DE19841961C2 - Verfahren und Einrichtung zum Fördern des Abraumes bei Rohrvortriebsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Fördern des Abraumes bei Rohrvortriebsverfahren, bei welchen der Abraum vor der Ortsbrust abgebaggert, in Kübel gefüllt und zum Entleeren durch den verlegten Rohrschnitt zum Vortriebsschacht transportiert wird, gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.

Rohrvortriebsverfahren sind in verschiedener Art bekannt. Hierbei werden Rohr­ segmente von einem Vortriebsschacht, ausgehend ins Erdreich gebracht und mittels einer Vortriebspresse Rohrabschnitt für Rohrabschnitt ins Erdreich gepreßt. Vor dem ersten Rohrabschnitt befindet sich ein sogenannter Schild, in diesem Fall ein Schneidschuh. Dieser Schneidschuh preßt sich über den Vortrieb des Rohres oder durch entsprechende Schneidschuhhubbetätigung schneidend ins Erdreich. Der dabei entstehende Abraum kann je nach angewendetem Verfahren auf unterschiedliche Weise wegtransportiert werden. Wird beispielsweise ein Rohrvortriebsverfahren am offenen oder halboffenen Graben angewendet, so kann der am Schneidschuh entstehende Abraum, welcher sich noch oben in den Graben drückt, mit einem Bagger fortlaufend abgebaggert werden.

Wird das Rohrvortriebsverfahren jedoch ohne Graben, also in geschlossener Weise durchgeführt, so wird der entstehende Abraum durch den Schneidschuh nach hinten gefördert und dort in Rohrstollenwagen gefüllt und durch das Rohr hindurch zum Vortriebsschacht zurücktransportiert und dort entleert. Das Fördern des Abraums vom Schneidschuh nach hinten, d. h., in die besagten Rohrstollenwagen, erfolgt mit einer sogenannten Zughacke. Die entstehende Grenzfläche im Erdreich, die an den Schneidschuh grenzt, nennt man in der Fachsprache Ortsbrust. Der dort an­ fallende Abraum, der der anschließenden Verdrängung des nachgeschobenen Rohres entspricht, fällt im wesentlichen während des Schneidens bzw. während des Vortriebes an. Über altbekannte Verfahren hinausgehend ist auch ein neues Verfahren bekannt, bei welchem quasi kontinuierlich der Schneidschuh in Schneidrichtung betätigt werden kann, weil er eine eigene Schneidschuhpresse aufweist und den Schneidvorgang nicht mehr nur noch ausschließlich während des Rohrvortriebes vornehmen muß. Somit fällt je nach angewendetem Verfahren auch quasi kontinuierlich Abraum an.

Demgegenüber stellt jedoch die Wegschaffung des Abraumes ein besonderes Problem dar, da dies bekanntermaßen über Rohrstollenwagen erfolgt. Der mit der Zughacke geförderte Boden an der Ortsbrust wird mittels eines Förderbandes in einen hinter dem Schneidschuh eingeordneten Rohrstollenwagen gefüllt. Ist dieser dann gefüllt, so wird er beispielsweise mit einer Winde zum Vorpreßschacht gezogen und dort entleert. Während dem der gefüllte Rohrstollenwagen durch das bereits verlegte Rohr nach hinten zum Vorpreßschacht gezogen wird, steht der eigentliche Schneidvorgang still, weil die besagte Zughacke im Augenblick keinen weiteren Abraum fördern darf.

Wird nun der Rohrstollenwagen im Vortriebsschacht entleert, so kann dieser wieder an seine ursprüngliche Position zurückbefördert werden, wo er wieder unter dem besagten Förderband der Zughacke plaziert wird. Während der Zeit, in der der Rohrstollenwagen zum Vortriebsschacht unterwegs ist und wieder zurück, kann der Schneidvorgang nicht weiter geführt werden. Die so zwanghaft erzeugte Stillstandszeit wird um so größer, je länger der bereits verlegte Rohrabschnitt wird.

Aus dem Lehrbuch der Bergbaukunde, C:H:Fritzsche, zehnte Auflage, erster Band, (Springer-Verlag, Berlin, 1983, S. 277-278) ist für Wegfüllarbeiten unter Tage ein Gleissystem bekannt auf welchem Abraumladefahrzeuge hinter einer Lademaschine nachgeführt werden. Hierzu muß hinter dem Ladefahrzeug ein doppelter Schienenstrang verlegt sein, sowie entweder eine Weiche oder eine Wechseleinrichtung, damit das gefüllte Ladefahrzeug weggeschoben und ein leeres genommen werden kann. Nachteilig ist die fest zu verlegende Schienenstrecke, die notwendig ist. Beim Einsatz für den Rohrvortrieb ist diese Einrichtung unvorteilhaft, zudem entsteht kein Zeitgewinn, wegen der aufwendig vorzubereitenden Strecke.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß diese Ausfallzeiten stark reduziert werden.

Bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, da mindestens zwei Kübel verwendet werden, von denen ein Kübel gefüllt, während dem zeitgleich mindestens ein weiterer Kübel entlang der Vortriebsstrecke transportiert wird, und daß nahe am Füllort der ankommende leere Kübel angehoben und der gefüllte Kübel unter dem angehobenen Kübel zum Entleeren weggefördert und der leere Kübel zum Füllort abgesenkt wird. Dadurch ist es nunmehr möglich, die aktiven Arbeitsphasen, in denen der Schneidschuh und der gesamte Vortrieb vorangetrieben werden kann, nicht mehr durch die Förderdauer des Rohrstellenwagens bzw. des Kübels zum Vortriebsschacht unterbrochen wird. Da der Rohrstollenwagen bzw. in diesem Fall der Kübel, ein gewisses Fassungsvermögen hat, kann dies auf die gesamte Arbeitssituation so eingestellt werden, daß die zurückzulegende maximale Strecke für den Kübel bzw. den Rohrstellenwagen sowie die Entleerung im Vortriebsschacht der Rücktransport nicht mehr Zeit in Anspruch nimmt, als die Befüllung des am Förderband nahe der Ortsbrust plazierten weiteren Kübels. Dieser Vorgang ist in vorteilhafter Weise in einer relativ kurzen Zeitspanne durchzuführen, so daß der Augenblick, in dem das Rohrvertriebsverfahren stillsteht, nur minimal ist. Wird dann der leere Kübel, wie gesagt, am Füllort abgesenkt, so kann der Fördervorgang des Abraumes unverzüglich wieder beginnen, d. h., auch der Schneidevorgang bzw. der Vortrieb kann weitergeführt werden. Der gefüllte Kübel wird dann zum Entleeren in den Vortriebsschacht gefördert, während der an dem Füllort plazierte Kübel bereits mit weiterem Abraum gefüllt wird. Der besagte, zum Entleeren weggeförderte Kübel, wird dabei entweder über ein Förderband oder über eine entsprechend im Vortriebsschacht kraftschlüssig angelenkte Winde zu demselben hin gefördert.

Eine weitergehende Möglichkeit besteht darin, daß der Kübel selbstfahrend zum Entleeren in den Vortriebsschacht fährt. Dies hat den Vorteil, daß auf die Verlegung eines entsprechenden Förderbandes zum Wegfördern des gefüllten Kübels bzw. zum Hinfördern des entleerten Kübel verzichtet werden kann.

Gemäß einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Kübel vorgesehen sind, von denen ein Kübel über ein Abraumfördermittel bspw ein Förderband gefüllt wird, während dem zeitgleich mindestens ein weiterer Kübel entlang der Vortriebsstrecke durch Fördermittel transportierbar ist, und daß am Füllort oder nahe dem Füllort Greifermittel vorgesehen sind, über welche der leere bzw. entleerte ankommende Kübel anhebbar ist, und daß das Greifermittel mit einer Verfahreinrichtung versehen ist, über welche das Greifermittel parallel zur Rohrlängsachse verfahrbar und außerdem eine Hub- bzw. Absenkbewegung durchführbar ist.

Der Greifer ist dabei mit einem Elektromagneten versehen, mit welchem entsprechend metallische Kübel mannlos gegriffen, aufgehoben und abgesenkt werden können. Für die gesamte erfindungsgemäße Einrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren steht der völlig mannlose Betrieb im Vordergrund.

Hierdurch ist ein einfacher und kompakt angeordneter Wechsel von gefülltem Kübel und entleertem Kübel am Füllort möglich.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist desweiteren eine Hub- und Verschiebegabel zur Umladung des gefüllten Kübels vom Füllort auf das Fördermittel vorgesehen.

Mit Hilfe dieser Hub- und Verschiebegabel ist es nun möglich, den gefüllten Kübel vom Füllort über eine kurze Hubbewegung anzuheben und sodann zum Fördermittel oder einfach nur unter dem mit dem Greifermittel nach oben gezogenen entleerten Kübel hindurch nach hinten weg zu bewegen. Der Füllort ist sodann wieder frei, so daß das verfahrbare Greifmittel über den Füllort fährt und den entleerten Kübel dort wieder absetzen kann. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Einrichtung im ersten verlegten Rohr hinter dem Schneidschuh angeordnet. Alternativ dazu kann die Einrichtung auch vorteilhafter Weise in einem hinter dem Schneidschuh plazierten Maschinenrohr angeordnet sein. Im zweitgenannten Fall ist zwar ein zusätzliches metallisches Rohr notwendig, jedoch ist dieses üblicherweise dünnwandiger ausgebildet als ein Betonrohr. Bei gleichem Außendurchmesser bedeutet dies, daß das Maschinenrohr einen größeren Innendurchmesser aufweist als das Betonrohr und demzufolge für die Wechseleinrichtung zwischen gefülltem Kübel und entleertem Kübel mehr Bauraum läßt.

Der im Vordergrund stehende mannlose und automatische Betrieb beim Wechsel von vollem Kübel zu leerem Kübel wird durch Sensoren am Wechsel- und Greiferort und durch einen Füllstandssensor am aktuell zu füllenden Kübel realisiert.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1
Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Fig. 2
Längsschnittdarstellung gemäß Fig. 1 in Momentaufnahme des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt in Längsschnittdarstellung den Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung innerhalb eines verwendeten Maschinenrohres 1. Am linken Ende des Maschinenrohres 1, an welchem das Förderband 10 einmündet, ist der Schneidschuh mit der entsprechend plazierten Zughacke angeordnet, welche hier nicht weiter dargestellt sind. Der mit der Zughacke aufgenommene Abraum wird auf das Förderband 10 gebracht, welches wiederum den Abraum in den Kübel 20 transportiert. Der Kübel 20 ist dabei innerhalb des Maschinenrohres am Füllort auf einer Plattform 4 abgestellt. Bei fortlaufendem Vortrieb und entsprechend an­ fallendem Abraum wird der Kübel 20 über die Zeit gefüllt. Oberhalb des Kübels befindet sich eine Greiferanordnung 3, welche in der dargestellten Weise auf und ab bewegbar ist und über die Verfahreinrichtung 2 auch axial, d. h., in Rohr­ längsrichtung, verschiebbar bzw. verfahrbar ist.

Zwischen der Plattform 4 und dem Förderband 6, welches in das weiter nach rechts verlaufende Rohr, das hier nicht weiter dargestellt ist, mündet, ist die Hub- und Verschiebegabel 5 angeordnet. Diese Hub- und Verschiebegabel kann sowohl in Axialrichtung als auch in Hubrichtung gemäß der dargestellten Pfeile bewegt werden. Mit Hilfe dieser Hub- und Verschiebegabel 5 kann durch entsprechende Axialverfahrung ein Ort unterhalb der Plattform 4 eingenommen werden. Diese Plattform 4 kann dabei geschlitzt sein, um die besagte Gabel 5 hindurchzulassen.

Fig. 2 zeigt eine Momentaufnahme während des Wechselvorganges zwischen gefülltem Kübel und leerem Kübel. Die Hub- und Verschiebegabel 5 wird aus der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition in die in Fig. 2 dargestellte Position unter den gefüllten Kübel 20 gefahren. D. h., die Gabel 5 wird zuerst unter die Plattform 4 und dann durch die Plattform hindurch in Hubrichtung unter den Kübel 20 gefahren und hebt diesen entsprechend an. Sodann wird mit Hilfe der Hub- und Verschiebe­ gabel 5 der gefüllte Kübel 20 in axialer Richtung gemäß dem dargestellten Pfeil in Richtung des Fördermittels 6 bewegt und dort durch entsprechendes Absetzen übergeben. Die besagte Gabel 5 fährt dann wieder zurück in die Ruheposition wie in Fig. 1 dargestellt.

Noch bevor der gefüllte Kübel 20 auf dem Fördermittel 6 abgesetzt wird, kommt über das besagte Fördermittel zuvor der entleerte Kübel 30 an. Dieser wird mit Hilfe des Greifers 3 vom Fördermittel angehoben soweit, daß der gefüllte Kübel unter den angehobenen leeren Kübel 30 hin in der beschriebenen Weise zum Fördermittel 6 bewegt werden kann. Ist die Plattform 4 nunmehr frei, so wird das Verschiebe­ mittel 2 betätigt, so daß der Greifer mitsamt dem leeren Kübel 30 sich über dem Füllort befindet. Sodann wird der Greifer in der dargestellten Pfeilrichtung in Ab­ setzrichtung betätigt, so daß der Kübel nach unten bewegt und auf der Platt­ form 4 am vorgesehen Füllort hinter dem Förderband 10 abgesetzt wird. Der Fördervorgang des Abraumes, also die Füllung des neuen Kübels, kann sofort wieder beginnen. Demzufolge kann auch der Vortrieb bzw. der Schneidvorgang sofort weitergeführt werden, während dem der gefüllte Kübel auf dem Fördermittel 6 zum Vortriebsschacht zur Entleerung unterwegs ist. Kommt der gefüllte Kübel dort an, so wird er dort entleert und wieder zurückgefördert und der in Fig. 2 dargestellte Wechselvorgang beginnt von neuem.

Am Wechsel- und Füllort sind Sensoren vorgesehen, die hier nicht weiter dargestellt sind. Dabei muß zum einen die Ankunft eines geleerten Kübels sensorisch erkannt werden, so daß der Magnetgreifer 3 zum richtigen Zeitpunkt betätigt wird. Mindestens ein weiterer Sensor ist im Bereich des aktuell gefüllten Kübels plaziert um bei Erreichen der maximalen Füllhöhe die Befüllung kurzfristig zu stoppen und den Wechselvorgang einzuleiten.

In einer einfachen Ausführungsform kann auch ein Sensor, d. h. entweder eun Füllstandssensor oder ein Greifersensor genügen, der das Auslösesignal für den Wechselvorgang gibt.

In vereinfachter Form genügt es auch wenn der Greifer 3 lediglich auf und ab bewegbar ist. Den Wechsel sowie auch die Plazierung am Füllort könnte die Hub- und Verschiebegabel 5 übernehmen.

Insgesamt kann also während der gesamten Fahrzeit, in der der gefüllte Kübel unterwegs ist, bereits im Schneidschuhbereich wieder Abraum gefördert werden. Die gesamt Schneid- und Vortriebsanlage kann somit kontinuierlich betrieben werden und führt zu einer erheblichen Betriebszeitverkürzung.

Sehr vorteilhaft stellt sich dabei die Verwendung selbst­ fahrender Kübel dar. Dies können entweder selbstfahrende Kübelwagen sein oder die Kübel können mit selbstfahrenden Untergestellen direkt und fest verbunden sein. Dadurch könnte das Fördermittel 6 entfallen, welches entweder aus einer hydraulisch oder elektrisch betriebenen Winde besteht oder einem Förderband. Auch die zum wechseln notwendige Hub- und Verschiebegabel 5 könnte entfallen, weil der gefüllte Wagen dann quasi ferngesteuert oder sensorisch unterstützt selbstfahrend seinen Füllort verläßt.

Aber auch in diesem Falle ist nach wie vor eine Wechseleinrichtung in einer der beschriebenen Formen notwendig. Kommt nämlich der entleerte Kübelwagen am Maschinenrohr an, so muß er über den gefüllten Wagen, der sich dann selbsttätig nach hinten bewegt, angehoben werden und am Füllort wieder abgesetzt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Förderung des Abraumes bei Rohrvortriebsverfahren, bei welchen der Abraum vor der Ortsbrust abgebaggert, in Kübel gefüllt und zum Entleeren durch den verlegten Rohrabschnitt zum Vortriebsschacht transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kübel verwendet werden, von denen ein Kübel gefüllt, während dem zeitgleich mindestens ein weiterer Kübel entlang der Vortriebs­ strecke transportiert wird, und daß nahe am Füllort der ankommende leere Kübel angehoben und der gefüllte Kübel unter den angehobenen Kübel zum Entleeren weggefördert und der leere Kübel zum Füllort abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kübel zum Entleeren in den Vortriebsschacht gefördert, während dem der an den Füllort transportierten Kübel bereits mit weiterem Abraum gefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kübel zum Entleeren auf einem Förderband gefördert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kübel zum Entleeren in den Vortriebsschacht mittels einer Winde gezogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kübel selbstfahrend zum Entleeren in den Vortriebsschacht fährt.

6. Einrichtung zur Förderung des Abraumes bei Rohrvortriebsverfahren, bei welchem der Abraum vor der Ortsbrust abgebaggert, in Kübel gefüllt und zum Ent­ leeren durch den verlegten Rohrabschnitt zum Vortriebsschacht transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kübel (20,30) vorgesehen sind, von denen ein Kübel (20) über ein Abraumfördermittel (10) gefüllt, während dem zeitgleich mindestens ein weiterer Kübel (30), entlang der Vortriebsstrecke durch Fördermittel (6) transportierbar ist, und daß am oder nahe dem Füllort Greifermittel (3) vorgesehen sind, welche in Hubrichtung betätigbar sind und über welche der leere bzw. entleerte andere Kübel anhebbar ist und daß das Greifermittel mit einer Fahreinrichtung (2) versehen ist, über welche das Greifermittel (3) parallel zur Rohrlängsachse verfahrbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifermittel (3) mit einem Elektromagneten versehen ist und die Kübel aus magnetisch greifbarem Material bestehen, so daß ein automatischer quasi mannloser Betrieb möglich ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hub- und Verschiebegabel (5) zur Umladung des gefüllten Kübels (20) auf das Fördermittel (6) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Einrichtung im ersten verlegten Rohr hinter dem Schneid­ schuh angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Einrichtung hinter dem Schneidschuh in einem Maschinenrohr rohr angeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übernahmeortes bzw. des Wechselortes vor/oder hinter dem dem Greifmittel (3) Sensoren zur Erfassung der Kübelpositionen vorgesehen sind über welche die Greifmittel (3) wie auch die Hub- und Verschiebegabel (5) mannlos und vollautomatisch betätigbar sind.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Sensor zur Erkennung der Füllgrenze des aktuell zu füllenden Kübels vorgesehen ist.