DE3621506A1

DE3621506A1 - UNDERGROUND EXTENSION, ESPECIALLY DESTROYING HAZARD HAZARDED BY MOUNTAIN BLOWING

Info

Publication number: DE3621506A1
Application number: DE19863621506
Authority: DE
Inventors: Zdzislaw Sender; Jeremi Maciejewski; Leonard Liduchowski; Ryszard Borowik
Original assignee: KATOWICKIE GWARECTWO WEGLOWE K
Current assignee: KATOWICKIE GWARECTWO WEGLOWE K
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1987-01-08
Also published as: PL254324A1; GB8615991D0; GB2177476A

Description

Erfindungsgegenstand ist ein Untertageausbau zum Schutz von Abbau räumen, insbesondere für durch Bergschläge gefährdete Abbaustrebe, mit hydraulischen Stempeln aus Stempelunterteil und darin mit einem Kolben geführten Stempeloberteil.The subject matter of the invention is underground development to protect mining clear, especially for mining struts that are at risk of falling rocks, with hydraulic stamps from the lower part of the stamp and in it with one Piston-guided upper part of the stamp.

Beim Gewinnungsprozeß von bergbaulichen Rohstoffen in Untertagebe trieben werden allgemein zum Schutz des Arbeitsraumes von Abbau streben Metallausbauten mit hydraulischen Stempeln eingesetzt. Es gibt eine Menge von unterschiedlichen Typen dieser Stempel, die sich voneinander durch geringe technische Einzelheiten unterscheiden. Die allgemeine Wirkungsweise aller hydraulischen Stempel ist dagegen dieselbe. Sie besteht darin, daß jeder Stempel ein Stempelunterteil mit einer Emulsion für Hochdruck sowie ein Stempeloberteil mit Kol ben, das die Ausbaukappe stützt, aufweist. Die Stempel mit einer solchen Konstruktion erfüllen ihre Aufgabe auch im Falle ihrer Be lastung mit statischen Kräften.In the extraction process of mining raw materials in underground are generally driven to protect the work area from dismantling strive to use metal fittings with hydraulic rams. It are a lot of different types of these stamps that stand out distinguish from each other by minor technical details. The general mode of operation of all hydraulic rams is against it the same. It consists in the fact that each stamp is a lower part of the stamp with an emulsion for high pressure and a stamp upper part with col ben that supports the expansion cap. The stamp with one Such a construction also fulfills its task in the case of its loading load with static forces.

Im Falle der Belastung dagegen eines solchen Stempels mit dynami schen Kräften, die während eines Bergschlages auftreten, steigt der Emulsionsdruck in einer sehr kurzen Zeit einige Male unter dem Kol ben des Stempeloberteils an. Die Folge ist, daß sowohl das Stempel unterteil als auch andere Elemente des Untertageausbaus zerstört wer den und die Stempel ihre Aufgabe nicht mehr erfüllen können.In the case of loading, however, such a stamp with dynami forces that occur during a mountain strike increases Emulsion pressure a few times under the col in a very short time ben of the upper part of the stamp. The result is that both the stamp who destroyed as well as other elements of the underground development the and the stamp can no longer fulfill their task.

Um der überschüssigen Emulsionsdruckerhöhung bei einem Bergschlag vorzubeugen, versuchte man sogenannte Hochdrucküberdruckventile einzusetzen. Diese Ventile sollten eine gewisse Emulsionsmenge in dem Augenblick des Auftretens der Bergschlages aus dem Stempelunterteil austreten lassen, so daß der Emulsionsdruck innerhalb des Stempel unterteils nicht über den zulässigen Wert ansteigt. Bekannt sind eini ge Typen von Hochdrucküberdruckventilen, die sich voneinander durch konstruktive Einzelheiten unterscheiden. Der gemeinsame Fehler die ser Ventile ist aber ihre verhältnismäßig große Trägheit. Jeder Berg schlag setzt vom Gebirge eine große Menge der Energie frei, und zwar in einer Zeit, die kürzer als 0,1 Sekunde ist. In der so kurzen Zeit ist keines der bekannten Hochdrucküberdruckventile imstande aus dem Stempelunterteil eine ausreichende Menge der Emulsion abzulassen, was eine überschüssige Druckerhöhung innerhalb des Stempelunterteils und eine Zerstörung von Bestandteilen des hydraulischen Stempels zur Folge hat.To the excess increase in emulsion pressure in the event of a rock fall To prevent this, so-called high pressure relief valves were tried to use. These valves should have a certain amount of emulsion in them The moment when the mountain strike occurs from the lower part of the stamp Let out so that the emulsion pressure inside the stamp partly does not rise above the permissible value. Some are known Types of high pressure relief valves that differ from each other distinguish constructive details. The common mistake However, this valve is their relatively large inertia. Every mountain Schlag releases a large amount of energy from the mountains, namely in a time shorter than 0.1 second. In such a short time none of the known high pressure relief valves is capable of To drain a sufficient amount of the emulsion from the lower part of the stamp, which is an excess pressure increase within the lower part of the stamp and destruction of components of the hydraulic ram has the consequence.

Es erwies sich unerwartet, daß man diesen Nachteil beheben kann, falls man mit den entsprechend konstruierten hydraulischen Stempeln des Untertageausbaus einen Stoff einsetzt, der die dynamische Ener gie des Bergschlages absorbiert.It turned out to be unexpected that this disadvantage could be remedied if you use the appropriately designed hydraulic rams of underground development uses a material that the dynamic energy gie of the mountain strike absorbed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Untertageausbau die hydraulischen Stempel so auszubilden, daß bei dem Auftreten von Bergschlägen eine Zerstörung nicht eintritt.The invention has for its object in an underground development train the hydraulic rams so that when Mountain strikes do not result in destruction.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die hydraulischen Stem pel jeweils mit zwei Kolben versehen sind, die die Stempelunterteile in zwei ungleiche Kammern teilen, wobei die untere Kammer, begrenzt durch einen Schwimmkolben, annähernd ein konstantes Volumen auf weist und mit einer kleberig-elastischen Substanz ausgefüllt ist, die die Stoß- und Schwingungsenergie absorbiert, und daß die obere Kam mer zwischen den Kolben ein veränderliches Volumen aufweist und mit einer Wasser-Ölemulsion ausgefüllt ist.The invention solves the problem in that the hydraulic stem pel are each provided with two pistons that hold the lower parts of the stamp divide into two unequal chambers, the lower chamber being limited through a floating piston, approximately a constant volume points and is filled with a sticky-elastic substance that absorbs the shock and vibration energy, and that the upper cam mer has a variable volume between the pistons and is filled with a water-oil emulsion.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die hydraulischen Stempel jeweils mit zwei Kolben versehen sind, die das Stempelunter teil in zwei ungleiche Kammern teilen, wobei die obere Kammer mit einer bekannten Wasser-Ölemulsion und die untere Kammer, mit einem annähernd konstanten Volumen, mit einer kleberig-elastischen Sub stanz ausgefüllt ist, die die Stoß- und Schwingungsenergie absorbiert, wobei diese Kammern in dem unteren Teil des Stempelunterteils mit Hilfe eines Zwischenbodens voneinander getrennt sind sowie in diesen ein eingesetzter Differentialkolben geführt ist, dessen Hub der maxi malen Amplitude der Hangendendurchbiegung bei einem Bergschlag mit Höchstenergie entspricht, wobei zwischen dem Zwischenboden und dem Differentialkolben eine Schraubenfeder angeordnet ist.A preferred embodiment is that the hydraulic Stamps are each provided with two pistons that underneath the stamp divide part into two unequal chambers, the upper chamber with a well-known water-oil emulsion and the lower chamber, with a approximately constant volume, with a sticky-elastic sub filled in, which absorbs the shock and vibration energy, these chambers with in the lower part of the lower stamp part With the help of an intermediate floor are separated from each other as well as in these an inserted differential piston is guided, the stroke of the maxi paint the amplitude of the slope deflection during a mountain strike corresponds with maximum energy, being between the mezzanine and a coil spring is arranged in the differential piston.

Eine solche Konstruktion des Untertageausbaus ermöglicht in einer sehr kurzen Zeit, die der Zeit des Bergschlages entspricht, eine große Menge von Energie zu absorbieren, die dem Untertageausbau durch das Gebirge übertragen wird. Dank der Ausrüstung des mecha nisierten Untertageausbaus mit Stempeln, die die Konstruktion nach der Erfindung aufweisen, kann er die Energie des Bergschlages sogar mit den höchsten Kennwerten, z. B. 10¹⁰ J aufnehmen ohne beliebige Schäden an Ausbauteilen, was leider keines der bis jetzt bekannten Hochdrucküberdruckventile gewährleisten kann. Such a construction of the underground development enables a large amount of energy to be absorbed which is transferred to the underground construction through the mountains in a very short time, which corresponds to the time of the mining. Thanks to the equipment of the mecha nized underground construction with stamps that have the construction according to the invention, he can use the energy of the mountain strike even with the highest parameters, eg. B. 10 ¹⁰ J record without any damage to expansion parts, which unfortunately can not guarantee any of the high pressure relief valves known to date.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe subject of the invention is based on an embodiment explained in more detail in the drawing. Show it

Fig. 1 schematisch ein Stempelunterteil eines hydraulischen Stem pels mit einem Schwimmkolben im Längsschnitt und Fig. 1 schematically shows a lower stamp part of a hydraulic stem with a floating piston in longitudinal section and

Fig. 2 ein Stempelunterteil mit einem Differentialkolben ebenfalls im Längsschnitt. Fig. 2 is a lower stamp part with a differential piston also in longitudinal section.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, besitzt der hydraulische Stempel des Untertageausbaus nach der Erfindung ein Stempelunterteil 1, in das ein Kolben 2 mit seiner Kolbenstange 8 des Kolbenoberteils geführt ist, der mit einer Kappe des mechanisierten oder individuellen Unter tageausbaus verbunden ist. An der Unterseite des Stempelunterteils 1 ist ein anderer Kolben 4 untergebracht. Diese beiden Kolben 2, 4 teilen den Innenraum des Stempelunterteils in zwei ungleiche Kam mern, die untere Kammer 5, die im Stempelunterteil 1 durch den Schwimmkolben 4 begrenzt ist, weist ein annähernd konstantes Volu men auf, und ist mit einer kleberig-elastischen Substanz, vorzugs weise mit einer silicium-organischen Substanz, die die Stoß- und Schwingungsenergie absorbiert ausgefüllt. Die obere Kammer 6 dage gen, zwischen den beiden Kolben 2, 4, hat ein Volumen mit einer veränderlichen Größe, je nach dem Arbeitsgang, welcher in dem an gegebenen Augenblick der Untertageausbau ausführt. Diese Kammer 6 ist ausgefüllt mit einer bekannten Wasser-Ölemulsion, die allgemein in Gruben zur Speisung von hydraulischen Elementen der mechanisier ten Ausbauten Verwendung findet. Die Volumenänderung dieses Teiles des Stempelunterteils 1 des hydraulischen Stempels erfolgt bei dem Rauben des Untertageausbaus, dessen Verlagerung an eine neue Ar beitsstelle sowie während des wiederholten Spreizens des Untertageaus baus zwischen dem Hangenden und der Sohle des Abbaustrebes statt findet. Das Stempelunterteil 1 des hydraulischen Stempels kann auch von anderer Konstruktion sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. In der unteren Kammer 5 dieses Stempelunterteils 1 ist anstelle des Schwimmkolbens 4 ein Zwischenboden 7 befestigt und in diesen ist verschiebbar ein Differentialkolben 8 eingesetzt. Außerdem ist zwi schen dem Zwischenboden 7 und dem Differentialkolben 8 eine Schrau benfeder 8 angeordnet, deren Spannkraft das Gleichgewicht zur Druck differenz aus der Emulsion, die auf die Ober- und Unterfläche dieses Differentialkolbens wirkt, aufrechterhält. Überdies wird der Hub die des Kolbens so bemessen, daß er der maximalen Größe der Amplitude der Hangendendurchbiegung während eines Bergschlages mit Höchst energie entspricht.As can be seen from Fig. 1, the hydraulic stamp of the underground development according to the invention has a lower stamp part 1 , in which a piston 2 is guided with its piston rod 8 of the upper piston part, which is connected to a cap of the mechanized or individual lower day construction. Another piston 4 is accommodated on the underside of the lower stamp part 1 . These two pistons 2 , 4 divide the interior of the lower stamp part into two unequal chambers, the lower chamber 5 , which is delimited in the lower stamp part 1 by the floating piston 4 , has an approximately constant volume, and is with an adhesive-elastic substance, preferably filled with a silicon-organic substance that absorbs the shock and vibration energy. The upper chamber 6 dage gene, between the two pistons 2 , 4 , has a volume with a variable size, depending on the operation that is carried out at the given moment of the underground expansion. This chamber 6 is filled with a known water-oil emulsion, which is generally used in pits for feeding hydraulic elements of mechanized extensions. The volume change of this part of the lower stamp part 1 of the hydraulic stamp takes place during the robbery of the underground expansion, its relocation to a new work station and during the repeated spreading of the underground construction takes place between the hanging wall and the bottom of the mining strut. The lower stamp part 1 of the hydraulic stamp can also be of a different construction, as shown in FIG. 2. In the lower chamber 5 of this lower stamp part 1 , an intermediate base 7 is fastened instead of the floating piston 4 and a differential piston 8 is slidably inserted therein. Moreover, Zvi the intermediate base 7 and the differential piston 8 rule a Schrau arranged benfeder 8, the chucking force of the balance to the pressure difference from the emulsion, acting on the upper and lower surface of this differential piston, maintains. In addition, the stroke of the piston is dimensioned so that it corresponds to the maximum size of the amplitude of the slope deflection during a mountain strike with maximum energy.

Sowohl der Schwimmkolben 4 als auch der Differentialkolben 8 weisen Dichtungen auf, die ein Vermischen der Wasser-Ölemulsion in der obe ren Kammer 6 des Stempelunterteils 1 mit der kleberig-elastischen Substanz, die in der unteren Kammer 5 dieses Stempelunterteils 1 ein gefüllt ist, verhindern.Both the floating piston 4 and the differential piston 8 have seals which prevent mixing of the water-oil emulsion in the upper chamber 6 of the lower stamp part 1 with the adhesive-elastic substance which is filled in the lower chamber 5 of this lower stamp part 1 .

Während des Bergschlages wird in einer sehr kurzen Zeit, von unge fähr 0,1 Sekunde, eine große Menge von Energie vom Gebirge abge geben, d. h. auf den Untertageausbau übertragen, der sich in dem Bereich befindet, in dem der Bergschlag stattfinet. Dieser Effekt ist mit einer Hangendendurchbiegung verbunden, die der maximalen Größe der Amplitude des Bergschlages entspricht, die üblich eine Größenordnung von einigen bis einigen zehn Millimetern ausmacht.During the mountain strike, in a very short period of time, about 0.1 second, a large amount of energy released from the mountains give, d. H. transferred to the underground development, which is located in the Area where the mountain strike takes place. This effect is associated with a slope deflection that is the maximum Size of the amplitude of the mountain strike corresponds to the usual one On the order of a few to a few tens of millimeters.

In dem Untertageausbau nach der Erfindung wird die Energie des Bergschlages über den Kolbenstangen 8 und den Kolben 2 der Wasser- Ölemulsion übertragen, die in der Kammer 6 des Stempelunterteils 1 angeordnet ist. Die Druckerhöhung dieser Emulsion wird auf die Wände des Stempelunterteils 1 und auf den Schwimmkolben 4 übergeben, der sie in die unter ihm liegende kleberig-elastische Substanz weiterleitet, die die Kammer 5 des Stempelunterteils 1 ausfüllt. Diese Substanz wird diese Energie absorbieren und nivelliert damit den Überdruck der Emulsion, der in der Kammer 6 des Stempelunterteils 1 herrscht.In the underground development according to the invention, the energy of the rockfall is transmitted via the piston rods 8 and the piston 2 of the water-oil emulsion, which is arranged in the chamber 6 of the lower stamp part 1 . The increase in pressure of this emulsion is transferred to the walls of the lower stamp part 1 and to the floating piston 4 , which forwards them into the adhesive-elastic substance lying below it, which fills the chamber 5 of the lower stamp part 1 . This substance will absorb this energy and thus level the overpressure of the emulsion that prevails in the chamber 6 of the lower stamp part 1 .

Nach den Erfahrungen, die am Prüfstand ermittelt wurden, absorbiert 1 kg der kleberig-elastischen silicium-organischen Substanz die Ener gie eines Bergschlages der Größenordnung von 10⁵J, wobei die Druck verteilung in dieser Substanz die Gestalt einer Parabel aufweist und der Scheitel in einer geraden Linie mit der Wirkung der auf sie wir kenden Außenenergie liegt. Ein Teil der durch die Substanz absor bierten Energie wird der Sohle des Untertageraumes übergeben und der übrige Teil wird für das Abstützen von Stempeln auch in dem Arbeitszustand nach dem Bergschlag ausgenutzt.Based on the experience that was determined on the test bench, 1 kg of the adhesive-elastic, silicon-organic substance absorbs the energy of a mountain strike of the order of 10 ⁵ J, the pressure distribution in this substance having the shape of a parabola and the apex in one straight line with the effect of the external energy acting on it. Part of the energy absorbed by the substance is transferred to the bottom of the underground space and the rest is used to support stamps even in the working state after the rock fall.

Claims

1. underground development to protect mining areas, in particular for mining struts at risk of mining strikes, with hydraulic stamps from the lower part of the stamp and with a piston guided stem upper part, characterized in that the hydraulic stamps are each provided with two pistons ( 2 , 4 ) the lower parts of the stamp into two unequal chambers ( 5 , 6 ), the lower chamber ( 5 ), delimited by a floating piston ( 4 ), has approximately a constant volume and is filled with an adhesive-elastic substance that and vibration energy is absorbed, and that the upper chamber ( 6 ) between the pistons ( 2 , 4 ) has a variable volume and is filled with a water-oil emulsion.

2. Underground construction according to claim 1, characterized in that the hydraulic stamps are each provided with two pistons ( 4 , 8 ) which divide the lower stamp part ( 1 ) into two unequal chambers ( 5 , 6 ), the upper chamber ( 6 ) with a known water oil emulsion and the lower chamber ( 5 ), with an approximately constant volume, is filled with an adhesive-elastic substance that absorbs the shock and vibration energy, these chambers ( 5 , 6 ) in the lower part the lower part of the punch ( 1 ) are separated from each other with the help of an intermediate floor ( 7 ) and an inserted differential piston ( 8 ) is guided in the latter, the stroke of which corresponds to the maximum amplitude of the slope deflection during a mountain impact with maximum energy, the intermediate floor ( 7 ) and the differential piston ( 8 ) is arranged a coil spring ( 9 ).