DE3040354A1

DE3040354A1 - Messerschild fuer den volaeufigen ausbau eines streckenortes

Info

Publication number: DE3040354A1
Application number: DE19803040354
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4350 Recklinghausen Lubojatzki; Hubert Dipl.-Ing. 4352 Herten Valerius
Original assignee: Kloeckner Becorit 4620 Castrop Rauxel GmbH; Ruhrkohle AG; Kloeckner Becorit GmbH
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1980-10-25
Publication date: 1982-05-06
Also published as: GB2087953B; GB2087953A; DE3040354C2

Description

Patentanwalt Dipl.-lng. A. Behrendt " Postfach 100226 4630 Bochum 1 ¹^ (0234) 43 1395

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Beh/Mo

Anmelder: Klöckner-Becorit GmbH Bl-91

Wartburgstr. 21-25
462o Castrop-Rauxel

und

Ruhrkohle Aktiengesellschaft Rellinghauser Str. 1
43oo Essen 1

Messerschild für den vorläufigen Ausbau eines Streckenortes

Die Erfindung betrifft einen Messerschild für den vorläufigen Ausbau eines Streckenortes im untertägigen Grubenbetrieb, mit mindestens zwei in ihrer Form dem Streckenquerschnitt angepaßten Stützrahmen, die gegen das Gebirge verspannbar sind und auf denen in Streckenlängsrichtung verlaufende Messerdielen aufliegen, die einzeln gegen die Ortsbrust vorschiebbar sind_} wobei auch die Stützrahmen relativ zu den Messerdielen in Richtung auf die Ortsbrust vorschiebbar sind.

Derartige Messerschilde werden bisher vorzugsweise zum vorläufigen Ausbau eines Streckenortes in plastischem Lockergebirge (Lehm, Ton, Sand oder dergleichen) eingesetzt. Beim Vorrücken werden zunächst die Messerdielen einzeln durch jeweils zugeordnete Rückzylinder vorgerückt. Dabei braucht die vorrückende Messerdiele nicht von der Stützkraft der Stützrahmen entlastet

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zu werden, weil die Reaktionskraft der für das Vorrücken er·* forderlichen großen Vorschubkraft ohne weiteres an den übrigen, nicht vorrückenden Messerdielen abgestützt werden kann, die in Reibungskonkakt mit dem Gebirge stehen. Da weiterhin der Reibungskoeffizient für die Reibung zwischen Messerdiele und Gebirge deutlich höher ist, als der Reibungskoeffizient für die Reibung zwischen Messerdiele und Stützrahmen, können auch die Stützrahmen, ohne entlastet zu werden, durch gleichzeitige Beaufschlagung aller Rückzylinder relativ zu den Messerdielen vorgeschoben werden, wobei die Messerdielen in ihrer Gesamtheit ' zur Abstützung der Reaktionskraft der hier besonders großen Vorschubkraft dienen.

Der wesentliche Vorteil eines solchen Messerschildes liegt ersichtlich darin, daß das Gebirge auch während der Rückvorgänge großflächig und gleichmäßig unterstützt bleibt und daß durch eine dichte Anordnung der Messerdielen eine Gefährdung der Belegschaft durch Steinfall weitestgehend vermieden werden kann.

Dies sind Eigenschaften, die an jedem zeitweiligen Vorortausbau anzustreben, aber nur schwer zu bewerkstelligen sind. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, derartige Messerschilde auch im Festgebirge, beispielsweise im Karbongebirge des Steinkohlenbergbaues, einzusetzen. Dabei hat sich herausgestellt, daß hier das überaus verteilhafte Funktionsprinzip des Messer-

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Schildes nur verwendet werden kann, wenn es gelingt, einen Ausbruchquerschnitt herzustellen, der exakt mit dem Außenumfang des einzubringenden vorläufigen Ausbaus übereinstimmt. Dies ist grundsätzlich nur mit Teilschnittmaschinen oder Vollschnittmaschinen zu verwirklichen und auch hier aufgrund der unterschiedlichen angefahrenen Gesteinsformationen und damit unvermeidlich ungleichmäßigen Ausbruchquerschnitten schwierig. Im bei weitem häufiger anzutreffenden Sprengvortrieb kann der Messerschild bisher schlechthin nicht eingesetzt werden, weil es aufgrund des ungleichmäßigen Ausbruchsquerschnittes nur zu einer punktuellen Anlage der Messerdiele am Gebirge kommt, was zu einer ungleichmäßigen Abstützung des Gebirges und den damit verbundenen, örtlich überhöhten spezifischen Druckkräften führt. Außerdem wild durch die Unregelmäßigkeiten das Vorrücken der Messerdielen behindert.

Man hat deshalb versucht, einen schreitenden Vorortausbau zu schaffen, der dem eingangs erwähnten Messerschild möglichst nahe kommt. Dieser schreitende Vorortausbau enthält in der Regel zwei ineinander verschachtelte Schreitrahmen, deren Längskappen in Umfangsrichtung des Streckenquerschnittes einander abwechseln. Hier müssen die Schreitrahmen jedoch be'im Vorrücken abwechselnd entlastet werden, was zu dem gefürchteten, das Gebirge zerstörenden "Trampeleffekt" führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Messerschild gemäß Gattungs-

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begriff dahingehend weiterzubilden, daß er im Festgestein auch bei unregelmäßigen Ausbruchsquerschnitten verwendet werden kann. Dabei soll auch unter diesen Bedingungen eine möglichst vollflächige Abstützung des Gebirges bei geringen spezifischen Druckkräften erreicht werden und eine großflächige Entlastung (Trampeleffekt) beim Vorschieben der Messerdielen und Stützrahmen vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Messerschild gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches vor, daß auf den Messerdielen sich in deren Längsrichtung erstreckende, durch Druckmittel auffüllbare und gegen das Gebirge anpreßbare Stützkissen aus Gummi oder Kunststoff angeordnet :;ind.

Beim Messerschild gemäß der Erfindung füllen die durch Druckmittel (Druckflüssigkeit oder Gas) auffüllbaren Stützkissen den unregelmäßigen Raum zwischen den Messerdielen und dem Gebirge aus, wobei sie sich an ihrer Außenseite dem unregelmäßigen Verlauf des Gebirges anpassen und auf diese Weise eine vollflächige Abstützung des Gebirges bei geringen spezifischen Druckkräften bewirken. Im Gegensatz zu den herkömmlichen, vorzugsweise im Lockergebirge eingesetzten Messerschilden paßt sich beim Messerschild gemäß der Erfindung nicht das Gebirge dem Ausbau, sondern der Ausbau dem Gebirge an.

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Tvotz einer gewissen Verklammerung zwischen den Stützkissen und dem unebenen Gebirge ist es in der Regel möglich, die mit Stützkissen versehenen Messerdielen einzeln nacheinander vorzurücken, ohne daß der Druckmitteldruck im Stützkissen der vorrückenden Messerdiele abgesenkt zu werden braucht. Nur wenn die Verklammerung im Einzelfall außerordentlich stark ist, ist es gegebenenfalls notwendig, den Druckmitteldruck im Stützkissen für kurze Zeit geringfügig abzusenken, wodurch die Stützkraft nur in einem relativ schmalen Bereich herabgesetzt wird. Das Vorschieben der Stützrahmen erfolgt ebenso wie beim herkömmlichen Messerschild unter Aufrechterhaltung der erforderlichen Stützkraft, wobei die am Gebirge anliegenden Stützkissen als Widerlager für die die Stützrahmen vorschiebenden Vorschubkräfte dienen.

Nach dem Stande der Technik (DE-OS 27 42 386, DE-OS 24 15 1o6, DE-AS 17 58 677, DE-GM 19 75 71o) sind zwar auf Ausbauelementen angeordnete, durch Druckmittel aufblasbare Stützkissen bekannt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung von derartigen Stützkissen auf den Messerdielen eines Messerschildes ist es jedoch überraschend möglich, den Messerschild mit seinen herausragend günstigen Eigenschaften auch im Festgestein mit unregelmäßigem Ausbruchquerschnitt einzusetzen.

Außerdem ermöglicht der Messerschild gemäß der Erfindung gegen-

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über einem Ausbau, bei welchem die Stützkräfte punktuell auf das Gebirge übertragen werden, aufgrund der streckenförmigen Lastübertragung eine wesentlich leichtere Bauweise der direkt am Gebirge anliegenden Teile. Schließlich eröffnet der Messerschild gemäß der Erfindung neue Perspektiven bei der Abstützung von Bchr-, Vortriebs- oder Gewinnungsgeräten am Ausbau, weil an dem Messerschild gemäß der Erfindung sehr große Kräfte abgestützt werden können und Erschütterungen und Vibrationen wegen der Dämpfungswirkung der Stützkissen vom Gebirge ferngehalten werden,

Zweckmäßig sind gemäß Patentanspruch 2 die Messerdielen als nach oben offene, flache Rinnenprofile ausgebildet, in deren Rinnen Befestigungselemente für die Stützkissen angeordnet sind. Derartige Rinnenprofile haben bei verhältnismäßig geringem Gewicht ein günstiges Widerstandsmoment. Die Anordnung der Befestigungselemente der Stützkissen in der Rinne hat den Vorteil, daß die Stützkissen bei Überlastung des Messerschildes - beispielweise bei längeren Betriebspausen - in die Rinne einsinken können und so vom Gebirge nicht zerdrückt und. beschädigt werden können. Außerdem lassen die Rinnenprofile an der Ortsbrust zwischen sich Raum für einen stoßnahen Ansatz der Sprengbohrlöcher frei.

Um Querverschiebungen der Messerdielen quer zum Stützrahmen zu verhindern, sind gemäß Patentanspruch 3 am Außenumfang der

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Stützrahmen Führungstücke angeordnet, die dem Profil der MesserdiLelen angepaßt sind.

Wenn gemäß Patentanspruch 4 die Seitenkanten benachbarter Messerschilde spundbohlenartig aneinander längsgeführt sind, ergibt sich eine vollständige Abdichtung des vorläufig auszubauenden Hohlraumes gegen das Gebirge, so daß in diesem Raum keinerlei Steinfall zu befürchten ist.

Zum Vorschieben der Messerdielen und Nachziehen der Stützrahmen ist gemäß Patentanspruch 5 vorgesehen, daß die Messerdielen über in Streckenlängsrichtung verlaufende doppeltwirkende Rückzylinder mit den Stützrahmen verbunden sind. Zur Unterstützung der Vorschubkraft beim Vorschieben der Stützrahmen sind gemäß Patentanspruch 6 die Stützrahmen untereinander zusätzlich durch in Streckenlängsrichtuig verlaufende Rückzylinder miteinander verbunden.

Die Stützrahmen sind gemäß Patentanspruch 7 im Bereich der Streckensohle auf Gleitkufen oder Raupenfahrwerken gelagert. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Stützrahmen relativ zur Streckensohle leichter verschoben werden können, als·die Messerdielen relativ zum Gebirge.

Um erforderlichenfalls die Reibungskraft zwischen den Stütz-

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rahmen und den Unterseiten der Messerdielen weiter zu verkleinern, sind gemäß Patentanspruch 8 die Stützrahmen mit von der Unterseite gegen die Messerdielen anpreßbaren Rollenfahrwerken versehen.

Zum Ausbau des Übergangsbereiches zwischen dem Messerschild und dem endgültigen Ausbau sind gemäß Patentanspruch 9 an den rückwärtigen Enden der Messerdielen Nachlaufmesser in Form von gegen das Gebirge anpreßbaren, flachen Federblättern befestigt, die mittels eines gegen das Gebirge verspannbaren vorrückbaren Nachlaufstützrahmens gegen das Gebirge anpreßbar sind. Derartige Nachlaufmesser in Form von flachen Federblättern legen sich dicht ans Gebirge an und behindern deswegen das Einbringen des endgültigen Ausbaues und etwaige Betonierarbeiten nicht, verhindern aber andererseits das Hereinbrechen des Gesteins während des endgültigen Ausbauvorganges.

Zweckmäßig ist der Nachlaufstützrahmen gemäß Patentanspruch 1o an seinem Außenumfang mit durch Druckmittel auffüllbaren Stützkissen versehen. Diese Stützkissen pressen die Federblätter auch bei sehr unebenem Verlauf des Ausbruches mit ausreichendsr Festigkeit an das Gebirge an.

Um das Hereinbrechen von Gestein von der Ortsbrust her zu verhindern, ist gemäß Paentanspruch 11 an den vorderen Enden der Messerdielen eine

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Ortsbrustsicherung befestigt. Diese Ortsbrustsicherung, beispielsweise in Forra eines gegen die Ortsbrust anpreßbaren Seilnetzes, findet an den nur schwer verschiebbaren Messerdielen eine ausgezeichnete Befestigung.

Um zu verhindern, daß die Stützrahmen beim Vorrücken durch von den Streckenstößen zur Streckenmitte gerichtete Kräfte zusammengedrückt werden oder um während des Vorrückvorganges ein zuvor erfolgtes Zusammendrücken zu korrigieren, sind gemäß Patentanspruch 12 die Stützrahmen durch eine zwischen, ihren senkrechten Abschnitten angeordnete Kniehebel-Spreizvorrichtung gegen die Streckenstöße spreizbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen

mit dem Messerschild gemäß der Erfindung ausgebauten Streckenquerschnitt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Längskanten zweier aneinander und am Stützrahmen geführter Messerdielen;

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine auf den

Stützrahmen aufliegende Messerdiele und die zugehörigen Rückvorrichtungen;

Fig. 4 den Messerschild in gleicher Darstellung

wie Fig. 1, jedoch mit einer Kniehebel-Spreizvorrichtung für den Stützrahmen.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, besteht der im in seiner Gesamtheit mit dem Bezguszeichen 1 bezeichnete Stützrahmen aus zwei Stoß-

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Segmenten 1a und 1b, an denen zwei Firstsegmente 1c und 1d teleskopierbar geführt sind. Die beiden Firstsegmente 1 c und 1d sind in der Firste durch ein Gelenk 2 miteinander verbunden und weisen an ihren unteren Enden Befestigungskonsolen 3a und 3b auf, an denen Hydraulikzylinder 4a und 4b angreifen, durch welche die Firstsegmente 1c und 1d relativ zu den Stoßsegmenten 1a und 1b verschiebbar sind, um den Stützrahmen gegen das Gebirge zu verspannen. Die unteren Enden der Hydraulikzylinder 4a und 4b sowie der Stoßsegmente 1a und 1b sind gelenkig auf Gleitkufen 5 (siehe linke Seite der Fig. 1 ) oder Raupenfahwerken 6 ( siehe rechte Seite der Fig. 1 ) befestigt, die so ausgebildet sind, daß die Stützrahmen 1 sich möglichst leicht in Streckenlängsrichtung auf der Streckensohle verschieben lassen.

D:.e beiden Firstsegmente 1c und 1d sind außerdem noch durch einen Spreizzylinder 7 miteinander verbunden, der die beim Spreizen der Firstsegmente 1c und 1d gegen das Gebirge erforderlichen Kräfte aufbringt und aufnimmt.

Auf den Stützrahmen 1 liegen Messerdielen 8 auf (.siehe auch fig. und 3), die sich in Streckenlängsrichtung über die gesamte Länge des Messerschildes erstrecken und gegebenenfalls in Abschnitte unterteilt sein können. Die Messerdielen 8 sind als nach oben offene, flache Rinnenprofile ausgebildet, in deren Rinnen

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ßefestigungselemente 9 für sich in Längsrichtung der Messerdielen 8 erstreckende Stützkissen 1o aus Gummi oder Kunststoff angeordnet sind, die einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein können. Diese Stützkissen 1o sind mit einem geeigneten Druckmittel, beispielsweise mit einer Druckflüssigkeit oder einem Druckgas, auffüllbar, derart, daß sich ihre nach außen weisenden Seiten an das Gebirge anlegen.Die Messerdielen 8 greifen an ihren Längskanten spundbohlenartig ineinander C siehe Fig. 2 ) und sind auf diese Art und Weise aneinander längsgeführt. Am Außenumfang der Stützrahmen si-ad Füh rungs stücke 11 angeordnet, die dem Profil der Messerdielen 8 angepaßt sind und eine sichere Führung der Messerdielen 8 auf den Stützrahmen 1 gewährleisten.

Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, sind die Messerdielen 8 über in Streckenlängsrichtung verlaufende, doppelt wirkende Rückzylinder 12 mit den Stützrahmen 1 verbunden. Außerdem sind die Stützrahmen 1 untereinander durch mehrere doppeltwirkende Rückzylinder 13 verbunden.

Um den Reibungswiderstand zwischen Stützrahmen 1 und Messerdiele 1o weiter herabzusetzen, können die Stützrahmen 1 mit gegen die Messerdielen Io anpreßbaren Rollenfahrwerken 14. versehen sein. Die Anpressung dieser Rollenfahrwerke 14 erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 durch gelenkig an den Stützrahmen 1 gelagerte, zweiarmige Hebel 15, die durch an den

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Stützrahmen 1 befestigte Druckmittelzylinder 16 verschwenkbar sind.

An den rückwärtigen Enden der Messerdielen 1o sind über Gelenke Nachlaufmesser 18 angeschlossen, die als flache, gegen das Gebirge anpreßbare Federblätter ausgebildet sind. Die Anpressung dieser Nachlaufmesser 18 gegen das Gebirge erfolgt mittels eines Nachlaufstützrahmens 19, der ähnlich wie die Stützrahmen 1 hydraulisch gegen das Gebirge verspannbar und vorrückbar ist. Der Nachlaufstützrahmen 19 ist an seinem Außenumfang ebenfalls mit durch Druckmittel aufblasbaren Stützkissen 2o versehen, die so ähnlich aufgebaut und am Nachlaufstützrahmen 19 befestigt sind, wie die oben erläuterten Stützkissen 2o an den Messerdielen 8.

An den vorderen Enden der Messerdielen 8 ist eine Ortsbrustsicherung in Form eines die Ortsbrust überspannenden Seilnetzes 21 befestigt.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann zwischen den etwa vertikal ■ verlaufenden Abschnitten des Stützrahmens 1 eine Kniehebel- Spannvorrichtung angeordnet werden, die aus zwei Hebeln 22 und 23 besteht, die durch ein Kniegelenk 24 miteinander verbunden sind, welches mittels eines Druckmittelyzlinders 25 herabdrückbar ist, derart, daß auf den Stützrahmen 1 eine sehr große

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Spreizkraft in Richtung auf die Streckenstöße ausgeübt wird, vorteilhafterweise während des Vorrückvorganges.

Bas Vorschieben des Messerschildes gemäß der Erfindung erfolgt wie beim klassischen Messerschild dadurch, daß zunächst die Messerdielen 8 einzeln vorgeschoben werden, indem die zugehörigen Rückzylinder 12 betätigt werden. Dabei dienen die nicht vorrückenden Messerdielen 8 und die Stützrahmen 1 als Widerlager. Sind alle Messerdielen 8 auf diese Art und Weise vorgeschoben worden, werden nacheinander die beiden Stützrahmen vorgeschoben, indem an einem Stützrahmen alle Rückzylinder 12 zugleich und außerdem die Rückzylinder 13 betätigt werden.

Un bei längeren planmäßigen Betriebspausen, beispielsweise am Wochenende, eine Überlastung und Durchbiegung des Messerschildes zj. vermeiden, können gegebenenfalls weitere Hilfsstützrahmen vorgesehen werden, die an den Messerdielen 8 aufgehängt und geführt sind und durch hydraulische Stützstempel verspannbar sind. Diese Hilfsstützrahmen können gegebenenfalls, beispielsweise b?i besonders ungünstigen Verhältnissen an der Streckensohle, als zusätzliche Unterstützung der Messerdielen 8 beim Vorschieben der Stützrahmen 1 dienen.

Ansprüche

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Claims

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1. Messerschild für den vorläufigen

Ausbau eines Streckenortes im untertänigen Grubenbetrieb, mit mindestens zwei in ihrer Form dem Streckenquerschnitt angepaßten Stützrahmen, die gegen das Gebirge verspannbar sind und auf denen in Streckenlängsrichtung verlaufende Messerdielen aufliegen» die einzeln gegen die Ortsbrust vorschiebbar sind, wobei auch die Stützrahmen relativ zu den Messerdielen in Richtung auf die Ortsbrust verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß auf den Messerdielen (8) sich in deren Längsrichtung erstreckende, durch Druckmittel auffüllbare und gegen das Gebirge verspannbare Druckkissen ( 1o) aus Gummi oder Kunststoff angeordnet sind.

2. Messerschild nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (8) als nach oben offene, flache Rinnenprofile ausgebildet sind, in deren Rinnen Befestigungselemente (9) für die Stützkissen (1o) angeordnet sind.

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3. Messerschild nach den Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Stützrahmen (1) Führungstücke (11) angeordnet sind, die dem Profil der Messerdielen (8) angepaßt sind.

4. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanten benachbarter Messerdielen (8) spundbohlenartig aneinander längsgeführt sind.

5. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (8) über in Svreckenlängsrichtung verlaufende,doppelt wirkende Rückzylinder (12) mit den Stützrahmen (1) verbunden sind.

6. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen untereinander durch in Streckenlängsrichtung verlaufende Rückzylinder (13) verbunden sind,

7. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen (1) im Bereich der Streckensohle auf Gleitkufen (5) oder Raupenfahrwerken (6) gelagert sind.

8. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen (1) mit von der Unter-

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seite gegen die Messerdielen (8) anpreßbaren Rollenfahrwerken (14) versehen sind,

9. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß an den rückwärtigen linden der Messerdielen (8) Nachlaufmesser (18) in Form von gegen das Gebirge anpreßbaren, flachen Federblättern befestigt sind, die mittels eines gegen das Gebirge verspannbaren, vorrückbaren Nachlaufstützrahmen (19) gegen das Gebirge anpreßbar sind.

10. Messerschild nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß der Nachlaufstützrahmen (18) an seinem Außenumfang mit durch Druckmittel auffüllbaren Stützkissen (2o) vesehen ist.

11. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den vorderen Enden der Messerdielen (8) eine Ortsbrustsicherung (21) befestigt ist.

12. Messerschild nach den Ansprüchen 1 bi.s 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen (1) durch eine zwischen ihren senkrechten Abschnitten angeordnete Kniehebel-Spreizvorrichtung (22, 23, 24) gegen die Streckenstöße sprei:bar ist.

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