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Stützenschutzbergbauausbau
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stützenschutzbergbauausbau, der
bei der Gewinnung von Flötzen unterschiedlicher Dicke in Gruben angewandt wird und
einen Schutz sowie eine Kappe aufweist, die mit in der Sohlschwelle aufgesetzten
Stempeln abgestützt sind, wobei die Sohlschwelle mit dem Schutz mittels von Verbindern
eines Lemniskatensystems verbunden ist.
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Bekannt sind Stützenschutzausbauten, die das Lemniskatensystem enthalten,
die insbesondere in gebrächem Gebirge verwendet werden, wo die Gefahr des Abreißens
von Firstgesteinen besteht. In diesen Ausbauten werden die Proportionen der Länge
des Schutzes und der Verbinder des Lemniskatensystems ebenso wie ihre gegenseitige
Anordnung in dem Raum derart zugepaßt, daß die Kappenpunkte während ihrer Bewegung
in der Vertikalebene sich über den Abschnitt der Bernoulli-Lemniskate bewegen, der
längs der y-Achse in der Nähe des Durchschnitts der Achse des Rechteckbezugssystems
verläuft. Die Trajektorie der Bewegung der Kappenpunkte hat die Form eines an den
Seiten sehr abgeflachten Buchstaben 5, was aufzeigt,
daß bei Änderung
der Ausbauhöhe Längsbewegungen der Kappe auftreten. Diese Bewegungen beim Spreizen
des Ausbaus oder der Druck des Firstes auf die Kappe bewirken, daß zwischen dieser
Kappe und dem First eine Reibungskraft von großem Wert entsteht. Diese Kraft wird
durch den Schutz des Verbinders und die Kappe übertragen. Im Zusammenhang damit
muß die Festigkeit dieser Sätze und damit ihre Masse solcherweise zugepaßt sein,
daß sie neben den Kräften, die vom Ausbauwiderstand stammen, auch die Reibungskräfte
zwischen der Kappe und dem First übertragen.
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Bekannt ist aus der US-PS 4 155 675 ein hydraulischer schreitender
Bergbauausbau, der aus der Kappe und Sohlschwelle besteht, zwischen welchen die
Stempel gespreizt sind, ebenso wie aus Verbindern des Lemniskatensystems, die den
Schwengel mit der Sohlschwelle verbinden. In der Kappe dieses Ausbaus, der gelenkig
mit dem Schwengel verbunden ist, sind gelenkig zwei Streben befestigt, von denen
jede aus zwei in Reihe verbundenen Hilfsmotoren gebildet ist. An beiden Seiten der
Schutzbefestigung sind an der Kappe gelenkig zwei Ausgleichszylinder befestigt,
die im System sind, das die Kontur des Buchstaben V bildet. Die Ausgleichszylinder
sind analog wie Verbinder des Lemniskatensystems konstruiert, d.h. daß sie hydraulische
Hilfsmotoren sind, die in Reihe verbunden sind.
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Falls die Ausbaukappe unter Wirkung des Drucks des Gebirges oder Änderung
der Höhe von Stempeln in die Schräglage eingeführt wird, strecken sich die Ausgleichszylinder
oder rutschen nach dem Krängungswinkel hinunter, wobei die Lage der Kappe wiederhergestellt
wird, die der Sohlschwelle parallel ist. Eines von Zugmitteln des Lemniskatensystems
ist von in Reihe verbundenen hydraulischen Hilfsmotoren gebildet, was zur Folge
hat, daß dieses Zugmittel eine veränderliche Länge hat, wodurch die Kappe die Bewegung
gewinnt, die der Sohlschwelle parallel ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es im System der Sektion des Ausbaus die
Kräfte zu beseitigen, die von der Reibung zwischen der Kappe und dem First stammen,
was der Kappe ein Anhaften an dem First ermöglichen soll ohne Verschiebung über
ihn während des Spreizens der Sektion oder des Drucks des Gebirges auf die Sektion,
wobei in der Konstruktion die Anwendung von großen Hilfsmotoren, die sehr große
Kräfte übertragen, nicht notwendig ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Stützenschutzbergbauausbau mit
den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Das Ziel der Erfindung wurde in dem Stützenschutzbergbauausbau insbesondere
erreicht durch Verbindung der Kappe mit dem Schutz mittels wenigstens eines Verbinders,
wobei an der Struktur des Ausbaus im Bereich der Verbindung des Verbinders mit dem
Schutz ein Ende wenigstens einer Strebe mit veränderlicher Länge gelenkig befestigt
und das zweite Ende dieser Strebe gelenkig an der Kappe befestigt ist; die Verbinder
und die Streben sind symmetrisch zur Ebene der Kappensymmetrie angeordnet. Es ist
günstig, wenn die Strebe durch zwei hydraulische Hilfsmotoren gebildet ist, die
in Reihe verbunden und mit den Kolbenflächen einander zugewandt sind. Diese Hilfsmotoren
sind durch eine vertikale Wand getrennt und ihre Räume sind mit Überlaufventilen
versehen. Der Verbinder ist mit der Kappe und dem Schutz mit Wälzgelenken mit horizontalen
Achsen verbunden.
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Größere Vorteile sind zu erreichen, wenn der Verbinder mit der Kappe
mittels eines Kugelgelenks und mit dem Schutz mittels
eines Wälzgelenks
mit horizontalen Achsen verbunden ist und weiter, wenn der Verbinder mit der Kappe
mittels eines Kreuzgelenks mitzueinander senkrechten Achsen, die horizontal angeordnet
sind, und mit dem Schutz mittels eines Kreuzgelenks mit einer horizontalen Achse
und der anderen als Hochachse verbunden ist.
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In diesen zwei letzten Fällen ist das Gelenk, das die Zylinder mit
dem Schutz verbindet, das Kugel- oder Kreuzgelenk, dessen horizontale Drehachse
mit der Achse des Gelenks, das den Schutz mit dem Verbinder verbindet, identisch
ist.
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Der erfindungsgemäße Stützenschutzbergbauausbau ist im folgenden an
Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 einen Ausbau in Seitenansicht, mit Wälzgelenken, Fig. 2 eine Rückansicht
mit dem Teilausschnitt, der die Verbindung des Verbinders mittels Kugel- und Wälzgelenken
zeigt, Fig. 3 eine Rückansicht mit dem Teilausschnitt, der die Verbindung des Verbinders
mit Hilfe von Kreuzgelenken zeigt, Fig. 4 einen Ausbau in Seitenansicht, Fig. 5
eine Seitenansicht mit zwei Zapfen, Fig. 6 eine Vorderansicht, Fig. 7 einen Ausbau
in Seitenansicht,
Fig. 8 eine Seitenansicht mit dem Bruchschutz,
dessen Gelenke sich an einer gemeinsamen Achse mit dem Verbinder befinden, Fig.
9 ein hydraulisches System des Ausbaus, und Fig. 10 ein Fragment des hydraulischen
Systems in Modifikation der Ausführung.
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In Fig. 1 ist eine Kappe 1 eines Stützenschutzbergbauausbaus gelenkig
mit einem Verbinder 2 verbunden. Das zweite Ende des Verbinders 2 ist gelenkig mit
einem Schutz 3 verbunden, der mit der Sohlschwelle 4 mit Hilfe von Verbindern eines
Lemniskatensystems 5 verbunden ist. Die Kappe 1 ist mit Stempeln 6 abgestützt, die
in der Sohlschwelle 4 aufgesetzt sind. In der Ausführungsmodifikation ist die Kappe
1 mit einer Reihe von Stempeln 6 abgestützt und die zweite Reihe von Stempeln 6a
stützt den Schutz 3 ab. An der Ausbaustruktur im Bereich der Verbindung des Verbinders
2 mit dem Schutz 3 ist gelenkig ein Ende wenigstens einer Strebe 7 mit veränderlicher
Länge befestigt und das zweite Ende der Strebe 7 ist gelenkig an der Kappe 1 befestigt.
Die Verbinder 2 und die Streben 7 sind symmetrisch zur Ebene der Symmetrie x der
Kappe 1 situiert. Zwei hydraulische Hilfsmotoren 8, 9, die in Reihe verbunden und
durch die Vertikalwand 10 getrennt sind, bilden die Strebe. Die Verbinder 2 sind
mit der Kappe 1 und dem Schutz 3 durch Wälzgelenke 11, 12 mit horizontalen Achsen
verbunden.
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Andere Beispiele der Verbindung des Verbinders 2 mit der Kappe 1 und
dem Schutz 3 sind die Verbindung des Verbinders 2 mit der Kappe 1 mit Hilfe eines
Kugelgelenks 13 und mit dem Schutz 3 mit Hilfe eines Wälzgelenks 12 mit der horizontalen
Achse
c. Der Verbinder 2 kann auch mit der Kappe 1 verbunden sein mittels eines Kreuzgelenks
14 mit den Achsen a, b, die zueinander senkrecht und die horizontal situiert sind,
und mit dem Schutz 3 mit Hilfe eines Kreuzgelenks 15 mit einer horizontalen Achse
c und der anderen Hochachse d. In diesen zwei letzten Fällen ist ein Gelenk 16,
das die Zylinder 7 mit dem Schutz 3 verbindet, ein Kugel- oder Kreuzgelenk, dessen
horizontale Drehachse mit der Achse des Gelenks 12 identisch ist. In Fig. 1 ist
die Strebe 7 mit dem Verbinder 2 mittels des Gelenks 16 verbunden, das neben dem
Gelenk 12 liegt. Falls das Gelenk 16 die Strebe 7 mit dem Schutz 3 verbindet, muß
es eine horizontale Achse haben, die identisch mit der Achse des Bolzens 12 ist.
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Während der Bewegung der Kappe 1 nach oben oder nach unten lenkt unter
dem Einfluß der Wirkung von Stempeln 6 das untere Ende des Verbinders 2 nach Anordnung
der Kappe 1 leicht nach links oder nach rechts aus, was die Strebe 7 ermöglicht.
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In der Anfangsanordnung im Fall der Anwendung der zwei Hilfsmotoren,
die in Reihe verbunden sind, befinden sich die Kolben in Endlagen, und zwar der
Kolben des Oberzylinders kommt in Berührung mit dem Boden und die Kolbenstange des
zweiten Kolbens ist gänzlich vorgeschoben. Beim Ablenken des Untergelenks des Verbinders
2 nach rechts behält der Kolben des hydraulischen Hilfsmotors 9 der Strebe 7 die
Ausgangsstellung und der Kolben des hydraulischen Hilfsmotors 8 der Strebe 7 wird
von der Wand 10 weggeschoben. Beim Ablenken des Untergelenkes des Verbinders 2 nach
links behält der Kolben des hydraulischen Hilfsmotors 8 die Ausgangsstellung und
der Kolben des hydraulischen Hilfsmotors 9 wird in Richtung der Wand 10 vorgeschoben.
Die Bewegungen von Kolben in Hilfsmotoren können selbsttätig erfolgen, was mit dem
Spreizen der Kappe oder mit dem Verklemmen des Ausbaus durch Gebirge verbunden ist.
Man
kann ein Steuersystem der Strebenlänge einführen, in welchem
die Möglichkeit des Erzwingens der Abzieh- oder Spreizkraft in der Strebe besteht.
Mit einer solchen Konstruktion des Ausbaus wurden die vorteilhafteren Druckverteilungen
auf die Sohle und den First erzielt dank der Möglichkeit der Auswahl der gewünschten
Richtung der Resultate der Widerstandskraft.
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In Fig. 4 ist an der Struktur desAusbaus ein Hebel 18 befestigt. Er
ist mit Hilfe eines Gelenks 24 am Oberende des Schutzes 3 befestigt, wobei der Hebel
einen Rundzapfen 18a besitzt, dessen Achse parallel zur Arbeitfsfläche der Kappe
1 ist. Der Zapfen 18a ist drehbar und verschiebbar in der Öse 20 aufgesetzt, die
mit der Kappe 1 verbunden ist. Der Hebel 18 ist wenigstens mit einer Strebe 17 mit
veränderlicher Länge abgestützt, deren eines Ende mittels eines Gelenkes 21 an dem
Hebel 18 befestigt ist, während das zweite Ende dieser Strebe 17 mittels eines Gelenkes
19 an dem Schutz 3 befestigt ist.
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Die Kappe 1 ist wenigstens mit einer Strebe 7 mit veränderlicher Länge
abgestützt, deren eines Ende mittels eines Gelenkes 22 an der Kappe 1 befestigt
ist, während das zweite Ende eine Gelenkverbindung 23 mit dem Hebel 18 hat, wobei
der Bruchschutz 3, der Verbinder 2, der Hebel 18 und die Strebe 7 Gelenke an einer
gemeinsansn Achse haben.
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Ein anderes Beispiel bildet die Lösung, die in Fig. 5 und 6 dargestellt
ist, in welcher der Verbinder 2 mit dem Hebel 18 vereinigt ist und das Gelenk 11
als Zapfen 18b geformt ist, der verschiebbar und drehbar in einem Sitz 25 steckt,
der an der Kappe 1 befestigt ist. Die Zapfenachse 18b deckt sich mit der Zapfenachse
18a. Die gemeinsame Achse der Zapfen 18a und
18b ist parallel zur
Arbeitsfläche der Kappe 1, und situiert in der Vertikalebene verläuft die Symmetrieachse
der Kappe 1.
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Beim Spreizen des Ausbaus mit Hilfe von Stempeln 6 wird die Kappe
1 über die Lemniskatenkurve nach oben verschoben. Zwischen der Fläche der Kappe
1 und dem First wird die Reibungskraft manifest, die der Druckkraft und dem Reibungskoeffizienten
proportional ist. Diese Reibungskraft, nach Gewinnung eines entsprechenden Werts,
bewirkt das Uberwinden des Wistands der Strebe 7. Das bis jetzt versteifte Dreieck
1, 2, 18 wird nachgiebig, was zur Folge hat, daß die Bewegung der Kappe 1, die der
Fläche des Firsts parallel ist, aufhört und die Horizontalkomponente der Verschiebung
des Lemniskatenwerks mit der Bewegung des Zapfens 18a oder der Zapfen 18a und 18b
rekompensiert wird. Die Elemente des Hebels 18 und der Kappe 1 ermöglichen die Versetzung
der Kappe 1 gegenüber der Achse 18 längs der Achse von Zapfen 18a - 18b sowohl vorwärts
als auch rückwärts von der Ausgangsstellung aus und die Drehung gegenüber der Achse
von Zapfen. Die Lage der Kappe 1 gegenüber dem Hebel 18 wird durch Zylinder 7 eingestellt
und festgelegt.
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In Fig. 7 ist die Kappe 1 mittels wenigstens eines Verbinders 27 mit
einem Hebel 26 verbunden. Der Verbinder 27 ist durch ein Gelenk 30 mit der Kappe
1 und durch ein Gelenk 28 mit dem Hebel 26 verbunden. Das zweite Ende des Hebels
26 ist durch ein Gelenk 31 mit dem Oberende des Schutzes 3 verbunden, der mit der
Sohlschwelle 4 mit Hilfe von Verbindern des Lemniskatensystems 5 verbunden ist.
Der Hebel 26. ist mit der Strebe 17 abgestützt, deren eines Ende gelenkig an dem
Hebel 26 befestigt ist, während das zweite Ende der Strebe 17 eine Gelenkverbindung
mit dem Bruchschutz 3 besitzt. Die Achsen, die durch Gelenke 30-11 und 28-29 ebenso
wie 30-28 und 11-29 gehen, bilden ein Parallelogramm, d.h. eine Doppelkurbel mit
gegenüberliegenden Elemente, deren Länge gleich ist. Mit der
Struktur
des Ausbaus ist an dem Verbinder 27 gelenkig ein Ende wenigstens einer Strebe 7
mit veränderlicher Länge befestigt und das zweite Ende ist gelenkig an der Kappe
1 befestigt.
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Ein anderes Beispiel ist die Versteifung der Doppelkurbel durch Befestigung
der Strebe 7 mit einem Ende gelenkig an der Kappe 1 und mit dem zweiten Ende mittels
des Gelenkes 23 an dem Verbinder 2, an den Gelenken 29 und 31 und an der gemeinsamen
Achse.
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In Fig. 9 ist der aktive Raum 8 und der Unterkolbenraum des Stempels
6 gleichzeitig mit einem Abfluß oder mit einer Pumpe durch Verteiler 43 verbunden.
Die Räume A, A' von Hilfsmotoren 8, 9 und der Uberkolbenraum des Stempels 6 sind
gleichzeitig mit der Pumpe oder mit dem Abfluß durch Verteiler 43 verbunden. Der
Raum A wird mit einem Rückschlagventil 46 abgeschlossen und mit einem Uberlaufventil
48 gesichert.
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Das Rückschlagventil 46 wird mit dem Druck vom aktiven Raum B gesteuert.
Der aktive Raum B ist mit einem Schwellenventil 40 verbunden, das von einer Leitung
60, die den Unterkolbenraum des Stempels 6 speist und mit dem Druck von dieser Leitung
60 gesteuert wird. Der Unterkolbenraum des Hilfsmotors 6 ist mit einem Rückschlagventil
45 geschlossen, das mit dem Druck von dem Uberkolbenraum des Hilfsmotors 6 gesteuert
wird und mit einem Uberlaufventil 49 gesichert ist. Der aktive Raum B ist mit einem
Rückschlagventil 51 abgeschlossen und mit einem Üverlaufventil 50 gesichert. Der
Raum A des Hilfsmotors 9 ist mit einem Rückschlagventil 41 abgeschlossen.
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In Fig. 10 befindet sich vor dem Schwellenventil 40 von der Seite
des Verteilers 43 ein Rückschlagventil 42, was zur Folge hat, daß das Schwellenventil
40 von dem Unterkolbenraum des
Stempels 6 oder vom Netz vor dem
Rückschlagventil 45 gespeist sein kann.
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In der Ausgangsstellung wird der Ausbau gelöst und die Kappe 1 kommt
nich in Berührung mit dem First. Die Kolben der Hilfsmotoren 8, 9 befinden sich
in Endlagen.
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Zwecks Spreizens des Stempels 6 wird unter seinen Kolben der Speisedruck
durch den Verteiler 43 und das gesteuerte Rückschlagventil 45 zugeführt. Nach Berührung
der Kappe 1 mit dem First wird die Kappe 1 durch Reibungskopplung zwischen dem First
und der Kappe stillgesetzt. Das Untergelenk 12 des Verbinders 2 wird nach rechts
oder links verschoben nach der Auswahl von Lemniskatenverbindern 5, komprimierend
die Flüssigkeit in einem der Hilfsmotoren 8, 9. Im Ausführungsbeispiel wird angenommen,
daß das Gelenk 20 nach rechts gegen die Strebe verschoben wird. In dem Raum des
Hilfsmotors 8 wird die Flüssigkeit komprimiert und durch ein Uberlaufventil 48 durchgedrückt.
Nach Erreichung des Einstelldrucks an dem Schwellenventil 40 wird dieses Ventil
umgesteuert und der Speisedruck wird in den aktiven Raum B des Hilfsmotors 8 und
gleichzeitig in das Rückschlagventil 46 geführt, wodurch der Raum A des Hilfsmotors
8 mit dem Abfluß verbunden wird. Der Flüssigkeitsdruck in dem aktiven Raum B spreizt
das System von Zylindern, wirkend mit der aktiven Kraft, die vorzugsweise in Richtung
der Strebfront gerichtet ist. Der Druck in dem Raum A' des Hilfsmotors 9 wird durch
ein Uberlaufventil 47 kontrolliert.
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Wenn das Gebirge den Ausbau verklemmt, ist der Druck unter dem Kolben
des Stempels 6 immer derselbe wie der Druck in dem aktiven Raum B. Der maximale
Druck unter dem Stempel und in dem Raum B ist durch ein Uberlaufventil 49 begrenzt.
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Beim Rauben des Ausbaus wird der Verteiler 43 verstellt, wodurch der
Druck über den Kolben des Stempels 6 und gleichzeitig
in das gesteuerte
Rückschlagventil 45 zugeführt wird, das die Verbindung des Unterkolbenraums des
Stempels 6 mit dem Abfluß zur Folge hat. Gleichzeitig wird der Speisedruck durch
die Rückschlagventile 46, 41 in den Räumen A, A' der Hilfsmotoren 8,9 zugeführt,
was die Verschiebung von Kolben in die Endlage verursacht. Der aktive Raum B ist
mit dem Abfluß verbunden, da das Schwellenventil 40 infolge des Druckabfalls in
dem Unterkolbenraum des Stempels 6 umgesteuert wurde.
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