DE3100204A1

DE3100204A1 - "vortriebsschild"

Info

Publication number: DE3100204A1
Application number: DE19813100204
Authority: DE
Inventors: Egon G. 3000 Hannover Theelen; Werner 3160 Lehrte Wippig
Original assignee: BADE AND THEELEN GmbH
Current assignee: Sandvik Mining and Construction GmbH
Priority date: 1981-01-07
Filing date: 1981-01-07
Publication date: 1982-08-05
Also published as: DE3100204C2

Description

Vortriebsschild
Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild zum Vortreiben von Tunneln oder Strecken im Bergbau, insbesondere für solche Strecken, bei denen Hartgestein mit nicht standfesten Bodenschichten abwechselt, mit einem sich drehenden Bohrkopf und hydraulischen Vorschubzylindern, die sich auf die bereits eingebauten Tübbings abstützen. Die bekannten Vortriebsschilde für den Abbau von Hartgestein mit Einrichtungen zur seitlichen Abstützung sind nur dann einsetzbar, wenn die Reaktionskräfte des Bohrkopfes durch vertikale und seitliche Abstützungen und eine Verspanneinrichtung aufgenommen werden können. Das setzt aber voraus, daß die zu durchfahrenden Strecken durchweg standfeste Bodenschichten aufweisen. Bei nicht standfesten Bodenschichten hingegen besteht die Gefahr, daß die Reaktionskräfte von den Bodenschichten nicht mehr oder nicht ausreichend aufgenommen werden können, so daß der Vorschub des Vortriebsschildes behindert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für Hartgestein konzipierte Maschine auch dann einsetzen zu können, wenn im Verlauf der Tunneltrasse nicht nur mit Kalkstein oder Hartgestein, sondern auch mit luftiger und nicht standfester Geologie gerechnet werden muß.
Die Erfindung besteht darin, daß hinter dem Bohrkopf mindestens zwei hydraulisch angetriebene, radial gerichtete Praßstempel am Getriebekasten angeordnet sind, die durch entsprechend ausgebildete Durchlässe im Schutzschild gegen die ausgebohrte Tunnelwand abstützbar sind und daß fernes im ausgebauten Tunnelbereich mindestens zwei weitere hydraulisch angetriebene, radial gerichtete stempel angeordnet sind, die gegen die bereits eingebaute Tunnelabstützung abstüt2bar sind und zwischen Getriebekasten und den Preßstempeln hyfraulisch in der Länge veränderliche Führungsstäbe zur EinstSllung der Arbeitsebene für die Preßstempel vorgesehen sind und;ein hydraulisches Antriebssystem angeordnet ist, durch dashlweise oder gemeinsam die vorderen und hinteren Preßstempel beaufschlagbar sind und die Arbeitsstellung der hinteren stempel einstellbar ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Durchlaßöffnungen im Schutzschild für di Preßstempel seitliche Fuhrungen durch den Schutzschild auf. puch sind vorzugsweise die Preßstempel derart ausgebildet und an geordnet, daß sich ihre Außenfläche in der Ruhestellung itwa in der äußeren Ebene des Schutzschildes befindet.
7 Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zup separaten Vortrieb des Schutzschildes Vortriebspressen ipi Schutzschild angeordnet, die sich gegen einen Preßring atstützen und außerdem Vorschub zylinder zum separaten Vor-.
trieb des Bohrkopfes angeordnet sind, die sich gegen Ansatze am Schutzschild abstützen, wobei im hydraulischen Antriepssystem Mittel zum getrennten und/oder gleichzeitigen Antrieb der genannten Preßzylinder vorgesehen sind. Das Stütz- und Verbindungssystem für die im hinteren Teil angeordneten gydraulikzylinder besteht aus einem räumlich, fachwerkartig angeordneten Stabsystem, wobei die Fachwerkstäbe als doppelt wirkende Hydraulikzylinder ausgebildet sind. Das Getriebegehäuse des Bohrkopfes kann beiderseits mit Tragarmen oder Fuhrungsarmen versehen sein, welche in entsprechenden i3:hrungen des Schutzschildes gleitbar angeordnet sind, so daß die Reaktionskräfte vom Drehmoment des Bohrkopfes unmittelbar in den Schutzschild einführbar sind, der Bohrkopf aber trotzdem in allen Richtungen kippbar geführt wird. Nach der Erfindung kann schließlich das Getriebegehäuse für den Bohrkopf über Gleitführungen in den Schutzschild fest eingebaut sein.
Der technische Fortschritt der Erfindung besteht darin daß es in Abhängigkeit von dem Zustand der Bodenschichten möglich ist, den Vortriebsschild wahlweise unmittelbar hinter dem Bohrkopf und/oder im Bereich der bereits eingebauten Tübbings abzustützen. Ergibt sich, daß im Bereich eines de; vorgesehenen Preßzylinder die Standfestigkeit des Gebirges nicht ausreicht, kann die Abstützung in dem Bereich der bereits eingebuten Tübbings oder dergleichen vorgenommen werden. Vorteilhaft ist ferner, daß für den Schutzschild einerseits und den Bohrkopf andererseits separat angeordnete Vortriebszylinder vorgesehen sind, die wahlweise auf den Schutzschild und den Bohrkopf oder auf einen der angegebenen Teile wirken können.
Auf diese Weise ist es im Gegensatz zu den bekannten Vortriebsschilden oder Vortriebsanlagen möglich, den Vortriebsschild den Jeweils vorhandenen geologischen Verhältnissen anzupassen.
Es versteht sich, daß gemäß dem Sinn der Offenbarung auch hinter dem zweiten angeordneten Freßzylinder noch ein dritter Satz von Freßzylindern angeordnet werden kann, wodurch die Anpaßungsfähigkeit des Vortriebsschildes noch erhöht wird. Durch die Erfindung wird ferner der Nachteil beseitigt, daß das Steuern des Bohrkopfes in die Sollrichtung erleichtert wird, was bei Maschinen für Hartgestein bisher immer gewisse Schwierigkeiten bereitet hat. Es versteht sich von selbst, daß durch die Erfindung auch das Steuern des Vortriebsschildes in Kurven erheblich erleichtert wird. In solchen Fällen ist es besonders vorteilhaft, daß durch die Anordnung der hydraulischen Zylinder für den zweiten Satz Preßzylinder in Fachwerk- Anordnung eine Art hydraulisch kardanische Verbindung der vorderen und hinteren Verspanneinheit gegeben ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Außen- Durchmesser des Schutzschildes kleiner sein als der Bohr- Durchmesser des Bohrkopfes und nur eine Auflage des Schutzschildes im Sohlbereich entsprechend dem Bohrausgeführt werden.
Es kann des weiteren eine Ausführungsform vorgesehen sein, bei der ein Schutzschild vollkommen entfällt und nur ein dem Schutzschild entsprechendes Maschinengehäuse als Widerlager für Bohrkopf mit Getriebe und Vortriebspressen sowie Vorschubzylinder vorhanden ist.
Alle bisher genannten Ausführungsformen des Schutzschildes bzw. des Maschinengehäuses können weiter vorteilhaft in einer solchen Bauart vorgesehen sein, daß der Außen- Durchmesser von Schutzschild oder Maschinengehäuse in einem bestimmten Maße reduzierbar ist, wobei diese Reduzierung des Außen- Durchmessers dadurch erreicht wird, daß diese Bauteile aus mehreren Segmenten bestehen, die entweder radial nach innen bewegt werden können oder auch als gelenkige Ausführung zu einander kippbar angeordnet sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Vortriebsschildes nach der Erfindung, wobei die für die Erfindung nicht wesentlichen Teile durch Umrißlinien angedeutet wurden; Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Vortriebsschildes von oben gesehen, wobei Einzelheiten des Bohrkopfes nur angedeutet wurden; Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Vortriebsschildes entsprechend der Schnittlinie B-B; Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie C-C in Fig. 1.
Die Darstellung zeigt einen Vortriebschild mit dem Schutzschild 2, der am hinteren Ende in den Schildmantel 1 übergeht.
Am vorderen Ende des Vortriebsschildes befindet sich der Bohrkopf 4, der zum Lösen des Hartgesteines mit Rollenmeißeln versehen ist. Die in die Schutzschildversteifung eingebauten Vortriebspressen 3 dienen zum Vortrieb des Schutzschildes.
Ferner sind, wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt, Vorschubzylinder 5 vorgesehen, die zum separaten Vortrieb des Bohrkopfes 4 dienen. Diese Vorschubzylinder 5 sind an Halterungen 17 angeordnet, die an der Versteifung des Schutzschildes 2 vorgesehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind unmittelbar hinter dem Antrieb des Bohrkopfes Preßstempel 6 angeordnet, die radial wirken und am Getriebekasten 15 befestigt sind, wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt. Zur zeichnerischen Vereinfachung sind diese Preßstempel 6 in der Darstellung von Fig. 1 von oben gesehen dargestellt. Sie können bei Betätigung mittels Durchlässen 16, die in Fig. 3 dargestellt sind, unmittelbar auf die Bodenschichten einwirken. Diese Durch-Nässe 16 sind mit Führungen 27 versehen, die ebenfalls aus der Darstellung in Fig. 3 ersichtlich sind. Ein weiterer Satz von Preßstempeln 7 ist im hinteren Bereich angeordnet, die gegen die bereits eingebauten Tübbings wirken können. Diese Freßstempel 7 stehen über ein Stabsystem 10 mit dem Getriebekasten 15 in Verbindung. Diese Stäbe 10 weisen hydraulisch betätigte Kolben 11 auf, wodurch die Arbeitsposition der Preßzylinder 7 einstellbar ist. Da die in die Stäbe 10 eingebauten Hydraulikzylinder doppelt wirken, ist die irbeitsstellung der Preßzylinder 7 leicht einstellbar. Hinter dem Getriebekasten 15 befindet sich die Tübbingversetzanlage 22.
Da derartige Versetzanlagen bekannt sind, wurde diese Anordnung nur schematisch dargestellt. Die Arbeitsweise ergibt sich aus der Darstellung eines Tübbings 23, der eingesetzt werden soll. Hinter den Vortriebspressen 3 ist schematisch der Preßring 9 dargestellt, gegen den die Vortriebspressen 3 wirken.
Die Mittel zur Beförderung des gelösten Materials wurden nur schematisch dargestellt. Mittels der Rutschen 24 wird das gelöste Material zum Förderband 25 gebracht, das das Material zwecks eines weiteren Transportes nach rückwärts bringt. Die Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Staubschutzwand 26, die am Getriebekasten 15 angeordnet ist und elastisch an dem Schutzschild anliegt. Mit der Ziff. 14 wurde der Nachlaufwagen bezeichnet, der die hydraulische Einrichtung und die elektrischen Geräte enthält. Da diese Einrichtung nicht zur Erfindung gehört, wurde lediglich ihr Umriß eingezeichnet.
Die Zeichnung in Fig. 3 dient im wesentlichen der Darstellung der Preßstempel 6 und der Durchlässe 16 für den Durchgang der Preßstempel undder Führungen 27 für den Weg der Preßstempel.
Die Darstellung läßt ferner die Führungsarme 18 erkennen, die in Führungen 19 mit einer Gleitfläche 20 angeordnet sind.
Diese Anordnung ergibt sich ferner aus der Darstellung in Fig. 2. Die Darstellung in Fig. 4 schließlich zeigt die Anordnung der Preßstempel 7, die unmittelbar auf die Tübbings 8 einwirken. Diese Preßstempel 7 sind an ihren inneren Enden auf einem Kasten als Träger befestigt, der mit 28 bezeichnet wurde.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Vortriebsschild zum Vortreiben von Tunneln oder Strecken im Bergbau, insbesondere für solche Strecken, bei denen Hartgestein mit nicht standfesten Bodenschichten abwechselt mit einem sich drehenden Bohrkopf und hydraulischen Vorschubzylindern, die sich auf die eingebauten Tübbings abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Bohrkopf (4) mindestens zwei hydraulisch angetriebene, radial gerichtete Preßstempel (6) am Getriebekasten (15) angeordnet sind, die durch entsprechend ausgebildete Durchlässe (16) im Schutzschild (2) gegen die ausgebohrte Tunnelwand abstützbar sind und ferner im ausgebauten Tunnelbereich mindestens zwei weitere hydraulisch angetriebene radial gerichtete Preßstempel (7) angeordnet sind, die gegen die bereits eingebaute Tunnelabstützung (8) abstützbar sind und zwischen Getriebekasten und den Preßstempeln (7) hydraulisch in der Länge veränderliche Führungsstäbe (lo) zur Einstellung der Arbeitsebene für die Preßstempel (7) vorgesehen sind und ein hydraulisches Antriebssystem angeordnet ist, durch das wahlweise oder gemeinsam die vorderen und hinteren Preßstempel beaufschlagbar sind und die Arbeitsstellung der hinteren Preßstempel einstellbar ist.
2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (16) im Schutzschild (2) für die Preßstempel (6) seitliche Führungen (27) durch den Schutzschild (2) aufweisen.
3. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Preßstempel (6) in der Ruhestellung sich etwa in der äußeren Ebene des Schutzschildes (2) befindet.
4. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vortrieb des Schutzschildes (2) Vortriebspressen (3) im Schutzschild (2) angeordnet sind, die sich gegen einen Preßring (9) abstützen und außerdem Vorschubzylinder (5) zum separaten Vortrieb des Bohrkopfes (4) angeordnet sind, die sich gegen Ansätze (17) am Schutzschild (2) abstützen, und daß im hydraulischen Antriebssystem Mittel zum getrennten und/oder gleichzeitigen Antrieb der genannten Preßzylinder vorgesehen sind.
5. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stütz- und Verbindungssystem (lo) aus einem räumlich, fachwerkartig angeordneten Stabsystem besteht und die Fachwerkstäbe als doppelt wirkende Hydraulikzylinder ausgebildet sind.
6. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (15) des Bohrkopfes (4) beiderseits mit Tragarmen (18) versehen ist, welche in entsprechenden Führungen (19) des Schutzschildes (2) gleitbar angeordnet sind, so daß die Reaktionskräfte vom Drehmoment des Bohrkopfes (4) unmittelbar in den Schutzschild (2) einführbar sind. (Fig. 3)
7. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (15) für den Bohrkopf (4) über Gleitführungen (19, 20) in den Schutzschild fest eingebaut ist.
8. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzschild (2) oder der im Bereich der Antriebsmittel für den Bohrkopf (4) befindliche Schildmantel (1) im Außen- Durchmesser kleiner sind als der Bohr- Durchmesser und eine Auflagefläche nur im Sohlbereich vorgesehen ist.
9. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzschild (2) oder der im Bereich der Antriebsmittel für den Bohrkopf (4) befindliche Schildmantel (1) in einer geteilten Segment- Ausführung vorgesehen sind und daß die Segmente durch radiale Verschiebung oder durch Kippung mittels ihrer Verbindungsgelenke nach innen verlegbar sind.