-
Grubenstempel mit einer seinen Zusammenschub ermöglichenden Einlage
Die bei zweiteiligen Grubenstempeln aus Stahl gebräuchlichen Quetscheinlagen aus
Holz verursachen im Strebausbau eine viel zu große Nachgiebigkeit. Es wurde im allgemeinen
zu wenig beachtet, daß die durch das Quetschholz in der Querrichtung des Stempels
auftretende Nachgiebigkeit diejenige in der Längsrichtung des Stempels sehr stark,
und zwar je nach dem Neigungswinkel der gegeneinander gleitenden Flächen um das
zo- bis 2ofache vergrößert. Die in neuerer Zeit durchgeführten Forschungen und Versuche
haben eindeutig erwiesen, daß die Nachgiebigkeit der Stempel im Strebausbau, von
Ausnahmen, z. B. bei sehr schlechtem, wenig tragfähigem Versatz abgesehen, nur gering
sein darf. Die Stempel müssen ein zu starkes Absinken der Gebirgsschichten verhindern
und die Eigentragfähigkeit des Hangenden möglichst erhalten. Ihre zu große Nachgiebigkeit
verursacht eine weitere Auflockerung der hangenden Schichten, wodurch mit fortschreitendem
Verhieb eine noch höhere Belastung der Stempel eintritt. Grundsätzlich ist zur Erzielung
einer schnell einsetzenden Abstützung des Gebirges möglichst von Holzeinlagen im
Stempelschloß und von solchen Einlagen zwischen dem Stempelkopf und dem Hangenden
abzusehen. Bessere Erfolge sind bisher mit Metalleinlagen im Stempelschloß erzielt
worden.
-
Beim Köpe-Stempel z. B. soll die Verwendung von Gleitflächen mit hohem
Reibungswert wirksam den
Druck aufnehmen. -Um die Reibungsarbeit
zu vergrößern, verwendet K ö p-e zwei Werkstoffe ungleicher Härte, und zwar einerseits
den den Werkstoff des Stempeloberteils bildenden Stahl und andererseits einen widiaähnlichen
Werkstoff von 4oo-:bis 450 Brinellhärte für Einlagestücke. Der Köpesche Grundgedanke
der Vergrößerung der Reibungsziffer zugunsten einer Kleinhaltung der Schloßkraft
und der Einfachhaltung der Schloßausführung wurde bereits vor ihm von verschiedenen
Seiten verfolgt, ist aber von ihm konstruktiv gut gelöst worden. Der härtere Werkstoff
der Einlagestücke wirkt als Feile in dem weicheren Werkstoff des Stempeloberteiles,
wodurch letzterer starke Beanspruchungen aufzunehmen hat. Es ist dabei mit anderen
Worten der früher allgemein befolgte Grundsatz einer Verringerung der inneren Reibung
beim starren Stempel zu Lasten der äußeren Reibung geradezu übersteigert worden.
Eine solche Lösung ist aber für die in Anwendung stehenden Stempelsysteme starrer
Bauart z. Z. werkstoffmäßig unmöglich. Der Stempelwerkstoff würde einfach zerstört
werden. Eine Übersteigerung der äußeren Reibung kann die Lösung wirksamster Leistung
der Stempel im Strebeinsatz nicht bringen.
-
Für die z. Z. gebräuchlichen früh tragenden Stempel kann deshalb die
Behebung der vorerwähnten Mängel nur in umgekehrter Richtung, d. h. durch die wirksame
Anwendung einer inneren Reibungsarbeit erreicht werden. Für die innere Reibung als
Arbeit der Formveränderung von Quetscheinlagen können aber die bisher bekannten
Einlagen aus Holz oder Weichmetall aus den angegebenen Gründen nicht zum Ziele führen.
Sowohl bezüglich der Art des Werkstoffes als auch bezüglich der Form und der Abmessungen
der Einlagen mußten ändere und neue Wege gefunden Werden. Neueste Bauarten, z. B.
der Universalstempel der Firma Schwarz, der Becoritstempel u. a., erzielen durch
Anordnung von Aluminiumlegierungen als Belag oder auch durch Nutenreibung (Alexander
Schmidt) oder rollende Reibung (S c h m i e d a g) hohe Reibungskoeffizienten und
Tragfähigkeiten. Das Gewicht dieser Stempel ist aber zu groß, ihre Handhabung durch
den Arbeiter zu zeitraubend und leistungsvermindernd. Nach den neuesten Untersuchungsergebnissen
genügt eine maximale Tragfähigkeit der Stempel im Strebeinsatz von 3o bis 40 t.
Die Forderung einer leichten Bauart ist also für jedes Abbauverfahren grundsätzlich
richtig. Bei Tragfähigkeiten von mehr als 5o t, wie sie die genannten neueren Bauarten
mit Gewichten von 7o kg und mehr aufweisen, wird außer dem Nachteil der schweren
Handhabung, namentlich bei Raumenge in mechanisierten Abbaustreben und geringmächtigen
Flözen, wenig druck- und zugfestes Liegendes und Hangendes leicht zerstört; die
Stempel dringen ins Nebengestein ein und verschlechtern unzulässig die Gebirgsverhältnisse.
-
Zur Erzielung einer ununterbrochenen Stützarbeit der Grubenstempel
im Strebausbau ohne Unterbrechung der Lastaufnahme durch eine Auslösung der sich
im Stempelmaterial ansammelnden Spannungen (plötzliche Abfälle in vier Weglastkurve),
also zu einer wirksamen wesentlichen Leistungssteigerung des Ausbaus, ist gemäß
der Erfindung zwischen den mit wachsendem Widerstand gegeneinander beweglichen,
möglichst geneigt verlaufenden Flächen des Stempels eine Zinkblecheinlage von etwa
o,i bis i mm, zweckmäßig von etwa 0,5 mm Stärke, vorgesehen. Bei Stempeln
mit mehreren gegeneinander beweglichen, geneigt verlaufenden Flächen kann an mehreren
Stellen eine Zinkblecheinlage von etwa o,i bis o,5 mm Stärke Verwendung finden.
Es entspricht auch der Erfindung, wenn anstatt der aus Zinkblech bestehenden Einlage
eine solche aus anderem Werkstoff mit einem ungefähr gleichen Härtegrad wie Zink
und mit einer zinkähnlichen Struktur dient.
-
Die dünnen Zinkblecheinlagen können die Form von Streifen, Plättchen
o. dgl. haben. Die mit der erfindungsgemäßen Einlage aus einem 0,5 mm starken
Zinkblechstreifen zwischen Keil und Stempeloberteil vorgenommenen Versuche erbrachten
eine völlig befriedigende Lösung. Auffallend war bei diesem Versuch, daß der Stempeloberteil
im Gegensatz zu den Versuchen mit den verschiedensten anderen Stempeln nicht schlagartig
und unter Spannungsauslösungen, sondern ganz gleichmäßig und geräuschlos ohne Knallen
und Knacken in dem erforderlichen Maße einsinkt. Der Zinkstreifen wird beim Zusammenschub
der Stempelteile im Gegensatz zu den Aluminium- und anderen Legierungen als Belag
ohne bleibende Verformung allmählich zerrieben, wobei sich ein sehr feiner Abrieb
bildet, der offenbar infolge der Geschmeidigkeit und Gleitfähigkeit des Zinkwerkstoffes
die feinsten Vertiefungen und Erhebungen im Reibungsbereich zwischen dem härteren
Stempel- und Keilwerkstoff schmierend ausgleicht, dadurch einerseits die Klemmreibung
gleichmäßiger und konstant wirksamer gestaltet und andererseits, was betriebswirtschaftlich
besonders wichtig ist, verschleißmindernd wirkt. Die starke Abnutzung des Zinkblechstreifens
bedingt während des Strebeinsatzes einen konstant hohen Reibungswert, wobei eine
große Formänderungsarbeit beim Stempelzusammenschub geleistet wird. Die dünnen Zinkblecheinlagen
zwingen den Stempel zu einer nicht unterbrochenen und dauernden Stützarbeit, ohne
daß die Druckaufnahme sich in schädliche Spannungen im Stempelmaterial umsetzt.
Die Nachgiebigkeit dieses Stempels beträgt nur 5 cm bei 50 t Belastung; die
Vorspannung betrug sogar bis zu 17 t.
-
Die Zinkblechstreifen bilden eine ganz geringfügige Kosten verursachende
und äußerst leicht anzubringende Einlage. Bei jedem neuen Setzen eines Stempels
wird auch die Einlage erneuert, was ohne nennenswerten Zeitverlust möglich ist.
-
Als weiterer Fortschritt gegenüber Legierungen anderer Art ist zu
verzeichnen, daß der Zinkreibungsschluß schlagwettersicher ist, weil keine Funkenbildung
durch plötzliche Entlastung der Stempel erfolgt, was beim Reibungsschluß von Eisen
auf Eisen oder Eisen mit Aluminium-, Kupfer- oder anderen Legierungsbelägen untereinander
der Fall sein kann. Solche plötzlichen Entspannungen der Stempel mit folgender Funkenbildung
können nämlich eintreten durch Periodendruck, Setzen des Gebirges und Gebirgsschlag
oder auch schon beim Stempelrauben und Schießen. Bei Einlagen aus Zinkblech besteht
die
Gefahr der Funkenbildung und Schlagwetterentzündung überhaupt
nicht.
-
Mit dieser dünnen Zinkblecheinlage im Stempel ist der Bergbau ein
gutes Stück weitergekommen, ohne daß es zunächst einer Konstruktionsänderung der
in Anwendung stehenden Stempelarten bedarf. Der vorliegende einfache und mit geringstem
Aufwand auszuführende Vorschlag verbürgt nicht allein überragend die Bedingung der
Hangendbeherrschung in betrieblicher und sicherheitlicher Hinsicht, sondern ebnet
wegen der im Einsatz gleichmäßig arbeitenden einzelnen Stempelelemente insbesondere
der erfolgreichen Einführung des Verbundausbaues in mechanisierten Betrieben und
damit einer erheblichen Leistungssteigerung weitere Wege.