DE2656216C3

DE2656216C3 - Verbauschild

Info

Publication number: DE2656216C3
Application number: DE19762656216
Authority: DE
Inventors: Dieter 4717 Selm Stuckmann
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1976-12-11
Filing date: 1976-12-11
Publication date: 1981-03-19
Also published as: JPS5531272B2; DE2556216A1; JPS5373841A; DE2656216B2; ES457990A1; DE2556216C2; DE2656216A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Verbauschild für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder untertägigen Strecken u. dgl., bestehend aus einem Vorlaufschild und einem ihm nachgeschalteten Nachlaufschild, wobei der Vorlaufschild mit an einem Vorlauf-Stützrahmcn abgestützten Vorlaufmessern und der Nachlaufschild mit an einem Nachlauf-Stützrahmen abgestützten Nachlaufmessern versehen ist und die Vorlauf- und Nachlaufmesser mittels hydraulischer Preßzylinder einzeln oder gruppenweise gegenüber dem Stützrahmen vorpreßbar sind.

Beim Vortrieb von Tunneln, Untertagestrecken u. dgl. im Schildvortriebsverfahren sollten die verschiedenen Arbeitsvorgänge, wie insbesondere der Abbau der Ortsbrust, die Abförderung des Haufwerkes und das Einbringen des Ausbaus möglichst kontinuierlich, d. h. ohne den Arbeitsablauf störende Stillstandszeiten durchgeführt werden, um hohe Vortriebsleistungen zu erzielen. Falls sich beim Einbringen des Ausbaus hinter dem Schild Störungen ergeben, muß bisher der gesamte Vortrieb stillgesetzt werden, da ein ständiger Anschluß des Ausbaus an den Schild gewährleistet sein muß und der Schild infolgedessen erst dann weiter vorwandern kann, wenn zuvor der Ausbau unmittelbar hinter dem Schild eingebracht worden ist

Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, die Vortriebsmesser eines Verbauschildes mit rückwärtigen Verlängerungen, sogenannten Messerschwänzen, zu versehen, die am Schildende einen Schildschwanz bilden, in den der z. B. aus Ausbaubögen oder Ausbauringen bestehende Ausbau voreilend eingebracht wird. Auch ist es schon vorgeschlagen worden, einem Verbauschild einen sogenannten Nachlaufschild nachzuschalten, in lessen Schutz der Ausbau eingebracht wird.

Beim Einsatz von Verbauschilden kann auch der Fall eintreten, daß die Vortriebsmesser des Schildes z. B. durch Ausbrüche in der Ausbruchswandung oder durch zu großen Überschnitt über das Schildprofil hinaus keinen ausreichenden Reibungsschluß am umgebenden Gebirge haben. Es ergeben sich in diesem Fall Störungen beim Nachholen des Stützrahmens, da hierbei die reibungsschlüssig an der Ausbruchswandung anliegenden Vortriebsmesser das Widerlager für die den Stützrahmen vorziehenden Preßzylinder bilden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein^n Verbauschild der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die genannten Störungen beim Vortrieb des Schildes, welche die Vortriebsleistungen erheblich herabsetzen können, zumindest weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorlauf Stützrahmen und der Nachlauf-Stützrahmen zu einer geschlossen vorbewegbaren Schreiteinheit lösbar miteinander koppelbar und zugleich mittels einer zwischen ihnen eingeschalteten Vorschubvorrichtung im entkoppelten Zustand unabhängig voneinander vorbewegbar sind. Vorzugsweise sind dabei sowohl den Vorlaufmessern des Vorlaufschildes als auch den Nachlaufmessern des Nachlaufschildes jeweils hydraulische Preßzylinder zugeordnet, die sich jeweils an dem die Messer tragenden Stützrahmen abstützen.

Bei dieser Ausgestaltung des Verbauschildes lassen sich also die Stützrahmen des Vorlaufschildes und des Nachlaufschildes zu einer Schreiteinheit koppeln, so daß sie gemeinsam in Vortriebsrichtung vorbewegt werden können. Dies kann mit Hilfe der den Vorlaufmessern und den Nachlaufmessern zugeordneten Preßzylinder bewerkstelligt werden, die hierbei ihr Widerlager an den reibungsschlüssig am Gebirge anliegenden Vorlauf- und Nachlaufmessern finden. Sollte unter ungünstigen Bedingungen der Reibschluß der Messer nicht ausreichen, um ein festes Widerlager zu bilden, so kann die mechanische Kopplung zwischen den beiden Stützrahmen auch vorübergehend gelöst und zunächst der Vorlauf-Stützrahmen und dann der Nachlauf-Stützrah-

men vorgeholt werden. FQr das Vorholen der beiden Stützrahmen können dann neben den zugeordneten Preßzylindern auch die hydraulischen Vorschubzylinder der zwischen den Stützrahmen eingeschalteten Vorschubvorrichtung eingesetzt werden.

Sollte sich das Einbringen des Ausbaus im rückwärtigen Bereich des Nachlaufschildes verzögern, so kann ebenfalls die mechanische Verbindung zwischen den Stützrahmen des Vorlaufschildes und des Nachlaufschildes gelöst und dann der Vorlaufschild unabhängig von dem Nachlaufschild vorgedrückt werden. Es ist hierdurch möglich, die Vortriebsarbeit mittels einer im Vorlaufschild angeordneten Vortriebsmaschine auch dann ununterbrochen fortzusetzen, wenn sich beim Einbringen des Ausbaus Verzögerungen ergeben sollten. Während der Nachlaufschild zunächst in seiner Stellung verharrt, geht der Vortrieb des Vorlaufschildes ungehindert weiter. Es empfiehlt sich, die Vorlauftnesser und die Nachlaufmesser so auszubilden, daß sie sich um mindesjens den Hub der Vorschubvorrichtung überiappen. Hierdurch wird sichergestellt, daß .v.ich beim Vorlaufen des Vorlaufschildes der Zwischenraum zwischen den beiden Schilden durch die sich überlappenden Teile der Messer geschützt wird. Die Länge der Überlappung und der Hubweg der Vorschubvorrichtung läßt sich ohne weiteres so wählen, daß die beiden Schilden mehrere Schreithübe auseinanderfahren können. Sobald der Anschluß des Ausbaus an den Nachlauf schild hergestellt ist, kann der Nachlaufschild in einem oder auch in mehreren Schritten dem *> Vorlaufschild rasch nachgeführt und wieder mit diesem gekoppelt werden.

Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß sich die Vorlaufmesser und die Nachlaufmesser an ihren einander zugewandten Enden lösbar miteinander verbinden lassen. In diesem Fall können die aus jeweils einem Vorlaufmesser und einem hiermit gekuppelten Nachlaufmesser bestehenden Messerpaare in einem Arbeitsganf vorgepreßt werden, was mit Hilfe der den Vorlaufmessern und den Nachlaufmessern zugeordneten Preßzylinder bewerkstelligt werden kann. Die mechanische Kupplung der Vorlauf- und Nachlaufmesser läßt sich rasch lösen, wenn der Vorlaufschild gegenüber dem Nachlaufschild vorlaufen soll.

Es empFehlt sich, die Vorlaufmei »er mit verjüngten Messerschwänzen zu versehen, so daß, wie an sich bekannt, ein Schildschwanz gebildet wird, in welchen der vorläufige oder endgültige Ausbau eingebracht werden kann.

Insbesondere dann, wenn der erfindungsgemäße Verbausctvld für den Streckenvortrieb im standfesten Gestein eingesetzt wird, empfiehlt es sich, die Stützrahmen des Vorlauf- und Nachlaufschildes oder nur einen der beiden Stützrahmen als Spreizrahmen auszubilden, der ein radiales Abspreizen und Anpressen der Messer gegen die Ausbruchswandung erlaubt. Durch Spreizen des Vorlauf- oder N ach lauf Schildes lassen sich die Messer in einen solchen Reibkontakt mit dem Gebirge bringen, daß der jeweils gespreizte Schild ein festes und unverrückbares Widerlager für den ** Vorschub des anderen Schildes bildet.

In der Zeichnung ist in den Fig. 1 und 2 ein erfindungsgemäßer Verbauschild im Längsschnitt durch eine aufzufahrende Strecke schematisch in zwei verschiedenen Betriebsstellungen gezeigt.

Der dargestellte Ve-hauschild besteht aus einem Vorlaufschild I und einem ihm nachgeschalteten Nachlaufschild II. Der Vorlaufschild I weist einen Vorlauf-Stützrahmen 10 und der Nachlaufschild II einen Nachlaüf-Stützrahmen 11 auf. Beide Stützrahmen 10 und 11 bestehen jeweils aus zwei im Abstand angeordneten Rahmenteilen 10a, 106 bzw. Ua, 116, die jeweils unter Verstrebungen 12 bzw. 13 zu einem starren Rahmengestell verbunden sind.

Auf dem Vorlauf-Stützrahmen 10 sind Vorlaufmesser 14 abgestützt und geführt, die mittels hydraulischer PreßzyHnder 15 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung Vvorpreßbar sind. Jedem Vorlaufnwsser 14 ist ein eigener Preßzylinder 15 zugeordnet Die Preßzylinder 15 sind zwischen den Vorlaufmessern 14 und dem gemeinsamen Stützrahmen 10 gelenkig eingeschaltet

Entsprechend weist der Nachlaufschild II Nachlaufmesser 16 mit hydraulischen Preßzylindern 17 auf, die zwischen den Nachlaufmessern und dem gemeinsamen Stützrahmen 11 gelenkig angeordnet sind.

Zumindest die Vorlauf- und Nachlauf messer im Firstbereich der Strecke weisen *n ihren einander zugewandten Enden sich überlappende verjüngte Verlängerungen 14' bzw. 16' auf. An diesen sich überlappenden Teilen können die Vorlauf- und Nachlaufmesser paarweise jeweils mittels mechanischer Kupplungsorgane 18, z. B. einfacher Steckbolzen, lösbar miteinander verbunden werden. Es versteht sich, daß sämtliche Vorlauf- und Nachlaufmesser 14, 16 mit sich überlappenden Messerteilen 14', 16' versehen werden können, an denen sich die Messer mittels Kupplungsorgane 18 verbinden lassen.

Die im Firstbereich und im Bereich der Seitenstöße liegenden Nachlaufmesser 16 weisen an ihrem hinteren Ende verjüngte Messerschwänze 19 auf, welche eine Schildschwanzhaube bilden, in welche Streckenausbau· bögen 20 eingebracht werden können, wie dies an sich bekannt ist.

Die beiden Stützrahmen 10 und 11 sind über mechanische Verbindungsglieder 21 zu einer Schreiteinheit koppelbar. Die Verbindungsglieder 21 bestehen bei de"i dargestellten Ausführungsbeispiel aus Schwenkhebeln, die an dem Rahmenteil Hades Nachlauf-Stützrahmens Π bei 22 angelenkt sind und an ihren anderen Enden Hakenteile 23 aufweisen, welche im Kopplungszustand Bolzen 24 od. dgl. am Vorlajf-Stützrahmen umgreifen. In F i g. 1 ist nur ein einziges Verbindungsorgan 21 vorgesehen. Es versteht sich aber, daß auf dem Umfang der Stützrahmen mehrere solcher Verbindungsorgane vorgesehen werden.

Die beiden Stützrahmen 10 und 11 sind außerdem über eine Vorschubvorrichtung gekoppelt die aus doppeltwirkenden hydraulischen Vorschubzylindern 25 besteht.die zwischen den Rahmenteilen 106und Hader Slützralimen gelenkig eingeschaltet sind. Der Hub der Vorschubzylinder 25 ist angenähert gleich dem Maß der Überlappung der Messerteile 14', 16' oder etwas geringer als das Überlappungsmaß.

Gemäß Fig. 1 sind die Stützrahmen 10 und H über die Verbindungsg^l;eder 21 mechanisch verbunden, so daß die beiden Stützrahmen als Schreiteinheit in Vortriebsrichtung V vorbewegt werden können. Der Vorschub der beiden gekoppelten Stützrahmen kann hierbei mittels der Preßzylinder 15 und 17 erfolgen, die sich an den Vorlauf- und Nachlaufmessern abstützen, die ihrerseits reibungssi.Müssig an der Ausbruchswandung anliegen. Der Vorschub der beiden Stützrahmen 10 und 11 erfolgt selbstverständlich erst dann, wenn die Vorlauf- und Nachlaufmesser 14, 16 mit Hilfe ihrer Preßzylinder 15 und 17 vorgepreßt sind. Hierbei können

die Vorlauf- und Nachlaufmesser jeweils paarweise über die Kupplungsorgane 18 mechanisch verbunden sein.

Falls sich z. B. beim Einbringen des Ausbaus 20 hinter dem Schild Störungen und Stillstandszeiten ergeben, kann der Vorlaufschild I gegenüber dem Nachlaufschild Il vorlaufen. Zu diesem Zweck wird die mechanische Kopplung 21 zwischen den Stützrahmen 10 und 11 gelöst. Zugleich wird auch die mechanische Verbindung 18 zwischen den Vorlauf- und Nachlaufmessem aufgehoben. Mit Hilfe der Preßzylinder 15 können jetzt die Vorlaufmesser 14 in die Ortsbrust vorgepreßt werden. Sobald sämtliche Vorlaufmesser vorgepreßt sind, kann der Vorlauf-Stützrahmen 10 nachgeholt werden, was mit Hilfe der in Gegenrichtung druckbeaufschlagten Preßzylinder 15 und/oder der Vorschubzylinder 25 erfolgen kann, wobei letztere sich an dem stehenbleibenden Stützrahmen Il des Nachlaufschildes abstützen. Aufgrund der Überlappung der Messer 14 und ίό wird der Zwischenraum zwischen dem vorlaufenden Schild I und dem stehenbleibenden Schild Il geschützt. Sobald die Ausbauverzögerung behoben ist, kann der Nachlaufschild Il dem voreilenden Vorlaufschild I wieder folgen, wobei zum Nachziehen des Nachlauf-Stützrahmens 11 ebenfalls die Vorschubzylinder 25, zweckmäßig zusammen mit den Preßzylindern 17 eingesetzt werden können. Die Stützrahmen 10 und 11 bilden also jeweils ein Widerlager für die in beiden Richtungen beaufschlagbaren Vorschubzylinder 25. Wenn der Nachlaufschild Il wieder zu dem Vorlaufschild I aufgeschlossen hat, können die beiden Stützrahmen 10 und 11 über die mechanischen Verbindungsglieder 21 wieder zu einer Schreiteinheit verbunden werden. Entsprechend können auch die Messer 14 und 16 mittels der Kupplungsorgane 18 wieder verbunden werden.

Die mechanische Verbindung 18 der Messer 14 und 16 ist für die Arbeitsweise des Verbauschildes nicht unbedingt erforderlich. Sie ermöglicht es, die mechanisch verbundenen Messerpaare mit Hilfe der Preßzylinder 15 des Vorlaufschildes vorzupressen, wobei die Preßzylinder 17 am Nachlaufschild drucklos mitgezogen werden knnnpn Für Ha« Narhhrvlpn dpr 711 f»ini»r

Schreiteinheit gekoppelten Stützrahmen 10 und 11

werden aber zweckmäßig sämtliche Zylinder 15 und 17 eingesetzt

Es ist erkennbar, daß mit Hilfe des beschriebenen Verbauschildes eine weitgehend kontinuierliche Vortriebsarbeit möglich ist. Falls bei nicht ausreichendem Reibkontakt der Messer am umgebenden Gebirge der Vorlauf- oder Nachlaufschild nicht fahren können, weil ihre Stützrahmen 10 bzw. 11 nicht nachgezogen werden kann, so ergibt sich auch die Möglichkeit, die

ίο Stützrahmen als an sich bekannte Spreizrahmen auszubilden, so daß durch Spreizen des Rahmens die zugeordneten Messer 14 bzw. 16 gegen das umgebende Gebirge angepreßt werden können. Auf diese Weise bildet der gespreizte Schild ein festes und unverrückbares Widerlager für den Vorschub des anderen Schildes.

Falls der Vorlaufschild z. B. aufgrund von Störungen beim Einbringen des Ausbaus gegenüber dem Nachlaufschild vorausgeeilt ist. muß der Nachlaufschild in der Lage sein, anschließend wieder zu dem Voriauiscniid aufzuschließen, um eine kontinuierliche Durchführung der Vortriebsarbeit zu gewährleisten. Infolgedessen muß der Nachlaufschild schneller fahren können als der Vorlaufschild. Um dies zu erreichen, wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die sich aus den Wechselbewegungen der Gesamtzahl aller Messer und der Stützrahmen ergebende Vortriebsgeschwindigkeit des Nachlaufschildes größer ist als die des Vorlaufschildes. DiCw Voraussetzung liegt z. B. dann vor, wenn der Hub und/oder die Hubgeschwindigkeit der den

JO Nachlaufschild nachholenden Zylinder größer ist als der Hub bzw. die Hubgeschwindigkeit der Preßzylinder des Vorlaufschildes und/oder wenn die Anzahl der für das Vorholen der Nachlaufmesser erforderlichen Arbeitsspiele kleiner ist als die für das Vorpressen der Vorlaufmesser erforderlichen Arbeitsspiele. Es ist hier z. B. möglich, bei jedem Arbeitsspiel gleichzeitig eine größere Anzahl an Nachlaufmessem vorzuholen oder aber sämtliche Nachlaufmesser in einem Arbeitsgang nachzuholen, sofern der Nachlauf-Stützrahmen über die Vorschubzylinder 25 und den Vorlauf-Stützrahmen festgelegt ist, so daß er das Widerlager für die linHpr 17 hilHen kann

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbauschild für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder untertägigen Strecken u. dgl, bestehend aus einem Vorlaufschild und einem ihm nachgeschalteten Nachlaufschild, wobei der Vorlaufschild mit an einem Vorlauf-Stützrahmen abgestützten Vorlaufmessern und der Nachlaufschild mit an einem Nachlauf-Stützrahmen abgestützten Nachlaufmessern versehen ist und die Vorlauf- und Nachlaufmesser mittels hydraulischer Preßzylinder einzeln oder gruppenweise gegenüber den Stützrahmen vorpreßbarsind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf-Stützrahmen (10) und der Nachlauf-Stützrahmen (11) zu einer geschlossen vorbewegbaren Schreiteinheit lösbar miteinander koppelbar und zugleich mittels einer zwischen ihnen eingeschalteten Vorschubvorrichtung (25) im entkoppelten Zustand uribhängig voneinander vorbewegbar sind.

2. Verbauschild nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sowohl den Vorlaufmessern (14) des Vorlaufschildes (I) als auch den Nachlaufmessern (16) des Nachlaufschildes (II) hydraulische Preßzylinder (15,17) zugeordnet sind, wobei die Preßzylinder (15) des Vorlaufschildes an dem Vorlauf-Stützrahmen (10) und die Preßzvlinder (17) des Nachlauf-Schildes an dem Nachlauf-Stützrahmen (11) abgestützt sind.

3. Verbauschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufmesser (14) und die JO Nachlaufmesser (16) einander um mindestens den Hub der Vorschubvort ichtunk <25) überlappen.

4. Verbauschild nach ün«m der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß d. Vorlaufmesser (14) und die Nachlaufmesser (16) an ihren einander zugewandten Enden mittels Kupplungsorganen (18) lösbar miteinander kuppelbar sind.

5. Verbauschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die im Firstbereich angeordneten Nachlaufmesser (16) mit verjüngten Messerschwänzen (18) versehen sind.

6. Verbauschild nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf-Stützrahmen (10) und der Nachlauf-Stützrahmen (11) über aus Schwenkhebeln bestehende mechanische Ver- ^4S bindungsgljeder (21) koppelbar sind.

7. Verbauschild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf-Stützrahmen (10) und/oder der Nachlauf-Stützrahmen (11) •1s Spreizrahmen ausgebildet ist bzw. sind.

8. Verbauschild nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sich aus den Wechselbewegungen der Gesamtzahl aller Messer ■nd der Stützrahmen ergebende Vortriebsgeschwindigkeit des Nachlaufschildes größer ist als die des ^w Vorlaufschildes.