DE3605448A1 - Vorrichtung zur hereingewinnung und abfoerderung geologischer formationen im untertagebetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hereingewinnung und Abförderung geologischer Formationen im Untertagebetrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung im Tunnelbau einge­ setzt, so bearbeitet ihr Werkzeug im allgemeinen eine Gesteinsformation, während ihr Einsatz im Bergbau den Angriff des Werkzeuges in einem Mineral, z.B. in der Kohle ermöglicht. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Vortriebsmaschinen. Ist die Vortriebsmaschine als Teil­ schnittmaschine ausgebildet, so ist der Werkzeugträger ein Ausleger, an dem das Werkzeug als sogenannter Schneid­ kopf eine Mehrzahl von Meißeln trägt. Der Ausleger ist entsprechend der Bewegungsbahn der Meißelspitzen beweglich, die ihrerseits bei einem Querschneidkopf Schraubenlinien folgen, bei einem Längsschneidkopf dagegen Zykloiden beschreiben. Bei Schlagkopfmaschinen oder Senkeinrichtungen mit aktivierter Schaufel sitzt das Werkzeug ebenfalls an einem als Werkzeugträger dienenden Ausleger, der jedoch in der Regel weniger Freiheitsgrade benötigt.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene pneumatische Förderanlage vermeidet durch ihre saugende Arbeitsweise die bei Druckluftanlagen unvermeidliche, gegen das Austreten der Förderluft abgedichtete und zum Einstreuen in die Förderleitung dienende Einschleusung des Haufwerkes in den Querschnitt der Förderleitung und ermöglicht die Aufnahme des Haufwerkes unmittelbar durch die Mündung des Auslegers. Der Abscheider kann in mehreren Stufen arbeiten, um Grobkorn vor dem Feinkorn von der Förderluft zu trennen und diese Kornsysteme bestimmten Weiterförderungsanlagen oder unterschiedlichen Verwendungsarten zuzuführen. Eine solche pneumatische Förderanlage unterscheidet sich von einer Staubabsaugung mit dem Ziel der Entfernung insbe­ sondere gefährlicher, weil lungengängiger Stäube aus der Atemluft durch die Erfassung aller, auch der groben Hauf­ werksbestandteile, welche sonst bei der Hereingewinnung im Schrämverfahren unter erheblichem Staubanfall beim Lösen mit dem Werkzeug auf eine Ladeeinrichtung fallen und von dort mit unterschiedlichen Verfahren weitergefördert werden.

Die Erfindung geht von einer vorbekannten Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art aus. Diese ist allerdings nur zum Schachtabteufen in der Richtung von oben nach unten verwendbar. Das Werkzeug besteht dabei aus einer zentral stehenden Schneidwalze, die mit Hilfe des beweglichen Werkzeugträgers zunächst in die Sohle eindringt und dann das Pilotloch bis zum Profilschnitt aufweitet. Das hierbei anfallende Ausbruchmaterial wird unmittelbar an der Schneidwalze durch das vom Fahrerstand aus manipulierte Einlaufrohr der pneumatischen Abförderanlage abgesaugt.

Die bekannte Vorrichtung ist nicht für den Vortrieb in geologischen Formationen geeignet, welche sich mit Vortriebsmaschinen bearbeiten lassen, sondern beschränkt sich auf den Vortrieb im Salz. Denn die Schrämwalze muß unabhängig von dem Einlaufrohr betätigt werden. Das führt außerdem zu erheblichen Schwierigkeiten bei der notwendigen Abstimmung der beiderseitigen Bewegungsbahnen. Für die Hereingewinnung anderer geologischer Formationen ist man deshalb bislang darauf angewiesen, die beim Lösen auftre­ tenden Schwierigkeiten auf andere Weise zu bekämpfen. Dazu dienen allerdings noch nicht voll ausgereifte Verfahren, die darauf abzielen, mit Hilfe von Wasser den Staubanfall zu vermeiden und die den Steinkohlenbergbau beherrschende Gefahr der Zündung von anstehendem Grubengas durch die Funkenbildung beim Schneiden zu reduzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der als bekannt vorausgesetzten Art auf einfache Weise so auszubilden, daß sich deren Steuerung vereinfacht und ihre Arbeitssicherheit verbessert.

Gemäß der Erfindung wird das Nachführen des Einlaufrohres überflüssig, weil durch dessen Befestigung am Werkzeugträger die Bewegung des Einlaufrohres und des Werkzeugträgers in jeder Phase der Hereingewinnung einander entsprechen. Diese Befestigung ermöglicht die hinter dem Einlaufrohr einge­ schaltete Rohrverbindung durch ihre Gelenkigkeit, sofern der Werkzeugträger eine ebene dreidimensionale Bewegung ausführt bzw. durch ihre gegebenenfalls zusätzliche Dehn­ barkeit, wenn die Bewegung lediglich eine translatorische ist oder dreidimensional verläuft. Die Erfindung hat dabei den Vorteil, daß das mit dem Werkzeug unmittelbar gelöste Material ungeachtet seiner jeweiligen Korngröße ohne weiteres in die Mündung des Einlaufrohres überführt wird. Deswegen tritt am Werkzeug kein Staub auf und außerdem wird etwa anstehendes Grubengas ebenfalls sofort, jedoch in ungefährlicher Verdünnung durch die angesaugten Wetter abgesaugt. Dieser Erfolg wird zwangsläufig, d.h. unabhängig von dem Eingriff der Steuerung erreicht, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Regel keine zusätzlichen Staubbekämpfungseinrichtungen und Gasabsaugungen im unmittelbaren Bereich der bearbeiteten Gebirgsoberfläche voraussetzt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung beschränkt sich daher auch nicht auf die vergleichsweise günstigen Einsatzbedingungen von Vortriebsmaschinen im Salz, sondern läßt sich allgemein verwenden, weil das Lösen des Gebirges mit der Abförderung des Haufwerkes zusammenfällt und dabei weder das Werkzeug mit dem Haufwerk blockiert, noch das Einlaufrohr mit dem Haufwerk überlastet werden kann, da sich die Fördermenge der pneumatischen Anlage auf die Lösarbeit des Werkzeuges entsprechend abstimmen läßt.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 wird der Tatsache Rechnung getragen, daß je nach Eigenart und insbesondere Standsicherheit der hereinzugewinnenden geologischen Formationen nicht das gesamte Haufwerk unmittelbar am Werkzeug erfaßt werden kann. Häufig löst sich Haufwerk außerhalb des Einwirkungsbereiches des Werkzeuges von selbst oder muß, z.B. in der Streckensohle, gesondert hereingewonnen werden. Die hierfür vorgesehene Ausführungsform der Erfindung überträgt die Abförderung des am Werkzeug gelösten Materials auf dieses Haufwerk mit einer entsprechend vereinfachten Abförderanlage, die beide Haufwerke bewältigt.

Die Ausführungsform der Erfindung nach dem Patentanspruch 3 hat den Vorteil, daß das von dem Werkzeug nicht erfaßte Haufwerk zunächst zerkleinert wird, bevor es auf die Ladeschaufel geräumt wird. Sofern es darum geht, die Sohle zusätzlich nachzuarbeiten, kann das angetriebene Werkzeug auch zum Schneiden des Sohlenbereiches eingesetzt werden.

Dementsprechend richten sich die Merkmale des Patent­ anspruches 4 auf eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Sohle mit einer Schrämwalze vorgeschnitten wird. Der teleskopierbare Schwenkarm gestattet einerseits die Hereingewinnung des Sohlenbereiches. Andererseits ermöglicht er das Räumen des Haufwerkes mit der Schräm­ walze auf die Ladeschaufel.

Bei der Vorrichtung nach Anspruch 5 wird dagegen eine Transportschnecke verwendet, die das gelöste Haufwerk der Ansaugöffnung der Ladeschaufel zuarbeitet, wobei die Luftdurchlässigkeit durch entsprechende Maßnahmen gewährleistet wird.

Die Merkmale der im Patentanspruch 6 wiedergegebenen Ausführungsform der Erfindung eignen sich vor allem für Vortriebsmaschinen, die in der Regel ein Raupenfahrwerk und einen integrierten Förderer aufweisen, welcher das Fördergut von einer Ladeeinrichtung übernimmt und weiterfördert, um es einer von der Maschine abgetrennten Förderanlage zu übergeben. Ein in die Maschine integrierter Förderer kann bei dieser Ausführungsform der Erfindung dem Abscheider nachgeschaltet sein, oder er kann ganz entfallen, wenn die von dem Abscheider gebildete Übergabevorrichtung das Haufwerk an die von der Maschine abgetrennte Weiter­ förderungsanlage, z.B. einem Streckenband übergibt.

Die Merkmale des Patentanspruches 7 bezeichnen eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, bei der der Abscheider besonders einfach ausgebildet ist und sich deshalb für diejenigen Ausführungsformen der Erfindung besonders eignet, bei denen die pneumatische Förderanlage in die Maschine integriert ist.

Die Erfindung läßt auch eine Verbesserung selbst derjenigen Vorrichtungen zu, die als Schlagkopfmaschinen oder als Handgeräte, d.h. pneumatisch oder hydraulisch betriebene Druckluftwerkzeuge, insbesondere Abbauhämmer zur Hereingewinnung des Gebirges Verwendung finden. Hierfür eignen sich die Merkmale der Patentansprüche 8 und 9. In Durchbaustellen, bei der Herstellung von Kippstellen mit Sohleneinschnitten und beengten räumlichen Gegebenheiten, wie beim Senken und Erweitern unter bzw. hinter Gurtbandanlagen ergibt sich durch die pneumatische Förderanlage eine erhebliche Verringerung aufwendiger Handarbeit. Die Ringmanschette dient dann als "Saugschaufel". Besondere Vorteile bietet diese Ausführungsform der Erfin­ dung bei dem bisher zu aufwendigen sogenannten Festmachen der Abteufsohle in Kombination mit einem Abbauhammer. Die Ringmanschette ist vorzugsweise aufblasbar und dichtet unter Belassung der notwendigen Ansaugöffnungen den Saugdruck der pneumatischen Förderanlage ausreichend ab, um den Fördereffekt herbeizuführen.

Da erfindungsgemäß die Haufwerkbeseitigung am Ort der Entstehung, d.h. am Werkzeug selbst erfolgt, ergeben sich bei Abbauhämmern und deren Einsatz in gefährdeten Bereichen besondere Vorteile. Das gilt z.B. für das Bereißen von Mauerwerkstößen in Tagesschächten, wo die Erfindung den freien Fall des Haufwerkes in den Schacht vermeidet und eine Übergabe unmittelbar in einen Förderwagen oder einen Förderkorb ermöglicht. Baut man den Abscheider entsprechend ein, so kann das abgeschiedene Haufwerk als Versatzgut Verwendung finden, das sich zu seiner Ver­ festigung auch mit den üblichen Baustoffen zusammen verwenden läßt.

Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigt

Fig. 1 schematisch und in Seitenansicht eine Teilschnittmaschine mit Längsschneidkopf gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine abgebrochene Darstellung des Gegen­ standes der Fig. 1, welche die Saugschaufel wiedergibt,

Fig. 3 einen Abbauhammer gemäß der Erfindung und

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt an der Stelle IV der Fig. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Teilschnittmaschine (1) hat ein Raupenfahrwerk (2), auf dem sich der übliche Schwenkzylinder (3) eines Auslegers (4) abstützt, der eine nicht dargestellte Welle umschließt, welche den in Vor­ triebsrichtung konischen Längsschneidkopf (5) antreibt. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Längsschneidkopf mit einer Mehrzahl von Disken versehen, von denen einer bei (6) dargestellt ist. Er ist hohl ausgeführt und weist eine Reihe von Öffnungen auf, durch die Luft einströmen kann, deren Strömungsrichtung durch Pfeile angegeben ist, von denen einer das Bezugszeichen (7) trägt. Auch die Stirnseite (8) des Werkzeugkopfes (5) ist ausgespart, so daß gemäß der Pfeilrichtung auch an dieser Seite Luft einströmen kann.

Die axialen und radialen Öffnungen des Werkzeugkopfes sind an ein Einlaufrohr (10) angeschlossen, welches den Beginn einer pneumatischen Förderanlage (11) darstellt. Das Einlaufrohr ist mit Hilfe eines Flansches (12) an einen Verbindungsschlauch (13) angeschlossen und an dem Werkzeugträger (14) befestigt. Seine Mündung, die über den Axialkanal und die radialen Öffnungen des Werkzeuges (5) verlängert ist, zeigt auch den Eingriff der Disken (6). Mit Hilfe der Rohrverbindung (13) kann das Einlaufrohr (10) der Bewegung des Werkzeugträgers (14) folgen, ohne seine Verbindung mit den übrigen Teilen der pneumatischen Förderanlage (11) zu verlieren. Da die pneumatische Förderanlage (11) ebenso wie der Werkzeugträger (14) auf einem schwenkbaren Oberwagen (15) der Vortriebsmaschine (1) angeordnet sind, kann der Werkzeugträger (14) einen horizontalen Schwenkweg durchmessen. Die Bahnkurve der Disken (6) ist dann die einer Zykloide. Außerdem kann mit Hilfe des Schubkolben­ getriebes (3) der Werkzeugträger (14) nach oben und unten verstellt werden. Auch dieser Bewegung folgt die Rohr­ verbindung (13).

Die Rohrverbindung (13) endet an einer Rohrverzweigung (16). Diese stellt das Endstück einer kurzen Förderleitung (17) dar, welche die Verbindung zu einem Abscheider (18) herstellt. Der Abscheider ist als Gehäuse (19) ausgeführt, welches eine Einströmöffnung (20) aufweist, an deren Verlängerung eine Prallplatte (21) in das Gehäuse eingebaut ist. Auf diese trifft das Fördergut, das bei (22) schematisch wiedergegeben ist und wird dadurch abgebremst. Es gleitet auf einen in der Maschine integrierten Förderer (23), während ein hinter der Prallplatte im Gehäuse (19) angeordneter Zyklon (24) an seiner Spitze (25) staubförmiges und kleinstückiges Gut abscheidet und der aufsteigende Zentralstrom (26) des Zyklons von einem Gebläse (27) angesaugt wird, das zur Unterdruckerzeugung dient.

Die Rohrverzweigung führt über ein Verbindungsrohr (28) zu einem auf dem Oberwagen (15) befestigten Saugstutzen (29). An diesen ist eine allgemein mit (30) bezeichnete Saugschaufel angeschlossen. Deren Einzelheiten ergeben sich aus der Darstellung der Fig. 2. Danach hat die Saugschaufel eine starre Rückwand (31), die mit einem Deckblech bzw. einer Gummimanschette (32) einen Ansaugraum (33) bildet. Das Schaufelblech (34) endet an einer Schürf­ kante (35) (Fig. 1). Es entspricht der Sohlenbreite, die mit (S) in Fig. 2 angegeben ist. Die Vortriebsrichtung zeigt der Pfeil (36) an. Mit Hilfe einer Rohrverbindung (37) zum Rohrstutzen (29) wird gemäß den Pfeilen (38) Umgebungsluft angesaugt und Haufwerk (39) in den Ansaug­ raum (33) und von dort in die Rohrleitung (37) über den Rohrstutzen (29) befördert. Dieses Haufwerk gelangt ebenso wie das staub- und feinkörnige Haufwerk, welches am Werkzeug (50) anfällt, in den Abscheider (18).

Wie die Fig. 1 schließlich erkennen läßt, ist ein schwenkbarer sowie teleskopierbarer Ausleger (40) über der Saugschaufel angeordnet, der an seiner Spitze eine Schrämwalze (41) trägt. Die Schrämwalze dient einerseits dazu, durch Teleskopieren des Auslegers (40) das Haufwerk (39) auf das Schaufelblech (34) und gegebenenfalls in den Ansaugraum (33) zu räumen. Andererseits kann mit der Schrämwalze (41) die Sohle (42) vorgeschnitten werden, wobei der zurückhängende Stoß (43) bearbeitet wird.

Im Betrieb wird das am Werkzeug (5) anfallende staub- und feinkörnige Haufwerk wie beschrieben unmittelbar abgesaugt und zum größeren Teil in dem Zyklon (24) abgeschieden. Das grobstückige Haufwerk wird mit der Schrämwalze (41) zerkleinert und wie beschrieben auf das Schaufelblech geräumt, wobei auch der Stoß (43) bearbeitet wird. Grobstückiges Haufwerk wird dabei soweit zerkleinert, daß es die Querschnitte der Förderleitung (37, 29 und 28) passieren kann. Dieses Haufwerk wird zum größten Teil an der Prallplatte abgeschieden und gelangt auf den integrierten Förderer (23).

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Vorrichtung handelt es sich um einen oder mehrere Abbauhämmer (50), die als Werkzeugträger im Sinne der Erfindung dienen. Sie können hydraulisch über einen Verbindungsschlauch (51) angetrieben sein und besitzen als Werkzeug (52) eine übliche Abbauhammerspitze. Das Einlaufrohr ist als filternde Manschette (53) verwirklicht, welche in Richtung des Doppelpfeiles (54) zu verlängern bzw. zu verkürzen ist. Der Fördererrand (55) der das Einlaufrohr bildenden Manschette (53) ist an eine Ringmanschette (56) angeschlossen. Hierbei handelt es sich um einen ringförmigen Hohlkörper, dessen Innenraum (57) aufgeblasen werden kann. Damit wird die Ringmanschette auf dem hereinzugewinnenden Gebirge (58) mit Ausnahme der notwendigen Ansaugöffnung aufgepreßt und dichtet den von dem Gebläse (27) erzeugten Unterdruck ab. Bei dem Ausführungsbeispiel weist die Ringmanschette einen Saugkanal (59) auf, der radial verläuft und durch weitere gleichartige Saugkanäle ergänzt werden kann.

Mit Hilfe eines seitlichen Rohrstutzens (60) ist an die Manschette (53) ein Saugschlauch (61) als Rohrverbindung angeschlossen, der zu dem Rohrstück (17) führt, an dessen Ende die Einlauföffnung (20) des Abscheiders (18) liegt. Der Saugschlauch hat einen Rohrstutzen (62) durch den eine Wasserbedüsung erfolgen kann, weil der Abscheider (18) hinter der Prallwand (21) gemäß dem in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel nur einen erweiterten Strömungsquerschnitt bei (63) aufweist und daher keinen Staub abscheidet.

Der Abscheider ist stationär angeordnet und hat daher einen Sammelkasten (64) für das Haufwerk mit einem nicht dargestellten Haufwerksabzug bei (65).

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Hereingewinnung und Abförderung geologischer Formationen im Untertagebetrieb mit Hilfe eines über einen beweglichen Werkzeugträger angetriebenen Werkzeuges und mit einer pneumatischen Abförderanlage, deren Förderleitung ein bewegliches Einlaufrohr und einen Abscheider zur Trennung von Haufwerk und Förderluft aufweist, wobei die Bewegung des Werkzeuges und die Bewegung des Einlaufrohres derart aufeinander abgestimmt sind, daß das von dem Werkzeug hereingewonnene Haufwerk unmittelbar an dem Werkzeug abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufrohr (10, 53) an dem Werkzeugträger (14, 50) befestigt und mit seiner Mündung auf den Werkzeugangriff (6) ausgerichtet ist, und daß das Einlaufrohr (10, 53) mit Hilfe einer der Werkzeugbahn und der Bewegung des Werkzeuges (14) entsprechend gelenkigen und/oder dehnbaren Rohrverbindung (13) mit der Förderleitung (17) oder unmittelbar mit dem Abscheider (18) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (17) eine Rohrverzweigung (16) als Anschluß einer Ladeeinrichtung (30) für außerhalb des Saugzuges des Einlaufrohres (10, 53) gelöstes Haufwerk aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ladeschaufel (30) ausgebildeten Ladeeinrichtung ein angetriebenes, weiteres Werkzeug (41) zugeordnet ist, welches als Sohlenvorschneider und/oder als mit der Ladeschaufel (30) zusammenwirkender Räumer dient.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sohlenvorschneider als Schrämwalze (41) ausgebildet ist, die auf einem teleskopierbaren Schwenkarm (40) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Räumer (41) eine auf einem teleskopier­ baren Schwenkarm (40) angeordnete Transport­ schnecke dient.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Förderanlage (11) auf einem fahrbaren Maschinenrahmen (2) zusammen mit dem Werkzeugträger (14) angeordnet und ihr Abscheider (18) als Übergabevorrichtung für eine Weiter­ förderanlage (23) eingerichtet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (18) als Gehäuse (19) ausgebildet ist, das eine Einströmöffnung (20) und in deren Verlängerung eine Prallwand (21), unter der eine Austragsöffnung für an der Prallwand abgleitendes Haufwerk (22) und eine sich an diese anschließende Kammer aufweist, an die sich das zur Druckerzeugung in der pneumatischen Förderanlage (11) dienende Gebläse (27) anschließt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufrohr als federnde Manschette (51) eines Schlagkopfhammers (50, 52) ausgebildet ist, welche sich neben dem Werkzeug (52) auf dem Gebirge (58) abstützt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Dämmen des Saugdruckes an der Manschette (53) eine sich auf dem Gebirge abstützende Ringmanschette (56) mit aufblasbarem Innenraum (57) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kammer (63) ein Zykon (24) eingebaut ist, dessen nach unten gerichtete Öffnung (25) zur Staubabscheidung dient.

11. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die pneumatische Förderleitung (61) eine Wasserbedüsungseinrichtung (62) eingebaut ist.