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Die Erfindung betrifft einen Strebausbau
für untertägige Abbaubetriebe
mit einer Liegendkufe und einer Hangendkappe, wobei zwischen der
Liegendkufe und der Hangendkappe Hydraulikstempel angeordnet sind.
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Strebausbau erfolgt heute fast ausschließlich mit
hydraulisch bewegtem Schreitausbau. Dieser ist gleichzeitig auch
das Widerlager für
die Gewinnungsmaschine mit der Fördereinrichtung.
Das Schreiten der einzelnen Schreitausbaue erfolgt durch Nachziehen
der Baue an den Strebförderer.
Dazu werden die Baue wechselweise gelöst und vorgeschoben bzw. nachgezogen
Der heute übliche
vollmechanisierte Strebausbau, insbesondere der Schildausbau, hat
einen hohen technischen Stand. Hohe Ausbaustützkräfte zeichnen den Strebausbau aus.
Er ist in der Lage, die durch die Abbaueinwirkungen zerbrochenen
Gebirgsmassen zu tragen, den Strebraum offen zu halten und die Bergleute
vor Stein- und Kohlenfall zu schützen.
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Ausnahmesituationen treten ein, wenn
als Folge von Entspannungsvorgängen
im Gebirgskörper
schlagartige und plötzlich
auftretende Bewegungen und Erschütterungen
im Gebirge um die bergmännisch
geschaffenen Hohlräume
herum auftreten. In solchen Fällen
spricht man von einem Gebirgsschlag. Während bei nachgiebigen weichem
Gebirge sich die durch den bergmännischen
Abbau im Gebirge entstehenden Spannungsveränderungen langsam und allmählich ausgleichen,
kommt es bei bestimmten Gebirgsverhältnissen zu immer stärkeren Spannungsstauungen
und -häufungen,
die sich beim Überschreiten
der Festigkeitsgrenzen des Gesteins schlagartig lösen. Die
Auswirkungen der durch diese Entspannungen ausgelösten Bewegungen
reichen von kleinen örtlich
begrenzten Brüchen
und Deformationen des Ausbaus bis zum Zubruchgehen ganzer Strecken
oder Streben.
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Zum Schutz vor Beschädigungen
des Strebausbaus sind dessen Hydraulikzylinder mit sogenannten Gebirgsschlagventilen
ausgerüstet.
Diese sollen bei einem Gebirgsschlag mit möglichst geringer Verzögerung einen
möglichst
großen
Austrittsquerschnitt für
die in den Hydraulikzylindern befindliche Hydraulikflüssigkeit
freigeben und erst wieder schließen, wenn der kritische Druck
im Kolbenraum der Hydraulikzylinder abgeklungen ist. In der Praxis kann
es jedoch aufgrund eines verzögerten
Ansprechverhaltens der Gebirgsschlagventile zu Problemen kommen.
Infolge des an sich trägen
Systems des Strebausbaus können
Bauteilkomponenten bereits Schaden genommen haben, bevor die Sicherheitsmaßnahmen
wirksam geworden ist.
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Der Erfindung liegt daher, ausgehend
vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen für den praktischen
Einsatz, insbesondere in gebirgsschlagsgefährdeten Abbaubetrieben, verbesserten Strebausbau
zu schaffen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht
nach der Erfindung in einem Strebausbau gemäß den Merkmalen von Patentanspruch
1.
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Kernpunkt der Erfindung bildet die
Maßnahme,
dass der Hangendkappe des Strebausbaus eine Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
zugeordnet ist. Diese ist insbesondere in vertikaler Richtung der
Hangendkappe wirksam. Kommt es infolge eines Gebirgsschlages zu
einer schlagartigen Entspannungsbewegung im Kohlenstoß oder Liegenden
zu einer unzulässigen
Krafteinleitung in den Strebausbau, kann die Hangendkappe durch
die Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
zunächst
begrenzt elastisch nachgeben. Diese hierdurch gewonnene Zeit von
wenigen Sekundenbruchteilen ist ausreichend, dass die Gebirgsschlagventile
der Hydraulikzylinder in Funktion treten. Die Anordnung ist folglich
so ausgelegt, dass die Trägheit
des Systems ausgeschaltet wird, um so die Reaktionszeit zu schaffen,
die ein Gebirgsschlagventil braucht, um anzusprechen. Auf diese
Weise können
Schäden
am Strebausbau vermieden bzw. deutlich reduziert werden.
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Nach den Merkmalen von Patentanspruch
2 ist der Hangendkappe eine Unterkappe zugeordnet, die von mindestens
einem Hydraulikstempel unterfangen ist. Die Unterkappe ist an einem
Ende mit der Hangendkappe gelenkig verbunden und am anderen Ende
mit der Hangendkappe über
die Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
gekoppelt.
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Die Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
ist zweckmäßigerweise
vorgespannt und zwar mit einer Kraft, die in etwa der Ausbaustützkraft
entspricht. Hierdurch ist gewährleistet,
dass das System aus Hangendkappe und Unterkappe kräftemäßig eine Einheit
bildet. Dass bedeutet, Hangendkappe und Unterkappe reagieren als
Einheit und werden durch die Hydraulikstempel mit der jeweiligen
Aufbaustützkraft
beaufschlagt und gemeinsam gesetzt bzw. geraubt.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn
der Abstand der Anlenkung des Hydraulikstempels zum Schwenkgelenk
in Relation zur Distanz zwischen der Anlenkung und der Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
etwa wie 1:2 bemessen ist (Patentanspruch 3). Hierdurch wird erreicht,
dass die Nennlast des Hydraulikstempels im umgekehrten Verhältnis aufgeteilt
wird. Am Schwenkgelenk ist demzufolge zwei Drittel der Ausbaustützkraft
wirksam, wohingegen an der Gebirgsschlag-Dämpfereinheit nur ein Drittel
der Ausbaustützkraft
angreift.
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Nach den Merkmalen von Patentanspruch
4 ist vorgesehen, dass das mit der Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
gekoppelte Ende der Unterkappe an einem Hydraulikzylinder gelenkig
abgestützt
ist. Diese Maßnahme
unterstützt
das Nachgiebigkeitsverhalten der Anordnung, insbesondere im hinteren
Gelenkbereich der Hangendkappe.
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Die erfindungsgemäße Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
lässt insbesondere
bei Schildausbau mit einem versatzseitigen Bruchschild Vorteile
erwarten (Patentanspruch 5). Hierbei ist der an der Unterkappe angreifende
Hydraulikzylinder zwischen der Unterkappe und dem Bruchschild schwenkbeweglich
eingegliedert.
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Die Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
kann grundsätzlich
verschiedenartig gestaltet sein, beispielsweise als eine hydraulische
wirkende Stoßdämpfereinheit.
Für die
Praxis wird eine Ausführung gemäß den Merkmalen
von Patentanspruch 6 als besonders vorteilhaft angesehen. Hierbei
umfasst die Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
zumindest eine Druckfeder. Diese Ausführungsform ist robust, störungsunanfällig und
ermöglicht
eine platzsparende Bauweise.
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Insbesondere der Einsatz von Ringfedern, wie
dies Patentanspruch 7 vorsieht, biete sich für die Praxis an. Ringfedern
zeichnen sich durch eine gleichmäßige Spannungsverteilung
aus. Sie bestehen aus geschlossenen Stahlringen, die sich an ihren Kegelflächen berühren. Bei
axialer Druckbeanspruchung dehnen sich die Außenringe, wohingegen die Innenringe
elastisch zusammengedrückt
werden. Durch die Reibung an den Kegelflächen wird eine gute Dämpfung erreicht.
Ringfedern nützen
den Werkstoff vollständig
aus und benötigen
nur ein geringes Einbauvolumen und Gewicht.
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Zur Integration der Druckfedern in
das System Strebausbau werden diese gemäß Patentanspruch 8 in topfartigen
Aufnahmen der Hangendkappe und der Unterkappe gehalten.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Strebausbau
in Form eines Schildausbaus in einer schematischen Seitenansicht
und
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2 die
Darstellung der 1 in
der Draufsicht.
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In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Strebausbau
in Form eines Schildausbaus 1 dargestellt.
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Der Schildausbau 1 umfasst
eine geteilte Liegendkufe 2 und eine Hangendkappe 3.
Zwischen Liegendkufe 2 und Hangendkappe 3 sind
zwei Hydraulikstempel 4 angeordnet. Die Hydraulikstempel 4 sind
mit Gebirgsschlagventilen ausgerüstet.
Zum Versatz bzw. Bruch 5 hin ist der Schildausbau 1 durch ein
Bruchschild 6 geschlossen. Die Hangendkappe 3 ist
am oberen Ende des Bruchschilds 6 mit diesem über ein
Gelenk 7 gelenkig verbunden. Zwischen Bruchschild 6 und
Liegendkufe 2 ist ferner eine aus zwei Lenkern 8 gebildete
bewegliche Doppelschwinge 9 angeordnet. Diese bewirkt,
dass sich die Kappenspitze 10 des Schildausbaus 1 beim
Anheben oder Einfahren annähernd
parallel zum Kohlenstoß 11 bewegt.
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Über
eine Führungsstange 12 eines
hier nicht näher
dargestellten Schreitwerks ist der Schildausbau 1 mit einem
im Streb verlegten Strebförderer 13 verbunden.
Mit Hilfe des Schreitwerks wird der Schildausbau 1 an den
Strebförderer 13 nachgezogen
und kann so der Abbaufront folgen.
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Der Hangendkappe 3 ist eine
Gebirgsschlag-Dämpfereinheit 14 zugeordnet.
Diese umfasst im hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier Druckfedern 15.
Vorzugsweise kommen als Druckfedern 15 sogenannte Ring-
oder Reibungsfedern zum Einsatz.
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Die Druckfedern 15 sind
zwischen der Hangendkappe 3 und einer Unterkappe 16 eingegliedert. Hierbei
sind sie in topfartigen Aufnahmen 17 der Hangendkappe 3 bzw.
in Aufnahmen 18 der Unterkappe 16 gehalten.
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Die Unterkappe 16 ist an
einem Ende 19 mit der Hangendkappe 3 über ein
Schwenkgelenk 20 verbunden. Am anderen Ende 21 ist
die Unterkappe 16 mit der Hangendkappe 3 über die
Gebirgsschlag-Dämpfereinheit 14 gekoppelt.
Die Hydraulikstempel 4 unterfangen die Unterkappe 16 und
sind mit dieser über
eine kalottenartige Anlenkung 22 verbunden.
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Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform denkbar,
bei der das Bruchschild 6 mit der Unterkappe 16 über ein
Gelenk verbunden ist.
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Man erkennt ferner, dass das mit
der Gebirgsschlag-Dämpfereinheit 14 gekoppelte
Ende 21 der Unterkappe 16 an einem Hydraulikzylinder 23 gelenkig
abgestützt
ist. Der Hydraulikzylinder 23 stützt sich hierbei über ein
Gelenk 24 am Bruchschild 6 ab und ist mit der
Unterkappe 16 über
ein Gelenk 25 verbunden.
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Der Abstand L1 der Anlenkung 22 der
Hydraulikstempel 4 zum Schwenkgelenk 20 in Relation zur
Distanz L2 zwischen der Anlenkung 22 und der vertikalen
Mittellängsachse LA der
Gebirgsschlag-Dämpfereinheit 14 ist
im Verhältnis
von 1:2 bemessen. Durch dieses Konstruktionsmerkmal wird eine Kraftaufteilung
der Ausbaustützkraft
im umgekehrten Verhältnis
erreicht. Diese Maßnahme
hat Einfluß auf
die Dimensionierung der Druckfedern 15 und die erfoderlichen
Federkräfte.
Bei einer Ausbaustützkraft
von beispielsweise 2.000 kN würden über die
Druckfedern 15 der Gebirgsschlag-Dämpfereinheit 14 Kräfte von
ca. 665 kN übertragen,
wohingegen am Schwenkgelenk 20 eine Kraft von rund 1.335
kN wirken.
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Die Druckfedern werden durch ein
geeignetes Stelleelement, beispielsweilse durch Schrauben in Abstimmung
auf die Ausbaustützkraft
vorgespannt, so dass die Hangendkappe 3 und die Unterkappe 16 im
normalen betrieblichen Einsatz eine Einheit bilden.
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Zwischen der Hangendkappe 3 und
der Unterkappe 16 ist ein Freiraum s vorgesehen. Dieser Freiraum s bildet
einen Nachgiebigkeitsweg für
die Hangendkappe 3 im Falle eine Gebirgschlags. Tritt ein
Gebirgsschlag mit einer plötzlichen
und schlagartigen Belastung des Schildausbaus 1 auf, kann
die Hangendkappe 3 zunächst
um das Maß s nachgeben.
Die hierfür
erforderliche Zeit von wenigen Sekundenbruchteilen ist ausreichend,
dass die Gebirgsschlagventile der Hydraulikstempel 4 ansprechen und
die Hydraulikstempel 4 bis zum Unterschreiten eines kritischen
Druckes einfahren können.
Auf diese Weise kann eine Beschädigung
des Schildausbaus 1 im Falle eines Gebirgsschlags vermieden
werden.
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Bezugszeichenaufstellung:
- 1
- Schildausbau
- 2
- Liegendkufe
- 3
- Hangendkappe
- 4
- Hydraulikstempel
- 5
- Versatz
- 6
- Bruchschild
- 7
- Gelenk
- 8
- Lenker
- 9
- Doppelschwinge
- 10
- Kappenspitze
- 11
- Kohlenstoß
- 12
- Führungsstange
- 13
- Strebförderer
- 14
- Gebirgsschlag-Dämpfereinheit
- 15
- Druckfeder
- 16
- Unterkappe
- 17
- Aufnahme
- 18
- Aufnahme
- 19
- Ende
v. 16
- 20
- Schwenkgelenk
- 21
- Ende
v. 16
- 22
- Anlenkung
- 23
- Hydraulikzylinder
- 24
- Gelenk
- 25
- Gelenk
- L1
- Abstand
- L2
- Distanz
- LA
- Längsachse
- s
- Freiraum