DE970253C - Verfahren zur Gewinnung von Kohle im Streb - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. SEPTEMBER 1958

D 241 VIj5b

Durch das Freiwerden des Kohlenraumes im Streb fällt das Widerlager fort, welches das noch anstehende Flöz den in den Nebengesteinen wirksamen Druckkräften entgegenstellt. Diese Kräfte veranlassen daher das Nebengestein, in den ausgekohlten Raum hineinzuwachsen. Der eingebrachte Versatz hat in allen Fällen nur eine geringere Dichte und Mächtigkeit als das abgebaute Flöz. Man weiß heute auf Grund zuverlässiger Messungen, daß auch in dem noch anstehenden Kohlenflöz Bewegungen de,s Nebengesteins (Hangendem und Liegendem) aufeinander und Verschiebungen des Nebengesteins im Verhältnis zum Kohlenflöz in Richtung des Abbaufortschrittes auftreten, deren Größe in beiden Fällen mit dem Eindringen in die noch nicht abgebaute Kohle abnimmt. An der Abbaufront selbst führt das Hereinwachsen des Nebengesteins in den Streb zu einem Zusammendrücken der Kohle. Dieses kann je nach dem Gefüge derselben das Hereingewinnen derselben mehr oder weniger erschweren. Dies ist einer der Gründe, weswegen man den stark nachgebenden Holzstempeln solche eiserne Stempel vorzieht, die erst beim Überschreiten sehr hoher Drücke, z. B. von 6o bis 8o t, nachgeben und bis dahin praktisch unnachgiebig sind.

Die vorliegende Erfindung baut auf der Erwägung auf, die mit dem Abbau der Kohle verbundenen, vom Nebengestein ausgeübten Druckwirkungen nicht nur ihres schädlichen Einflusses auf den Abbau der Kohle zu berauben, sondern diese Kräfte im Sinne einer leichteren Hereingewinnung der Kohle auszunutzen. Es ist eine alte bergmännische Erfahrung, daß die Richtung des Kohlenstoßes sich nach den sogenannten Schlechten richten soll und daß sich

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unter der Einwirkung de's Gebirgsdruckes sogenannte Drucklagen und Druckrisse bilden. Diese Druckrisse kann man vielfach bei den heute üblichen Abbaumaschinen und Fördermitteln nicht mehr aus-• 5 nutzen, weil man gezwungen wäre, die Kohlenfronten gegebenenfalls nicht senkrecht, sondern schräg zu den parallelen Abbaustrecken zu stellen. Beim Vorrücken eines derartigen schräg zu den Strecken verlaufenden Strebes wäre man gehalten,

ίο das Fördermittel bei jedem täglichen Umlegen in Längsrichtung des Strebes zu bewegen, was sehr umständlich wäre..

Die Erfindung macht von der Druckwirkung des Nebengesteins auf das Kohlenflöz in der an Hand der Zeichnungen im folgenden erläuterten Weise Gebrauch.

Abb. ι stellt einen senkrechten Schnitt durch den

■ Streb und die anstehende Kohle dar. Von der Kohlenfront c aus hat sich das Hangende α gesenkt, das Liegende b ist angestiegen. Auf die anstehende Kohle wird eine zangenartige Wirkung ausgeübt, welche diese zusammenzudrücken trachtet.

Um den Verlauf der dabei entstehenden Gefügeverschiebungen und Druckrisse zu erkennen, sei an Hand der

Abb. 2 die Deformation eines homogenen Gummizylinders erläutert, der zwischen zwei waagerechten Platten einer Belastung ausgesetzt wird und dabei in der Mittelebene zwischen beiden Plattenoberflächen sich am stärksten auswölbt.

Abb. 3 zeigt das Verhalten eines zylindrischen Probekörpers, welcher Druckprüfungsversuchen unterworfen wird. Kurz ehe eine völlige Zerstörung des Körpers eintritt, hat sich durch stärkeres Herausbrechen der in der Nähe der Mittelebene liegenden Teile der äußeren Wandung, die sich bereits von dem Druckkörper abgelöst haben und bei e auf den Boden gefallen sind, ein Doppelkegel / mit einer stärksten mittleren Einschnürung gebildet.

Abb. 4 a, 4 b und 4 c veranschaulichen, wie der zangenartige Druck des Nebengesteins Druckrisse g, die vom Hangenden ausgehen (Abb. 4 a), und Druckrisse Ji₁ die vom Liegenden ausgehen (Abb. 4b), erzeugt; wenn Liegendes und Hangendes in gleicher Weise klemmend wirken, ergeben sich Druckrisse entsprechend der Abb. 4 c.

Will man durch die Entstehung solcher Druckrisse den Abbau der Kohle erleichtern, so muß man die Neigung der Kohle, sich längs dieser Druckrisse abzuspalten und sich — entsprechend der eingangs erwähnten Relativbewegung von Kohle und Nebengestein in der Richtung des Abbaufortschrittes — in Richtung auf den Streb hin vorzuschieben, unterstützen und den Ort des Auftretens solcher Druckrisse möglichst weit in die Kohle hinein verlegen.

Dies geschieht gemäß der Erfindung durch Kombination der nachfolgend genannten Verfahrensschritte in der Weise, daß parallel zur Längserstreckung des Kohlenstoßes und in dieser Richtung durchlaufend Schrämschnitte, und zwar schräg aufwärts bis an das hangende Gestein oder schräg abwärts bis an das liegende Gestein oder in beiden Schrämrichtungen bis an das hangende und das liegende Gestein, durch schnell umlaufende Kreissägen mit gezahntem, dünnem Schneidblatt in kürzestmöglicher Zeit ohne Arbeitsunterbrechung längs des' Kohlenstoßes ausgeführt werden, daß unmittelbar daran anschließend die Gewinnung der Dreieck-Kohlenblöcke und des mittleren Kohlenblockes durch bekannte Geräte unter Ausnutzung der in die Kohle hinein verlegten hangenden Druckrisse oder liegenden Druckrisse oder beider stattfindet und daß dieser Gewinnung die weiteren üblichen Nebenarbeiten der Fördermittelvorverlegung, des Ausbaus, des Versatzes, des Zubruchwerfens usw. ohne eine Unterbrechung der Gewinnungsarbeit stetig im gleichzeitig in jeder Arbeitsschicht durchgeführten Zeitrhythmus folgen.

Das wesentliche Erfordernis für die Ausnutzung der Eigenschaft der anstehenden Kohle, sich längs der gebildeten Druckrisse abzuspalten, besteht darin, daß in erheblich kürzeren Zeitabständen als denen, die zur Zeit für das Vorrücken der Abbaufront üblich sind, die durchlaufenden Schrägschnitte am Hangenden oder am Liegenden oder an beiden Nebengesteinen ausgeführt werden und dadurch die vom Nebengestein ausgeübten Kräfte laufend immer wieder Ansatzpunkte finden, an denen die Kohle solchen Kräften infolge neu ausgeführter Schrägschnitte nachzugeben in der Lage ist. Eine so rasche Wiederholung der Schrägschnitte an der gleichen Stelle ist aber im Strebbau nur möglich, wenn der einzelne Schnitt über die ganze Länge des Strebs oder eine erhebliche Teillänge mit großer Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, wofür eben nur schnell umlaufende Sägen mit dünnem Schneidblatt in Frage kommen.

Es sind schon Vorrichtungen zur Kohlegewinnung beschrieben, bei denen schnell umlaufende Kreissägen mit gezähntem dünnem Schneidblatt oder ähnliche Trennmittel Verwendung finden.

In einem Fall werden mittels einer Handkettensäge oder eines Werkzeuges mit umlaufender Schrämscheibe durch sich kreuzende, schräg nach oben und nach unten in die Kohle gelegte Schrämschnitte, die bis an das Liegende bzw. das Hangende reichen können, Kohlenblöcke quadratischen Querschnitts abgetrennt (deutsche Patentschriften 563 380 und 6r8 371) und mit einer anderen Vorrichtung, einer in einer senkrecht stehenden Säule geführten Kreissäge, senkrecht verlaufende Schnitte ausgeführt (deutsche Patentschrift 383 901).

Weiterhin ist eine Vorrichtung mit einer Schleifscheibe bekannt, mittels derer horizontal und diagonal verlaufende Schnitte in der Kohle ausgeführt werden sollen (britische Patentschrift 470 304).

Groß ist auch die Zahl der für Schrämmaschinen bekanntgewordenen Konstruktionen. Es gehört zum Wesen dieser Einrichtungen, einen Teil der sonst mit dem Hammer vorgenommenen Arbeit beim _lao Lösen der Kohle einzusparen, indem die Kohle unterschnitten, vom Nebengestein gelöst, hinterschnitten oder sonst ihres Haltes teilweise beraubt wird.

So sind Schrämmaschinen bekannt, mit denen parallel · zur Längserstreckung des Kohlenstoßes

Schrämschnitte geführt werden, die am Liegenden oder Hangenden waagerecht verlaufen oder solche, die von oben nach unten und von unten nach oben verlaufen und bis zum Liegenden bzw. Hangenden geführt werden können und durch die der Kohlenstoß vollkommen zerlegt wird (USA.-Patentschriften ι 953 325, 1 953 326, 1 953 327).

Weiterhin ist eine Schrämmaschine bekannt, bei der neben einem waagerechten Schnitt am Liegenden ein bis zum Liegenden reichender Schrämschnitt geführt und ein unterer, im Querschnitt dreieckiger Streifen derart völlig aus dem Verband herausgeschnitten wird (USA.-Patentschrift 1 501030). Schließlich ist eine Schrämmaschine mit Schrämspindel bekannt, mit der in Aufhauen und Ortsbetrieben außer Kerben auch Schrämschnitte geführt werden sollen, die nach oben bzw. unten geneigt sind und bis zum Hangenden bzw. Liegenden reichen (deutsche Patentschrift 577684). Diese Schrämmaschine ist jedoch zur Ausführung von Schnitten, die parallel zur Längserstreckung des Kohlenstoßes das ganze Streb durchlaufen sollen, nicht geeignet.

Die Vorschubgeschwindigkeit einer Schrämmaschine ist mit Rücksicht auf die Breite des damit auszuführenden Schrams und die dabei zu leistende Zerkleinerungsarbeit der Kohle so gering, daß innerhalb einer Schicht gewöhnlich nur eine Schrämfahrt bei normaler Streblänge durchgeführt werden kann. Auf diese eine Schichtzeit von etwa 8 Stunden beschränkt sich also die an einem Arbeitstage geleistete eigentliche Gewinnungsarbeit, während das Flöz über die doppelt so lange Zeit von 16 Stunden sich selbst überlassen bleibt. Das hängt damit zusammen, daß während der Kohlenschicht durch die erforderliche große Anzahl von Arbeitskräften die Nebenarbeiten meistens nicht gleichzeitig vollführt werden können. Das Umlegen der Fördermittel und Leitungen, das Einbringen des Ausbaues und des Versatzes bzw. die Vorbereitungen und Nebenarbeiten für das Zubruchgehenlassen des Hangenden beim Bruchbau und andere erforderliche Arbeiten werden heute zeitlich in den beiden Schichten ausgeführt, die der eigentlichen kurzen Kohlenschicht folgen.

Diese bisher allgemein übliche Arbeitsweise krankt deshalb an dem Mangel, daß auch die Nebengesteinsbewegungen ruckartig beeinflußt werden, indem sie nämlich immer wieder unterbrochen und stark abgebremst werden. Eine wellenförmige Druckbewegung des Nebengesteins, wie sie für die Erleichterung des Kohlenabbaues anstrebenswert ist, läßt sich also auch bei Verwendung von Schrämmaschinen nicht erreichen, noch weniger mit anderen Kohlenschneidmaschinen oder Kerbmaschinen, die wohl auch für eine Unterhöhlung des Kohlenstoßes empfohlen werden; vielmehr treten dabei in den Vorgängen innerhalb des Nebengesteins, welche die den Abbau begünstigenden Kräfte hervorrufen sollen, empfindliche Störungen ein.

In welcher zeitlichen Reihenfolge der obere und der untere Schrägschnitt ausgeführt und ob nur einer der beiden Schnitte angewendet wird, hängt sowohl vom Gefüge der Kohle, der Art der Nebengesteine als auch von den Arbeitsbedingungen im Streb, nämlich dem verwendeten Ausbau, dem Fördermittel und der Art und dem Einbringen des Versatzes, ab.

Abb. 5a zeigt einen Schrägschnitt i am Hangenden, . Abb. 5b einen Schrägschnitt; am Liegenden,

Abb. 5c gleichzeitige Schrägschnitte i am Hangenden und Schrägschnitte / am Liegenden.

Im Gegensatz zu den Schrämschlitzen, die mit Schrämmaschinen ausgeführt werden und zumeist eine Tiefe von wenigstens 1 m und eine relativ große Breite haben, werden die S^hrägschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung in einfachster Weise mittels Kreissägen hergestellt. Die Schnittiefen der Kreissägen können den Längen der Vorbaukappen angepaßt werden. Schon während das Schnittwerkzeug, das die Schrägschnitte ausführt, längs des Strebs fortschreitet, erfolgt an den geschnittenen Stellen das Hereingewinnen der abgeschnittenen Dreieckblöcke und unmittelbar anschließend der Abbau des mengenmäßig meist größeren mittleren Kohlenblockes.

Die Arbeitsfolge der Kohlengewinnung nach Abb. 5 a ist also folgende: Herstellen, des aufwärts gerichteten Schnittes — Hereingewinnen des gelösten oberen Dreiecks, das sich in vielen Fällen durch den Hangendendruck selbst löst — Einschwenken der Vorbaukappe bzw. Vorrücken des Ausbaues — Gewinnen des unteren Kohlenblockes.

Nach Abb. 5 b ist die Arbeitsfolge: Herstellen des abwärts gerichteten Schnittes — Hereingewinnen des gelösten unteren Dreiecks — Vorrücken des Fördermittels — Gewinnen des oberen Kohlenblockes.

Gemäß Abb. 5 c werden der obere und untere Schnitt gleichzeitig erzeugt, das obere und untere losgelöste Dreieck hereingewonnen, die Vorbaukappe eingeschwenkt und das Fördermittel vorgerückt, um den mittleren Kohlenblock hereinzugewinnen.

Gemäß der Erfindung wird also ein zeitlicher Rhythmus, der für die Entstehung und Auswirkung wellenförmiger Druckvorgänge günstiger ist, zustande gebracht, indem zwischen Zeiträumen des eigentlichen Kohlenabbaues nicht mehr längereZeiträume mit Abbauruhe eingeschoben werden. Durch die bewußte Ausnutzung der Gebirgsdrücke wird erreicht, daß alle Arbeiten nicht in der heute üblichen Weise hintereinander, sondern möglichst gleichzeitig ausgeführt werden.

Die Kohlengewinnung geht in allen drei Schichten stetig vor sich, indem jeweils ein Kohlenblock in möglichst kurzer Zeit in derjenigen Tiefe abgebaut wird, die etwa der Länge der Vorbaukappen entspricht, damit ebenfalls stetig über drei Schichten alle Nebenarbeiten, wie Strebausbau, Einbringen des Versatzes, Umlegen der Fördermittel usw. ausgeführt werden können.

Es wird dadurch erreicht, daß die Kohlengewinnung stetig und mit gleicher Verhiebgeschwindig- ^ia5 keit stattfindet und daß Ausbau und Versatz diesem

Arbeitsfortgang stetig folgen. Erst dadurch wird nicht eine ruckweise, sondern eine gleichförmige fortschreitende Druckwelle erzeugt.

Durch die Verwendung starrer Stempel, deren Lastaufnahme den Gebirgsdrücken angepaßt und die im Zeitrhythmus des Abbaues eingebracht werden, wird das Festklemmen des Flözes vermieden und erreicht, daß die zangenartigeri Kräfte des Nebengesteins planmäßig die durch die Sägenschnitte gelösten Kohlenblöcke zerdrücken, so daß sie lade- und transportfähig anfallen oder zumindest leicht durch Abbaumaschinen beliebiger Art gewonnen werden können.

In den Fällen, wo die Ausführung der Schräg-

schnitte nach Abb. 5a,' 5b und 5c durch unreine Kohle, d. h. durch im Flöz vorhandene Bergemittel behindert oder unmöglich wird, werden in analoger Anwendung der Erfindung außerdem mittels schnell laufender Sägen dünne Schnitte nach Abb. 6, 7 und 8

ao in die Kohle eingeschnitten, um ebenfalls durch die Druckauswirkungen des Nebengesteins die Kohlenblöcke oberhalb und unterhalb des herausgeschnittenen Kohlenkeiles zu lösen oder zumindest leichter hereingewinnen zu können.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von Kohle im Streb, bei dem parallel zur Längserstreckung des Kohlenstoßes und in dieser Richtung durchlaufend schräg aufwärts bis an das hangende Gestein und/oder schräg abwärts bis an das liegende Gestein reichende Schrämschnitte geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese bis an das Hangende bzw. das Liegende geführten, schrägen Schrämschnitte durch schnell umlaufende Kreissägen mit gezahntem, dünnem Schneidblatt in kürzestmöglicher Zeit ohne Arbeitsunterbrechung längs des Kohlenstoßes ausgeführt werden, daß unmittelbar daran anschließend die Gewinnung der Dreieck-Kohlenblöcke und des mittleren Kohlenblockes durch bekannte Geräte unter Ausnutzung der in die Kohle hinein verlegten hangenden und/oder liegenden Druckrisse erfolgt und daß dieser Gewinnung die weiteren üblichen Nebenarbeiten der Fördermittelvorverlegung, des Ausbaus, des Versatzes, des Zubruchwerfens usw. ohne eine Unterbrechung der Gewinnungsarbeit stetig im gleichzeitig in jeder Arbeitsschicht durchgeführten Zeitrhythmus folgen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 248 608, 383 901, 387581, 4S2564. S63380, 577 684. 618 371, 558;

   britische Patentschriften Nr. 470 304, 494 186;

   USA.-Patentschriften Nr. 1 501 030, 1 572 066, 1517095, 1778297, 1953325, 1953526, 1953527;

   B a u s e η, »Die Bergwerksmaschinen«, Bd. 2, »Gewinnungsmaschinen«, 1912, S. 371;

   K ö g 1 e r, »Taschenbuch für Berg- und Hüttenleute«, 1929, 2 Aufl. S. 108;

   Heise-Herbst, »Lehrbuch der Bergbaukunde«, Bd. I, 5. Aufl., 1931, S. 375;

   Zeitschrift »Glückauf«, 1942, S. 101, 102;

   Zeitschrift »Glückauf«, 1948, S. 4, 5;

   »Eickhoff-Mitteilungen«, 1949, Heft 2, S. 23 bis der Gebr. Eickhoff, Maschinenfabrik und Eisengießerei m.b.H. Bochum.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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