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1) Friedrich Wilhelm Paurat
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Kasselweg 29 4230 Wesel 1 2) Dipl.-Ing. Roland Paurat Lippestraße
32 4223 Voerde 2 Vorrichtung zum Abteufen von Schächten.
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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung zum
Abteufen von Schächten, - mit in einem bereits abgeteuften und ggf. ausgebauten
Schachtabschnitt angeordneter Maschinenbühne, an der Maschinenbühne geführtem Maschinen
aggregat mit die Schachtsohle abarbeitender Schneideinrichtung und mit einem Bohraggregat
zur Erzeugung eines zentralen Vorbohrloches,
wobei das von der Schneideinrichtung
hereingearbeitete Gestein dem Vorbohrloch zuführbar und aus diesem abführbar ist.
- Gestein meint im Rahmen der Erfindung alle üblichen Bodenschichten, unabhängig
von deren Härte, bis zu lettig-klebrigem Material.
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Bei den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen ist das Maschinenaggregat
mit der die Schachtsohle abarbeitenden Schneideinrichtung ein Maschinenaggregat,
dessen Schneidwerkzeuge den gesamten Schachtquerschnitt im Sinne einer Vollschnittmaschine
bearbeiten.
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Das Bohraggregat ist der Vorrichtung nur zugeordnet, im übrigen selbständiges
Aggregat, mit dem zuvor, beispielsweise aus tiefer gelegenen Grubenräumen heraus,
ein zentrales Vorbohrloch hergestellt worden ist. Das hereingearbeitete Gestein
gelangt in das Vorbohrloch und fällt in dem Vorbohrloch nach unten. Folglich kann
mit der bekannten Vorrichtung dann nicht gearbeitet werden, wenn keine Möglichkeit
besteht, von tiefer gelegenen Grubenräumen aus ein Vorbohrloch in der beschriebenen
Weise herzustellen und folglich auch keine Möglichkeit besteht, über das Vorbohrloch
das hereingearbeitete Gestein nach unten abzuführen. Kann ein solches Vorbohrloch
nicht erstellt werden, so ist im Rahmen (gattungsfremder) bekannter Maßnahmen das
Abfördern des hereingearbeiteten Gesteins problematisch. Es ist gelegentlich versucht
worden, hier eine hydraulische Förderung zu verwirklichen.
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Dabei setzt sich jedoch auf der Schachtsohle sehr viel Schlamm ab,
der bei den weiteren Abteufarbeiten stört. Im übrigen stören derartige Maßnahmen
dann, wenn es sich um Gefrierschächte handelt, weil hier durch das hydraulische
Fördermittel und/oder den abgesetzten Schlamm die Tragfähigkeit des Frostmantels
beeinträchtigt wird. Ein rein pneumatisches Absaugen ist wegen des hohen Energieaufwandes
schwierig
und nur über kurze Längen möglich. Zudem lassen sich pneumatisch
nur unter größtem Energieaufwand grobe Brocken aufsaugen, so daß eine Zerkleinerung
des hereingearbeiteten Gesteins vorgeschaltet werden muß. Auch lettig-klebriges
Haufwerk läßt sich nur bedingt pneumatisch fördern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
so weiter auszubilden, daß ein zu einem tiefer gelegenen Grubenraum geführtes Vorbohrloch
nicht mehr erforderlich ist, nichtsdestoweniger aber das hereingearbeitete Gestein
ohne weiteres aus dem Vorbohrloch heraus abgeführt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Bohraggregat
aus einem Pilotbohrkopf und einer angeschlossenen Förderschnekke besteht, die in
einem zentralen Förderrohr arbeitet, welches durch die Maschinenbühne hindurch bis
zu einer oberhalb der Maschinenbühne angeordneten Ladebühne und ggf. darüber hinaus
sowie mit einer Ladeschürze oder dergleichen zum Beladen zugeordneter Aggregate,
z. B. üblicher Abteufkübel, versehen ist, und daß die Schneideinrichtung zumindest
eine oberhalb des und seitlich neben dem Pilotbohrkopf arbeitende Fräswalze aufweist,
die einen eigenen Fräsantrieb besitzt, außerdem um den Pilotbohrkopf umlaufend angetrieben
sowie als Förderer ausgebildet ist, der das hereingearbeitete Gestein dem Vorbohrloch
zuführt. Im allgemeinen ist dabei das Förderrohr in der Maschinenbühne fest, in
der Ladebühne aber mit Spiel geführt und dadurch steuerbar. - Bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung erzeugt der Pilotbohrkopf im Zentrum der Schachtsohle nur noch eine
Sackbohrung, die mit fortschreitender Teufe beim Arbeiten der Vorrichtung insgesamt
kontinuierlich vertieft wird,
wobei das herein gewonnene Gestein
nicht mehr nach unten abgeworfen, sondern in der beschriebenen Weise über die an
den Pilotbohrkopf angeschlossene Förderschnecke nach oben gefördert wird. - Förderschnecken
sind an sich bekannt. Die Erfindung benutzt die Tatsache, daß eine Förderschnecke,
die in einem Förderrohr arbeitet, ohne weiteres auch eine Senkrechtförderung durchführen
kann, wobei es lediglich erforderlich ist, den Steigungswinkel der Schraubenfläche
der Förderschnecke auf die innere Reibung des zu fördernden Gutes abzustimmen, was
bei vorgegebenem Gestein durch Probieren leicht ermittelt werden kann. Im Rahmen
der Erfindung liegt es daher, die Anordnung so zu treffen, daß die eigentliche Förderschnecke
austauschbar ist, und zwar gegen Förderschnecken unterschiedlicher Steigung, die
folglich für Fördergut unterschiedlicher innerer Reibung bestimmt sind. Hinzu kommt
allerdings ein Zentrifugaleffekt, der das zu fördernde Gut an die Innenwand des
Förderrohres drückt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zunächst der Antrieb des
Bohraggregates auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch einen Antrieb,
der im Pilotbohrkopf selbst untergebracht ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in dieser Hinsicht
jedoch dadurch gekennzeichnet, daß das Bohraggregat eine zentrale, zum Pilotbohrkopf
geführte Pilotbohrkopfwelle sowie einen auf dem Förderrohr angeordneten Bohrkopfantrieb
aufweist, an den die Pilotbohrkopfwelle angeschlossen ist. Dabei besteht die Möglichkeit,
die Förderschnecke auf die Pilotbohrkopfwelle aufzusetzen und mit dieser anzutreiben.
Die letztbeschriebene Ausführungsform zwingt nicht dazu, die Förderschnecke einerseits
und den Pilotbohrkopf mit gleicher Geschwindigkeit rotieren zu lassen, es besteht
vielmehr auch die Möglichkeit, zwischen Pilotbohrkopfwelle
und
Pilotbohrkopf noch ein Getriebe anzuordnen, so daß die Förderschnecke einerseits
und der Pilotbohrkopf andererseits mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit arbeiten..
Ein anderer Vorschlag der Erfindung geht in diesem Zusammenhang dahin, daß die Pilotbohrkopfwelle
von einer Förderschneckenhohlwelle umgeben ist, welche die Förderschnecke trägt,
und daß die Förderschneckenhohlwelle mit von der Pilotbohrkopfwelle gleicher oder
verschiedener Drehzahl jedenfalls unabhängig von der Pilotbohrkopfwelle antreibbar
ist.
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Die Pilotbohrkopfwelle einerseits, die Förderschneckenhohlwelle andererseits
können an unterschiedliche Antriebe angeschlossen sein. Es besteht aber auch die
Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Pilotbohrkopfwelle sowie die Förderschneckenhohlwelle
über ein, ggf. schaltbares, Getriebe an dem gleichen Antriebsmotor angeschlossen
sind. Im Ergebnis kann man auf verschiedene Weise der Förderschnecke ausreichende
Rotationsgeschwindigkeit verleihen und unabhängig davon auch den Pilotbohrkopf optimal
arbeiten lassen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind sowohl Vorschubeinrichtungen
für die Pilotbohrkopf als auch Andrückeinrichtungen und Vorschubeinrichtungen für
die Fräswalze in an sich bekannter Weise vorgesehen. Für den Vorschub des Pilotbohrkopfes
kann auch die Schwerkraft ausgenutzt werden. Nach bevorzugter Ausführungsform ist
im übrigen das Bohraggregat mit Pilotbohrkopf, Förderschnecke und Förderrohr und
folglich mit Pilotbohrkopfwelle und ggf. Förderschneckenhohlwelle gegenüber der
Maschinenbühne und/ oder gegenüber der Ladebühne steuerbar, so daß das Abteufen
mit hoher Präzision längs vorgegebener Abteufachse erfolgen kann.
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Im Rahmen der Erfindung muß durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt
werden, daß das hereingearbeitete Gestein aus dem zentralen Vorbohrloch in die Fördereinrichtung
gelangt, die aus der Förderschnecke
mit dem umgebenden Förderrohr
besteht. Das kann mit den verschiedenen Hilfsmitteln erfolgen. Insbesondere könnte
man mit hydraulischer Aufschwämmung im Vorbohrloch arbeiten, wobei die Förderschnecke
das hereingearbeitete Gestein gleichsam aus der Aufschwämmung austrägt. Eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung, der in dieser Hinsicht besondere Bedeutung zukommt,
ist jedoch in Kombination mit den vorbeschriebenen Maßnahmen dadurch gekennzeichnet,
daß der Pilotbohrkopf als Fräskopf ausgeführt und zugleich mit einem zugleich als
Förderschnecke ausgebildeten Fräswerkzeugträger ausgerüstet ist, der in das Förderrohr
hineinarbeitet und sich in die Förderschnecke hinein fortsetzt. In diesem Zusammenhang
ist ein Vorschlag der Erfindung von Bedeutung, der dadurch gekennzeichnet ist, daß
sternförmig oder überkreuz angeordnete, pflugscharartige Bohrflügel vorgesehen sind,
deren Schneidkante mit Hartmetall bestückt ist, und die ohne weiteres den beschriebenen
Fördereffekt zur Förderschnecke hin bewirken.
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Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich die
Fräswalze als Förderer ausgeführt, und zwar dadurch, daß die Fräswalze eine Trommel
mit darin untergebrachtem Fräsantrieb aufweist und außerdem mit einem Ausleger an
einem Führungsschlitten oder Führungswagen angeschlossen ist, der seinerseits in
einer Umlaufführung geführt ist. Dadurch läßt sich bereits erreichen, daß das von
der Fräswalze hereingewonnene Gestein zum Vorbohrloch gelangt.
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Das gilt insbesondere dann, wenn die im wesentlichen radiale Achse
der Fräswalze in Umlaufrichtung und gleichsam voreilend ein wenig schräg gestellt
ist. Stets empfiehlt es sich, die Fräswalze mit schräg zum Vorbohrloch geneigter
Achse anzuordnen. Zu einem ausgeprägten Fördereffekt kommt man aber auch dadurch,
daß die Fräswalze mit einem Fräswerkzeugträger versehen ist, der als Förderschnecke
ausgebildet ist und das hereingewonnene Gestein dem Vorbohrloch zuführt. In das
Vorbohrloch tauchen im allgemeinen sowohl das Förderrohr als auch die Förderschnecke
ein. Das Förderrohr besitzt dann eine oder mehrere Ausnehmungen, über die das zu
fördernde Gut in die Förderschnecke eintritt. Das Vorbohrloch kann beliebig tief
aus
geführt werden.
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Der Führungswagen oder Führungsschlitten kann für die Umlaufbewegung
mit einem eigenen Umlaufantrieb ausgerüstet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
den Umlaufantrieb aus der Fräsbewegung der Fräswalze abzuleiten. Im Rahmen der Erfindung
liegt es, die Fräswalze im Führungswagen oder Führungsschlitten in radialer Richtung
verstellbar zu machen und dazu an einen Stelltrieb anzuschließen, damit mit Hilfe
der erfindungsgemäßen Vorrichtung Schächte unterschiedlichen Durchmessers abgeteuft
werden können.
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Insbesondere wenn die Fräswalze mit dem Führungswagen oder Führungsschlitten
in der beschriebenen Weise radial verstellbar ist, empfiehlt es sich, die Fräswalze
auch an ihrer Stirnseite mit Fräswerkzeugen zu bestücken.
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Es versteht sich von selbst, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Maschinenbühne und die Ladebühne im Schacht-festsetzbar sein müssen. Dazu lehrt
die Erfindung, daß die Maschinenbühne und die Ladebühne mit Verspann-Zylinderkolbenanordnungen
ausgerüstet sind, die im wesentlichen in radialer Richtung angeordnet sind.
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Dann können auch die Vorschubkräfte auf einfache Weise erzeugt und
abgestützt werden, wozu die Erfindunglehrt, zwischen der Ladebühne und der Maschinenbühne
Vorschub-Zylinderkolbenanordnungen für die Ladebühne vorzusehen. Im allgemeinen
sind die Förderrohre in der Maschinenbühne bzw. Ladebühne mit Hilfe von Keilnutführungen
geführt. Im Rahmen der Erfindung liegt es, auf der Maschinenbühne eine weitere Fördereinrichtung
aus Förderschnecke mit Förderrohr exzentrisch anzuordnen, die durch die Ladebühne
hindurch und weiter aufwärts geführt ist und die an die Ladeschürze der erstgenannten
Fördereinrichtung aus Förderschnecke und Förderrohr angeschlossen ist, - wobei sich
diese Stufenförderung beliebig oft wiederholen läßt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 teilweise im Vertikalschnitt, eine erfindungsgemäße
Vorrichtung beim Arbeiten, Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der
Fig. 1.
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Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Abteufen von
Schächten 1. Zur Vorrichtung gehören im grundsätzlichen Aufbau zunächst eine in
einem bereits abgeteuften und ggf. ausgebauten Schachtabschnitt 1 angeordnete Maschinenbühne
2, ein an der Maschinenbühne 2 geführtes Maschinenaggregat 3 mit die Schachtsohle
4 abarbeitender Schneideinrichtung 5 und ein Bohraggregat 6 zur Erzeugung eines
zentralen Vorbohrloches 7.
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Das von der Schneideinrichtung 5 herein gearbeitete Gestein ist dem
Vorbohrloch 7 zuführbar und aus diesem abführbar. Dazu ist die Anordnung in besnderer
Weise, nämlich so getroffen, daß zunächst das Bohraggregat 6 aus einem Pilotbohrkopf
8 und einer angeschlossenen Förderschnecke 9 besteht, die in einem zentralen Förderrohr
10 arbeitet, welches durch die Maschinenbühne 2 hindurch bis zu
angeordneten
Ladebühne 11 und ggf. darüber hinaus geführt ist. Das Förderrohr 10 ist mit einer
Ladeschürze 12 oder dergleichen zum Beladen eines zugeordneten Aggregates, z. B.
üblicher Abteufkübel 13, versehen. Das Bohraggregat 6 erzeugt also mit dem Pilotbohrkopf
8 lediglich eine Sackbohrung, die kontinuierlich mit fortschreitendem Abteufen vertieft
wird. Die Schneideinrichtung 5 arbeitet nach. Die Anordnung ist so getroffen, daß
die Schneideinrichtung 5 zumindest eine oberhalb des und seitlich neben dem Pilotbohrkopf
8 arbeitende Fräswalze 14 aufweist, die einen eigenen Fräsantrieb besitzt. Die Fräswalze
14 ist außerdem um den Pilotbohrkopf 8 umlaufend angetrieben sowie als Förderer
ausgebildet, der das hereingearbeitete Gestein dem Vorbohrloch 7 zuführt.
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Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
ist die Anordnung so getroffen, daß das Bohraggregat 6 eine zentrale, zum Pilotbohrkopf
8 geführte Pilotbohrkopfwelle 15 sowie einen auf dem Förderrohr 10 angeordneten
Bohrkopfantrieb 16 aufweist. Die Förderschnecke 9 ist auf die Pilotbohrkopfwelle
15 aufgesetzt und mit dieser angetrieben, wobei zwischen Pilotbohrkopf 8 und Pilotbohrkopfwelle
15 noch ein Getriebe angeordnet sein kann. Es besteht auch die nicht gezeichnete
Möglichkeit, die Anordnung so zEreffen, daß die Pilotbohrkopfwelle 15 von einer
Förderschneckenhohlwelle umgeben ist, die die Förderschnecke 9 trägt, wobei die
Förderschneckenhohlwelle mit von der Pilotbohrkopfwelle 15 verschiedener oder gleicher
Drehzahl, jedenfalls jedoch unabhängig von der Pilotbohrkopfwelle 15 und damit vom
Arbeiten des Pilotbohrkopfes 8 antreibbar ist. In diesem Falle sind zweckmäßigerweise
die Pilotbohrkopfwelle 15 einerseits, die Förderschneckenhohlwelle
andererseits
an unterschiedliche Antriebsaggregate angeschlossen. Man kann auch die Pilotbohrkopfwelle
15 und die Förderschneckenhohlwelle über ein, ggf. schaltbares, Getriebe an den
gleichen Antriebsmotor anschließen.
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Man entnimmt aus den Figuren unmittelbar, daß der Pilotbohrkopf 8
als Fräskopf ausgeführt ist und mit einem zugleich als Förderschnecke ausgebildeten
Fräswerkzeugträger 17 ausgerüstet ist, der in das Förderrohr 10 hineinarbeitet und
sich in die Förderschnecke 9 hinein gleichsam fortsetzt.
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Im Ausführungsbeispiel besteht die Fräswalze 14 aus einer Trommel
18 mit darin untergebrachtem Fräsantrieb 19. Die Fräswalze 14 ist außerdem mit einem
Ausleger 20 an einen Führungsschlitten 21 oder Führungswagen angeschlossen, der
seinerseits in einer Umlaufführung 22 geführt ist. Dieser Führungswagen oder Führungsschlitten
21 kann einen eigenen Antrieb für die Umlaufbewegung aufweisen.
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Die Umlaufbewegung läßt sich jedoch auch aus der Fräsbewegung ableiten
und damit vom Fräsantrieb 19 aus antreiben. Jedenfalls ist im Ausführungsbeispiel
und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß
die Fräswalze 14 im Führungswagen oder Führungsschlitten 21 radial verstellbar und
dazu an entsprechende Stelleinrichtungen 23 angeschlossen ist.
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Um das hereingearbeitete Gestein ohne Schwierigkeiten dem Vorbohrloch
7 zuzuführen, ist im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der
Erfindung die Fräswalze 14 mit einem Fräswerkzeugträger 24 versehen, der zugleich
als Förderschnecke
arbeitet und das hereingewonnene Gestein dem
Vorbohrloch 7 zuführt. Zum gleichen Zweck ist die Fräswalze 14 mit schräg zum Vorbohrloch
geneigter Achse 25 angeordnet. Sie trägt stirnseitig ebenfalls Fräswerkzeuge 26,
was sich insbesondere dann empfiehlt, wenn es sich darum handelt, die Vorrichtung
insgesamt zum Abteufen von Schächten unterschiedlichen Durchmessers einzurichten
oder wenn auch beim Abteufen eines einzigen Schachtes der Schachtdurchmesser variiert
werden soll.
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Die Maschinenbühne 2 und die Ladebühne 11 sind mit Hilfe von Verspann-Zylinderkolbenanordnungen
27 im Schacht verspannt. Die Verspann-Zylinderkolbenanordnungen 27 sind in der Machinenbühne
2 bzw. in der Ladebühne 11 radial angeordnet. Im übrigen ist die Ladebühne 11 mit
Vorschub-Zylinderkolbenanordnungen 28 an der Maschinenbühne abgestützt. Das Bohraggregat
6 ist in der Ladebühne 11 mit Spiel verstellbar geführt, so daß nach einem Festsetzen
der Ladebühne und Lockern der Verspann-Zylinderkolbenanordnungen 27 der Maschinenbühne
2 diese mittels der Vorschub-Zylinderkolbenanordnungen 28 absenkbar ist. Das erlaubt
es auch, die Vorschubkräfte zu Erzeugen oder einzustellen. Die Ausrichtung des Bohraggregates
6 auf die Schachtachse 29 erfolgt mittels zwischen der Ladebühne 11 und dem Bohraggregat
6 angeordneter Steuer-Zylinderkolbenanordnungen 30.
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Die Fig. 2 unterscheidet sich von dem Gegenstand der Fig. 1 dadurch,
daß auf die Maschinenbühne 2 ein weiteres Förderaggregat 31 aus Förderrohr 32 und
Förderschnecke 33 exzentrisch aufgesetzt ist, welches über die Ladebühne 11 hinausragt.
Die Ladeschürze 12 der erstgenannten Fördereinrichtung ist gleichsam zu einem über
gabeelement zur Überführung des Gutes auf das zweite Förderaggregat
31
vereinfacht. Das zweite Förderaggregat 31 besitzt eine Ladeschürze 34 zum Beladen
der schon erwähnten Abteufkübel 13 oder dergleichen. Man erkennt unmittelbar, daß
diese Aggregate zur stufenweisen Förderung des hereingearbeiteten Gesteins beliebig
oft angeordnet werden können, so daß praktisch aus Schächten beliebiger Tiefe mit
Hilfe von Förderschnecken 9, 33, die in Förderrohren 10. 32 arbeiten, das hereingearbeitete
Gestein abgefördert werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform ist das zweite
Förderaggregat 31 mit der Maschinenbühne 2 fest verbunden und in der Ladebühne 11
axial verstellbar geführt.
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