DE3209611C1

DE3209611C1 - Vollschnitt-Schachtbohrmaschine

Info

Publication number: DE3209611C1
Application number: DE3209611A
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Pod Ellek; Johann Dr-Ing Hennecke; Heinz Dipl-Ing Horst
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Voest Alpine Tunneltechnik GmbH
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-10-06
Also published as: CS241517B2; GB8303345D0; GB2116606A; US4483403A; CS902582A2; SU1347868A3; GB2116606B

Description

55

Die Erfindung betrifft eine Vollschnitt-Schachtbohrmaschine zum maschinellen Abteufen von Schächten aus dem Vollen, bestehend aus einem im Schacht verspannbaren Maschinenrahmen und einem daran angeordneten, in Schachtrichtung verschiebbaren drehangetriebenen Bohrkopf, dem eine Fördereinrichtung zum Abtransport des Bohrkleins zugeordnet ist und an dem mechanische Förderelemente angeordnet sind, die beim Umlauf des Bohrkopfes die Schachtsohle bestreichen und mit denen das Bohrklein in den Aufnahmebereich der in das Zentrum des Bohrkopfes hineingreifenden Fördereinrichtung transportierbar ist (Glückauf 114

(1978) Nr. 9, Seite 395/396 Bild 2).

Seit mehr als 10 Jahren ist es bekannt, im Schachtbau, insbesondere beim Abteufen von Blindschächten und bei der Vertiefung von Tagesschächten Schachtbohrmaschinen einzusetzen, bei denen stets der Abtransport des in großen Mengen anfallenden Haufwerks ein Problem war. Am meisten verbreitet waren Gesenkbohrmaschinen, bei denen das gelöste Haufwerk durch ein Vorbohrloch im Zentrum des Schachtes abgefördert wurde, was jedoch voraussetzte, daß der abzuteufende Schacht vor Aufnahme der Bohrarbeiten bereits unterfahren war. Die Kosten eines Vorbohrloches belasten natürlich den Gesamtpreis für den zu erstellenden Schacht, so daß die Aufgabe gegeben war, Schächte ohne Vorbohrloch aus dem Vollen heraus abzuteufen.

Andere bekannte Vollschnitt-Schachtbohrmaschinen der eingangs beschriebenen Art haben einen im Zentrum geschlossenen Bohrkopf und arbeiten in auf der Schachtsohle befindlicher Bohrtrübe, die zum Abtransport des auf hydraulische Weise geförderten Bohrkleins verwendet wird. Dieses System läßt sich in klüftigem Gebirge wegen Verlust der Trübe und Austrocknen der Schachtsohle nicht anwenden — auch in gefrorenem Deckgebirge und Gefrierschächten läßt sich mit Trübe nicht arbeiten. Darüber hinaus bedarf die Bergentwässerung aufwendiger Technologie und hohen Energieaufwand.

Bei einer anderen bekannten Lösung wird das Bohrgut von der Schachtsohle mit Hilfe von Kratzförderern einem kleinen Becherwerk zugeführt, dort aufgenommen und in den Bereich der Kübelförderanlage gebracht, mit deren Kübeln es nach oben gefördert wird. Diese Lösung reinigt die Schachtsohle unzureichend, dadurch arbeiten die Bohrwerkzeuge ständig im Bohrklein mit entsprechendem Aufwand an Energie und Verschleiß. Das gilt auch für die Kratzförderer. Beide Vorschläge sind insbesondere deshalb so nachteilig, weil letztlich die Abförderung des Bohrkleins direkte Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit der Schachtbohrmaschine hat.

Zwar sind zur Tunnelachse schräggestellte Bohrköpfe bei Schildvortriebsmaschinen bekannt (siehe 7B) »Straßen- und Tiefbau 34 (1980) 5, Seite 10/11, Bilder 1 und 2«, sowie DE-AS 28 29 053), doch dient hier die Schrägstellung nicht einer besseren Abführung des Bohrkleins, sondern einer größeren Stabilität der Ortsbrust. Auch ist der Einsatz von an den äußeren Umfangen von Bohrköpfen angeordneten Aufnahmeschaufeln ansich bekannt (Glückauf, 106 (1970) Nr. 23, Seite 736, Bild links oben sowie The Railway Gazette, October 1,1965, Seite 788, Bild unten).

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik und den damit verbundenen Nachteilen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vollschnitt-Schachtbohrmaschine der anmeldungsgemäßen Gattung so weiterzubilden, daß bei geringem Bauaufwand und hoher Abteufleistung die problematische Aufnahme und Übergabe des Bohrkleins an die Fördereinrichtung mit einfachen Mitteln verbessert wird.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Drehachse des Bohrkopfes zur Schachtlängsachse geneigt ist und daß die die Schachtsohle bestreichenden Förderelemente aus am äußeren Umfang des Bohrkopfes angeordneten Aufnahme-Schaufeln bestehen, mit denen beim Umlauf des Bohrkopfes das Bohrklein an der tiefsten Stelle der

Schachtsohle aufnehmbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Neigung des Bohrkopfes zur Schachtlängsachse wird die Schachtsohle in Schräglage erstellt und es wird möglich, mit Hilfe der am Bohrkopf vorgesehenen Aufnahmeschaufeln das Bohrgut in den Schaufeln beim Umlauf des Bohrkopfes nach oben zu transportieren, um es in den Aufnahmebereich der Fördereinrichtung gleiten zu lassen, und zwar unter Ausnutzung der Schwerkraft.

Vorzugsweise bildet die Drehachse des Bohrkopfes mit der Schachtlängsachse einen Winkel zwischen 35 und 50° und die die Schachtsohle bearbeitenden Werkzeuge sind in einer Ebene angeordnet. Dadurch wird eine glatte Schachtsohle mit einem Böschungswinkel geschaffen, der sicherstellt, daß das Bohrklein selbsttätig in die Tieflage rutscht, um dort mittels der Aufnahmeschaufeln aufgenommen zu werden.

Zwar ergibt sich durch die geneigte Anordnung des Bohrkopfes ein elliptischer Schachtquerschnitt, doch dieser läßt sich in vorteilhafter Weise in den meisten Fällen viel besser nutzen, vor allem, wenn die Hauptachse der Ellipse in Richtung des größten Gebirgsdruckes verläuft. Für Förderschächte sind elliptische Querschnitte ohnehin besser zu nutzen, weil dort zwei nebeneinander angeordnete Fördergefäße raumsparend anzuordnen sind.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fördereinrichtung in ansich bekannter Weise hydraulisch oder pneumatisch fördert und mit einer Übergabeschurre zusammenwirkt, die am Maschinenrahmen bzw. Bohrkopfträger ortsfest angeordnet ist und mit ihrer Aufnahmeöffnung in den Bereich des Bohrkopfes unterhalb der jeweiligen Entladeöffnung der Aufnahmeschaufeln hineinreicht. Die ansich bekannte hydraulische oder pneumatische Fördereinrichtung macht das Arbeiten in Bohrtrübe entbehrlich; die Förderleistung des Bohrkleins ist entsprechend groß, weil das Bohrklein im kritischen Bereich der Schachtsohle mechanisch gefördert und dadurch nahezu vollständig weggeladen wird, ohne daß zusätzliche Kratzförderer, Kratzbleche oder dergleichen Hilfsmittel vorzusehen sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fördereinrichtung ein Becherwerk ist, das in ansich bekannter Weise in eine zentrale feststehende Kammer des darum umlaufenden hohlen Bohrkopfes hineingreift, die mit der Entladeöffnung der jeweils oben befindlichen Aufnahmeschaufel in Verbindung steht. Auch die Verwendung mechanischer Fördereinrichtungen wird durch die vorliegende Erfindung effektiver, weil das vorgeschlagene Becherwerk optimale Bohrgutmengen zugefördert bekommt und somit eine hohe Ausbringleistung beim Wegfördern des Bohrkleins verzeichnet. Insgesamt wird dadurch eine höhere Leistungsfähigkeit der Schachtbohrmaschine erzielt, die dadurch entsteht, daß die bisherigen Schwachstellen bei der Abförderung des Bohrkleins durch die Schrägstellung des Bohrkopfes in Verbindung mit den vorgeschlagenen Mitteln und Maßnahmen ausgeschaltet werden.

Wenn aus bestimmten Gründen der Wunsch besteht, kreisrunde Schächte aufzufahren, kann nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgesehen werden,

daß der Bohrkopf mit seiner geneigten Drehachse um eine vertikale Achse drehbar ist. Diese Drehbewegung kann gegebenenfalls der Antrieb des Bohrkopfes mitmachen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben:

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Schachtbohrmaschine mit pneumatischer/hydraulischer Förderung und

F i g. 2 die Schachtbohrmaschine nach der Erfindung in Zusammenwirkung mit einem Becherwerk.

In Fi g. 1 ist mit 5 der Schacht bezeichnet, in dem die Vollschnittmaschine 1 bei 2 verspannt ist. Der Rahmen 3 der Maschine ist bei 4 gegenüber der Verspannung 2 in Schachtrichtung verschiebbar, wozu die Vorschubzylinder 5 vorgesehen sind. Der Bohrkopf ß der Schachtbohrmaschine ist um die Drehachse 7 durch die Motoren 8 drehangetrieben, wobei die Drehachse 7 in erfindungsgemäßer Weise um den Winkel α zur Schachtlängsachse geneigt ist. Durch diese Neigung der Drehachse 7 ergibt sich bei Anordnung der nicht dargestellten Abbauwerkzeuge eine Schachtsohle 9, die zur Horizontalen ebenfalls um den Winkel α geneigt ist. Diese Neigung der Schachtsohle 9 bewirkt, daß abgebautes Bohrklein zur tiefsten Stelle der Sohle 10 hinunterrutscht und von der dort befindlichen Aufnahmeschaufel 11, die am Bohrkopf 6 angeordnet ist, aufgenommen wird. Die mit dem Bohrkopf umlaufenden Schaufeln 11 nehmen das Bohrklein mit und werfen es im oberen Bereich 12 der Schachtsohle ab. Infolge der Schwekraft rutscht das Bohrklein in die Schurre 13 und wird von dieser in die pneumatische/hydraulische Fördereinrichtung 14 geleitet, die es über das Förderrohr 15 nach oben abtransportiert.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Bohrkopf ist im rückwärtigen Bereich konisch ausgebildet, damit das Bohrgut ungehindert in die Rutsche 13 gleiten kann. Diese ist seitlich angeordnet, um den natürlichen Gleitwinkel, der sich aus der Konusform und der Schräglage des Kopfes 6 ergibt, auszunutzen.

Eine andere Art der Abförderung ist in Fig.2 dargestellt. Die hinsichtlich der Rahmenkonstruktion entsprechend der F i g. 1 ausgebildete Schachtbohrmaschine ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel in Richtung der Schachtlängsachse A verschiebbar. Der Bohrkopf S ist ebenfalls um den Winkel <x zur Schachtlängsachse A geneigt, wodurch sich die schräge Schachtsohle 9 ergibt. Der Bohrkopf 6 selbst ist als Hohlkörper ausgebildet, der einen feststehenden, am Bohrkopfträger angeordneten Innenteil 7 aufweist, um den der die - nicht dargestellten - Bohrwerkzeuge tragende, die Sohle 9 bearbeitende Teil sowie die Schaufeln 11 umlaufen. Wie vorstehend zu Fig. 1 beschrieben, wird auch hier das Bohrklein im unteren Bereich 10 der Schachtsohle 9 durch die Schaufel 11 aufgenommen und in den oberen Bereich 12 der Schachtsohle transportiert, wo die Schaufeln über ihre Entladeöffnung 13 in das Innere des Bohrkopfes entleeren. Von dort gelangt das Bohrklein durch eine Rutsche IS in den Bereich des Becherwerkes 17, das mit seiner Aufnahmeseite in eine Art Kammer 18 hineingreift, von der aus das Bohrklein durch das Becherwerk 17 abtransportiert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Vollschnitt-Schachtbohrmaschine zum maschinellen Abteufen von Schächten aus dem Vollen, bestehend aus einem im Schacht verspannbaren Maschinenrahmen und einem daran angeordneten, in Schachtrichtung verschiebbaren drehangetriebenen Bohrkopf, dem eine Fördereinrichtung zum Abtransport des Bohrkleins zugeordnet ist und an dem mechanische Förderelemente angeordnet sind, die beim Umlauf des Bohrkopfes die Schachtsohle bestreichen und mit denen das Bohrklein in den Aufnahmebereich der in das Zentrum des Bohrkopfes hineingreifenden Fördereinrichtung transportierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (7) des Bohrkopfes (6) zur Schachtlängsachse (A) geneigt ist und daß die die Schachtsohle (9) bestreichenden Förderelemente aus am äußeren Umfang des Bohrkopfes (6) angeordneten Aufnahme-Schaufel (11) bestehen, mit denen beim Umlauf des Bohrkopfes (6) das Bohrklein an der tiefsten Stelle der Schachtsohle aufnehmbar ist.

2. Vollschnitt-Schachtbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (7) des Bohrkopfes (6) mit der Schachtlängsachse (A) einen Winkel zwischen 35 und 50° bildet und die die Schachtsohle (9) bearbeitenden Werkzeuge in einer Ebene angeordnet sind.

3. Vollschnitt-Schachtbohrmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (14) in an sich bekannter Weise hydraulisch oder pneumatisch fördert und mit einer Übergabeschurre (13) zusammenwirkt, die am Maschinenrahmen bzw. Bohrkopfträger (3) ortsfest angeordnet ist und mit ihrer Aufnahmeöffnung in den Bereich des Bohrkopfes (6) unterhalb der jeweiligen Entladeöffnung (19) der Aufnahmeschaufeln (11) hineinreicht.

4. Vollschnitt-Schachtbohrmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (17) ein Becherwerk ist, das in an sich bekannter Weise in eine zentrale feststehende Kammer (18) des darum umlaufenden hohlen Bohrkopfes (6) hineingreift, die mit der Entladeöffnung (19) der jeweils oben befindlichen Aufnahmeschaufel (11) in Verbindung steht.

5. Vollschnitt-Schachtbohrmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (6) mit seiner geneigten Drehachse (7) um eine vertikale Achse drehbar ist.