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Bergbauverfahren unter wasserfreien Verhältnissen, vorzugsweise in
den zur Tertiärschicht gehörenden Schichten Die Kosten des Grubenbetriebes sind
wesentlich niedriger und die Förderleistung, z. B. beim Kohlenabbau unter Tage,
kann beträchtlich gesteigert werden, wenn für eine ausreichende Entwässerung gesorgt
ist oder der Abbau in wasserfreiem Zustand erfolgen kann. Es findet jedoch vielfach
noch ein so starker Wasserzufluß statt und das Wasser sammelt sich so stark in der
Grube an, daß an vielen Stellen der Grube entwässert werden muß, ohne daß eine vollständige
Trockenlegung sich als möglich erweist. Der Grubenbetrieb verteuert sich dadurch
stark und die Förderleistung bleibt niedrig.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bergbauverfahren, insbesondere
für den Kohlenabbau, und eine hochwertige Bohrmaschine zur Entwässerung bei der
Durchführung des Verfahrens, mit denen die genannten Mängel mittels eines vollkommen
oder nahezu wasserfreien Betriebes behoben werden sollen und dadurch die Unkosten
verringert und die Förderleistung gesteigert werden soll.
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Bekannt ist es, die Entwässerung des Hangenden und des Liegenden durch
von den Strecken aus vorgetriebene Filterbohrlöcher vorzunehmen. Man kennt auch
schon Bohrstangenantriebe in einem in jeden Winkel einstellbaren Führungsrahmen
und senkrecht stehende Bohrgestänge, welche mittels eines einseitig wirkenden Motors
angetrieben werden. Die Erfindung stützt sich in erster Linie auf die festgestellte
Tatsache, daß die tieferen Lagen (ausgenommen die Quartärschicht), die in
etwa
121 m Tiefe von der Erdoberfläche liegen und zur Tertiärschicht gehören, wasserfrei
sind. Weiter daß die Menge des Zuflußwassers in einer Grube sich von derjenigen
einer anderen Grube nach Maßgabe derLage derGrubenmündungen unterscheidet, auch
wenn letztere alle im gleichen Distrikt gelegen sind. Dabei ist die dem gleichen
Schacht entzogene Wassermenge nahezu konstant. Wenn daher die gesamte zufließende
Wassermenge an einer der Grubenbasis benachbarten Stelle entnommen wird, dann muß
es möglich sein, die tiefen Lagerstätten in wasserfreiem Zustand abzubauen.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, das Wasser aus der in der
Umgebung der Grubenmündung gebildeten oder um die Strecke entstandenen Wasserader
mittels einer geeigneten Bohrmaschine oder mittels eines Wasserabzugschachtes abzuziehen
und dann durch geeignete Mittel, z. B. durch eine Pumpe, aus der Sohle nach außen
abzuleiten. Vorteilhaft kann auch von der Grubenmündung her ein Schacht, in die
tieferen Lagen eingetrieben werden, wobei derselbe durch geeignete Mittel, z. B.
durch Zementierung, wasserdicht gemacht wird, so daß das Wasser von der Erdoberfläche
nicht in die in etwa 12i m Tiefe gelegenen und der Tertiärformation angehörenden
Schichten eindringen kann. Hierauf kann der Abbau der tiefen Schichten vorgetrieben
werden. Dieses Entwässerungsverfahren wird zweckmäßig durch Bohrmaschinen zur Entwässerung
durchgeführt, die aus einem Bohrrohr mit einem Bohrkranz am Ende bestehen, das mit
hoher Geschwindigkeit rotiert und sich auf- oder abwärts _ vorschiebt. Die Antriebsvorrichtung
für das Bohrrohr ist vorteilhaft seitlich desselben mittels oberer und unterer Drucklager
so gelagert, daß sie das Rohr hebt oder senkt. -Durch die Erfindung wird nicht nur
die Förderleistung gesteigert, sondern es werden auch die Unkosten der Wasserhaltung
fühlbar gesenkt, die Grubenunterhaltung erleichtert, und Bodensenkungen treten überhaupt
nicht mehr ein. Zusätzliche Kosten infolge unerwarteter Wassereinbrüche sind nicht
mehr zu befürchten. Weitere Vorteile der Erfindung sowie dieselbe gehen aus der
nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung an Hand des in den Zeichnungen dargestellten
Aus-. führungsbeispiels hervor.
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Fig. i zeigt an Hand eines Erdrindeschnittes eine Grubenanlage; Fig.2
ist die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Entwässerungsmaschine nach
der Erfindung; Fig.3 ist ein senkrechter Schnitt durch den Hauptteil des Ausführungsbeispiels
nach Fig. a; Fig. 4 ist eine Draufsicht auf Fig. 2, und Fig. 5 ist eine Draufsicht
im Schnitt nach der Linie P-P' der Fig. 3 ; Fig. 6 ist eine Seitenansicht; Fig.
7 ist eine Vorderansicht, Fig. 8 eine Draufsicht, Fig. 9 ein senkrechter Schnitt
durch den Hauptteil und Fig. i.o eine Draufsicht im Schnitt nach der Linie q-q'
der Fig. 9; Fig. i i ist eine Vorderansicht der Anordnung der Entwässerungsmaschine;
Fig. z2 ist eine Seiten- und. Vorderansicht der am unteren Ende des Bohrrohres anzubringenden
Riemenscheibe; , Fig. 13 zeigt eine Seitenansicht der Tragplatte für das
Bohrrohr; Fig. 14 ist eine Draufsicht auf die vorgenannte Tragplatte.
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Gemäß Fig. i dringt das Wasser w an der Erdoberfläche aus Flußläufen
oder Sümpfen nach innen durch den den Schacht a umgebenden Teil und dann durch die
durch die Ansammlung des Sicker-`vassers gebildete Wasserader f zum Riß
d vor, der durch Loslösung der Gesteinsschichten über der Sohle neu gebildet
wurde (diese Loslösung ergab sich durch den fortschreitenden Grubenausbau). Dann
floß diese Wasserader durch andere aus ähnlichen Ursachen gebildete oder schon vorhandene
natürliche Risse e in das Innere der Sohle. Wenn daher das eingedrungene Wasser
vor dem Durchsickern in die Grube ausgepumpt wird, dann ist es möglich, die Grube
in wasserfreiem Zustand zu betreiben.
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In den Fig. 2 bis 5 ist 5 eine Lagerung für den Hauptteil und mittels
Bolzen 2, 2' so an den festen Lagern i, i' angebracht, daß sie leicht gelöst oder
befestigt werden kann. Der Hauptteil kann leicht in die in Fig. 2 in gestrichelten
Linien angedeutete Lage verstellt werden. Eine derart geneigte Stellung des Hauptteils
ist erforderlich, um Schrägbohrungen durchführen zu können. 6 ist ein äußerer Zylinder,
der unter hoher Geschwindigkeit durch einen Antrieb 4 über das Getriebe 18 in Drehung
versetzt werden kann. 7 ist ein innerer Zylinder, der dazu dient, das den Bohrkranz
3 tragendeBohrrohr io nach oben oder unten zu treiben, und ist mittels an seinen
beiden Seiten befestigter, langer Keile 8 so mit dem Außenzylinder 6 gekuppelt,
daß es unter der vom Außenzylinder 6 mitgeteilten Drehung auf- oder abwärts geschoben
werden kann. 9 ist eine Lagerung für das Rohr io auf dem Oberende des Innenzylinders
7, und das Rohr io kann nach Vornahme einer Bohrung durch Lösen des Halters, Ansetzung
eines Rohrstückes und Festziehen des Halters verlängert werden. i i ist ein Handgriff,
1.2 eine Spindel, die durch den Handgriff über das Kegelrad i9 in Drehung versetzt
wird; 13 ist ein Antriebszylinder, der nach Maßgabe der Drehung der Spindel 12 nach
oben oder unten getrieben werden kann. 16, 17 sind Drucklager, die den unteren Teil
der Spindel 12 tragen. Wenn nun der Antriebszylinder 13 durch Drehung der Spindel
i2 mittels Handrad i i nach oben geschoben wird, dann wird der Halter, 9 durch den
Arm 14 nach oben gedrückt, der auf das Oberende des Antriebszylinders
13 geschraubt und so angeordnet ist, daß er auf dem Innenzylinder 7 gleitet.
Demzufolge können das Rohr io und auch der Bohrkranz 3 zusammen mit dem Halter 9
nach oben getrieben werden. Wenn andererseits das
Handrad in umgekehrter
Richtung gedreht wird, werden das Rohr io und auch der Bohrkranz 3 zusammen mit
dem Halter 9 abwärts geführt, da dieser Halter 9 den Flansch 7' des Innenzylinders
nach unten drückt.
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Wenn der Bohrkranz ausgewechselt oder abgenommen werden soll, dann
werden die Befestigungsschrauben 2" am Lager i' gelöst und der Hauptteil gedreht,
wie durch die gestrichelte Linie n in Fig. 4 angedeutet ist, indem er um die Mittelwelle
15 am Lager i gedreht wird. Durch diesen Vorgang wird unter dem Rohr io ein breiter
Raum geschaffen und die Entnahme des Rohres io wird dadurch sehr einfach.
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Das Rohr io kann fortlaufend durch Anstücken geeigneter kurzer Rohrteile
verlängert und ebenso durch Entfernen dieser Anschlußteile wieder verkürzt werden.
Auch wenn .das Rohr io durch einstürzendes Gestein in seiner Vorwärtsbewegung stark
beansprucht wird, kann der Bohrvorgang durch wechselweises Vor- und Rückwärtsdrehen
des Handrades leicht erfolgen.
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Die an Hand der Fig. 2 bis 5 beschriebene Entwässerungsmaschine ist
verhältnismäßig leicht und klein, so daß sie leicht eingebaut und auch in beengten
Räumen leicht betrieben werden kann; da auch ihr Bohrrohr unter hoher Geschwindigkeit
vorgetrieben wird, ist ihre Bohrleistung sehr hoch.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Entwässerungsmaschine nach
Fig.6 bis io besonders geeignet für die Wasserhaltung gemäß der Erfindung.
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In den Fig. 6 bis io ist A ein Stützlager für den Hauptteil und ist
so auf dem Lager 20, 2ö angebracht, daß es durch Lösen und Festziehen der Schraubenbolzen
21, 21' abgenommen und angebracht werden kann. Dementsprechend kann der Hauptteil
in jeder beliebigen Schräglage, z. B. in der durch gestrichelte Linie x der Fig.
6 angedeuteten Stellung, eingestellt werden. 22 ist ein Außenzylinder, der durch
das Triebrad 23 über ein Getriebe24 inDrehung versetzt werden kann. 25 ist ein Innenzylinder,
der das Bohrrohr 27 nach oben oder unten treibt und beiderseits in Gleitrichtung
so mit Keilen 28 versehen ist, daß er mit dem Außenzylinder 22 gekuppelt wird, so
daß dieser Zylinder 25 unter Drehung nach oben oder unten geschoben werden kann.
26 ist ein auf dem oberen Ende des Rohres 27 gelagerter Bohrkranz (Fig. 6). 29 ist
ein Halter, womit das Bohrrohr 27 auf dem Oberende des Innenzylinders 25 befestigt
wird und dazu dient, das Bohrrohr 27 nach dessen Lösen vom Halter durch Anstücken
weiterer Bohrteile nach Maßgabe der Bohrtiefe zu verlängern. 30 ist ein Handrad,
das von Hand oder durch einen anderen Antrieb gedreht wird, 31 ist eine Spindel,
die mittels Handrad 30 über ein Kegelrad 32 gedreht wird, und 33 ist ein
Antriebszylinder, der mit Spindel 31 je nach deren Drehung auf- und abwärts
bewegt wird. 34,34' sind Drucklager, die den unteren Teil der Spindel halten, so
daß, wenn derAntriebszylinder33 durch Drehung derSpindel 31 mittels Handrad
30 nach oben getrieben wird, der Halter 29 durch den Tragarm 33 aufwärts
gedrückt wird, der zweckmäßig auf dem oberen Ende des Antriebszylinders 33 angebracht
und so angeordnet ist, daß er auf dem Innenzylinder 25 gleitet. Dementsprechend
kann das im Halter 29 gelagerte Bohrrohr 27 und ebenso der Bohrkranz 26 hochgetrieben
werden. 4o ist ein kleines Handrad, das direkt am unteren Ende der Spindel angebracht
ist und dazu dient, die Spindel 3 i langsam von Hand abwärts zu drehen. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist der Halter 29 so angeordnet, daß er durch den Tragarm 35
über eine Feder 36 nach oben gedrückt wird. Diese Feder 36 wird durch zwei Zylinder
37, 37' geschützt, von denen jeder auf dem Arm 35 bzw. dem Halter 29 gelagert und
so angeordnet ist, daß sie zueinander verschiebbar sind. Durch diese Feder wird
eine gewisse Elastizität zwischen dem Bohrkranz und dem anzubohrenden Gestein, bewirkt,
womit eine Beschädigung des Bohrkranzes verhütet und dieser der Härte des jeweiligen
Gesteins angepaßt wird. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel eine Gradteilung 41
(Fig. 7) auf dem Innenzylinder 37' des Schutzzylinders angebracht wird, kann die
Bohrung unter Einstellung des auf den Bohrkranz auszuübenden Druckes vorgenommen
werden. Ferner läßt sich dadurch die Weichheit oder Härte des Gesteins beurteilen,
und die Gradteilung dient dann als Norm für die Schonung des Bohrkranzes.
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Wenn der Bohrkranz 26 oder das Bohrrohr 27 ausgewechselt oder abgenommen
werden soll, so wird der Hauptteil nach gestrichelter Linie x in Fig. 6 durch Drehung
des Rumpfes A nach Lösen der Befestigungsbolzen 21, 21' schräg gestellt. Eine derartige
Schrägstellung der Maschine ist sehr zweckmäßig, da man dabei schräge Bohrungen
unter beliebiger Neigung vornehmen kann. Es kommt oft vor, daß ein besonders langes
Bohrrohr 27 zwecks Auswechslung des Bohrkranzes abgenommen werden muß. Jedoch bei
diesem ist es im allgemeinen schwierig, das Bohrrohr in Längsrichtung nach unten.
herauszunehmen, da der Hauptteil der Maschine unter dem Bohrrohr 27 liegt, wie aus
Fig. 8 hervorgeht. Gemäß der Erfindung ist die Maschine so konstruiert, daß nur
der Hauptteil nach Fig. 8 in die durch gestrichelte Linie y angedeutete Lage gebracht
wird, indem er nach Lösen des Bolzens 38 am Rumpf A um die Welle q.2 gedreht wird.
Gemäß dieser Konstruktion steht unterhalb des Bohrrohres 27 durch diese Verschwenkung
nichts mehr im Wege, so daß besonders lange Rohre leicht herausgenommen werden können.
Es wäre jedoch hierauf zu befürchten, daß das Getriebe durch einströmendes Wasser
oder Öl verschmutzt würde. Dem wäre dadurch entgegenzuwirken, daß über den ausgesetzten
Getriebeteilen ein Deckel angeordnet und dieser übergeschoben wird.
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Im Falle der Auswechslung des Bohrkranzes, Ein- oder Ausbau der Bohrrohre
könnten zuweilen Schwierigkeiten beim Halten des langen Bohrrohres infolge seines
schweren Gewichtes entstehen.
Solche Schwierigkeiten lassen sich
durch Anordnung einer geeigneten Tragvorrichtung für das Bohrrohr beheben.
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In den Fig. i i bis 14 ist 39 ein am Maschinenrumpf drehbar angebrachtes
Seilrad, 43 eine an der Firste angebrachte Seilrolle, 46 ist eine am Halter angebrachte
Rolle mit dem Teil48, der in das untere Ende des Bohrrohres einzuführen ist, und
44 ist eine Tragplatte mit einer länglichen öffnung 49, durch welche das Bohrrohr
z7 durchgeführt wird. 45 ist ein um das Seilrad gelegtes Seil, dessen freies Ende
über die Seilrolle43, durch die Öffnung 49' der Tragplatte 44 und die Rolle 46 geführt
ist. Gemäß Fig. i i bis 14 . würde es leicht möglich sein, das Bohrrohr z7 in jeder
beliebigen Lage zu halten, indem das Handrad des Seilrades 39 gedreht und damit
eine einfache Lagerung des Rohres 27 wirksam erzielt wird. Die Rolle 46 würde natürlich
überflüssig, wenn das freie Ende des Seiles 45 unmittelbar an der öffnung 49' der
Tragplatte 44 befestigt würde.
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Wenn ferner die Platte 44 in Scherenform ausgeführt wird, so daß ihre
beiden Teile um die Mittellinie der Öffnung49 geöffnet und geschlossen werden können,
oder sie einfach in zwei die Öffnung 49 kreuzende Teile geteilt wird, .so wird der
Ein- oder Ausbau des Rohres 27 in oder aus der Tragplatte 44 sehr vereinfacht.
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Bei der beschriebenen Entwässerungsmaschine besteht der Mangel, daß
der Abstand zwischen der Hoch- und Tieflage des Antriebszylinders 33 verhältnismäßig
kurz ist; andrerseits würde die Maschine, wenn der genannte Abstand verhältnismäßig
groß ausgeführt wird,- sehr umfangreich werden, so daß sich für deren Handhabung
in der Grube Schwierigkeiten ergeben.
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Ein derartiger Nachteil ist gemäß der Erfindung wirksam dadurch zu
beheben, daß der Antriebszylinder als Vielfachzylinder ausgeführt wird, worauf sich
ein genügend großer Hub sehr einfach erzielen läßt. Ein Ausführungsbeispiel eines
solchen doppelten Antriebszylinders ist in Fig. 15 gezeigt. Fig. 15 zeigt lediglich
einen senkrechten Schnitt durch den Antriebsteil. Hierin ist 59 eine rotierende
Welle, die beispielsweise durch eine Handradwelle 58 über einen Kegelradtrieb So
in Drehung versetzt wird. 51 und 52 sind obere und untere Drucklager. 54 ist ein
Hohlzylinder, der an der rotierenden Welle 59 angebracht und mit dem Antriebsgewinderohr
53 an seinem oberen Ende über einen Schraubzylinder 55 verschraubt ist, der am oberen
Teil des Zylinders 54 selbst angebracht ist. 56 ist ein am Oberteil des Gewinderohres
53 angebrachter Schraubzylinder, der mit der Spindel 57 verschraubt ist, die so
im Gewinderohr 53 angeordnet ist, daß sie nach oben oder unten getrieben wird. Wird
nun die Welle 59 gedreht, dann wird der Hohlzylinder 54 und auch der Schraubzylinder
55 in Drehung versetzt, so daß das Gewinderohr 53 mit der Spindel 57 unter Hebung
des Teiles 6o. sich aufwärts bewegt, an welch letzterem der das Bohrrohr stützende
Tragarm anzubringen ist. Wenn dann das Gewinderohr 53 die höchste Stellung erreicht
hat, berührt der Flansch 61 das untere Ende des Schraubzylinders 55, und die Aufwärtsbewegung
des Gewinderohres 53 hört auf. Aus solcher Lage hebt sich die Spindel 57 allmählich
infolge der Drehung des Zylinders 56. Wenn schließlich der untere Flansch der Spindel
57 mit dem unteren Ende des Schraubzylinders 56 in Berührung kommt, hört
das Ansteigen sämtlicher Teile auf. Durch dieses Verfahren kann wirksam ein doppelter
Hub erzielt werden. Wenn die Antriebswelle 58 in umgekehrter Richtung gedreht wird,
dann geht der Antriebsvorgang umgekehrt vor sich, wobei eine doppelte Senkung bewirkt
wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die aufgeführten Ausführungsbeispiele
beschränkt und ist Veränderungen zugänglich, soweit der Hauptgedanke dadurch nicht
berührt wird.