwenkachse unter gleichzeitiger Hereingewinnung des Minerals bewegt werden, wonach die Schneidköpfe in radialer Richtung verstellt und erneut um die Achse geschwenkt werden.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung liegen die Drehachsen der Schneidköpfe auf einer die Schwenkachse schneidenden Geraden und werden bei jeder Schwenkbewegung um im wesentlichen 180° um die Schwenkachse bewegt.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Schneidköpfe nach jedem Mineralgewinnungsvorgang, bei dem sie um die Schwenkachse bewegt werden, um im wesentlichen 180° in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt werden, bevor nach radialer Verstellung der Schneidköpfe ein neuer Arbeitsvorgang eingeleitet wird.

Eine Streckenvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens mit einer in einem Rahmen gelagerten, nach vorn gerichteten drehbaren Welle, an der ein radial gerichteter Arm befestigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Arm. zwei nachjeinander entgegengesetzten Seiten gerichtete Hälften bildet und daß auf jeder Hälfte ein Schneidkopf verschiebbar geführt ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Streckenvortriebsmaschine wird der Maschinenrahmen so eingerichtet, daß die Drehachse des an der drehbaren Welle befestigten Arms mit der Tunnellängsachse zusammenfällt· Der Arm wird dadurch vorgeschoben, daß ein am

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Rahmen angeordneter hydraulischer Zylinder ausgefahren wird. Dadurch gelangen die Schneidköpfe, unabhängig davon welche Stellung jeder Schneidkopf auf seiner Hälfte des Arms einnimmt und unabhängig davon, in welcher Winkelstellung sich der Arm zur Maschine befindet, in Berührung mit der Vortriebsfront. Bei weiterer Vorwärtsbewegung des Arms dringen die Schneidköpfe in axialer Richtung in das Gestein ein. Jeder Schneidkopf kann innerhalb des durch die Länge der ihn führenden Armhälfte gegebenen Bewegungsbereiches jede beliebige Stellung einnehmen. Wenn die Schneidköpfe sich in beliebiger Stellung auf ihren Annhälften befinden und der Arm durch Drehen der Welle geschwenkt wird, bewegen sich die Achsen der Schneidköpfe auf bogenförmigen Bahnen. Dementsprechend lösen die Schneidköpfe bogenförmige Streifen von Gestein aus der Vortriebsfront. Die Breite des betreffenden Streifens in radialer Richtung entspricht dem Schneidkopf-Durchmesser. Stehen beispielsweise die Schneiciköpfe in der am weitesten außen befindlichen Stellung, ergibt die äußere Begrenzung des dann hereingewonnenen bogenförmigen Streifens von Gestein den Querschnitt des aufzufahrenden Tunnels, während zur Tunnelachse hin Gestein stehen bleibt, welches dann hereingewonnen wird, wenn die Schneidköpfe entsprechend näher an die Drehachse des Arms heranbewegt worden sind und der Arm erneut geschwenkt wird. Je nach der Größe der Durchmesser der Schneidköpfe im Verhältnis zum Durchmesser des aufzufahrenden Tunnels können die Schneidköpfe auf dem Arm so oft, als dies erforderlich ist, verstellt werden, um auf diese Weise das Gestein innerhalb des gesamten Tunnelquerschnitts mit Hilfe aufeinanderfolgender Schwenkbewegungen des Arms zu lösen. Der soeben erläuterte Vorgang kann auch umgekehrt werden. So können die Schneidköpfe zunächst in der Mitte

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des Tunnelquerschnitts angesetzt und dann dazu benutzt werden, das weiter außen zum Tunnelumfang hin "befindliche Gestein zu lösen. Es ist auch möglich, "bei stillstehendem Arm einen radial verlaufenden Schnitt herzustellen. Schließlich kann das Gestein mit Hilfe jeder beliebigen Kombination von bogenförmigen und radialen Schnitten hereingewonnen werden.

Zweckmäßig ist der gesamte Arm oder sind seine beiden Hälften als in radialer Richtung verlaufende Gleitführungen ausgebildet. Jeder Schneidkopf kann auf einem Schlitten befestigt sein, der in der Gleitführung beweglich ist.

Zum Drehen der Schneidköpfe, der den Arm tragenden Welle und zum Vorschieben des Rahmens werden vorzugsweise hydraulische Antriebe, wie Zylinder und Motore verwendet.

So ist es beispielsweise möglich, jeden Schneidkopf mit einem hydraulischen Motor anzutreiben, der an dem Schlitten befestigt und zwischen dem und dem eigentlichen Schneidkopf ein Getriebe angebracht ist. Die den Arm tragende Welle kann mit Hilfe einer Gelenkhebelanordnung um 180° drehbar sein oder es ist möglich, sie um 360° dadurch drehbar zu machen, daß an der Welle ein Zahnkranz angeordnet ist, mit dem ein Antriebsritzel in Eingriff steht.

Vorzugsweise ist die Maschine mit Einrichtungen zur Einstellung der Drehachse des Arms mit Bezug auf die Waagerechte ausgestattet, sodaß die Vortriebsrichtung der Höhe nach beeinflußt werden kann. Der Maschinenrahmen kann in Querrichtung schwenkbar an einem Unterbau angeordnet und mit Einrichtungen zum Verstellen der

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Drehachse des Arms in seitlicher Richtung ausgestattet sein, um auf diese Weise die Richtung des Vortriebs zu steuern.

Zum Vorrücken und Steuern der Maschine kann ein Unterbau verwendet werden, der aus einem unteren, auf der TunnelsoQ.e aufliegenden !Teil und einem oberen, nach Art eines Drehtisches ausgebildeten Teil besteht. Der untere Teil des Unterbaus ist mit Einrichtungen zum Vorschieben und Zurückziehen der gesamten Maschine, zum Beispiel hydraulischen Zylindern, Hebeeinrichtungen und Gleitplatten, ausgestattet.

Zum Ausrichten und Festlegen der Maschine in dem aufgefahrenen Tunnelteil kann der Rahmen oder der Oberteil des Unterbaus mit einem aus gelenkig miteinander verbundenen Elementen bestehenden Schutzdach verbunden sein, das gegen das Tunneldach gedrückt wird. Die einzelnen Elemente können aus gekrümmten Platten bestehen, die sich zu einem die Maschine im wesentlichen sichernden Schutzdach ergänzen. Wenn die Maschine vorgerückt werden soll, wird zunächst das Schutzdach gelöst und nach dem Vorrücken wieder gegen das Tunneldach verspannt.

Zweckmäßig ist die Maschine mit einem Förderer versehen, der das von den Schneidköpfen gelöste Gestein im wesentlichen kontinuierlich zur Rückseite der Maschine transportiert. Damit der Förderer einerseits das Gestein dicht an der Vortriebsfront aufnehmen kann und andererseits die Arbeit des Schneidkopfes im Bereich der Tunnelsohle nicht behindert, ist der Förderer vorzugsweise so ausgebildet, daß er gegenüber der Maschine vorgezogen und zurückgeschoben werden kann. Der Förderer kann beispielsweise an dem Unterteil des Unterbaus angeordnet

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sein und unter der Maschine zwischen den diese letztere tragenden Gleitplatten hindurchgehen. Der Förderer ist zweckmäßig mit einer Kratzerkette ausgestattet und an seinem hintenliegenden Ende nach oben geführt, sodaß das Gestein auf einen Hauptförderer übergeben werden kann, der in dem bereits aufgefahrenen Tunnelteil liegt.

Um das gelöste Gestein in der ganzen Tunnelbreite mit Hilfe eines in der Mitte vorgesehenen Förderers aufnehmen zu können, ist es zweckmäßig, gekrümmte seitliche, das Gestein zum Förderer leitende Platten vorzusehen oder Kratzerketten oder anhebbare Bodenbleche zusätzlich beiderseits vom vorderen Teil des Förderers anzubringen. Um die Vorwärtsbewegung des Förderers zu erleichtern und um die Selbstbeladung mit dem vor dem Förderer auf der Tunnelsohle liegenden Gestein beim Vorschieben dee Förderers zu ermöglichen, kann am vorderen Ende des Förderers eine rampenförmige Platte befestigt sein. In gleicher Weise können auch die gekrümmten seitlichen Leitplatten, Hilfsförderer oder hochschwenkbaren Bodenplatten mit rampenförmigen Platten versehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Streckenvortriebsmaschine,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 1 und

Fig. 3A bis 3G Ausführungsbeispiele für den Ablauf

der Arbeitsvorgänge.

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Die in der Zeichnung dargestellte Maschine ist allgemein mit 1 bezeichnet· Die Maschine besteht aus einem Rahmen 2, auf dem eine Antriebsvorrichtung 3 angeordnet ist, die von einem Bedienungsstand 4 aus gesteuert wird. Der Rahmen ruht auf im Abstand nebeneinander angeordneten, in Längsrichtung verlaufenden parallelen Stützen 5, die auf einer Plattform 6 aufliegen. Die Plattform 6 ihrerseits liegt auf der Tunnelsohle 7 auf. Die Seitenwände des Tunnels sind mit 8, das Tunneldach mit 9 und die Vortriebsfront mit 10 bezeichnet. Im Maschinenrahmen ist eine nach vorne gerichtete Welle 11 gelagert, die an ihrem vorderen Ende einen Arm 12 trägt. Der Arm besteht aus zwei, nach einander entgegengesetzten Seiten gerichteten Hälften A und B. Der Arm ist mit einer Gleitführung 13 ausgestattet, auf der zwei Schlitten 14 bewegbar geführt sind. An jedem Schlitten ist ein hydraulischer Motor mit Getriebe 15 angeordnet. Die betreffenden Vorrichtungen dienen zum Antrieb der Schneidköpfe 16 A und 16 B, die sich um die Achsen Y drehen. Die Schneidköpfe sind mit (nicht gezeigten) Picken besetzt. Die Schlitten 14 werden in ihrer Gleitführung mit Hilfe.von hydraulischen Zylindern 17 A und 17 B verschoben.

Die Welle 11 ist mit Hilfe zweier hydraulischer Zylinder 18 um 180° um die Achse X schwenkbar. Die Zylinder 18 sind gelenkig mit Hebeln 19 verbunden, die über weitere Gelenkhebel auf die Welle einwirken.

Die Welle 11 und damit die Schneidköpfe 16 A und 16 B sind in Längsrichtung mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders 20, der in einem Lagerbock 21 am Rahmen gelagert ist, in Längsrichtung verschiebbar.

Die Maschine bewegt sich selbsttätig vor. Hierzu wird sie vom Unterbau abgehoben und dieser vorgeschoben, worauf

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die Maschine, auf den Unterbau abgelassen, auf diesem gleitend fcachgeführt wird.

Damit die Maschine seitlich, z.B. beim Durchfahren von Kurven, aus ihrer Richtung gelenkt werden kann, ist der Rahmen 2 auf den längsträgern 5 auf einem Drehtisch befestigt. Die Drehverstellung erfolgt durch hydraulische Zylinder 22, von denen jeweils einer auf jeder Seite des Rahmens vorgesehen ist.

Um die Richtung der Maschine in der senkrechten Ebene ™ beeinflussen zu können, ist der Rahmen 2 bei 23 um eine waagerechte Querachse schwenkbar.

Zwei weitere hydraulische Zylinder 24 sind senkrecht auf dem Rahmen 2 befestigt und drücken einen Ausbau 25 gegen das Tunneldach 9. Die Festlegung der Maschine nach den Seiten hin erfolgt mit Hilfe der seitlichen Zylinder 26, die sich mit ihren außenliegenden Enden gegen die Tunnelwand 8 abstützen.

Um das von den Schneidköpfen 16 A und 16 B gelöste Gestein abzutransportieren, ist ein vorschiebbarer und zurückziehbarer Förderer 27 vorgesehen, dessen vornliegendes Ende mit 28 bezeichnet ist und dessen hinteres Ende 29 hochgezogen ist. Der Förderer liegt in der Mitte zwischen den Längsträgern der Plattform 6, Der Förderer wird in Längsrichtung durch Zylinder bewegt, die im wesentlichen waagerecht beiderseits des Förderers angeordnet sind. An jeder Seite des Förderers sind am vorderen Ende der Plattform 6 schwenkbare Beladebleche 31 befestigt, die das gelöste Gestein auf den Förderer 27 leiten.

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Wie in den Figuren 3 A bis 3 G- dargestellt ist, beginnt ein Arbeitsvorgang bei waagerecht stehendem Arm 12,' d.h. bei einer Stellung des Arms, in der dieser gegenüber den Figuren 1 und 2 um 90° geschwenkt ist. Die Zylinder 17 A und 17 B sind eingezogen, sodaß die Schneidköpfe 16 A und 16 B sich in ihrer am weitesten innen befindlichen Stellung, jeweils auf der betreffenden Hälfte A und B des Arms 12, befinden.

Während die Schneidköpfe 16 A und 16 B in dieser Stellung drehangetrieben werden, wird der Zylinder 20 ausgefahren, wodurch die Schneidköpfe 16 A und 16 B nach vorn bewegt werden. Hierbei dringen sie in die Vortriebsfront 10 gemäß Fig. 3 A ein.

Fig. 3 B zeigt die Schneidköpfe 16 A und 16 B, nachdem die Welle 11 um 180° gedreht worden ist und sich dabei die Achsen T der Schneidköpfe entsprechend um 180° gegen den Uhrzeigersinn um die Achse X gedreht haben. Diese Drehung wird durch Ausfahren der Zylinder 18 herbeigeführt.

Fig. 3 G zeigt die Schneidköpfe, nachdem sie um 180° in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt worden sind. Bei diesem Zurückschwenken, das durch Zurückziehen der Zylinder 18 erfolgt, wird kein Gestein gelöst.

Sodann werden die Zylinder 17 A und 17 B ausgefahren, sodaß die Schneidköpfe 16 A und 16 B auf den Armhälften A und B in die in Fig. 3 D dargestellte Lage gelangen.

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Pig. 3 E zeigt die Schneidköpfe 16 A und 16 B nachdem die Welle 11 erneut um 180° gegen den Uhrzeigersinn durch Betätigung der Zylinder 18 gedreht worden ist.

Pig. 3 P zeigt die Schneidköpfe 16 A und 16 B, nachdem sie durch entsprechende Betätigung der Zylinder 17 A und 17 B in ihre innere Endstellung bewegt worden sind.

Pig. 3 Gr schließlich zeigt die Schneidköpfe 16 A und 16 B nachdem die Welle 11 durch Zurückziehen der Zylinder 18 um 180° zurückgedreht worden ist. Die Schneidköpfe befinden sich nunmehr wiederum in der Stellung nach Pig. 3 A.

Die Maschine ist nunmehr zur Durchführung eines neuen Schnittes bereit, der, sofern der Zylinder 20 noch über einen ausreichenden Hub verfügt, ohne Vorrücken der Maschine durchgeführt werden kann. Reicht der noch verfügbare Hub des Zylinders 20 hierfür nicht aus, werden die Zylinder 24 und 26 gelöst und die Vorrichtung zum Vorwärtsbewegen der Plattform 6 wird betätigt.

Der Arbeitsablauf, wie er anhand der Figuren 3 A bis 3 G beschrieben worden ist, ist für Tunnels mit einem Durchmesser von etwa 4,2 m bei Verwendung von Schneidköpfen mit einem Durchmesser von etwa 1,2 m geeignet.

Pur Tunnel mit einem Durchmesser von weniger als 3,6 m und bei Verwendung von Schneidköpfen von 1,2 m Durchmesser, werden die Arbeitsstufen an den Piguren 3 B und 3 C weggelassen. Ein in Pig. 3 P bei χ angegebener Bereich, in welchem das Gestein stehen bleibt, werden die Schneidköpfe von der Stellung nach Pig. 3 A

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in die Stellung nach. Fig. 3 D "bewegt werden, wird dann gewonnen, wenn die Schneidköpfe von der Stellung nach Pig. 3 P in die Stellung nach Fig. 3 G- gehen.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Tunneln, Stollen oder dergleichen mit Hilfe einer Streckenvortriebsmaschine, die einen rotierenden Schneidkopf aufweist, der in die Vortriebsfront vorschiebbar und um eine zur Drehachse des Schneidkopfes parallele Achse bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schneidköpfe (16 A, 16 B) bis zur gewünschten Eindringtiefe in die Vortriebsfront vorgeschoben und dann um eine zu den Drehachsen (Y) der Schneidköpfe (16 A, 16 B) parallele und zwischen den Drehachsen (Y) befindliche Schwenkachse (X) unter gleichzeitiger Hereingewinnung des Minerals bewegt werden, wonach die Schneidköpfe in radialer Richtung verstellt und erneut um die Achse (Y) geschwenkt werden,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Drehachsen (Y) der Schneidköpfe (16 A, 16 B) auf einer die Schwenkachse (X) schneidenden Geraden liegen und bei jeder Schwenkbewegung um im wesentlichen 180° um die Schwenkachse (X) bewegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidköpfe (16 A , 16 B) nach jedem Mineralgewinnungsvorgang, bei dem sie um die Schwenkachse (X) bewegt werden, um im wesentlichen 180° in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt werden,

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bevor nach radialer Verstellung der Schneidköpfe ein neuer Arbeitsvorgang eingeleitet wird,
4. Streckenvortriebsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3?mit einer in einem Rahmen gelagerten, nach vorn gerichteten drehbaren Welle, an der ein radial gerichteter Arm befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm zwei nacheinander entgegengesetzten Seiten gerichtete Hälften (12 A, 12 B) bildet und daß auf jeder Hälfte ein Schneidkopf (16 A, 16 B) verschiebbar geführt ist,
5· Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11) mit einem aus einem hydraulischen Zylinder (18) bestehenden Drehantrieb verbunden ist, der die Welle um 180° dreht.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11) längsverschieblich im Rahmen gelagert und mit einem aus einem hydraulischen Zylinder (20) bestehenden Antrieb verbunden ist.

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