DE20315900U1 - Strebausbau - Google Patents

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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D23/00Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
    • E21D23/04Structural features of the supporting construction, e.g. linking members between adjacent frames or sets of props; Means for counteracting lateral sliding on inclined floor
    • E21D23/049Connecting devices between the head or foot of a prop and the cap or base of the roof support

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Abstract

Strebausbau für untertägige Abbaubetriebe mit einer Liegendkufe (2) und einer Hangendkappe (3), wobei zwischen der Liegendkufe (2) und der Hangendkappe (3) Hydraulikstempel (4 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hangendkappe (3) eine Gebirgsschlag-Dämpfereinheit (14) zugeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Strebausbau für untertägige Abbaubetriebe mit einer Liegendkufe und einer Hangendkappe, wobei zwischen der Liegendkufe und der Hangendkappe Hydraulikstempel angeordnet sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Strebausbau gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zur Integration der Druckfedern in das System Strebausbau werden diese gemäß Patentanspruch 8 in topfartigen Aufnahmen der Hangendkappe und der Unterkappe gehalten.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 einen erfindungsgemäßen Strebausbau in Form eines Schildausbaus in einer schematischen Seitenansicht und
  • 2 die Darstellung der 1 in der Draufsicht.
  • In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Strebausbau in Form eines Schildausbaus 1 dargestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der das Bruchschild 6 mit der Unterkappe 16 über ein Gelenk verbunden ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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

Claims (8)

  1. Strebausbau für untertägige Abbaubetriebe mit einer Liegendkufe (2) und einer Hangendkappe (3), wobei zwischen der Liegendkufe (2) und der Hangendkappe (3) Hydraulikstempel (4 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hangendkappe (3) eine Gebirgsschlag-Dämpfereinheit (14) zugeordnet ist.
  2. Strebausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hangendkappe (3) eine von mindestens einem Hydraulikstempel (4) unterfangene Unterkappe (16) zugeordnet ist, welche an einem Ende (21) mit der Hangendkappe (3) gelenkig verbunden und am anderen Ende (19) mit der Hangendkappe (3) über die Gebirgsschlag-Dämpfereinheit (14) gekoppelt ist.
  3. Strebausbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Anlenkung (22) des Hydraulikstempels (4) zum Schwenkgelenk (20) in Relation zur Distanz zwischen der Anlenkung (22) und der Gebirgsschlag-Dämpfereinheit (14) etwa wie 1 : 2 bemessen ist.
  4. Strebausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d adurch gekennzeichnet, dass das mit der Gebirgsschlag-Dämpfereinheit (14) gekoppelte Ende (21) der Unterkappe (16) an einem Hydraulikzylinder (23) gelenkig abgestützt ist.
  5. Strebausbau nach Anspruch 4 in Form eines Schildausbaus mit einem versatzseitigen Bruchschild, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (23) zwischen der Unterkappe (16) und dem Bruchschild (6) schwenkbeweglich eingegliedert ist.
  6. Strebausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebirgsschlag-Dämpfereinheit (14) zumindest eine Druckfeder (15) umfasst.
  7. Strebausbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (15) eine Ringfeder ist.
  8. Strebausbau nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (15) in topfartigen Aufnahmen (17, 18) der Hangendkappe (3) und der Unterkappe (16) gehalten ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105545333A (zh) * 2016-01-29 2016-05-04 北京华创矿安科技有限公司 一种并联液压支架
CN109236339A (zh) * 2018-11-02 2019-01-18 陈成军 巷道吸振抗冲击支架
GB2614918A (en) * 2022-01-25 2023-07-26 Caterpillar Inc Roof support unit for a mining machine

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