DE800050C

DE800050C - Method and device for measuring the load on multipart pit punches

Info

Publication number: DE800050C
Application number: DEG132A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl-Ing Reulecke
Original assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG
Priority date: 1949-10-22
Filing date: 1949-10-22
Publication date: 1950-08-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Belastung mehrteiliger Grubenstempel Die neuzeitliche Entwicklung der mechanischen Kohlegewinnung stellt immer höher «erdende Anforderungen an den Ausbau. plan verlangt heute von Grubenstempeln und Kappen einen möglichst genau bestimmten Widerstand gegen das Absinken des Hangenden. Je nach Gebirgsverhältnissen, Ausbau- und Versatzart soll der Ausbau einmal sehr starr sein, z. B. bei Bruchbau, i in anderen Falle bei Vollversatz eine bestimmte Nachgiebigkeit aufweisen. Ferner muß der Ausbau gegen Überlastung gesichert sein, wobei es erwünscht ist, daß etwa vor dem Erreichen eines der konstruktionsmäßigen Tragfähigkeit des Ausbaues entsprechenden Drukkes ein Nachgeben des Ausbaues ohne Zerstörung und Absinken seiner Widerstandskraft erfolgt. Eine solche Sicherung ist um so «-ichtiger, je weniger jeweils der Druckverlauf nach erfolgtem Ausbau bekannt ist.Method and device for measuring the load on multi-part pit punches The modern development of the mechanical coal production places ever higher «Grounding requirements for the expansion. plan today requires pit punches and Cut a resistance to the sagging of the hanging wall that is as precisely determined as possible. Depending on the mountain conditions, the type of expansion and offset, the expansion should be very be rigid, e.g. B. in broken construction, i in other cases with full offset a certain Have compliance. Furthermore, the expansion must be secured against overloading, it is desirable that about prior to reaching one of the structural Load-bearing capacity of the expansion corresponding pressure a yielding of the expansion without Destruction and sinking of its resistance takes place. One such backup is the more correct, the less known the pressure curve after the expansion has taken place is.

Es ist bekannt, daß niemals der volleGebirgsdruck, der dem Gewicht der gesamten überlagernden Gebirgsschichten entsprechen würde, vom Ausbau aufgenommen werden kann. Ein solcher Widerstand müßte aber vom Ausbau dein Gebirge entgegengesetzt @@ erden. wenn man dieses in der ursprünglichen Lage halten wollte, in welcher es mit seinem ganzen Gewicht auf der Kohle lastete. Erfahrungsgcmäß kommt min aber das Gebirge nach dem Ausheben cler Kohle durch eine gewisse Absenkung oder Durchbiegung des Hangenden in sich wenigstens teilweise zum Tragen. Wird dieses je nach der Struktur der Gebirgsschichten verschiedene NIaß der Absenkung überschritten, so tritt eine Zerrüttung des Gebirges und damit wieder eine Abnahme der eigenen Tragfähigkeit ein. Daraus ergibt sich, daß mit zunehmender Absenkung des Hangenden der erforderliche Ausbauwiderstand zunächst kleiner und dann wieder größer wird.It is known that never the full mountain pressure that the weight of the entire overlying mountain strata would correspond to the expansion can be. Such a resistance would have to be opposed to the expansion of your mountains @@ earth. if you wanted to keep it in the original position in which it was weighed down on the coal with all its weight. However, according to experience, min the rock after the coal has been excavated by a certain subsidence or deflection of the hanging wall in itself at least partially to carry. Will this depending on the structure If the mountain strata exceeds various degrees of subsidence, then a The disintegration of the mountains and thus a decrease in one's own load-bearing capacity a. It follows that with increasing lowering of the hanging wall the required Removal resistance is initially smaller and then larger again.

lIan hat solchen Verhältnissen bisher insofern Rechnung getragen, als abgesehen von den bereits erwähnten, im vorliegenden Zusammenhang aber nicht in Betracht kommenden Fällen, in denen ein starrer Ausbau und damit die Verwendung von unnachgiebigen Grubenstempeln angebracht ist, mehrteilige Stempel mit mehr oder weniger großer Nachgiebigkeit verwendet werden. Dabei läßt man im allgemeinen den Widerstand, mit dem der Stempel nach <lern Setzen dem Druck des Hangenden entgegenwirkt, durch eine entsprechende keilförmige Ausbildung des Innenstempels oder durch Anordnung besonderer, beim Einsinken des Innenstempels mitgenommener Keilstücke, sogenannter Rutschkeile, verhältnismäßig stark ansteigen. Die volle, eine weitere Absenkung des Hangenden ausschließende Tragfähigkeit des Stempels ist dann also schon bald erreicht. Daneben ist es allerdings auch bekannt, den Oberstempel zunächst in einem bestimmten Ausmaß bei im wesentlichen gleichbleibender Klemmwirkung einsinken und erst dann Keilstücke zwangläufig mitnehmen zu lassen.lIan has taken such circumstances into account so far, aside from those already mentioned, but not in the present context eligible cases in which a rigid expansion and thus the use is attached by unyielding pit punches, multi-part punches with more or less resilience can be used. One generally leaves the Resistance with which the stamp after learning to put the pressure of the Counteracts hanging walls by a corresponding wedge-shaped design of the inner punch or by arranging special ones that are carried along when the inner punch sinks Wedges, so-called slip wedges, rise relatively sharply. The full, a further lowering of the hanging wall is the ultimate load-bearing capacity of the punch then soon reached. In addition, however, it is also known, the upper stamp initially to a certain extent with an essentially constant clamping effect sink in and only then have the wedges taken with you.

Die vorliegende Erfindung geht nun von der Überlegung aus, daß es schon im Hinblick auf eine möglichst leichte, einfache und damit auch billige Konstruktion des gesamten Ausbaues, insbesondere also der als Stützelemente dienenden Grubenstempel, von großer Wichtigkeit ist, den Gebirgsdruck mit dem jeweils geringstmöglichen Ausbauwiderstand aufzunehmen.The present invention is based on the consideration that it already with regard to a construction that is as light, simple and therefore cheap as possible of the entire expansion, in particular the pit punches serving as support elements, of great importance is the rock pressure with the lowest possible expansion resistance to record.

Deshalb wird zweckmäßig nach dem Setzen der Stempel eine Absenkung des Hangenden jeweils nur bis zum Minimum der Gebirgsdruckkurve zugelassen und darin ein weiteres Nachgeben der Stempel ganz verhindert oder doch so weit erschwert, daß eine mit dem anschließenden Verlauf der Druckkurve wieder, und zwar gegebenenfalls sogar überproportional zunehmende Belastung vermieden wird. In diesem Falle braucht also die Knickfestigkeit des Stempels nur nach dem betreffenden Mindestdruck zuzüglich eines erfahrungsgemäß ausreichenden Sicherheitsfaktors bemessen zu werden.Therefore, it is advisable to lower it after the stamp has been set of the hanging wall is only permitted up to the minimum of the mountain pressure curve and within it a further yielding of the stamp completely prevented or at least made more difficult, that one with the subsequent course of the pressure curve again, and that if necessary even a disproportionately increasing load is avoided. In this case needs so the buckling strength of the stamp is only added after the relevant minimum pressure to be measured with a safety factor that has been shown to be sufficient.

Die Erfindung, deren Bedeutung weniger in der Erkenntnis dieser Zusammenhänge als vielmehr in ihrer erstmaligen systematischen Berücksichtigung liegt, besteht im wesentlichen in einem Verfahren zum Messen und Anzeigen der Belastung eine mehrteiligen Grubenstempels, derart, daß der Innenstempel nach einem bestimmten, jeweils verschiedenen Einsinkweg sich gegen den Außenstempel ganz oder annähernd starr abstutzt und daß dann nach der entsprechenden Absenkung des Hangenden der weitere Druckverlauf in Abhängigkeit von den maßgebenden Faktoren, wie Zeit, Abbaufortschritt, Struktur und Spannweite der Gebirgsschichten ('Stempelabstand, Strecken- oder Strebbreite), durch eine von der Stempelbelastung beeinflußte Meßvorrichtung und ein Anzeige- oder Registriergerät erniittelt wird.The invention, whose importance is less in the knowledge of these relationships rather than lies in their initial systematic consideration essentially a multi-part process in a method for measuring and displaying the load Pit punch, such that the inner punch after a certain, each different Eininkweg is completely or almost rigidly supported against the outer ram and that then after the corresponding lowering of the hanging wall, the further pressure curve in Dependence on the decisive factors such as time, mining progress, structure and span of the rock layers ('punch spacing, route or face width), by a measuring device influenced by the stamp load and a display or recorder is determined.

Im Zusammenhang mit diesem Verfahren kann der Stempel so ausgebildet werden, daß Oberstempel und Unterstempel nach dem Setzen, wie an sich bekannt, in einem bestimmten Ausmaß praktisch ohne Veränderung des jeweils eingestellten Einsinkwiderstandes ineinander verschiebbar sind. Als weiteres Merkmal zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Stempelkopf nach dem vorgesehenen Einsinkweg des Oberstempels gegen eine etwa auf der Oberseite der Schloßtasche sich abstützende Hülse zur Anlage kommt. Schließlich sind für jeden Ausbau der gegenseitige Stempelabstand und die Größe des Einsinkweges der einzelnen Stempel entsprechend einer solchen Absenkung des Hangenden zu bemessen, bei der im Wege des vorerwähnten Verfahrens der Kleinstwert derGebirgsdruckkurve ermitteltworden ist.In connection with this method, the stamp can be designed in this way that the upper die and lower die after setting, as is known per se, in to a certain extent with practically no change in the set resistance to sinking are slidable into one another. As a further feature for carrying out the procedure According to the invention it is proposed that the stamp head according to the intended Sinking way of the upper ram against a roughly on the top of the lock pocket itself supporting sleeve comes to rest. After all, for each expansion are mutual Stamp spacing and the size of the sinking path of the individual stamps accordingly to measure such a lowering of the hanging wall in the way of the aforementioned The lowest value of the mountain pressure curve has been determined.

Auf der Zeichnung ist in Abb. i graphisch der Zusammenhang zwischen Gebirgsdruck und Stempelwiderstand und in Abt). z ein mehrteiligerGrubenstempel zurDurchführung des Verfahrens dargestellt.On the drawing, Fig. I graphically shows the relationship between rock pressure and punch resistance and in Abbot). z shows a multi-part pit punch for carrying out the process.

In dem Diagramm der.jlbb. i bezeichnet die Abszisse die Absenkung des Hang'eriden bzw. den Einsinkweg des Stempels und die Ordinatrr den Gebirgsdruck bzw. den Stempelwiderstand. Die willkürlich gewählte, im grundsätzlichen Verlauf, aber den tatsächlichen Verhältnissen erfahrungsgeniiB entsprechende Gebirgsdruckkurve a nähert sich lieirn Nullwert der Absenkung der Ordinatenachse etwä' asymptotisch, <l. 1i. die vom Stempel aufzunehmende -Belastung ist entsprechend dem vollen Gewicht der überlagernden Gebirgsschichteri innerhalb der in Betracht kommenden Grenzen praktischunendlichgroß. Im Bereich einer verhältnismäßig geringen Absenkung des Hangenden ninmit der Gebirgsdruck sehr stark ab, diese Abnahme wird dann allmählich geringer, bis im Punkte L? ein Kleinstwert erreicht ist. Anschließend steigt die Gebirgsdruckkurve wieder.In the diagram of the.jlbb. i the abscissa denotes the lowering des Hang'eriden or the Eininkweg des Stempel and the ordinatrr the mountain pressure or the punch resistance. The arbitrarily chosen, in the basic course, however, the mountain pressure curve corresponds to the actual conditions based on experience a approaches the lowering of the ordinate axis somewhat asymptotically from the zero value, <l. 1i. the load to be absorbed by the stamp is equal to the full one Weight of the overlying mountain strata within those in question Limits practically infinite. In the area of a relatively small drop of the hanging wall, the rock pressure decreases very sharply; this decrease then becomes gradual less, up to point L? a minimum value has been reached. Then the Mountain pressure curve again.

Der Linienzug c stellt den Stempelwiderstand dar. Beim Setzen des Stempels wird, gewöhnlich durch Einspannen des Oberteils im Schloß, ein bestimmter Widerstand eingestellt; dieser ist natürlich, was aus den bereits erwähnten Gründen gar nicht anders sein kann, erheblich geringer als die Belastung durch (las Gebirge. Damit soll auch nicht der Gebirgsdruck in dem betreffenden Zustande voll aufgenommen, sondern nur ein plötzliches, die mit Setzen der Stempel beschäftigten Bergleute gefährdendes Einsinken verhindert werden. Der überschüssige Gebirgsdruck bewirkt dann ein allmähliches Nachgeben des Stempels, wobei dessen Widerstand in dem hier angenommenen Falle zunächst gleichbleibt. Abweichend davon ist es vielfach. auch üblich, den Stempelwiderstand von Anfang an durch Keilwirkung in einem bestimmten Verhältnis zur fortschreitenden Absenkung des Hangenden ansteigen zu lassen.The line c represents the punch resistance. When setting the Stamp becomes a specific one, usually by clamping the top part in the lock Resistance set; this of course is what for the reasons already mentioned can not be otherwise, considerably less than the load from (read mountains. This is also not intended to fully absorb the rock pressure in the relevant state, but only a sudden, the miners busy setting the stamp dangerous sinking can be prevented. The excess rock pressure causes then a gradual yielding of the punch, its resistance in this assumed case remains the same for the time being. It differs from this in many cases. even usual, the punch resistance from the beginning by wedge effect in a certain To increase in relation to the progressive subsidence of the hanging wall.

Im Punkte d ist die Grenze der Nachgiebigkeit des Stempels erreicht, indem der Ober- und der Unterstempel in irgendwie geeigneter Weise unmittelbar oder über Zwischenglieder sich starr gegeneinander abstützen. Von diesem Punkte an steigt der Stempelwiderstand in senkrechter Richtung an, also ohne weitere Verkürzung des Stempels und damit auch ohne weitere Absenkung des Hangenden, bis er die Größe des in dieser Lage auf dem Stempel lastenden Gebirgsdruckes erreicht hat. An Stelle eines solchen gebrochenen Linienzuges für den Stempelwiderstand kann auch ein Nachgeben des Stempels bei gleichzeitiger Zunahme. seines Widerstandes durch Keilwirkung nach einer schräg verlaufenden Geraden so weit fortgesetzt werden, bis der Ausgleich zwischen Stempelwiderstand und Gebirgsdruck erreicht ist. In jedem Falle muß die volle Tragfähigkeit, also die Knickfestigkeit des Stempels, um ein gewisses Maß größer sein als derjectige Gebirgsdruck, bei welchem Belastung und \\-lderstan<Iskrafi sich gegenseitig ausgleichen. In Abb. i ist gerade der günstigste Fall veranschaulicht, daßGebirgsdruckkurve und Stempelwiderstandslinie sich im Punkte der geringsten Belastung schneiden. Um diese Verhältnisse nicht nur vereinzelt und gelegentlich durch Zufall, sondern überall und immer planmäßig zu erreichen, werden in dem Bereich, dessen Gebirgsdruckkurve ermittelt werden soll, \Ießstempel, etwa der aus Abb.2 ersichtlichen Art, aufgestellt. Sie bestehen aus einem Oberstempel r tnit Stempelkopf 2 und einem Unterstentpel3 mit all seinem oberen Ende angeordneter Schloßtasche d, gegen deren Oberseite sich eine bis zu einem ganz bestirnmtenAbstand von der Unterseite des Stempelkopfes reichende Hülse 5 abstützt. Die Einspannung des Oberstempels in der Schloßtasche beine Setzen des Stempels erfolgt in einer geeigneten, an sich bekannten Weise und braucht deshall> nicht besonders beschrieben und dargestellt zu werden. Inn Fuß des Unterstempels befindet sich eine Druckmeßdose 6 von ebenfalls an sich bekannter Bauart, mittels der die an einem nicht gezeichneten Anzeigegerät abzulesende oder von einem Registriergerät aufgezeichnete jeweilige Belastung des gesetzten Stempels durch den Druck des Hangenden festgestellt wird.At point d the limit of the resilience of the punch is reached, by the upper and lower stamp in any suitable way directly or Rigidly support each other via intermediate links. From this point on increases the punch resistance in the vertical direction, i.e. without further shortening the Stamp and thus without further lowering the hanging wall until it is the size of the has reached in this situation on the stamp burdening mountain pressure. Instead of such a broken line for the punch resistance can also give way of the stamp with a simultaneous increase. its resistance by wedge effect an inclined straight line to be continued until the compensation between ram resistance and rock pressure is reached. In each The case must have the full load-bearing capacity, i.e. the buckling strength of the punch, in order to achieve a to a certain extent greater than the actual rock pressure at which load and \\ - lderstan <Iskrafi balance each other out. In Fig. I is just the cheapest Case illustrates that the mountain pressure curve and the die resistance line are at the point cut with the least load. Not just sporadically and about these conditions occasionally by chance, but to be reached everywhere and always according to plan in the area whose rock pressure curve is to be determined, \ Ießstempel, for example of the type shown in Fig. 2. They consist of a top stamp r with punch head 2 and a lower part 3 with all of its upper end Lock pocket d, against the top of which there is an up to a certain distance from the underside of the punch head reaching sleeve 5 is supported. The restraint of the upper punch in the lock pocket. The punch is set in one in a suitable manner known per se and therefore does not need to be specifically described and to be represented. A pressure cell is located at the foot of the lower punch 6 of a type also known per se, by means of which the one not shown Display device to be read or recorded by a recording device Loading of the set punch is determined by the pressure of the hanging wall.

Die Durchführung des 1Ießverfahrens gemäß der Erfindung erfolgt nun in der Weise, daß man an mehreren Stellen einer Strecke oder eines Strebes solche itIeßstempel anordnet, und zwar mit durch entsprechende Längen der Hülse 5 verschieden großen Einsinkwegen. Es wird dann zunächst unmittelbar nach der jeweiligen Abserkung des Hangenden die sich ergebende Belastung des starr gewordenen Stempels und anschließend der «eitere zeitliche Verlauf dieser Belastung während des fortschreitenden Abbaues beobachtet oder registriert. Außerdem wird in ähnlicher Weise, z. 13. durch einen verschiedenen gegenseitigen Abstand der einzelnen Stempel, ermittelt, welchen Finfluß die freitragende Spannweite der Gebirgsschichten bei einer bestimmten Absenkung des Hangenden auf den von diesem ausgeübten Druck hat.The implementation of the measuring method according to the invention now takes place in such a way that at several points on a route or a strut such itIeßstempel arranged, namely with different lengths of the sleeve 5 by corresponding large sinkholes. It is then first immediately after the respective subsidence of the hanging wall, the resulting load on the die that has become rigid, and then the greater temporal course of this burden during the progressive degradation observed or registered. In addition, in a similar manner, e.g. 13. by one different mutual spacing of the individual punches, determines which fin flow the unsupported span of the mountain layers at a certain subsidence the hanging wall has on the pressure exerted by it.

Alle so ermittelten Werte «-erden zu einer Gebirgsdruckkurve zusammengestellt, die dann jeweils fier die vorteilhaftesten .-\uslrttt\-erltältnisse(Stemi)elabstand, Strecken- oder Strebbreite) sowie eine bestimmte Höhe und Struktur der überlagernden Schichten auch an anderen Stellen gültig ist. Liegt aber erst einmal eine größere Anzahl von Gebirgsdruckkurven für die am häufigsten wiederkehrenden Ausbaubedingungen vor, so kann man für einen neuen Ausbau, notfalls im Wege einer Interpolation aus den für den betreffenden Fall nächstliegenden Kurven, voll vornherein den Einsinkweg und die Tragfähigkeit aller hier verwendeten Stempel so bemessen, daß unnötige Belastung und Stärke derselben vermieden werden.All values determined in this way are put together to form a mountain pressure curve, which then in each case for the most advantageous - \ uslrttt \ -relationships (stem) el distance, Route or strut width) as well as a certain height and structure of the overlapping Layers is also valid in other places. But first there is a bigger one Number of rock pressure curves for the most frequently recurring construction conditions before, one can choose for a new expansion, if necessary by way of an interpolation the nearest curves for the case in question, the sinking path from the outset and the load-bearing capacity of all punches used here is dimensioned in such a way that unnecessary stress and strength thereof are avoided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. A method for measuring and displaying the load on multi-part pit rams, characterized in that the inner ram is completely or almost rigidly supported against the outer ram after a certain, respectively different sinking-in path and that, after the hanging wall has been lowered, the further pressure curve as a function of the decisive factors, such as Time, mining progress, structure and span of the rock layers (punch spacing, distance or strut width), is determined by a measuring device (6) influenced by the punch load and a display or recording device.

2. Multi-part pit punch to carry out the Method according to claim i, characterized in that the upper punch (i) and the lower template (3) after setting in a known manner in a certain Extent practically without changing the set resistance are slidable into one another. .. \ taught, -erGrtibenstempeinachAnspruch2, 3 thereby characterized in that the punch head (2) after the intended Eininkweg against one on the top of the lock pocket (4, 4) supporting sleeve (5) for the plant comes. .I. Arrangement of several pit punches, characterized in that for each Expansion of the mutual punch spacing and the size of the sinking path of each The stamp is sized according to such a lowering of the hanging wall which is the lowest value of the rock pressure curve in the way of the `` '' according to claim i has been determined.