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Verfahren und Vorrichtung zur Hereingewinnung von Mineralien, insbesondere
Kohle Die maschinelle Hereingewinnung von Kohle geschieht bislang ausschließlich
durch schneidende oder schälende Gewinnungsmaschinen, die in Streblängsrichtung
am Kohlenstoß entlang bewegt werden und dabei in der Kohle einen Schlitz erzeugen
oder einen Teil des Kohlenflözes abschälen. In jedem Fall wird dabei die Kohle von
dem auf dem Kohlenstoß lastenden Gebirgsdruck mehr oder weniger entlastet. Auf den
Kohlenstoß wirkt bekanntlich der sogenannte Kämpferdruck, d. h. eine zusätzliche
Druckspannung, die ihre Ursache in dem Hohlraum hat, der durch den Abbau des Flözes
entsteht. Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, ein Verfahren
und eine Vorrichtung für den Abbau von Kohle zu entwickeln, das diese Druckspannung
zur Hereingewinnung der Kohle ausnutzt. Die Erfindung beruht auf der bekannten Beobachtung,
daß der Kohlenstoß infolg;2 des beschriebenen Kämpferdrucks die Tendenz hat, in
Richtung auf den Hohlraum auszuweichen, was bei besonders starkem Gebirgsdruck zuweilen
dazu führt, daß die Kohle in großer Menge selbsttätig in den freien Raum abplatzt.
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Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, durch maschinelles Eintreiben
keilartiger Druckkörper geringer Höhe in den Abbaustoß, vorzugsweise etwa senkrecht
zu diesem, den Kämpferdruck auf ein das selbsttätige Hereinbrechen der Kohle bewirkendes
Maß zu steigern. Versuche und Berechnungen haben ergeben, daß ein solches Verfahren
entgegen ursprünglichen Befürchtungen wirtschaftlich durchaus durchführbar ist.
Es ist dabei am zweckmäßigsten, wenn die keilartigen Druckstücke am Liegenden oder
in dessen Nähe in den Kohlenstoß eingetrieben werden, weil sie auf diese Weise ebenso
wie die ihnen zuzuordnenden
Pressen am Liegenden geführt werden
können. Das Verfahren nach der Erfindung kann je nach den Gebirgsdruckverhältnissen,
dem Verlauf der Schlechten usw. in verschiedener Weise durchgeführt werden. Im allgemeinen
ist es am zweckmäßigsten, wenn man eine größere Anzahl von vorzugsweise dicht nebeneinanderliegenden
Keildruckstücken von geringer Länge, z. B. o,5 m, auf die Länge des Flözes verteilt
anordnet und diese durch hydraulische Pressen gleichzeitig oder nacheinander in
den Kohlenstoß um ein kleines Maß eindrückt, dessen Größe sich auch widerum nach
den jeweiligen Verhältnissen richtet.
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Es ist möglich, das Verfahren so auszuführen, daß die beschriebene
Steigerung des Druckes auf der ganzen Länge des Strebs gleichzeitig erzeugt wird.
Es ist aber in vielen Fällen vorzuziehen, die Druckkeile in zwei oder mehreren Gruppen
nacheinander zu steuern, z. B. derart, daß die benachbarten Druckkeile in wechselnder
Folge verschoben werden. Es ist des weiteren selbstverständlich auch möglich, für
alle Druckkeile oder für Gruppen von solchen eine gemeinsame Preßvorrichtung zu
verwenden, die dann in Strebrichtung verschiebbar anzuordnen ist.
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Das Widerlager für die Pressen kann entweder durch den Versatz oder
durch entsprechend ausgebildete Ausbauelemente gebildet werden. In ersteren Fall
kann die Anordnung so getroffen werden, daß in der ersten Bewegungsphase der Presse
zunächst der Versatz fest zusammengedrückt wird, ehe anschließend ein Hineindrücken
der Druckkeile in den Kohlenstoß erfolgt.
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Zweckmäßig wird den Druckkeilen ein Strebförderer zugeordnet, derart,
daß die abplatzende Kohle unmittelbar in den Förderer hineinfällt. Bei dem Verfahren
nach der Erfindung wird im allgemeinen die Kohle auf der ganzen Höhe des Flözes
selbsttätig abplatzen. Es kann natürlich vorkommen, daß, insbesondere bei am Hangenden
angebrannter Kohle, der obere Teil des Flözes durch andere Mittel hereingewonnen
werden muß. Dieser Nachteil ist in solchen Fällen aber bei den bisherigen Gewinnungsmaschinen
ebenfalls vorhanden. Man kann das Verfahren aber auch in der Weise durchführen,
daß die Druckkeile zumindest teilweise nahe an dem Hangenden angeordnet werden bzw.
daß Druckkeile in wechselnder Folge am Liegenden und am Hangenden vorgesehen werden,
wobei die verschiedenen Gruppen gleichzeitig oder nacheinander zur Wirkung gebracht
werden können.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an verschiedenen Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Fig. i zeigt im Querschnitt die Anordnung einer Abbaueinheit in einem
Streb; Fig. 2 zeigt eine der Fig. i entsprechende Anordnung unter Anwendung eines
anderen Widerlagers; Fig.3 zeigt in Draufsicht die Anordnung einer größeren Anzahl
von Abbaueinheiten gemäß Fig. i in einem Streb; Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf
die in einem Streb angeordneten Einheiten gemäß Fig. 2 ; Fig. 5, 6 und 7 zeigen
die Ausbildung des Druckstückes im Bereich der Schneide; Fig. 8 ist ein Schnitt
nach Linie A-A der Fig. i, Fig.9 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung
von am Liegenden und am Hangenden arbeitenden Abbaueinheiten.
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Gemäß Fig. i ist zwischen dem Kohlenstoß i und dem Versatzstoß 2 eine
Abbaueinheit angeordnet, welche am vorderen Ende das keilartig ausgebildete am Liegenden
geführte Druckstück 3 besitzt. Das Druckstück besitzt in seinem hinteren Teil eine
Ausnehmung 4, in welcher der Strebförderer 5 angeordnet ist, den die Kanten 6 des
Druckstückes übergreifen.
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Auf der dem Kohlenstoß abgekehrten Seite des Förderers ist ein hydraulisch
arbeitender, doppelt wirkender Preßzylinder 7 vorgesehen, welcher mit dem Druckstück
3 starr gekuppelt ist. In dem Preßzylinder ist der Kolben 8 geführt, an dessen aus
dem Zylinder herausragender Kolbenstange 9 die Widerlagerplatte io befestigt ist.
Diese Platte io besitzt eine große Höhe und stützt sich gegen den Versatzstoß 2
ab. Oberhalb des Zylinders 7 ist ein weiteres Strebfördermittel ii vorgesehen, welches
zur Zuführung des Versatzes dient. Ferner ist oberhalb des Zylinders 7 ein Stempel
12 vorgesehen, auf welchem die Kappe 13 angeordnet ist, die zur Abschirmung des
Hangenden dient.
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Wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt, sind auf der ganzen Länge des
Strebs die vorstehend beschriebenen Ausbaueinheiten in großer Zahl nebeneinander
angeordnet und zwar so, daß sie sich aneinander führen. Wie aus der oberen Hälfte
der Fig. 3 zu erkennen ist, erfolgt die Betätigung der Abbaueinheiten wechselweise,
und zwar so, daß jeweils jede zweite z. B. um 5 cm vorgerückt wird, während die
dazwischenliegenden unbeaufschlagt sind und ihre Kappen das Hangende sichern.
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Die Betriebsweise ist etwa folgende: Bei Beaufschlagung des Zylinders
7 schiebt sich zunächst der Kolben mit dem Widerlager io gegen den Versatz 2 und
drückt diesen fest zusammen. Hierauf schiebt sich der Zylinder 7 nach vorn und preßt
das im vorderen Teil vorgesehene Druckstück 3 in die Kohle. Dadurch wird die auf
den Kohlenstoß wirkende Druckspannung in einem solchen Maß gesteigert, daß die Kohle
abplatzt und auf den Förderer 5 fällt, der sie in bekannter Weise einem in der Abbaustrecke
befindlichen Fördermittel zuleitet. Vor der Verschiebung des Druckstückes muß selbstverständlich
der zugehörige Stempel 12 entspannt werden. Dies kann am einfachsten in der Weise
geschehen, daß ein hydraulischer Stempel benutzt wird, der gleichzeitig mit dem
Preßzylinder bzw. von, diesem aus entsprechend gesteuert wird. Gleichzeitig mit
dem Vorschieben des Zylinders 7 und des Keildruckstückes 3 wird also auch der zugehörige
Stempel 12 samt der Kappe 13 um das entsprechende Maß auf den Kohlenstoß zu vorgeschoben.
Nach beendigtem Arbeitshub erfolgt die Umschaltung des Druckmittels, so daß durch
den Kolben 8 das Widerlager io nachgezogen wird. Bei der Umschaltung des Druckmittels
erfolgt wiederum gleichzeitig die Verspannung des Stempels 12 und damit die Anpressung
der Kappe gegen das Hangende mit der gewünschten Setzlast. Der sich zwischen Versatz
und der Platte io bildende Raum wird durch neuen Versatz ausgefüllt, worauf sich
der vorbeschriebene Arbeitsgang widerholt.
Bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig.2 ist der Kolben 9 mit einem aus Oberteil 14 und Unterteil 15 bestehenden
wandartigen Stützglied gekuppelt. Die Teile 14 und 15 sind in einer rückwärts geneigten
Fläche abgestützt und durch einen ständig mit Triebmittel beaufschlagten Zylinder
16 gekuppelt, welcher bewirkt, daß der Oberteil 14 dauernd in Berührung mit dem
Hangenden gehalten wird. Beim Einpressen des Druckstückes 3 in die Kohle bewirkt
der Kolben 8 infolge seines Rückdruckes die Verspannung der Teile 14 und 15 zwischen
Liegendem und Hangendem. Nach Umschaltung des Triebmittels wird durch das Nachziehen
des Kolbens 8 der Unterteil 15 gleichfalls vorgezogen und dadurch die Verspannung
der Teile 14 und 15 aufgehoben. Dieses wechselnde Verspannen und Lösen der Teile
14 und 15 des Stützgliedes erfolgt selbsttätig, und zwar jeweils in Abhängigkeit
von der Beaufschlagung des Preßzylinders. Diese letztbeschriebene Ausführung ist
besonders für den Bruchbau verwendbar.
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Fig.4 zeigt die Anordnung der in Fig.2 dargestellten Ausbauglieder
in der Draufsicht. Bei dem zwischen den Druckstücken und den Zylindern angeordneten
Fördermittel handelt es sich um ein bekanntes normales Förderband, welches in wesentlich
breiter bemessenen Führungen der Abbaueinheiten angeordnet ist, so daß der Vorschub
der Druckstücke ohne Beeinträchtigung der Arbeitsweise des Förderbandes erfolgen
kann.
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Wie besonders die Fig.5 bis 7 zeigen, ist jedes Druckstück 3 mit gelenkig
bzw. federnd befestigten Schneidplatten 17 ausgerüstet. Diesen Schneidplatten
sind in der Abbaueinheit unterhalb des Förderers geführte Riegel 18 zugeordnet,
die mit Hilfe von an den drehbaren Wellen i9 gelagerten Exzentern 20 (Fig. i) verstellbar
sind. Durch Verschieben oder Zurückziehen der Riegel 18 kann man den Freiwinkel
a der Schneide 17 unter Anpassung an die Beschaffenheit des Liegenden ändern. So
wird man bei einem sich muldenden Flöz die Stellung gemäß Fig. 6 wählen. Die Stellung
nach Fig. 7 wird gewählt, wenn sich das Flöz in streichender Richtung sattelt oder
aber wenn das Liegende weicher wird als die Kohle.
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Wie besonders aus Fig. 8 zu erkennen ist, kann man jeweils der Schneide
eines Druckstückes mehrere Riegel 18 im seitlichen Abstand voneinander zuordnen.
Hierdurch kann man durch verschiedene Einstellung der Riegel die Schneide in sich
verwinden. Die benachbarten Druckstücke 3 sind durch schwalbenschwanzförmige Führungen
22 miteinander verbunden. Diese Führungen erhalten jedoch so viel Spiel, daß eine
gewisse Eigenbewegung jedes Druckstückes gegenüber dem anderen Druckstück auch in
senkrechter Ebene ohne weiteres möglich ist.
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Wie die Fig. 9 zeigt, kann man auch am Hangenden Druckstücke 3 a vorsehen.
jedem dieser Druckstücke wird selbstverständlich ein besonderer Zylinder ebenso
auch ein entsprechendes Widerlager zugeordnet. Die Zylinder und Widerlager werden
dann zwischen den z. B. in Fig. 4 dargestellten Abbaueinheiten angeordnet. Als Widerlager
werden zweckmäßig Stützglieder gemäß der Bauweise nach Fig. 2 verwendet, bei welchen
die zwischen Oberteil und Unterteil vorgesehene geneigte Stützfläche sinngemäß angeordnet,
d. h. entgegengesetzt gerichtet ist, weil in diesem Fall der Kolben des Preßzylinders
mit dem Oberteil gekuppelt wird.
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Die Breite der keiligen Druckstücke 3 ist wesentlich größer bemessen
als dessen Höhe und beträgt z. B. o,5 m. Man kann diese Druckstücke in kleineren
Abständen nebeneinander anordnen. Zweckmäßig wird man sie jedoch unmittelbar nebeneinander
anordnen. Die Breite der Druckstücke ist in diesem Fall größer als der Durchmesser
der Preßzylinder bzw. der Widerlager der Preßzylinder, so daß man bei Verwendung
von am Hangendem arbeitenden Druckstücken ohne Schwierigkeiten die zu den letzteren
gehörenden Zylinder und Widerlager zwischen den Zylindern und Widerlagern anordnen
kann, die den am Liegenden arbeitenden Druckstücken zugeordnet sind.
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Das zur Betätigung der Preßzylinder benötigte Druckmittel, z. B. Preßöl
(von z. B. Zoo bis 3oo at Druck) wird über Panzerschläuche 21 zugeführt. Die Pumpe
zur Erzeugung des notwendigen Oldrucks wird zweckmäßig in der Ladestrecke aufgestellt.
Die Leitungen sind selbstverständlich so gelegt, daß das Druckmittel nach erfolgter
Arbeitsleistung jeweils wieder der Pumpe bzw. einem Sammelbehälter zufließt.