DE3741460C2

DE3741460C2 - Schildvortriebseinrichtung mit einer Druckkammer zur Aufnahme eines Gaspolsters

Info

Publication number: DE3741460C2
Application number: DE3741460A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dr Ing Conrad
Original assignee: Westfalia Becorit Industrietechnik GmbH
Current assignee: Sandvik Mining and Construction GmbH
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2007-12-09
Also published as: DE3741460A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild zum wahlweisen Ein satz als Erddruck-, Druckluft- oder Stützflüssigkeitsschild mit einer mechanischen und einer hydraulischen Fördereinrichtung sowie einer Einrichtung für eine Flüssigkeitsstützung der Ortsbrust.

Für den Tunnel- oder Stollenvortrieb in standfesten oder nicht standfesten Böden werden Vortriebsschilde eingesetzt, die mit tels am Ausbau, zum Beispiel einem Tübbingausbau, abgestützter Schildpressen vorgepreßt werden und in denen eine Tunnelbohrma schine gelagert ist. Beim Einsatz solcher Vortriebsschilde in nicht standfesten Böden ist es notwendig die Ortsbrust abzu stützen, da ein Auslaufen der Ortsbrust zu Setzungen an der Oberfläche führen kann, was in überbautem Gelände unbedingt zu vermeiden ist. Bei derartigen Vortriebsschilden mit Einrich tungen zum Abstützen der Ortsbrust unterscheidet man im allge meinen zwischen Erddruckschilden, Druckluftschilden und Stütz flüssigkeitsschilden.

Als Erddruckschilde werden Schilde bezeichnet, bei denen der mechanisch gelöste Boden die Abbaukammer des Schildes voll ständig ausfüllt.

Das hereingewonnene Mineral bewirkt die Stützung der Ortsbrust. Die Schildvortriebsgeschwindigkeit und der Bodenabzug über ei ne Transportschnecke sind dabei genau koordiniert. Mit Hilfe entsprechender Erddruckmessungen vor Ort werden der Bodenab zug und die Hereingewinnung der Ortsbrust so aufeinander abge stimmt, daß kein Materialdefizit an der Ortsbrust und damit keine Setzungsgefahr entsteht. Bei Erddruckschilden wird das abzufördernde Material oft zerkleinert und durch Zugabe ei ner entsprechenden Suspension gut transportabel gemacht. Die Schilde weisen deshalb an der Rückseite ihrer Abbauwerkzeuge Knetarme auf, die das hereingewonnene Mineral in einen weich plastischen und damit von der Transportschnecke leichter för derbaren Zustand bringen (GB-PS 15 70 329).

Bei Tunnelauffahrungen in grundwasserführenden Böden ist der Einsatz von Druckluftschilden oder Schilden mit flüssigkeits gestützter Ortsbrust bekannt. Bei solchen Schilden wird die Ortsbrust durch ein Druckmedium z. B. Luft oder Stützflüssig keit gehalten. Zur Regelung des Stützflüssigkeitsdruckes sind bei derartigen Schilden verschiedene Methoden bekannt. Es ist beispielsweise üblich, die durch eine Schottwand abgetrennte Abbaukammer mit einer zusätzlichen Tauchwand auszurüsten und die Stützflüssigkeit durch ein zwischen Schottwand und Tauch wand angeordnetes Gaspolster zu beaufschlagen (DE-GM 85 30 392).

Durch die DE-OS 34 45 578 ist es außerdem bekannt, die durch eine Schottwand abgetrennte, mit Stützflüssigkeit gefüllte Abbaukammmer an nachgeschaltete Ausgleichsbehälter anzuschlie ßen. Diese Ausgleichsbehälter, die unter einem Gasdruck ste hen, sind im rückwärtigen Schildraum angeordnet und mit der Abbaukammer über eine relativ voluminöse Hydraulikleitung verbunden.

Eine weitere Möglichkeit der Stützflüssigkeitsdruckregelung ist in der DE-PS 35 33 425 beschrieben. Bei dieser Vortriebs einrichtung ist die Schottwand in Bezug auf die Schildlängs achse beweglich gelagert und beaufschlagt über einstellbare Federanordnungen, die in der Abbaukammer befindliche Stütz flüssigkeit.

Nachteilig bei den vorbeschriebenen Einrichtungen ist vor allem, daß sie im Aufbau relativ aufwendig und damit teuer sind. Außerdem engen die zusätzlichen Einrichtungen den ohnehin knappen Arbeitsraum in solchen Vortriebsschilden weiter ein bzw. erschweren den Zugang zu der Abbaukammer erheblich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen wahl weise als Erddruck-, Druckluft- oder Stützflüssigkeitsschild einsetzbaren Vortriebsschild so zu gestalten, daß eine Rege lung des Druckes der in der Abbaukammer befindlichen Stütz flüssigkeit unter Verwendung vorhandener Einbaukomponenten erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß die mechanische Fördereinrichtung, die beim Einsatz des Vor triebsschildes als Erddruckschild zur Abförderung des an der Ortsbrust hereingewonnenen Minerals verwendet wird, bei einem Einsatz des Vortriebsschildes mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust nicht benötigt wird und in diesem Fall die Funktion einer Druckkammer zur Beaufschlagung der in der Abbaukammer befindlichen Stützflüssigkeit mit einem Gaspolster übernehmen kann.

Die mechanische Fördereinrichtung weist aus diesem Grunde ein druckfestes Schneckengehäuse auf, das im Sohlbereich des Vor triebsschildes druckdicht an die Rückseite der Schottwand an geflanscht ist.

Der Eingang des Schneckengehäuses ist über einen Durchbruch in der Schottwand mit der Knetkammer und somit auch mit der Ab baukammer des Vortriebsschildes verbunden. Der Ausgang des Schneckengehäuses ist über eine Schleusenklappe luftdicht verschließbar. Am Schneckengehäuse ist ein Anschlußhahn ange ordnet, über den die Druckkammer mit einem Druckmedium beauf schlagt werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind dem nachfolgend an hand der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel entnehm bar.

Die Figur zeigt einen wahlweise als Erddruck-, Druckluft- oder Stützflüssigkeitsschild einsetzbaren Vortriebsschild mit einer als Druckkammer ausgebildeten mechanischen Fördereinrichtung.

Der Vortriebsschild 1 weist, wie bekannt, einen Schildmantel 2 auf. Der vordere Schildmantelbereich 3 bildet in Verbindung mit einer Schottwand 4 eine zur Ortsbrust hin offene Abbau kammer 5. In der Abbaukammer 5 arbeitet ein Gewinnungskopf 7, der über eine Lager- und Antriebswelle 6 drehbar in einem Lagergehäuse 8 mit Lagern 9 und Dichtelementen 10 gelagert ist und von einem oder mehreren Hydraulikantrieben 11 beauf schlagt wird.

Der Gewinnungskopf 7 weist vorzugsweise fünf Gewinnungsarme 12 mit Schneidwerkzeugen 13 auf. In der Mitte des Gewinnungs kopfes 7 ist ein Zentralmeißel 14 mit Düsen 15 vorgesehen. Die Düsen 15 werden über einen Hydraulikanschluß 16 mit Druck- bzw. Stützflüssigkeit versorgt. Die Gewinnungsarme 12 sind mit rückwärtigen Knetarmen 18 ausgestattet, die in eine Knetkammer 17 hineinreichen. Die Knetkammer 17 ist über eine Schleuse 19 zugänglich und wird über eine mechanische Fördereinrichtung 20 sowie eine hydraulische Fördereinrichtung 21, welche vorzugsweise eine Saug- und eine Druckleitung auf weist, entsorgt.

Die als Druckkammer 25 ausgebildete mechanische Förderein richtung 20 besteht aus einem druckfesten Schneckengehäuse 26, welches im Sohlbereich 27 des Vortriebsschildes 1 druck dicht an die Rückseite 30 der Schottwand 4 angeflanscht ist.

Die Schottwand 4 weist in diesem Bereich einen Durchbruch 31 auf, der durch einen Schieber 23 verschließbar ist. Die me chanische Fördereinrichtung 20 ist mit ihrem Übergabebereich 28 zur Schildmittelachse hin hochgezogen und kann über eine Schleu senklappe 24 luftdicht gegenüber dem im rückwärtigen Vortriebs schildbereich herrschenden atmosphärischen Druck verschlossen werden. Im Übergabebereich 28 ist außerdem ein Anschlußhahn 29 angeordnet, über den das Schneckengehäuse 26, in dem eine Transportschnecke 22 gelagert ist, mit Druckmedium beaufschlagt werden kann.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn der Vortriebsschild 1, z. B., aufgrund der geologischen Verhältnisse, vom Arbeitsverfahren "Erddruckschild" auf das Arbeitsverfahren "Stützflüssigkeitsschild" umgestellt werden muß, d. h., die Sicherung der Ortsbrust soll in der Folge durch Stützflüssigkeit erfolgen, wird zunächst das in der Ab baukammer 5 befindliche meist relativ plastische Bodenmaterial über die mechanische Fördereinrichtung 20 abgefördert und gleichzeitig durch Stützflüssigkeit ersetzt. Die Stützflüssig keit wird dabei entweder über die im Zentralmeißel 14 angeord neten Düsen 13 zugeführt und/oder über die hydraulische För dereinrichtung 21, die in der Regel sowohl eine Saug- als auch eine Druckleitung aufweist, angeliefert.

Das Schneckengehäuse 26 wird durch kurzfristiges Einlegen des Schiebers 23 leergefahren und durch Schließen der Schleusen klappe 24 zu einer Druckkammer 25 umfunktioniert. Über den Anschlußhahn 29 wird anschließend ein kompressibles Medium, beipielsweise Druckluft, eingeblasen.

Die in der Abbaukammer 5 des Vortriebsschildes 1 befindliche Stützflüssigkeit steht, da das Schneckengehäuse 26 über den Durchbruch 31 in der Schottwand 4 mit der Abbaukammer 5 nach Art kommunizierender Röhren verbunden ist, auch im Schnec kengehäuse 26 an und wird dort durch das eingebrachte Gas polster beaufschlagt.

Stützflüssigkeitsverluste, die zwangsläufig durch Unregel mäßigkeiten während der Abförderung des hereingewonnenen Bodenmaterials über die hydraulische Fördereinrichtung 21 entstehen können, werden durch die im Schneckengehäuse 26 anstehende Stützflüssigkeitssäule, die durch das Gaspolster beaufschlagt wird, ausgeglichen. Auf diese Weise werden grö ßere Druckschwankungen in der Stützflüssigkeit weitestgehend vermieden.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt sinnge mäß, wenn anstelle des Mediums "Stützflüssigkeit" das Medium "Druckluft" verwendet wird. In diesem Fall spricht man von einem Druckluftschild.

Bezugszeichenliste

1 Vortriebsschild
2 Schildmantel
3 vorderer Schildmantelbereich
4 Schottwand
5 Abbaukammer
6 Antriebs- und Lagerwelle
7 Gewinnungskopf
8 Lagergehäuse
9 Lager
10 Dichtelemente
11 Hydraulikantrieb
12 Gewinnungsarm
13 Schneidwerkzeug
14 Zentralmeißel
15 Düsen
16 Hydraulikanschluß
17 Knetkammer
18 Knetarm
19 Schleuse
20 mechanische Fördereinrichtung
21 hydraulische Fördereinrichtung
22 Transportschnecke
23 Schieber
24 Schleusenklappe
25 Druckkammer
26 Schneckengehäuse
27 Sohlbereich
28 Übergabebereich
29 Anschlußhahn
30 Rückseite der Schottwand
31 Durchbruch

Claims

1. Schildvortriebseinrichtung mit einer durch eine Schottwand vom rückwärtigen Schildteil getrennten Abbaukammer und einer Druckkammer zur Aufnahme eines Gaspolsters, mit einer hydraulischen und einer von einem Gehäuse umgebenen mechanischen Fördereinrichtung zur Abförderung des an der Ortsbrust gelösten Materials, wobei die mechanische Fördereinrichtung druckdicht an der Schottwand angeschlossen ist und am Austragsende einen druckdichten Verschluß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) der mechanischen Fördereinrichtung (20) als Druckkammer (25) zur Aufnahme des Gaspolsters einsetzbar ist, an der Schottwand durch einen Schieber (23) zum Leerfahren verschließbar ist und daß am Austragsende des Gehäuses (26) ein Anschluß zum Einbringen von Druckluft vorgesehen ist.

2. Schildvortriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckdichte Verschluß am Austragsende des Gehäuses (26) als Schleusenklappe (24) ausgebildet ist.

3. Schildvortriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Fördereinrichtung (20) als druckfestes Schneckengehäuse (26) ausgebildet ist.

4. Schildvortriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß am Schneckengehäuse (26) als Anschlußhahn (29) ausgebildet ist.