DE3031646A1

DE3031646A1 - Vortriebsmaschine

Info

Publication number: DE3031646A1
Application number: DE19803031646
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.-Ing. 4320 Hattingen Schuermann
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1980-08-22
Filing date: 1980-08-22
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE3031646C2

Description

Vortriebsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vortriebsmaschine, insbesondere zum Auffahren von untertägigen Abbaustrecken.
Die derzeitige Vortriebs- und Abbautechnik, insbesondere für die Ausbaustrecken ist vom Standpunkt der Strebrandtechnik aus betrachtet im Hinblick auf den bei der Auffahrung gegebenen Zweck, nämlich die Verwendung der Strecke als Abbaubegleitstrecke eines Hochleistungsstrebes, wenig befriedigend.
Die Vortriebstechnik stellt den Ausbruchsquerschnitt nur ungenau her, nachbrechendes Gestein vergrößert die Problematik.
Der wesentliche Grund hierin liegt in dem unverspannten Aufstellen des Streckenausbaus und einer nicht ausreichenden, von Hand durchgeführten Hinterfüllung. Auf diese Weise hat der Streckenausbau keinen Anfangswiderstand. Er wird erst durch Auflockerungsbewegungen des Gebirges aufgelastet. Die auftretenden Auflockerungen sind der wesentliche Grund für die im Streb-Streckenübergang auftretende extreme Steinfallgefahr und in erheblichem Maße der Grund für schlechtes Gebirgsverhalten sowie hohe Konvergenzen hinter der Strebfront.
Ein korrektes Konturenschneiden kann bisher nur mittels Vollschnittmaschinen erzielt werden, weil auf diese Weise der Kreisquerschnitt zwangsweise vorgegeben ist.
Teilschnittmaschinen sind für eine derartige Aufgabe ungeeignet, da sie ohne Zwangsführung nicht in der Lage sind, ein gleichbleibende Kontur zu schneiden.
Beim konventionellen Streckenvortrieb sind die Anforderungen an einen passenden Ausbruchsquerschnitt mangels Sorgfalt beim Bohren ebenfalls bei weitem nicht erfüllt.
Schrämwalzenlader des Strebs und die Strebrandmaschinen dagegen können die Kontur nur für den Bogen im Bereich der Firste recht sauber schneiden. Dies gilt aber nicht für das Liegende und vor allem nicht für die Kontur der Streckenstöße.
Ein frühtragender Gleitbogenausbau kann nur dann mit Erfolg eingesetzt werden, wenn der verwendete Bogen so genau in den Ausbrauch hineinpaßt, daß er beim Setzen wirksam verspannbar ist. Aus statischen Gründen müssen die Baue verbolzt und zur Erhaltung des Zusammenhaltes der Streckenwandung mit Baustahlmatten verzogen sein.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vortriebsmaschine, insbesondere zum Auffahren von untertätigen Abbaustrecken zu schaffen, die es ermöglicht, über den gesamten Streckenquerschnitt eine exakte Kontur zu schneiden, den Ausbau beim Setzen zu verspannen, die ein Hinterfüllen der Strecken vermeidet und somit hohe Ausbauarbeiten einspart, die eine Steigerung in der Vortriebsleistung gewährleistet und die durch das Vermeiden einer unnötigen Auflockerung im Gebirge höhere Standzeiten der Strecken und eine Verminderung der Konvergenz gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß oberhalb und unterhalb einer in etwa in halber Streckenhöhe in Streckenlängsrichtung verlaufenden und als Arbeitsbühne dienenden Maschinenplattform jeweils ein zwangsgeführtes Schneidwerkzeug vorgesehen ist, wobei das obere Schneidwerkzeug als Walze mit einem dem Firstbogen angepaßten Trommeldurchmesser und das untere Schneidwerkzeug als hängend angetriebene, in der Strecke quer verfahrbare und in der Form der Kontur der Streckenstöße angepaßte Walze ausgebildet sind, und daß als Schreitwerk für die Maschinenplattform mindestens zwei quer zur Streckenlängsachse hintereinander angeordnete und dem Streckenquerschnitt im wesentlichen angepaßte Schilde vorgesehen sind.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß im Bereich der Ortsbrust in Abstand zum unteren Schneidwerkzeug ein Fördermittel, beispielsweise ein Querförderer vorgesehen ist.
Desweiteren erweist es sich als vorteilhaft, daß eine obere und untere Staubschleuse vorgesehen sind, wobei die obere Staubschleuse hinter dem Schneidwerkzeug und die untere Staubschleuse hinter dem Fördermittel angeordnet sind.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.
Der technische Fortschritt der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine ist insbesondere darin zu sehen, daß sie eine Verwendungsmöglichkeit für die gesamte Strebrandtechnik darstellt. Die Maschine kann zum Auffahren von Strecken unabhängig vom Streb sowie zum Auffahren von Strecken beim Vorbaustreb benutzt werden. Die Zwangsführung erlaubt ein genaues Konturenschneiden, wodurch der Ausbau sofort tragend wird und allgemein höhere Vortriebsleistungen erzielbar sind.
Von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung ist jedoch, wie bereits erwähnt, die Erhöhung der Standfestigkeit der Strecke und die Verminderung der Konvergenz. Schließlich kann der Arbeitsbereich des unteren hängend angetriebenen Schneidwerkzeugs seitlich verlängert werden, um einen Unter- oder Oberdamm mitzuschneiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die schematisierte Darstellung einer Streckenkontur bei Einsatz zweier unterschiedlicher Schneidwerkzeuge; Fig. 2 einen Querschnitt durch das Schreitwerk der Vortriebsmaschine mit Maschinenplattform und Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine mit Schneidwerkzeugen und Schreitwerk.
In Fig. 1 ist in schematisierter Form die Kontur einer Abbaustrecke dargestellt, wobei die Sohlbreite von 5,8 m und die Höhe von 4,5 m den üblichen Abmessungen entsprechen.
In etwa in halber Höhe der Streckenhöhe ist eine horizontale Teilung des Streckenquerschnitts angedeutet. Oberhalb dieser Teilung ist ein Schneidwerkzeug 2 in Form einer Walze vorgesehen, deren Trommeldurchmesser 5 dem Firstbogen 4 angepaßt ist. Das Schneidwerkzeug 2 schneidet ohne Mühe den oberen Bereich der horizontalen Teilung, deutet aber in der straffierten Darstellung des Schneidwerkzeuges 2' an, daß auf diese Weise die Kontur der Streckenstöße 7 nicht schneidbar ist. Bei besonders festem Gestein ist das obere Schneidwerkzeug 2 mit Rollenbohrwerkzeugen versehbar.
Auf der linken Bildhälfte im unteren Teil unterhalb der horizontalen Teilung ist ein weiteres Schneidwerkzeug 3 dargestellt, welches in seiner äußeren Form der Kontur der Streckenstöße 7 angepaßt ist. Das Verfahren eines derartigen Schneidwerkzeuges 3 quer zur Streckenlängsachse gewährleistet das konturgetreue Schneiden des Streckenquerschnitts im Sohlbereich.
In der Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Vortriebsmaschine nach Fig. 3 geht die Anordnung der Schneidwerkzeuge 2, 3 oberhalb und unterhalb der die Teilung darstellenden Maschinenplattform deutlich hervor. Die Maschinenplattform 1, die in Richtung des Doppelpfeiles A ein- und ausfahrbar ausgebildet ist, wird innerhalb des aus mindestens zwei hintereinander angeordneten und quer zur Streckenlängsachse ausgerichteten Schilden 9, 10 bestehenden Schreitwerkes 8 durch Hydraulikzylinder 23 abgestützt. Am vorderen, der Ortsbrust 11 zugewandten Ende trägt sie mit einer schematisiert angedeuteten Getriebeanordnung 26 und 27 oberhalb das Schneidwerkzeug 2 und unterhalb in hängender Anordnung oder auch stehend auf dem Liegenden 29 das Schneidwerkzeug 3.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die als Walzen ausgebildeten Schneidwerkzeuge 2, 3 mit Schrämpieken 25 besetzt. In Abhängigkeit von der Art des Gesteins ist es vorstellbar anstelle von Walzen auch Bohrköpfe mit Rollenbohrwerkzeugen zu verwenden. Um die resultierenden Schneidkräfte der Schneidwerkzeuge 2 und 3 möglichst klein zu halten, sollte das Arbeitsspiel der Schneidwerkzeuge 2, 3 synchron aber gegenläufig gesteuert werden.
Die Maschinenplattform 1 ist gleichzeitig als Arbeitsbühne für die Ausbauarbeit ausgebildet. Die Maschinenplattform 1 stellt das Zentrum der Vortriebsmaschine dar. Da die Schneidwerkzeuge 2, 3 wegen des zwangsweisen Konturschnittes mit der Maschinenplattform 1 starr verbunden sind, stellt sie auch das entsprechende Widerlager dar. Die Maschinenplattform 1 muß in allen drei Freiheitsgraden exakt steuerbar sein. Aus diesem Grund ist die Maschinenplattform 1 in einem Schreitwerk 8 angeordnet. In dem Schreitwerk 8 wird die Maschinenplattform 1 zur Höhensteuerung vorne angehoben oder gesenkt, während sie zur Seitensteuerung durch ein Verschwenken der Schilde 9 bzw. 10 bewegt wird. Im Bereich zwischen der Ortsbrust 11 und dem ersten Schild 9 ist die Maschinenplattform 1 um eine horizontale Achse (in der Zeichnung nicht dargestellt) verschwenkbar ausgebildet.
Das Widerlager für die Maschinenplattform 1 ist, wie erwähnt, das Schreitwerk 8, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei quer zur Strecke 6 angeordneten Ausbauschilden 9, 10 besteht. Jeder Schild weist eine Breite von mehr als 2 m auf, um mindestens zwei Baue gleichzeitig zu erfassen. Die Schilde 9, 10 arbeiten unter dem bereits gesetzten endgültigen Ausbau. Sie dienen gleichzeitig zum Vorspannen der Streckenbögen. Die Firstbogenteile des Ausbaus werden im Schutze der Schilde 9, 10 zusammengesetzt und mit einer Hubeinrichtung 16 vorgepfändet. Nach Verziehen und Verbolzen kann der Ausbau im Firstbogen 4 durch Klebanker und Laschen befestigt werden. Nach dem Unterfahren des neu gesetzten Baues durch das Schreitwerk 8 werden die Stempelverbindungsschrauben nochmals gelöst, die Stempelfüße auf der Sohle genau gesetzt und dann die Schrauben endgültig verspannt.
Hierzu kann es zweckmäßig sein, die Kappensegmente 18 bzw.
Stoßsegmente 19 der Schilde 9,10 mit Fenstern zu versehen.
Es erweist sich auch als vorteilhaft, eine Bohreinrichtung 24 für die Anker im freien Raum hinter dem oberen Schneidwerkzeug 2 auf der Arbeitsbühne zu installieren.
Im Bereich der Ortsbrust ist ein Fördermittel 12, beispielsweise ein Querfördermittel oder ein Hummerscherenlader mit Mittelförderer einzusetzen. Zweckmäßigerweise ist die Abförderung des Haufwerks im Einzelfall nach der Gestaltung des Strebrandes vorzunehmen.
Zur Verminderung des Staubanfalls wird durch Bedüsung der Schrämpicken 25 durch das Vorschneiden der Firste und das Nachschneiden der Sohle sowie das Vermeiden von freifal lendem Haufwerk viel erreicht.
Eine zusätzliche Staubschleuse sowohl im oberen als auch im unteren Bereich ist erforderlich. Hinter dem Schneidwerkzeug 2 ist zweckmäßigerweise eine Staubschleuse 13 bzw. im unteren Teil hinter dem Fördermittel 12 eine Staubschleuse 14 anzubringen. Darüber hinaus ist es möglich, den Feinstaub durch eine saugende Luttentour aus dem Bereich der Ortsbrust 11 abzuführen.
In Figur 2 ist ein Querschnitt durch das Schreitwerk 8 dargestellt, das im wesentlichen, wie das dargestellte Beispiel nach Figur 3 zeigt, aus zwei hintereinander angeordneten Schilden 9,10 besteht. Jeder Schild wiederum besteht aus einer Liegendkufe 20, einem Stoßsegment 19 und einem oder mehreren Hangendkappenabschnitten 17, die wie bei 30 angedeutet, gelenkig und/oder gegeneinander teleskopisch mit dem Stoßsegment 19 verbunden sind. Darüber hinaus ist in den offenen Strebraum gerichtet, am vorderen Ende der Hangendkappe 17 und in Richtung des Doppelpfeiles B als Gleitkappe verschwenkbar, ein weiteres Kappensegment vorgesehen, weldhes einen freien Strebeingang gewährleistet. Die Hangendkappe 17 wird durch einen Hydraulikzylinder 22 abgestützt. Die Hangendkappe 17 ist in ihrer Form dem Firstbogen 4 angepaßt ausgebildet.
Die Maschinenplattform 1 ist seitlich an den Schilden 9,10 befestigt und wird, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, durch Hydraulikzylinder 23 in der Höhe verstellbar abgestützt. Am rechten unteren Bildrand ist das Streckenfördermittel 21 dargestellt.
1 Maschinenplattform 2 Schneidwerkzeug 3 Schneidwerkzeug 4 Firstbogen 5 Trommeldurchmesser 6 Strecke 7 Kontur der Streckenstöße 8 Schreitwerk 9 Schild 10 Schild 11 Ortsbrust 12 Fördermittel 13 Staubschleuse 14 Staubschleuse 15 Gelenkverbindung 16 Hubeinrichtung 17 Hangendkappe 18 Kappensegment 19 Stoßsegment 20 Liegendkufe 21 Förderer 22 Stützstempel 23 Hydraulikzylinder (Maschinenplattform) 24 Bohreinrichtung 25 Schrämpieken 26 Getriebeanordnung 27 Getriebeanordnung 28 Hangendes 29 Liegendes 30 Gelenkverbindung A Pfeil B Pfeil Leerseite

Claims

Vortriebsmaschine Patentansprüche 1. Vortriebsmaschine, insbesondere zum Auffahren von untertägigen Abbaustrecken, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und unterhalb einer in etwa halber Streckenhöhe in Streckenlängsrichtung verlaufenden und als Arbeitsbühne dienenden Maschinenplattform (1) jeweils ein zwangsgeführtes Schneidwerkzeug (2, 3) vorgesehen ist, wobei das obere Schneidwerkzeug (2) als Walze mit einem dem Firstbogen (4) angepaßten Trommeldurchmesser (5) und das untere Schneidwerkzeug (3) als hängend angetriebene, in der Strecke (6) quer verfahrbare und in der Form der Kontur (7) der Streckenstöße angepaßte Walze ausgebildet sind und daß als Schreitwerk (8) für die Maschinenplattform (1) mindestens zwei quer zur Streckenlängsache angeordnete und dem Streckenquerschnitt im wesentlichen angepaßte Schilde (9, 10) vorgesehen sind.
2. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Schneidwerkzeug (2) in Abhängigkeit von der Festigkeit des Gesteins mit Rollenbohrwerkzeugen versehbar ist.
3. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ortsbrust (11) in Abstand zum unteren Schneidwerkzeug (3) ein Fördermittel (12), beispielsweise ein Querförderer vorgesehen ist.
4. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsspiel der Schneidwerkzeuge (2, 3) synchron, aber gegenläufig, steuerbar ist.
5. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Schneidwerkzeug (3) einen den Querschnitt der Strecke (6) seitlich übergreifenden Arbeitsbereich beispielsweise zum Mitführen eines Streckenbegleitdammes aufweist.
6. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere und untere Staubschleuse (13, 14) vorgesehen sind, wobei die obere Staubschleuse (13) hinter dem Schneidwerkzeug (2) und die untere Staubschleuse (14) hinter dem Fördermittel (12) angeordnet sind.
7. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auflegen von Firstbogenteilen (4) eine Hubeinrichtung (16) vorgesehen ist.
8. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Firstbogen (4) angepaßten Hangendkappen (17) der Schilde (9, 10) ein- und/oder mehrteilig und/oder teleskopisch ausgebildet sind und in den Strebraum hineinragende schwenkbare Kappensegmente (18) aufweisen.
9. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenplattform (1) innerhalb der Schilde (9, 10) auf Hydraulikzylindern (23) abgestützt höhenverstellbar gelagert ist.
10. Vortriebsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenplattform (1) im Bereich zwischen dem ersten Schild)9) und der Ortsbrust (11) um eine horizontale Achse verschwenkbar ausgebildet ist.
11. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schreitwerk (8) ausgebildeten Schilde (9, 10) in Streckenlängs- und -querrichtung mittels Hydraulikzylindern gegeneinander versetzbar ausgebildet sind.
12. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem oberen Schneidwerkzeug (2) im Bereich zwischen Staubschleuse (13) und dem Schreitwerk (8) eine Bohreinrichtung (24) vorgesehen ist.