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Verfahren zur Hereingewinnung von Kohle Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Hereingewinnung von Kohle, das sich bei an sich allgemeiner Anwendungsmöglichkeit.
besonders für den Langfrontabbau eignet. Sie bezweckt, die Möglichkeit einer maschinellen
Hereingewinnung der Kohle, und zwar auch von härterer Kohle, die nicht mehr mit
dem Abbauhammer; sondern nach den bisher zur Verfügung stehenden Methoden nur durch
Schießarbeit gewonnen werden kann, unter Vermeidung der Schießarbeit zu schaffen.
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Das neue Verfahren vermeidet damit sowohl die Gefahren der Schießarbeit
wie auch die hierbei eintretende unerwünschte Zerkleinerung der Kohle und führt
zur Gewinnung derselben in der erwünschten grobstückigen Form.
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Das neue Verfahren baut auf dem Grundgedanken der ältesten bergmännischen
Gewinnungsmethode, nämlich des Hereintreibens mit Schlägel und Eisen auf. Vorschläge,
diese Hereintreibearbeit durch Verwendung von in Bohrlöchern eingeführten Absprengvorrichtungen
wirksamer zu gestalten, sind bereits gemacht worden, jedoch ermöglichen diese im
Gegensatz zu dem neuen Verfahren nicht eine völlig maschinelle und weitgehend automatische
Hereingewinnung der Kohle mit hoher Leistung.
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Das neue Verfahren besteht seinem Grundgedanken nach darin, daß in
dem hereinzugewinnenden Stoß, der vorzugsweise vorher durch einen Schram am Flözliegenden
unterschrämt worden ist, in bestimmter Anordnung, möglichst unter Berücksichtigung
der Lage der Schlechten, Reihen von aufeinanderfolgenden Bohrlöchern in gleichmäßigen
Abständen über die Flözmächtigkeit verteilt hergestellt werden, in die in einer
zweiten Phase hereintreibende Werkzeuge eingeführt werden, die, oberhalb des Schrams
beginnend, nach oben fortschreitend jeweils einen sich von dem Bohrloch bis zu dem
freien Teil des Stoßes erstreckenden Kohlenklotz lossprengen.
Die
Entfernung der Bohrlöcher voneinander in Richtung von unten nach oben sowie in streichender
Richtung und damit die Vorgabebestimmt sich nach der Festigkeit der Kohle und dem
Verlauf der Schlechten.
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Dadurch, daß in schneller Aufeinanderfolge zunächst der unmittelbar
über dem Schramschlitz liegende, dann der nächst darüberliegende Kohlenblock usw.
in .dieser Weise losgesprengt werden, liegt der jeweils hereinzutreibende Block
auf dem größten Teil seines Umfangs frei, d. h. die mechanische Arbeit, die bei
dem Hereintreiben zu leisten ist, ist verhältnismäßig gering. Vorzugsweise schreitet
die Gewinnung in schwebender Richtung fort, wobei der Arbeitsstoß, in welchem die
Bohrlöcher in streichender Richtung verlaufend hergestellt werden, schräggestellt
wird, und zwar so, daß der hangende Teil des Flözes überhängt. Die hereingetriebenen
Kohlenstücke lagern sich derart so, wie sie herabfallen, unterhalb der überhängenden
Teile gewissermaßen in Art einer Mauer in der für den Angriff einer Lademaschine
günstigsten Weise ab, ohne daß ein weites Verstreuen der Kohle und eine Zerkleinerung
derselben stattfindet, wie sie bei jedem anderen Gewinnungsverfahren unvermeidbar
ist.
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Die Bohrlöcher, die die Ansatzpunkte für die Hereintreibevorrichtungen
bilden, erhalten zweckmäßig eine Tiefe, die der Tiefe des Schrams bzw. einer Feldesbreite
entspricht, und das Hereintreiben der Vorgabe erfolgt unter absatzweiser Einführung
der Hereintreibevorrichtungen in die Bohrlöcher, wobei die Absätze unter normalen
Verhältnissen etwa je 15 cm betragen, derart, daß jeweils das in dem nächsthöheren
Bohrloch arbeitende Werkzeug um eine solche Stufe gegenüber .dem nächstunteren zurück
ist. Nach jedem Hereintreibevorgang wenden die Werkzeuge erneut vorverschoben, und
der Arbeitsvorgang wiederholt sich. Auf diese Weise liegt, wie bereits erwähnt,
die untere Fläche des jeweils hereinzutreibenden Blocks immer frei.
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Die beiden Arbeitsphasen, nämlich die Herstellung einer Reihe von
Bohrlöchern und die Hereintreibearbeit werden gleichzeitig durchgeführt, so daß
während des Bohrens der einen Reihe von Löchern das Hereintreiben von der vorhergehenden
Reihe aus erfolgt.
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Das Bohren eines Bohrlochs von etwa 1,35 m Tiefe in Kohle mit neuzeitlichen
Bohrmaschinen nimmt bei einem Fortschritt von etwa 4 cm je Sekunde etwa 34 Sekunden
in Anspruch. Das Hereintreiben von einem solchen Bohrloch aus erfolgt in neun Absätzen
von je 15 cm, die innerhalb dieser 34 Sekunden ohne weiteres durchzuführen sind,
und zwar auch einschließlich der abschließenden Stufen, die in den weiter oben liegenden
Bohrlöchern noch auszuführen sind, wenn die Hereintreibearbeit von den Barunterliegenden
Bohrlöchern aus bereits beendet ist.
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Die Bohrmaschine ebenso wie die Hereintreibevorrichtungen können,
insbesondere wenn umlaufende Hereintreibevorrichtüngen von noch zu beschreibender
Bauart verwendet werden, auf einem gemeinsamen Maschinenrahmen angeordnet werden.
Im Falle der Verwendung hin und her gehender Hereintreibevorrichtungen kann es sich
empfehlen, die Bohrmaschinen und die Hereintreibevorrichtungen auf voneinander unabhängigen
Maschinenrahmen anzuordnen.
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Bei der oben angenommenen Zeitdauer für das 'Abbohren einer Reihe
von Bohrlöchern und die gleichzeitige Durchführung der. Hereintreibearbeit von der
vorhergehenden Reihe aus von je 34 Sekunden und einem angenommenen Zeitraum von
io Sekunden für den Vorschub der Maschine um jeweils den Abständen der Bohrlöcher
voneinander in schwebender Richtung von etwa 30 cm ergibt sich in 5 tatsächlichen
Arbeitsstunden je Schicht ein Gesamtvorschub der Maschine von etwa i2o m, d. h.
es kann mit einer Maschine in einem Streb je Schicht ein Feld von dieser Länge herausgenommen
werden, bei größerer Bohrleistung noch mehr.
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In Abb. i ist schematisch in Aufsicht auf den Stoß die grundsätzliche
Arbeitsweise des neuen Verfahrens unter vorhergehender Unterschrämung des Stoßes
veranschaulicht. Der Verhieb erfolgt in Richtung des Pfeiles A, und die Maschine
fährt in dem freien Feld längs des Stoßes entlang.
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Am Liegenden a verläuft der Schram b von beispielsweise io bis 15
cm Stärke.
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Die Reihen von Bohrlöchern sind gemäß dem Ausführungsbeispiel um etwa
45"°' schräg gestellt. In der dargestellten Phase werden die Bohrlöcher Cl, c2,
c3, c4, c5, c6, c7 gebohrt, während in den dem Arbeitsstoß zunächst liegenden Reihen
von Bohrlöchern dl, d2, d3, d4, d5, d6, d7 die Hereintreibewerkzeuge arbeiten.
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Durch die die Bohrlöcher d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7 verbindende gebrochene
Linie ist angedeutet, wie nach erfolgtem Hereintreiben der Arbeitsstoß verläuft,
ferner ist schematisch angedeutet, in welcher Art sich die hereingetriebene, zum
größten Teil in Blöcken anfallende Kohle gewissermaßen in Art einer Mauer e unterhalb
des überhangenden Stoßes auftürmt, um zweckmäßig mittels einer Lademaschine abgefördert
zu werden.
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Die Abbildung läßt die Verteilung der Bohrlöcher erkennen, insbesondere
daß das oberste der Bohrlöcher möglichst dicht unter das Hangende gesetzt wird,
während die weiteren Bohrlöcher nach unten in vertikalen Abständen von etwa je 15
cm folgen und in der Vortriebsrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel sämtliche Bohrlöcher
etwa die doppelte Vorgabe, d. h. von 30 cm, erhalten.
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Die Lage der im Zuge des weiteren Fortschritts des Verhiebs zu bohrenden
Bohrlöcher f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7 ist durch Kreuze angedeutet.
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Mit g ist schematisch ein mechanisch betätigter Träger bzw. eine Führung
für die Maschine angedeutet, die in den Schram hineinreicht.
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Die Werkzeuge sind an dem nicht dargestellten Maschinenrahmen so angeordnet,
daß die ganze Einrichtung Mächtigkeitsänderungen des Flözes und Unregelmäßigkeiten
im Verlauf des Hangenden
oder Liegenden angepaßt werden kann, wobei
es sich empfehlen kann, sowohl die Bohrvorrichtungen wie die Hereintreibevorrichtungen
ihrerseits voneinander unabhängig an der Rahmenkonstruktion verschwenkbar anzubringen.
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Zwecks vollkommener Automatisierung des Verfahrens kann der Vorschub
der ganzen Maschine geschaltet werden, sobald die Bohrer das Bohrlochtiefste erreicht
haben, beispielsweise mittels eines in eines der Bohrlöcher eingeführten Eisenstabs,
durch welchen, sobald er eine entsprechende Stellung erreicht hat, ein Schalter
betätigt wird, der den Vorschub der Maschine einschaltet, die z. B. wie üblich an
einem Seil mittels an den Enden des Strebes aufgestellter Haspel wahlweise in der
einen oder anderen Richtung verfahren werden kann.
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Die für das Hereintreiben verwendeten abkeilend wirkenden Vorrichtungen
können, wie bereits bemerkt, sowohl umlaufende wie durch in Richtung der Bohrlochachse
bewegte Organe betätigte sein.
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Die Verwendung von umlaufenden Hereintreibevorrichtungen hat den Vorteil
des gleichmäßigen und ruhigen Laufs der Maschine und den, daß es keine Schwierigkeiten
macht, auf einen gemeinsamen Maschinenrahmen sowohl die Bohrmaschinen wie die Hereintreibevorrichtungen
anzubringen.
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Umlaufende Vorrichtungen bestehen beispielsweise aus einem Körper,
dessen Drehachse exzentrisch zu der B@ohrlochachse liegt, so daß bei ihrem Umlauf
daran angebrachte Ansätze im abkeilenden Sinne auf die Bohrlochwandung wirken und
daher das Absprengen des nach dem freien Stoß zu liegenden Kohlenkörpers herbeiführen.
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Diese Vorrichtungen arbeiten in streichender Richtung um jeweils 15
cm gegeneinander versetzt, d. h. die untersten reichen entsprechend weiter in das
zugeordnete Bohrloch hinein als die nach oben folgenden.
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Nach jedem Absprengvorgang erfolgt in geeigneter Weise, automatisch
gesteuert, der Vorschub der ganzen Vorrichtung um je weitere, beispielsweise 15
cm. An den Werkzeugen sind Begrenzungsanschläge vorgesehen, die ihre zu weite Einführung
in das Bohrloch verhüten, d. h. jeweils nur die Einführung um 15 cm ermöglichen.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtungen, die ständig in Drehung verbleiben,
d. h. nicht etwa nach jeder Stufe angehalten zu werden brauchen, ist also so, daß
sie jeweils nur eine vollständige Umdrehung ausführen, die das Absprengen bewirkt,
um dann weiter in das Loch vorverschoben zu werden.
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Die Zeitabstände zwischen den einzelnen Stufen betragen hierbei lediglich
1/4 und 1/s Sekunde, gegebenenfalls noch weniger.
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Es ist auch nicht erforderlich, die Hereintreibewerkzeuge stillzusetzen,
nachdem der gesamte Vorgang bei einer Reihe von Löchern beendet ist. Um das Zurückziehen
sämtlicher Hereintreibewerkzeuge in dieser Phase zu erleichtern, kann sich an sie
nach rückwärts hin ein Element z. B. in Form einer Rohrschale anschließen, welche
sich in vorwärtiger Richtung etwas erweitert. Dieses Rohrelement kann gleichzeitig
dazu dienen, dadurch, daß es seitlich verkantet wird, etwa nicht vollständig hereingebrochene
Teile durch Hebelwirkung zu lösen. Es wird für diesen Zweck nach beiden Seiten hin
konisch ausgebildet, so daß sein größter Durchmesser in der Mitte liegt.
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Die automatische Wiedereinführung der Werkzeuge in die nächste Reihe
von Bohrlöchern wird vorzugsweise zusammen mit dem Stillsetzen des Vorschubantriebs
der Maschine geschaltet.
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Es kann sich unter Umständen auch als zweckmäßig erweisen, die Hereintreibevorrichtungen
mit Voreilung gegenüber den Bohrern wirksam werden zu lassen, um derart sicherzustellen,
daß zunächst die Hereintreibevorrichtungen sich in ihrer richtigen Stellung gegenüber
den Löchern befinden und dann die neuen Bohrlöcher ebenfalls genau an der richtigen
Stelle angesetzt werden. Sind, wie dies bei Verwendung von drehend wirkenden Hereintreibevorrichtungen
die Regel ist, diese mit den Bohrmaschinen auf einem gemeinsamen Rahmen angebracht,
so ist es zweckmäßig, eine Verstellmöglichkeit der Hereintreibevorrichtungen gegenüber
dem Rahmen vorzusehen.
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Auf diese Weise wird vermieden, daß sich etwaige Fehler in bezug auf
die genaue Lage der Bohrlöcher bzw. der Abstand zwischen den Bohrern und den Hereintreibevorrichtungen
addieren und derart ungünstige Beanspruchungen der Werkzeuge eintreten.
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Statt umlaufender Vorrichtungen können insbesondere für das Hereintreiben
auch durch ein in Längsrichtung des Bohrlochs bewegtes Organ gespreizte, nach dem
Prinzip von Keil und Feder wirkende Vorrichtungen verwendet werden, wobei Vorsorge
getroffen werden muß, daß der Spreizkeil automatisch nach jedem Vorgang, beispielsweise
durch eine Spiralfeder zurückgezogen wird, so daß das Werkzeug nach dem Absprengen
des einen Abschnitts in wieder eingezogenem Zustand in den folgenden Abschnitt des
Lochs vorverschoben werden kann und so fort.
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In dieser Weise wirkende Vorrichtungen werden vorzugsweise dann verwendet,
wenn eine größere absprengende Kraft notwendig ist, beispielsweise, wenn Bergemittel
in der Kohle vorhanden sind, oder wenn das neue Verfahren, wie dies gegebenenfalls
möglich ist, nicht zur Gewinnung von Kohle, sondern zum Vortrieb von Gesteinsstrecken
angewendet wird.
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In diesem Falle müssen die Löcher in besonderer Weise angeordnet werden,
nämlich so, daß von einem zunächst in der Mitte hergestellten Einbruchsloch aus
die Hereintreibearbeit in radialer Richtung fortschreitet. Bei geschrämtem Gestein
ist selbstverständlich in zweckentsprechender Weise je nach der Schichtung vorzugehen.
Auch für Gestein ergibt das neue Verfahren erhebliche Vorteile, insbesondere dann,
wenn die Gebirgserschütterungen der Schießarbeit vermieden werden sollen.
.Das.
oben im -wesentlichen in Anwendung auf einen ünterschrämten Stoß beschriebene Verfahren
kann auch ohne Unterschrämung des Stoßes verwendet werden. In diesem Falle muß die
Anordnung der Reihen von Bohrlöchern zu dem Liegenden bzw. Hangenden etwas anders
sein, so daß sich ein - entsprechender unterschnittener Arbeitsstoß ergibt.
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Um die hereinzutreibenden Blöcke in zweckmäßiger Aufeinanderfolge
laufend freizulegen, werden in diesem Falle die Bohrlöcher nicht in streichender
Richtung angesetzt, wie bei der erstbeschriebenen Ausführung des Verfahrens, sondern
unter einem Winkel zu der Streichrichtung gestellt und ferner nicht in einer durchgehenden
Reihe von unten nach oben in Aufeinanderfolge angeordnet, sondern, auf den Stoß
gesehen, in Form eines V,
derart, daß die Spitze des V in der Marschrichtung
der Maschine nach vorwärts zeigt, wobei sie je nach den Eigenschaften der Kohle
etwa in der Hälfte der Flözmächtigkeit oder darüber oder darunter liegt, und die
Bohrlöcher schräg nach rückwärts verlaufen. Selbstverständlich müssen dann auch
die Hereintreibewerkzeuge in gleicher Weise angeordnet sein und in den sich ergebenden
Richtungen arbeiten.
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Das oberste und unterste der Bohrlöcher können in diesem Falle zweckmäßig
außerdem leicht schräg nach dem Liegenden bzw. Hangenden zu gerichtet sein.
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Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise bei entsprechender Reihenfolge
der Hereintreibevorgänge von dem in der Mitte der Flözmächtigkeit liegenden, die
Spitze des V bildenden Bohrlochs aus beginnend, eine Hereingewinnung mit hoher .Leistung
auch ohne vorherige Unterschrämung der Kohle möglich ist.
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Abb. 2 und 3 veranschaulichen schematisch diese Arbeitsweise, und
zwar zeigt Abb. z eine Aufsicht auf- den Stoß und Abb. 3 den Verlauf der Bohrlöcher.
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In Abb. 2 sind mit i, 2 und 3 die beispielsweise fünf überenanderliegenden,
in Form eines V angeordneten Bohrlöcher bezeichnet, die, wie Abb. 3 erkennen läßt,
spießwinklig zum Stoß verlaufen, wobei die Hereintreibearbeit mit dem die Spitze
des V bildenden Bohrlochs i beginnt, um dann gleichzeitig in Richtung nach. unten
und oben fortzuschreiten.
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In weiterer Entwicklung der Erfindung kann das neue Verfahren auch
unter unmittelbarer Kombination des Bohr- und des Hereintreibevorgangs miteinander
ausgeführt werden, d. h. das Hereintreiben unmittelbar dem Bohren anschließend erfolgen.
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In diesem Falle wird -der Bohrkopf von einer Bohrstange von kleinem
Durchmesser getragen, die mit einer Schneckenspirale zur Entfernung des Bohrkleins
versehen ist und in einer Röhre von verstärkter Konstruktion läuft, welche ihrerseits
einen Teil der Hereintreibevorrichtung, die sowohl drehbar oder nach Keilprinzip
arbeitend ausgebildet sein kann, bildet. An geeigneten Punkten, von denen der erste
unmittelbar- hinter dem Bohrkopf liegt, sind Umfangswulste vorgesehen, die an den
Wandungen des Bohrlochs anliegen und die seitlichen Beanspruchungen des Bohrkopfs
bei dem Hereintreiben abfangen.
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Im Falle der Verwendung einer nach dem Keilprinzip arbeitenden Hereintreibevorrichtung
in Gestalt eines konischen Rohrsegments kann dieses dann etwa 15 cm hinter der verstärkten
Röhre, welche die Bohrstange schützt, angeordnet werden.
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Dieses Rohr kann in entgegengesetzten Richtungen konisch ausgebildet
sein, ähnlich wie bei der normalen nach dem Keil-. und Federprinzip wirkenden Hereintreibevorrichtung.
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Die der Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtungen, d. h.
die entsprechende Zahl von Bohrmaschinen und von Hereintreibevorrichtungen werden
in allen Fällen auf einem oder zwei miteinander verbundenen Rahmen montiert, der
durch Winden an den Enden des Strebes vor- und zurückverfahren wird. Im Falle der
erstbeschriebenen Ausführungsform des Verfahrens bei einem unterschrämten Stoß fährt
vor der Maschine eine Schrämmaschine. Die Verwendung einer der-Vorrichtung folgenden
Lademaschine ist immer zweckmäßig, um ein Wiederzusammenpressen der hereingebänkten
Kohle, das eintreten könnte, wenn sie nicht sofort weggeladen wird, zu verhindern.
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- Selbstverständlich sind die vorstehend im einzelnen erläuterten
einzelnen Ausführungsbeispiele des neuen Verfahrens nur als solche anzusehen, und
es sind zahlreiche Änderungen und Weiterentwicklungen möglich, ohne den Grundgedanken
der Erfindung zu verlassen.