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Vortriebsmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Vortriebsmaschine zum Auffahren von Strecken,
Tunnel, Stollen o. dgl., insbes. Flöz- und Gesteinsstrecken, mit einem Bohrkopf
mit stirnseitigen Bohrwerkzeugen, einem Schreitrahmen, einer Abspanneinrichtung
sowie einer Lade-und Fördereinrichtung zum Abfördern des hereingewonnenen Bohrkleins.
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Für den maschinellen Streckenvortrieb und insbes. Gesteinsstreckenvortrieb
sind Vollschnitt-Vortriebsmaschinen mit Bohrkopf bekannt,
deren
Bohrquerschnitt dem Bohrkopfdurchmesser entspricht. Der Bohrkopf ist regelmäßig
auf seiner Stirnseite mit Rollenbohrwerkzeugen bestückt, welche zur Zerkleinerung
selbst von Hartgestein geeignet sind. Derartige Vollschnitt-Vortriebsmaschinen werden
im allgemeinen zum Auffahren langer Gesteinsstrecken eingesetzt.
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Nachteilig bei Vollschnitt-Vortriebsmaschinen ist bisweilen der durch
den Bohrkopfdurchmesser vorgegebene Streckenquerschnitt. Daher kommt der Einsatz
von Vollschnitt-Vortriebsmaschinen praktisch dann nicht in Frage, wenn Strecken
mit einem anderen als kreisförmigem Querschnitt wie beispielsweise Rechteckquerschnitt
aufgefahren werden sollen. Auch für das Auffahren von Strecken mit niedriger Höhe
sind diese bekannten Ausfuhrungsformen aus wirtschaftlichen Gründen kaum geeignet.
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Ferner kennt man Teilschnitt-Vortriebsmaschinen mit einem Schneidkopf,
welche bevorzugt für den maschinellen Flözstreckenvortrieb eingesetzt werden. Der
regelmäßig ballige oder kegelförmige Schneidkopf ist mit Schneidwerkzeugen bestückt,
welche zum Schneiden von festeren Gesteinen kaum geeignet sind, dann jedenfalls
erheblichem Verschleiß unterliegen. Zwar kann man mit derartigen Teilschnitt-Vortriebsmaschinen
beliebige Streckenquerschnitte schneiden, jedoch sind sie zum Auffahren von Gesteinsstrecken
kaum geeignet, jedenfalls dann nicht, wenn nicht ein einigermaßen weiches Gebirge
von lediglich niedriger Festigkeit vorliegt. Da bei Einsatz von Teilschnitt-Vortriebsmaschinen
in festeren Gesteinen der Werkstoffverschleiß und die Werkzeugkosten ttberproportional
ansteigen und gleichzeitig die Vortriebsgeschwindigkeit stark zurückgeht, ist man
um die Verbesserung der Schneidtechnik bemüht. Zunächst bleiben jedoch die Einsatzmöglichkeiten
von
Teilschnitt-Vortriebsmaschinen begrenzt, insbes. in Kohlenlagerstätten, bei denen
die Nebengesteine im Hangenden und Liegenden der Kohlenflöze besonders hart sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vortriebsmaschine der
eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die selbst im Hartgestein das Auffahren
von Strecken mit rechteckigem Streckenquerschnitt oder anderem als kreisförmigen
Streckenprofil in wirtschaftlicher Weise ermöglicht, aber auch dort wirtschaftlich
eingesetzt werden kann, wo bei geringen Flözmächtigkeiten für Förder-und Bewetterungszwecke
hartes Nebengestein hereingewonnen werden muß.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vortriebsmaschine
dadurch, daß der Bohrkopf bei abgespanntem Schreitrahmen in Vortriebsrichtung und
quer zur Vortriebsrichtung verfahrbar und zusätzlich umfangseitig mit Bohrwerkzeugen,
vorzugsweise Rollenbohrwerkzeugen bestückt ist. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis
aus, daß die Entwicklung in der Vollschnittechnik auf flache Bohrköpfe zugeht. Eine
derartige Bohrkopfausbildung ermöglicht ein Querverfahren des Bohrkopfes, wenn der
Bohrkopf auch umfangseitig mit Bohrwerkzeugen bestückt ist. Mit dem querverfahrbaren
Bohrkopf kann ein bis auf die Eckbereiche rechteckiges Streckenprofil hergestellt
werden. Der Streckenquerschnitt ist in seiner seitlichen Ausdehnung bei Einsatz
einer erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine variabel und kann den jeweiligen Förder-
und Bewetterungsbedürfnissen angepaßt werden. Der Bohrkopfdurchmesser bleibt verhältnismäßig
klein, so daß die konstruktive und antriebsmäßige Auslegung der erfindungsgemäßen
Vortriebsmaschine
sehr viel geringer als bei einer herkömmlichen
Vollschnitt-Vortriebsmaschine dimensioniert werden kann, welche einen äquivalenten
Kreisquerschnitt herstellt. Tatsächlich ermöglicht die erfindungsgemäße Vortriebsmaschine
in der Ausfahrungsform einer Teilschnitt-Vortriebsmaschine mit Bohrkopf eine beachtliche
Verminderung des Bohrkopfdurchmessers und damit der Bohrfläche.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt.
So sieht die Erfindung vor, daß der Bohrkopf an einem Bohrarm, vorzugsweise mit
rechteckigem Querschnitt, in einem Führungsgehäuse geführt und der Bohrarm in Vortriebsrichtung
aus dem Führungsgehäuse vorfahrbar und in dem Führungsgehäuse zur Vortriebsrichtung
querverfahrbar ist. Nach bevorzugter Ausfahrungsform der Erfindung mit selbständiger
Bedeutung sind zwischen dem Bohrkopf und dem Führungsgehäuse beidseits des Bohrarms
einerseits in Vortriebsrichtung und andererseits quer zur Vortriebsrichtung verlaufende
Zylinderkolbenanordnungen angeordnet, wobei die in Vortriebsrichtung verlaufenden
Zylinderkolbenanordnungen an dem Bohrkopf und an dem Führungsgehäuse und die quer
zur Vortriebsrichtung verlaufenden Zylinderkolbenanordnungen an dem Bohrarm befestigt
sind. Der Vorschub des Bohrkopfes in axialer Richtung erfolgt durch vorzugsweise
vier Zylinderkolbenanordnungen. Das anschließende seitliche Verfahren erfolgt mit
Hilfe eines zweckmäßigerweise in dem Führungsgehäuse angeordneten Antriebsaggregat
mit Getriebe für den Bohrarm und wird durch die seitlich angeordneten Zylinderkolbenanordnungen
unterstützt, welche an dem Bohrarm angreifen und gegen die jeweilige Streckenwandung
abgestützt sind. Die Breite des Bohrkopfes wird man so wählen, daß die Andrückkräfte
beim Querverfahren des Bohrkopfes geringer als beim
axialen Vortrieb
sind, um die mechanischen Beanspruchungen der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine
beim Querverfahren des Bohrkopfes zu reduzieren. Außerdem kann man mit dem Effekt
rechnen, daß beim Querverfahren des Bohrkopfes eine freie Fläche vorhanden ist und
in größerem Umfang ein Abscheren des Gesteins erfolgt. Der Andruck beim Querverfahren
des Bohrkopfes kann deshalb auf 50 % bis 60 ß gegenüber demjenigen für axialen Vortrieb
reduziert werden. Regelmäßig wird man so verfahren, daß der Bohrkopf nach einem
ersten axialen Vortrieb zurückgefahren, nach der anderen Streckenseite querverfahren
wird und dort ebenfalls einen axialen Vortrieb durchführt. Die verbleibenden Rippen
zwischen den sich überschneidenden Bohrkreisen lassen sich dann leicht durch Querverfahren
des Bohrkopfes gleichsam herausschneiden.
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Erfindungsgemäß ist der Schreitrahmen von dem Führungsgehäuse, einem
nachlaufenden Abspannbock und zumindest einer beide in Vortriebsrichtung verbindenden
Zylinderkolbenanordnung gebildet. Vorzugsweise wird man mehrere Zylinderkolbenanordnungen
in symmetrischer Anordnung zwischen Führungsgehäuse und Abspannbock vorsehen.
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Die Abspanneinrichtung ist zweckmäßigerweise aus beidseits an dem
Führungsgehäuse und dem Abspannbock quer zur Vortriebsrichtung befestigten Zylinderkolbenanordnungen
mit Fußplatten zum Abstützen gegen die Streckenwandung gebildet. Der Abspannbock
kann außerdem zumindest eine gegen das Liegende ausfahrbare Zylinderkolbenanordnung
aufweisen, damit auch gegen däs Liegende eine Ausrichtung des Schreitrahmens erfolgt.
- Die Abförderung des hereingewonnenen Bohrkleins erfolgt in herkömmlicher Weise
über einen Bandförderer sowie über eine Ladeeinrichtung auf dem Liegenden mit einem
Kettenförderer. Die Verteilung der Bohrkleinmengen richtet sich nach
dem
Einfallen, in welchem die Vortriebsmaschine arbeitet. Die ZufUhrung des Bohrkleins
aus dem Bohrkopf wird durch einen beweglichen Förderer gewährleistet, welcher den
Querbewegungen des Bohrkopfes folgen kann. Nach bevorzugter Ausführungsform der
Erfindung weist die Ladeeinrichtung ferner einen längsgeteilten Ladetisch auf und
sind die beiden Ladetischhälften unabhängig voneinander in Vorschubrichtung auf
dem Liegenden verschiebbar, so daß sie den Arbeitszyklen des Bohrkopfes folgen können.
Außerdem kann der Ladetisch an seinen beiden Außenseiten jeweils einen Schlagkopf,
ggf. unter Zwischenschaltung eines Ansatzstücks aufweisen, um in den Eckbereichen
des Streckenquerschnittes jenes Bohrklein hereinzugewinnen, welches der Bohrkopf
nicht erfaßt. Das Ansatzstück dient gleichsam als Verbreiterung des Ladetisches.
Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung den Einsatz der erfindungsgemäßen
Vollschnittmaschine selbst bei starkem Einfallen bis zu 20 Gon.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin
zu sehen, daß eine Vortriebsmaschine verwirklicht wird, die als Teilschnitt-Vortriebsmaschine
mit einem Bohrkopf ausgebildet ist, welcher das Auffahren von Strecken mit im wesentlichen
rechteckigem Querschnitt und niedriger Streckenhöhe ermöglicht. Dadurch lassen mit
der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine Gesteinsstrekken mit beliebigem Streckenprofil
ebenso auffahren wie Flözstrekken bzw. Kohlenflöze mit harten Nebengesteinen im
Hangenden und Liegenden. Die erfindungsgemäße Vortriebsmaschine ist insbes. zum
Einsatz bei geringen Flözmächtigkeiten geeignet, bei denen fUr Förder- und Bewetterungszwec!e
im Zuge der Auffahrung hartes Nebengestein hereingewonnen werden muß. Denn sie besitzt
die Vorteile
einer f-ür Hartgestein geeigneten Vortriebsmaschine
mit Anpassungsfähigkeit an beliebige Streckenprofile und ermöglicht ein schnelles
Auffahren sowohl von Stollen als Zugänge zu Untertagebetrieben als auch Hauptstrecken
Untertage. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vortriebsmaschine selbst im
Einfallen bis zu 20 Gon leistungsfähig arbeiten, weil bei arbeitendem Bohrkopf der
Schreitrahmen abgespannt ist. Im Ergebnis zeichnet sich die erfindungsgemäße Vortriebsmaschine
durch ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten unter Berücksichtigung einer reduzierten
Antriebsleistung und Dimensionierung der mechanischen Konstruktion aus.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfdhrungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Vortriebsmaschine in schematischer Seitenansicht in einer einfallenden Strecke,
Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in Ansicht von oben, Fig. 3 einen mit der erfindungsgemäßen
Vortriebsmaschine hergestellten Streckenquerschnitt und Fig. 4 in schematischer
Darstellung eine mögliche Arbeitsfolge von Bohrkopf und Ladeeinrichtung.
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In den Figuren ist eine Vortriebsmaschine zum Auffahren von Strecken
1, Tunnel, Stollen o. dgl., insbes. Flöz- und Gesteinsstrecken, dargestellt, die
in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen
Bohrkopf 2 mit stirnseitigen
Bohrwerkzeugen 3, einen Schreitrahmen 4, eine Abspanneinrichtung 5 sowie eine Lade-
und Fördereinrichtung 6 zum Abfördern des hereingewonnenen Bohrkleins aufweist.
Der Bohrkopf 2 ist bei abgespanntem, also festgesetztem Schreitrahmen 4 in Vortriebsrichtung
und quer zur Vortriebsrichtung verfahrbar.
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Zum Querverfahren ist der Bohrkopf 2 zusätzlich auch umfangseitig
mit Bohrwerkzeugen 3, vorzugsweise Rollenbohrwerkzeugen, bestückt.
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Im einzelnen ist der Bohrkopf 2 an einem Bohrarm 7 in einem Führungsgehäuse
8 geführt und der Bohrarm 7 in Vortriebsrichtung aus dem Führungsgehäuse 8 vorfahrbar
und in dem Führungsgehäuse 8 zur Vortriebsrichtung querverfahrbar. Dazu ist in dem
Führungsgehäuse 8 ein Antriebsaggregat mit Getriebe für den Bohrarm 7 angeordnet,
was nicht gezeigt ist. Außerdem sind zwischen dem Bohrkopf 2 und dem FUhrungsgehäuse
8 beidseits des Bohrarms 7 einerseits in Vortriebsrichtung und andererseits quer
zur Vortriebsrichtung verlaufende Zylinderkolbenanordnungen 9, lo angeordnet, wobei
die in Vortriebsrichtung verlaufenden Zylinderkolbenanordnungen 9 an dem Bohrkopf
2 und an dem Führungsgehäuse 8 und die quer zur Vortriebsrichtung verlaufenden Zylinderkolbenanordnungen
lo an dem Bohrarm 7 befestigt sind. Diese Zylinderkolbenanordnungen 9, lo unterstützen
die Bohrkopfbewegung in Vortriebsrichtung bzw.
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quer dazu. - Der Schreitrahmen 4 ist von dem Führungsgehäuse 8, einem
nachlaufenden Abspannbock 11 und zumindest einer beide in Vortriebsrichtung verbindenden
Zylinderkolbenanordnung 12 gebildet.
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Vorzugsweise sind in achssymmetrischer Anordnung mehrere Zylinderkolbenanordnungen
- nach dem Ausführungsbeispiel vier Zylinderkolbenanordnungen 12 in rechteckiger
Anordnung - zwischen dem FUhrungsgehäuse 8 und dem Abspannbock 11 angeordnet. -
Die Abspanneinrichtung
5 ist aus beidseits an dem Führungsgehäuse
8 und dem Abspannbock 11 quer zur Vortriebsrichtung befestigten Zylinderkolbenanordnungen
13 mit Fußplatten 14 gebildet. Diese Zylinderkolbenanordnungen 13 werden ebenso
wie die dem Bohrarm 7 quer zur Vortriebsrichtung zugeordneten Zylinderkolbenanordnungen
lo gegen die Streckenwandung abgestützt. Der Abspannbock 11 weist außerdem zumindest
eine gegen das Liegende ausfahrbare Zylinderkolbenanordnung 15 auf. - Die Ladeeinrichtung
6 besitzt einen Ladetisch 1o mit herkömmlichen Greiferarmen 17 zum Aufschieben des
sich im Bereich des Liegenden ansammelnden Bohrkleins. Der Ladetisch 16 ist längsgeteilt.
Die beiden Ladetischhälften 16a, 16b sind unabhängig voneinander in Vorschubrichtung
verschiebbar. Außerdem kann der Ladetisch 16 an seinen beiden Außenseiten jeweils
einen Schlagkopf 18, ggf. unter Zwischenschaltung eines Ansatzstückes zur Verbreiterung
des Ladetisches aufweisen, um die von dem Bohrkopf 2 nicht erfaßten Bereiche hereinzugewinnen.
An den Ladetisch 16 schließt sich ein Förderer 19, vorzugsweise Einkettenkratzförderer
mit nachfolgendem Transportband 20 an. Auch auf dem Schreitrahmen 4 kann ein Förderer
21 angeordnet sein, der ein dem Bohrkopf 2 beim Querverfahren nachfolgendes Förderbandende
22 aufweist. - Bei günstigen Gesteinsverhältnissen kann für den Bohrkopf 2 die Schrittfolge
a, b, c gewählt werden, d. h. axialer Vortrieb, seitliches Verfahren und wiederum
axialer Vortrieb. Bei ungünstigen Gesteinsverhaltnissen kann die Schrittfolge a,
c, b gewählt werden, d. h.
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der Bohrkopf 2 wird nach dem ersten axialen Vortrieb zurückgefahren
zu der anderen Streckenseite verfahren und führt dort ebenfalls einen axialen Vortrieb
durch. Die zwischen beiden sich Uberschneidenden Bohrkreisen verbleibenden Rippen
29 werden dann durch seitliches Verfahren des Bohrkopfes hereingewonnen.
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