DE2646552A1

DE2646552A1 - Spreizschild, insbesondere dachschild, zum auffahren unterirdischer hohlraeume, wie vor allem von strecken in bergbau-untertagebetrieben

Info

Publication number: DE2646552A1
Application number: DE19762646552
Authority: DE
Inventors: Karl Harhoff; Heinz Huesemann
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2646552C2; PL199628A1; SU707531A3; CS191340B2; PL112613B1; US4173421A; ES463232A1

Description

PATENTANWÄLTE

DlPL-ING. BUSCHHOFF

DIPL.-ING. HENNICKE

DlPL.-lNG. VOLLBACH

5 KÖLN/RH.

KAISER-WILHELM-RING 24

Aktenz.:

Reg.-Nr.

Gw 7633

bitte angeben

KÖLN, den 7.9.1976

vo/wo

Patentanmeldung

der Firma

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Liinen

Spreizschild, insbesondere Dachschild, zum Auffahren unterirdischer Hohlräume, wie vor allem von Strecken in Bergbau-Untertagebetrieben

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Die Erfindung betrifft einen Spreizschild, insbesondere einen Dachschild, zum Auffahren unterirdischer Hohlräume, wie vor allem von Strecken in Bergbau-Untertagebetrieben, mit über Schildgelenke untereinander verbundenen Segmenten, die mittels Spreizvorrichtungen in radialer Richtung spreizbar sind.

Aus DT-OS 2 314 703 ist ein Spreizschild in Form eines Dachschildes bekannt, der als Messerschild ausgebildet ist, dessen den Schildmantel bildende Vortriebsmesser mittels hydraulischer Pressen einzeln oder gruppenweise vorpreßbar sind. Die Vortriebsmesser sind hierbei auf Stützrahmen geführt und abgestützt, die aus zwei über ein Firstgelenk miteinander verbundenen Segmenten be-

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stehen, welche sich auf hydraulischen Stützstempeln abstützen. An ihren Füßen sind die beiden Segmente unter Zwischenschaltung von Spreizzylindern über einen längenveränderlichen Zuggurt verbunden.

Durch DT-AS 2 021 734 ist ferner ein als Messerschild ausgebildeter Vortriebsschild bekanntgeworden, dessen die Vortriebsmesser tragende Stützrahmen derart aus- und einfahrbar sind, daß sie in der Einfahr- oder Wanderstellung geringere Höhe und Breite haben als in der Ausfahr- oder Stützstellung, in der sie die Vortriebsmesser abstützen. Die Stützrahmen werden zu diesem Zweck von im Streckenprofil stehenden, mit Hubzylindern versehenen Stützen abgestützt. Außerdem sind die beiden Segmente der Stützrahmen dan der Firste über gelenkig eingeschaltete hydraulische Spreizzylinder miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, einen stabilen und statisch bestimmten Spreizschild zu schaffen, dessen Schild- oder Rahmensegmente mit Hilfe der Spreizvorrichtungen, wie insbesondere hydraulischer Spreizzylinder, radial spreizbar sind, wobei die Schildgelenke frei von Biegebelastungen und die Spreizvorrichtungen schädlichen Quer- bzw_o Biegebelastungen entzogen sein sollen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente an dem sie verbindenden Schildgelenk über eine Teleskopführung gekoppelt sind. Dabei sind die Spreizvorrichtungen zweckmäßig zwischen den über das Schildgelenk und die Teleskopführung verbundenen Segmente angeordnet, Für die Spreizvorriohtungen werden vorzugsweise hydraulische Spreizzylinder verwendet, die gelenkig zwischen den Segmenten des Spreizschildes eingeschaltet werden,

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derart, daß die Kraftrichtung der Spreizzylinder od.dgl. in Achsrichtung der Teleskopführungen wirkt und vorteilhafterweise die Achsen der Schildgelenke etwa senkrecht schneidet.

Bei dieser Anordnung sind die den Spreizschild oder den Spreizrahmen bildenden Segmente sowohl gelenkig als auch senkrecht zur Gelenkachse, vorzugsweise zumindest angenähert tangential verschiebbar gekoppelt, so daß bei weitestgehender Einstellbarkeit des Spreizschildes die Gelenke und die Spreizvorrichtungen schädlichen Querbzw. Biegekräften entzogen sind. Die Schildgelenke nehmen hierbei im wesentlichen nur Normal- und Querkräfte auf. Die Längekräfte in den Teleskopführungen und damit in den Schildgelenken werden durch die Spreizvorrichtun gen, die Querkräfte dagegen durch die Teleskopführung selbst aufgenommen.

Um die Teleskopführungen der Einwirkung von Biegemomenten zu entziehen, was gegebenenfalls zu Klemmungen der Teleskopführungen führen kann, empfiehlt es sich, die Teleskopführungen in Nähe der Schildgelenke zwischen den benachbarten Segmenten anzuordnen. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der die Achse der Teleskopführung die Gelenkachse des Schildgelenkes senkrecht schneidet. In baulicher Hinsicht besonders zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der die Teleskopführung aus einem an dem einen Segment starr angeordneten Teleskopteil und einem mit dem anderen Segment gelenkig verbundenen Teleskopteil besteht. Aufgrund der Drehbarkeit des einen Teleskopteils sind die TeIe skopführungen der Einwirkung von Biegemomenten ent zogen. Da ein Spreiz- bzw. Dachschild mit nur drei Gelenkpunkten statisch bestimmt ist, empfiehlt es sich,

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drei Schildgelenke vorzusehen» wobei die Segmente an sämtlichen Schildgelenken über die tangentiale Teleskopführung und die Spreizvorrichtung verbunden sind. Vorzugsweise werden dabei jedem Schildgelenk zwei beiderseits der Teleskopführung liegende parallele Spreizzylinder zugeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das das Firstgelenk bildende Schildgelenk an einem gesonderten Firststück angeordnet, welches mit den beiderseits zu ihm liegenden Segmenten jeweils über eine Teleskopführung mit Spreizvorrichtungen verbunden ist. Das Firststück kann aus einem Kastenteil bestehen, in dessen Kasteninnenraum das Firtgelenk angeordnet ist. Die gelenkigen Teleskopteile der beiden Teleskopführungen werden zweckmäßig über das Firstgelenk selbst verbunden. Man erhält auf diese Weise eine symmetrische Anordnung des Firstgelenkes und der ihm zugeordneten Teleskopführungen·

Bei einem Dach- bzw. Kalottenschild empfiehlt es sich, die Füße der beiden im Firstgelenk gekoppelten Segmente jeweils über ein Schildgelenk mit ihm zugeordneter Teleskopführung und Spreizvorrichtung mit einem Sohlgurt od.dgl. zu verbinden. Der Sohlgurt wird dabei zweckmäßig an seinen beiden Enden jeweils über einen Fußbalken «it einer Teleskopführung und einer in deren Achsrichtung wirkenden Spreizvorrichtung ododgl. verbunden, dl· sich anderenends an dem betreffenden Segment abstützt.

Der erfindungsgemäße Spreizschild wird vorzugsweise als Verbauschild ausgebildet. Er weist in diesem Fall einen spreizbaren Schild- bzw. Stützrahmen der vorgenannten Art auf, an welchem sich die das Schilddach bildenden, einzeln oder gruppenweise vortreibbaren Verbaubohlen

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abstützen und führen. Dabei werden die Verbaubohlen bzw. die Vortriebsmesser zweckmäßig sowohl an den beiden Segmenten als auch an dem FirststUck und den beiden Fußbalken angeordnet.

Andererseits kann der erfindungsgemäße Spreizschild aber auch als zylindrischer Vortriebsschild, als halbrunder oder ovaler Dachschild oder als Polygonschild od.dgl. ausgebildet werden. Wesentlich ist vor allem, daß auch hier die Schildsegmente Über Teleskopführungen mit ein geschalteten Schildgelenken und Spreizvorrichtungen ge koppelt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den einzelnen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen als Dachschild ausgebildeten Spreizschild gemäß der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 2 in größerem Maßstab und im Schnitt das Firstgelenk des Spreizschildes gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1j

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3; Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 4.

Der dargestellte Spreizschild ist als halbzylindrischer bzw. portalartig gewölbter Dachschild ausgebildet. Er besteht aus zwei symmetrischen Segmenten 10 und 11, die an der Firste über ein Firstgelenk 12 (Fig. 2) verbunden sind und deren Füße jeweils über ein Schildgelenk 13 (Fig. 4) mit einem Fußbalken 14 bzw. 15 gekoppelt sind. Die beiden symmetrischen Fußbalken 14 und 15 sind ihrerseits über einen als Zuggurt ausgebildeten Sohlgurt 16 verbunden.

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Der Dachschild weist demgemäß drei Gelenkpunkte 12, 13 auf, so daß er statisch bestimmt ist.

Das Firstgelenk 12 des Dachschildes ist im Inneren eines kastenförmigen Firststückes 17 zwischen zwei Teleskopführungen 18 und 19 angeordnet, die, wie vor allem Fig. zeigt, von gleicher Ausbildung sind und jeweils aus einem äußeren kastenförmigen FUhrungsteil 20 und einem darin teleskopartig geführten inneren Führungsteil 21 bestehen. Die äußeren Führungsteile 20 sind an den oberen Enden der beiden Segmente 10 und 11 starr befestigt. Die verschiebbaren Führungsteile 21 der Teleskopführungen 18 und 19 sind im Inneren des Firststückes 17 über das aus einem Bolzengelenk bestehende Firstgelenk 12 gelenkig verbunden. Das Firststück 17 weist an seinen beiden gegenüberliegenden Seitenflächen öffnungen auf, welche die verschiebbaren Führungsteile 21 mit ausreichendem gelenkigen Bewegungsspiel durchfassen.

Den beiden Teleskopführungen 18 und 19 ist jeweils eine Spreizvorrichtung zugeordnet. Diese Spreizvorrichtungen bestehen jeweils aus zwei parallelen hydraulischen Spreizzylindern 22, die achsparallel zu den Teleskopführungen 18, 19, zu deren beiden Seiten, angeordnet sind. Die hydraulischen Spreizzylinder 22 durchgreifen ebenfalls mit ausreichendem Spiel seitliche öffnungen des kastenförmigen FirstStückes 17; sie sind mit dem Firststück über Bolzengelenke 23 verbundene Ihre Kolbenstangen 24 sind über Anschlußgelenke 25 an den oberen Enden der Segmente 10 und 11 angeschlossen.

Es ist erkennbar, daß auf diese Weise ein symmetrisches Firstgelenk mit symmetrischer Anordnung der Teleskopführungen 18 und 19 und der ihnen zugeordneten Spreizzylin-

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der 22 erreicht wird. Die Teleskopführungen bilden am Firstgelenk 12 eine TangentialfUhrung. Die Kraftrichtung der Spreizzylinder 22 verläuft parallel zu den Teleskopführungen unter einem rechten Winkel zur Gelenkachse des Firstgelenkes 12.

Die beiden anderen Gelenke des Spreizschildes sind von ähnlicher Ausführung. Sie weisen Jeweils eine Teleskopführung 26 (Fig. 3 bis 5) auf, die aus einem äußeren kastenförmigen Führungsteil 27 und einem darin teleskopartig geführten inneren kastenförmigen Führungsteil 28 besteht. Letzteres ist an dem Fußbalken 14 starr befestigt, während das äußere Führungsteil 27 über das Schildgelenk 13 mit dem unteren Ende des Segmentes 10 bzw. 11 gelenkig verbunden ist.

Jedem unteren Schildgelenk 13 ist ebenfalls eine Spreizvorrichtung zugeordnet, die aus zwei parallelen hydraulischen Spreizzylindern 29 besteht, welche zu beiden Seiten der Teleskopführung liegen. Die Spreizzylinder 29 stützen sich über Gelenke 30 an den Fußbalken 14, 15 ab, während ihre Kolbenstangen 31 über Gelenke 32 mit den unteren Enden der Segmente 10 und 11 verbunden sind. Die Spreizzylinder 29 wirken auch hier parallel zur Achse der Teleskopführungen und etwa tangential zu dem Dachschild, wobei die Kraftrichtung der Spreizzylinder senkrecht zu der Achse des Schildgelenkes 13 verläuft und diese schneidet,

Hit Hilfe der Spreizzylinder 22, 29 ist der Spreizschild in etwa radialer Richtung, d.h. in Richtung auf die Ausbruchswandung spreizbar und in Gegenrichtung unter Querschnittsverminderung einfahrbar, wobei zugleich die als kastenförmige SchubladenfUhrungen ausgebildeten tangentialen Teleskopführungen 18, 19» 26 aus- bzw. einschie-

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ben. Im Lastzuetand werden die in Achsrichtung der Teleskopführungen wirkenden Kräfte durch die hydraulischen Spreizzylinder 22, 29 aufgenommen, während die Quer- und Biegekräfte durch die Teleskopführungen 18, 19 bzw. 26 aufgenommen werden. Die Spreizzylinder 22, 29 und die Schildgelenke 12, 13 sind somit Quer- bzw. Biegekräften entzogen. Da die Teleskopführungen sich in Nähe der Schildgelenke 12, 13 befinden und mit ihren Achsen die Gelenkachsen der Schildgelenke unter einen rechten Win kel schneiden, werden auch die Teleskopführungen nicht auf Biegung beansprucht, so daß keine Klemmungen der Teleskopführungen eintreten können» Die horizontalen Teleskopführungen 18, 19 im Firstbereich befinden sich beidseitig des Firstgelenkes 12, wodurch die Symmetrie

15 gewährleistet ist.

Aus den Fig. 3 bis 5 ist zu erkennen, daß die Schildgelenke 13 durch einander diametral gegenüberliegende Gelenkzapfen gebildet werden, welche an dem äußeren Führungeteil 27 der Teleskopführungen befestigt sind und in Zapfenbohrungen von Lagerstücken 33 einfassen, die starr mit den Segmenten 10 und 11 verbunden sind. Letztere sind kastenförmig ausgebildet und durch Längsund Querstege ausgesteift. Die gelenkigen Führungsteile 27 der Teleskopführung 26 liegen im Inneren der ka- stenförmigen Segmente 10 und 11. Entsprechend sind die Spreizzylinder 29 mit ihren Anschlußgelenken 30 und 32 geschützt im Inneren der Segmente 10, 11 bzw. der kastenförmigen Fußbalken 14, 15 angeordnet.

Die Fußbalken 14 und 15 des Spreizschildes sind im Sohlbereich über den biegesteifen Sohlgurt 16 verbunden. Die Verbindung erfolgt hier über hydraulische Zylinder 34, die über Gelenke 35 mit dem Sohlgurt 16 verbunden sind

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und deren Kolbenstangen 36 über Anschlußgelenke 37 an den Fußbalken 14, 15 angreifen. Es empfiehlt sich, die biegesteife Verbindung zwischen Sohlgurt und Fußbalken ebenfalls über Teleskop- bzw. Schubladenführungen zu be- wirken. Diese bestehen aus inneren FUhrungsteilen 38, die an den beiden Enden des Sohlgurtes 16 starr befestigt sind und verschiebbar in äußeren Führungeteilen 39 der Fußbalken 14, 15 geführt sind. Dadurch, daß die Führungen an der Sohle nach außen gelegt und die Gelenkpunkte der vertikalen Teleskopführungen nahe an den Sohlbereich herangebracht sind, sind auch die Sohlführungen nur geringen Biegemomenten unterworfen.

Der vorstehend beschriebene Dachschild ist als Messerschild bzw. Verbauschild ausgebildet. Der aus den beiden Segmenten 10 und 11, den Fußbalken 14 und 15 und dem Sohlgurt 16 bestehende Rahmen bildet in diesem Fall einen Stützrahmen, an welchem Vortriebsmesser bzw. Verbaubohlen 40 verschiebbar geführt sind. Den Verbaubohlen 40 sind hydraulische Preßzylinder 41 (Fig. 3) zugeordnet, so daß sie einzeln oder gruppenweise gegenüber dem feststehenden Stützrahmen in Vortriebsrichtung vorgepreßt werden können. Dabei stützen sich die Preßzylinder 41 an dem mehrteiligen, radial spreizbaren Stützrahmen ab. Ss ist erkennbar, daß auch das kastenförmige Firststück 17 mit einer Verbaubohle 40» versehen ist, welche den Spalt zwischen den benachbarten Verbaubohlen 40 der Segmente 10 und 11 überdeckt und schließt. Außerdem sind an der Unterseite der beiden Fußbalken und 15 Verbaubohlen 40" angeordnet, die ebenfalls mittels Preßzylinder in Vortriebsrichtung vorpreßbar sind.

Bei des dargestellten Aueführungebeispiel ist der den Stützrahmen des Verbauschildes bildende Spreizschild

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aus zwei stabilen Spreizrahmen A und B gebildet (Fig. 3), die in Vortriebsrichtung im Abstand zueinander angeordnet und über Streben 42 zu einem Rahmengestell verbunden sind. Die beiden Stützrahmenteile A und B sind von gleicher Ausbildung; sie bestehen jeweils aus einem Spreizrahmen der vorstehend beschriebenen Art· In Fig. 3 ist der Stützrahmenteil B nur schematisch angedeutet, da er mit dem vorstehend beschriebenen Rahmenteil A des Spreizschildes übereinstimmt. Die Vortriebsrichtung ist in Fig. 3 durch den Pfeil V angegeben. Damit bei der Verschiebung des Stützrahmens bzw. des Spreizschildes die vorgenannten Teleskopführungen keine größeren Belastungen erfahren, ist zwischen den die Stützrahmenteile A und B verbindenden Streben 42 eine formschlüssige Mitnahmevorrichtung 43 vorgesehen, die aus einer in eine Schiebeführung 44 od.dgl. einfassenden Zunge 45 od.dgl. bestehen kann.

Damit der den Stützrahmen des Verbauschildes bildende Spreizschild beim Vorpressen der Verbaubohlen bzw. Vortriebsmesser ein festes Widerlager für die Preßzylinder bildet, können am Stützrahmen Spannklauen angeordnet werden, die gegen die Ausbruchswandung ausfahrbar sind. Zur Erzielung einer Richtungssteuerung des Spreizschildes können an ihm auch gegen die Ausbruchswandung bzw. die Sohle oder Firste ausfahrbare Steuerzylinder od.dgl. angeordnet werden.

Der erfindungsgemäße Spreizschild braucht nicht notwendigerweise als Verbauschild ausgebildet zu sein. Er kann auch als zylindrischer, halbzylindrischer oder bogenförmiger Vortriebsschild oder als Polygonschild ausgeführt sein. Der erfindungsgemäße Spreizschild ist mit besonder·» Vorteil für den Vortrieb in Gesteins-

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oder Flözstrecken in Bergbau-Untertagebetrieben verwendbar, obwohl er auch für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Hohlräumen eingesetzt werden kann.

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Claims

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Ansprüche

ο Spreizschild, insbesondere Dachschild, zum Auffahren unterirdischer Hohlräume, wie vor allem von Strecken in Bergbau-Untertagebetrieben, mit über Schildgelenke untereinander verbundenen Segmenten, die mittels Spreizvorrichtungen in radialer Richtung spreizbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (10, 11) an dem Schildgelenk (12, 13) über eine Teleskopführung (18, 19, 26) gekoppelt sind.
2. Spreizschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er drei Gelenkpunkte aufweist, wobei die Segmente (10, 11) an sämtlichen Schildgelenken (12, 13) über eine tangentiale Teleskopführung (18, 19, 26) verbunden sind.
3. Spreizschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Teleskopführung (18, 19, 26) aus einem an dem einen Segment starr angeordneten Teleskopteil (20, 28) und einem mit dem anderen Segment gelenkig verbundenen Teleskopteil (21, 27) besteht.
4. Spreizschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achs· der Teleskopführung (18, 19, 26) die Gelenkachse des Schildgelenkes (12, 13) senkrecht schneidet.
5. Spreizschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopführung (18, 19, 26) aus einer Kastenführung od.dgl. besteht.

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6. Spreizschild nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gelenkige Teleskopteil (21, 27) über das Schildgelenk (12, 13) mit dem betreffenden Segment verbunden ist.
7. Spreizschild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtungen (22, 29) zwischen den über das Schildgelenk (12, 13) und die Teleskopführung (18, 19» 26) verbundenen Teilen angeordnet sind.
8. Spreizschild nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Spreizvorrichtungen (22, 29) aus hydraulischen Spreizzylindern bestehen.
9. Spreizschild nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Kraftrichtung der Spreizvorrichtungen (22, 29) bzw. der Spreizzylinder die Achsen der Schildgelenke (12, 13) etwa senkrecht schneidet.
10. Spreizschild nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß dem Schildgelenk (12, 13) zwei beiderseits der Teleskopführung (18, 19» 26) liegende parallele Spreizzylinder zugeordnet sind.
11. Spreizschild nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a durch gekennzeichnet, daß das ein Firstgelenk bildende Schildgelenk (12) an einem Firststück (17) angeordnet ist, welches mit den beiderseits zu ihm liegenden Segmenten (10, 11) Jeweils über eine Teleskopführung (18, 19) und eine Spreizvorrichtung (22) verbunden ist.

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12. Spreizschild nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Firststück (17) aus einem Kastenteil besteht, in dessen Kasteninnenraum das Firstgelenk (12) liegt.
13· Spreizschild nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkigen Teleskopteile (21) der beiden Teleskopführungen (18, 19) über das Firstgelenk (12) verbunden sind.
i4oSpreizschild nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d adurch gekennzeichnet, daß die Füße der beiden im Firstgelenk (12) verbundenen Segmente (10, 11) jeweils über ein Schildgelenk (13) mit ihm zugeordneter Teleskopführung (26) und Spreizvorrichtung (29) mit einem Sohlgurt (16) od.dgl_o verbunden sind.
15o Spreizschild nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sohlgurt (16) an seinen beiden Enden jeweils über einen Fußbalken (14, 15) mit einer Teleskopführung (26) und einer in deren Achsrichtung wirkenden Spreizvorrichtung (29) od.dgl· verbunden ist, die sich anderenends an dem betreffenden Segment (10),11) abstützt»
16. Spreizschild nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß er als Verbauschild ausgebildet ist, wobei er an seinem spreizbaren Schildrahmen einzeln oder gruppenweise vortreibbare Verbaubohlen (40) aufweist.
17. Spreizschild nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbaubohlen (40,40·,

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40^w) sowohl an den beiden Segmenten (10, 11) als auch an dem Firststück (17) und den Fußbalken (14, 15) angeordnet sind.

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