EP0119375B1

EP0119375B1 - Ankerbohr- und -setzvorrichtung, insbesondere für den Bergbau

Info

Publication number: EP0119375B1
Application number: EP83890226A
Authority: EP
Inventors: Konrad Schön; Werner Schantl; Franz Pascuttini
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Current assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1987-09-09
Also published as: FI834646A0; DE3373510D1; FI834646A; ZA839375B; EP0119375A1; AT375735B; ATA459782A; AU567313B2; JPS59165794A; AU2237783A

Description

Für den Ausbau von Stollen, sei es beim Straßenbau oder auch beim Bergbau, kommen immer mehr Anker, sei es sogenannte schlaffe Anker, also die nicht gespannt werden, oder Spannanker zur Anwendung. Vor dem Setzen der Anker muß das gewachsene Gestein oder die zu gewinnenden Rohstoffe z. B. Kohle, sei es durch einen Sprengabbau oder mittels einer Teilschnitt oder Vollschnittfräsmaschine, gewonnen bzw. abgebaut werden. Beim Sprengabbau werden Sprenglöcher angefertigt, die in der Regel sowohl beim Ausbau von Tunnels als auch von Stollen einen größeren Durchmesser aufweisen, als jene Bohrlöcher, die zum Setzen von Ankern erforderlich sind. Nachdem das abgebaute Material entfernt wurde, können die Anker gesetzt werden. Für diesen Zweck muß meist der im Bohrwerk, sei es im Schlagbohrwerk oder Bohrwerk, hydraulisch oder pneumatisch betrieben, befindliche Einsteckstummel, welcher zur Kraftübertragung und zwar sowohl des Schlages als auch des Drehmomentes zwischen Bohrwerk und Bohrgestänge dient, ausgewechselt werden. Der Einsteckstummel trägt an seinem aus dem Abtriebsgehäuse weisenden Ende ein Gewinde zum Verbinden mit dem Bohrgestänge auf. Nachdem die Gewindeverbindung zwischen Einsteckstummel und Bohrwerk getrennt wird, kann der Einsteckstummel nach Lösen einer Haltevorrichtung, z. B. einer Gewindekappe, dem Bohrwerk entnommen werden. Sodann muß ein neuer Einsteckstummel eingesetzt werden, welcher meist ein kleines Gewinde zur Verbindung mit einem weiteren Bohrgestänge, welches zum Bohren der Ankerlöcher dient, aufweist. Nachdem mit dem nunmehr kleineren Bohrgestänge mit kleinerer Bohrkrone, das Ankerloch gefertigt wurde, ist das Bohrgestänge aus dem Bohrloch zu entfernen und es wird sodann das Bohrgestänge vom Einsteckstummel gelöst, der Einsteckstummel aus dem Bohrwerk entnommen und ein weiterer Einsteckstummel, und zwar zum Setzen und Drehen des Ankers, in das Bohrwerk eingebracht. Das Drehen des Ankers im Bohrloch ist nicht nur zum leichteren Einbringen des Ankers in das Bohrloch erforderlich, sondern es soll hiebei auch einerseits eine Vermischung z. B. eines Zweikomponentenkunstharzes und eine bessere Raumerfüllung des Klebers im Bohrloch erreicht werden. Ein derartiger Zweikomponentenkleber erhärtet innerhalb weniger Sekunden, sodaß unmittelbar danach ein Anziehen der Anker z. B. über ihre Ankermutter möglich ist, wobei ein Drehen in der Gegenrichtung zum Einbringen erforderlich ist.
Wie aus obigen Ausführungen hervorgeht, ist zwar das Setzen von Ankern ein besonders einfaches Verfahren zum Ausbau einer Strecke oder eines Tunnels bezogen auf einen Ausbau mit Tübbings od. dgl., jedoch sind die Manipulationen, die durch den Ein- und Ausbau der Einsteckstummel aufgrund der unterschiedlichen Erfordernisse, selbst bei einem schnellen Wechsel derselben, relativ aufwendig. Weiters ist zu berücksichtigen, daß nach dem Wechsel der Einsteckstummel diese vor Ort gelagert werden müssen, wodurch, um eine vorzeitige Abnutzung des Bohrwerkes zu vermeiden, diese vor erneutem Einbau einer sorgfältigen Reinigung zu unterziehen wären. Eine derartige sorgfältige Reinigung ist jedoch insbesondere unter den erschwerten Bedingungen des Bergbaues kaum möglich.
Nach US-A-4 101 141 ist eine Ankerbohr- und Setzvorrichtung bekannt, insbesondere für den Bergbau, mit einer Lafette, auf welcher ein Bohrwerk längsverschieblich gelagert ist. Das Bohrwerk weist abtriebsseitig eine Annahme für ein Zwischenstück auf, wobei dieses durch eine Verschraubung im Bohrwerk gehalten wird. Zur Übertragung des Drehmoments zwischen Bohrwerk und Bohrgestänge ist eine Ausnehmung zum Verbinden des Bohrgestänges und dem aus dem Bohrwerk führenden Endbereichs vorgesehen. Ferner ist aus dem Bohrwerk weisenden Endbereich des Zwischenstücks eine Ausnehmung zu Aufnahme eines Ankers angeordnet. Die Ausnehmungen weisen Paßflächen zu drehfesten Verbindung mit dem Bohrgestänge, bzw. dem Anker auf. Nachteilig ist jedoch, daß es sich hierbei nicht um eine exakte Verbindung, d. h. geführte und verschraubte Verbindung zwischen Bohrmaschine und Bohrgestänge handelt. Eine spezielle Vorrichtung zum Setzen der Anker ist nicht vorhanden.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Ankerbohr- und -setzvorrichtung, insbesondere für den Bergbau zu schaffen, mit welcher gegebenenfalls auch die erforderlichen Sprenglöcher gefertigt werden können, wobei Rüstzeiten so gering wie möglich, bzw. überhaupt beim Wechsel von Ankerbohren und Ankersetzen vermieden werden sollen, und daß der hierfür erforderliche Austausch von Werkzeugen einfach zu bewerkstelligen ist.
Die erfindungsgemäße Ankerbohr- und -setzvorrichtung, insbesondere für den Bergbau, mit einer Lafette, auf welcher ein, vorzugsweise hydraulisches, Dreh-, insbesondere Drehschlagbohrwerk längsverschieblich gelagert ist, wobei das Bohrwerk abtriebseitig eine Aufnahme für ein Einsteckstummelende aufweist, wobei dieses durch eine Haltevorrichtung, z. B. Gewindekappe oder dgl., im Bohrwerk gehalten ist, und der Einsteckstummel Flügel od. dgl. zur Übertragung des Drehmomentes zwischen Bohrwerk und Bohrgestänge od. dgl. aufweist, und der aus dem Bohrwerk weisende Endbereich des Einsteckstummels ein Gewinde zum Verbinden mit einem Bohrgestänge od. dgl. aufweist, besteht im wesentlichen darin, daß der Gewinde aufweisende Endbereich des Einsteckstummels zumindest zwei Paßflächen zur Kooperation mit zumindest zwei weiteren Paßflächen eines Zwischenstückes aufweist, wobei die Paßflächen und/oder ihre Erzeugenden einen Winkel kleiner als 90°, insbesondere 0°, mit der Bohrachse einschließen.
Mit einer derartigen Ankerbohr- und -setzvorrichtung können einerseits die Sprenglöcher gebohrt werden und anderseits können bei gleichem Durchmesser der Sprenglöcher mit den Ankerlöchern mit demselben Einsteckstummel die Ankerlöcher gebohrt werden. Weisen die Ankerlöcher einen geringeren Durchmesser auf, so kann entweder mit einem Bohrgestänge mit angestauchtem Ende und Gewinde gearbeitet werden, oder es muß der Einsteckstummel gewechselt werden. Dieser Einsteckstummel weist sodann erneut ein Gewinde und zumindest zwei Paßflächen auf. Das Gewinde dient zur Kooperation mit einem Bohrgestänge, und zwar dem Bohrgestänge mit welchem die Ankerlöcher gefertigt werden, wohingegen die Paßflächen mit den weiteren Paßflächen des Zwischenstückes kooperieren, sodaß ein Drehmoment vom Einsteckstummel auf das Zwischenstück und zwar in beiden Richtungen übertragen werden kann. Durch diese Möglichkeit der Übertragung des Drehmomentes in beiden Richtungen kann der Felsanker in beide Richtungen gedreht werden, sodaß einerseits eine Durchmischung des Binders im Ankerloch und eine vollkommene Füllung des Ankerlochs mit dem Kleber erreicht wird, wonach durch Drehen in die entgegengesetzte Richtung ein Spannen des Ankers über ein Spannelement, z. B. Mutter od. dgl., erreicht werden kann.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Endbereich des Einsteckstummels in Bohrrichtung gesehen, ein Innengewindestück und darauffolgend eine, im wesentlichen sich in Achsrichtung erstreckende, insbesondere sechseckigprismatische, Ausnehmung, die zumindest zwei Paßflächen besitzt, auf. Dadurch kann eine besonders materialarme Verbindung zwischen Einsteckstummel und Zwischenstück erreicht werde, wobei gleichzeitig das Innengewinde, da es in Bohrrichtung gesehen vor der Ausnehmung zu liegen kommt, besonders geschont wird.
Weist der Endbereich des Einsteckstummels in Bohrrichtung gesehen zumindest zwei äußere Paßflächen auf, insbesondere sechs Prismenflächen, und darauffolgend in Achsrichtung gesehen ein Außengewinde, so können sehr hohe Kräfte, und zwar sowohl Schlagkräfte als auch Drehmomente übertragen werden.
Ist vorgesehen, daß der Einsteckstummel in Bohrrichtung gesehen, vor den Paßflächen und dem Gewinde eine im wesentlichen radiale Ausnehmung aufweist, die in einen sacklochartigen Spülkanal mündet, so können Rüstzeiten, die durch ein Undichtwerden von Dichtungen, die im Bohrwerk angeordnet sind, hervorgerufen werden, durch eine außerhalb des Bohrwerks liegende Zuführung des Spülmediums verhindert werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der dem die Paßflächen auf weisenden Endbereich gegenüberliegende Endbereich des Zwischenstückes eine axiale Ausnehmung zur Aufnahme eines Ankerendes auf, das gegebenenfalls Mitnehmerflächen zum Drehen des Ankers und/oder einer Ankermutter od. dgl. trägt. Dadurch ist eine besonders einfache und robuste Ausführungsform eines Zwischenstückes gegeben, bei dem eine besonders leichte Führung des Ankers mit gleichzeitigem schnellem Anzug desselben ermöglicht ist.
Für bestimmte Anwendungszwecke ist es vorteilhaft, daß das Zwischenstück und der Einsteckstummel eine miteinander kooperierende Sicherung gegen ungewollten axialen Abzug tragen. Eine derartige Sicherung kann insbesondere dann von Interesse sein, wenn erschwerte Arbeitsbedingungen z. B. im Bergbau gegeben sind.
Ist im Zwischenstück den Paßflächen eine Zylinderfläche benachbart, die mit dem Innengewinde des Einsteckstummels kooperiert, so ist dadurch eine besonders gute Führung des Zwischenstückes gegeben.
Im folgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen

Figur 1 einen Bohrarm mit Bohrlafette und Bohrwerk,
Figur 2 ein Bohrwerk, teilweise aufgerissen mit Einsteckstummel,
Figur 3 einen Einsteckstummel mit einem Bohrgestänge,
Figur 4 einen weiteren Einsteckstummel mit einem Zwischenstück.

Der in Fig. 1 dargestellte Bohrarm mit Bohriafette ist über die Konsole 1 mit einem Bohrwagen od. dgl. verbunden. Die Konsole weist vier Anlenkungen 2 für den Bohrausleger 3 und den Heb-und Senkzylinder 4 sowie Schwenkzylinder 5 auf. Der Bohrausleger kann auch, wie in der Fig. 1 schematisch angedeutet, teleskopartig ausgebildet sein. An dem, der Konsole 1 abgewandten Ende weist der Bohrausleger 3 einen Drehmotor 6 auf, der eine Drehbewegung um die geometrische Achse des Bohrauslegers 3 ermöglicht. Der Gabelkopf 7 trägt über die Schwenkwelle 8 den Bohrlafettenhalter 9, welcher seinerseits die Lafette 10 und auf dieser längsverschieblich ein hydraulisches Schlagbohrwerk 11 trägt.
Bei dem in Fig. 2 teilweise ab- und aufgerissen dargestellten hydraulischen Schlagbohrwerk 11 ist abtriebsseitig ein Einsteckstummel 12 eingefügt. Dieser Einsteckstummel trägt Flügel 13, die mit einer Klaue 14 kooperieren, durch welche ein Drehmoment übertragen wird. An einem Ende kooperiert der Einsteckstummel mit dem Schlagkolben 15. Der Einsteckstummel 12 ist über eine Gewindekappe 16 im Drehschlagbohrwerk 11 gehalten. Der Einsteckstummel weist eine radiale Ausnehmung und zwar Bohrung 17 auf, die in einen sacklochartigen Spülkanal 18 mündet. Am Ende des Einsteckstummels ist ein seilartiges Innengewinde 19 vorgesehen, das zur Befestigung einesnicht dargestellten Bohrgestänges, sei es zum Bohren von Sprenglöchern oder von Ankerlöchern, dient. Weiters ist ein Innensechskant 20 mit Paßflächen 21 vorgesehen. Über der Bohrung 17 ist ein über den Einsteckstummel aufgeschobenes Gehäuse 22 vorgesehen, welches verdrehungssicher mit der Gewindekappe 16 verbunden ist. Dieses Gehäuse ist über Lippendichtungen 23 und einem O-Ring 24 gegenüber dem Einsteckstummel abgedichtet. Die Zuführung eines Spülmittels erfolgt über den Stutzen 25. Das Spülmittel gelangt sodann über den Sammelraum 26 in die Bohrung 17 und sodann in den Spülkanal.
Der in Fig. 3 dargestellte Einsteckstummel 12 weist an seinem hinteren Ende Flügel 13 auf, und am anderen Ende ist ein Seilinnengewinde 19 vorgesehen, wobei der Innendurchmesser des Innengewindes kleiner ist, als der Durchmesser des eingeschriebenen Kreises des darauffolgenden Innensechskants 20, dessen Paßflächen 21 mit jenen des Zwischenstückes 27 kooperieren. Das Zwischenstück 27 weist an dem zum Einsteckstummel weisenden Ende einen Außensechskant 28 mit Paßflächen 29 auf. Weiters ist ein Zylinder 30 benachbart, der mit dem Innengewinde 19, wenn das Zwischenstück in den Einsteckstummel eingeführt wird, kooperiert. Das Zwischenstück weist weiters eine axiale Ausnehmung 31 auf, in die das Ende eines Felsankers 32 eingeführt werden kann. Diese axiale Ausnehmung erweitert sich sodann zu einem Innensechskant 33, welcher zum Festziehen der Ankermutter 34 dient. Im Anker ist weiters ein Splint 35 vorgesehen, der die Mutter gegen unbeabsichtigtes Abziehen sichert. Weiters kann eine axiale Abzugssicherung zwischen Einsteckstummel und Zwischenstück vorgesehen sein, sei es in Form eines Federstiftes einer gefederten Kugel, die in eine Ausnehmung einrastet od. dgl.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Einsteckstummel weist dieser einen Außensechskant 36 mit Paßflächen 37 auf, wobei an diesen in Bohrrichtung gesehen ein zylinderförmiges Gewindestück 38 vorgesehen ist. Die Paßflächen 37 des Einsteckstummels kooperieren mit Paßflächen 39 des Zwischenstückes 27. Das Zwischenstück 27 weist weiters eine zylindrische Ausnehmung 40 auf, in die das Gewindestück 38 einführbar ist. Die Aufnahme für den Felsanker 32 und die zugehörige Mutter 34 ist analog wie in Fig. 3 ausgebildet.
Die Arbeitsweise mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist nun folgendermaßen. In das hydraulische Schlagbohrwerk wird ein Einsteckstummel gemäß Fig. 3 oder Fig. 4 eingebracht und fixiert. Sodann kann der Einsteckstummel mit einem Bohrgestänge zum Bohren von Sprenglöchern verbunden werden. Da in der Regel die Bohrkrone für Sprenglöcher einen größeren Durchmesser aufweist, als die Bohrkrone für Ankerlöcher, ist das Gewinde für die Bohrstangen für Sprenglöcher mit einem größeren Durchmesser versehen als das Gewinde für die Bohrstangen für die Ankerlöcher, es sei denn, daß die Bohrstange für die Ankerlöcher ein angestauchtes Ende aufweist.
Da die Sprenglöcher in unmittelbarer Aufeinanderfolge gebohrt werden, ist kein sonderlicher Aufwand für Rüstzeiten erforderlich. Soll anschließend, nachdem gesprengt und das abgebaute Material verbracht wurde, mit dem Ankern begonnen werden, so kann gegebenenfalls ein neuer Einsteckstummel in die Maschine eingebracht werden. Hiebei kann, wie in Fig. 2 dargestellt, über den Einsteckstummel eine Einrichtung für die seitliche Zuführung von Spülmedien vorgesehen werden, wobei dann eine zentrale Zufuhr des Spülmediums über die Drehschlagbohrmaschine nicht erforderlich ist, sodaß die entsprechenden leicht zerstörbaren Dichtungen ausgetauscht werden können, ohne daß das Einsteckstummel aus der Drehschlagbohrmaschine entnommen werden muß. Der Einsteckstummel kann, gleichgültig ob er ein Innen- oder ein Außengewinde aufweist, mit dem Bohrgestänge für die Ankerlöcher versehen werden. Sodann wird jeweils ein Ankerloch gebohrt, das Bohrgestänge wieder dem Bohrloch entnommen, worauf in das Bohrloch Klebepatronen für den Felsanker verbracht werden. Es wird anstelle des Bohrgestänges in den Einsteckstummel ein Zwischenstück eingeführt, wobei die Paßflächen des Einsteckstummels mit jenen des Zwischenstückes kooperieren. Sodann wird ein Felsanker samt Mutter in das Ende des Zwischenstückes eingebracht. Die Schlagbohrmaschine wird sodann erneut längsverfahren, wodurch der Anker unter gleichzeitiger Drehbewegung, und zwar entgegen der Anziehrichtung der Spannelemente z. B. Muttern gedreht wird. Eine Kooperation der Muttern mit den Zwischenstücken ist über den entsprechenden Innensechskant gegeben. Ist der Felsanker in das Ankerloch verfahren, so wird einige Sekunden abgewartet, bis der Kleber im Ankerloch verhärtet ist, worauf die Schlagbohrmaschine in die Gegenrichtung gedreht wird. wodurch ein Anziehen der Spannelemente erfolgt und der Anker straff angezogen ist.
Die Paßflächen des Einsteckstummels und des Zwischenstückes müssen nicht, wie in den Beispielen angegeben, jeweils eben sein, sondern es können durchaus kegelförmige oder zylinderförmige oder andersartige Paßflächen sein. Jedenfalls ist es erforderlich, daß entsprechende Drehbewegungen über die Paßflächen zwischen Einsteckstummel und Zwischenstück übertragen werden können.

Claims

1. Ankerbohr- und -setzvorrichtung, insbesondere für den Bergbau, mit einer Lafette (10), auf welcher ein, vorzugsweise hydraulisches, Dreh-, insbesondere Drehschlagbohrwerk (11) längsverschieblich gelagert ist, wobei das Bohrwerk abtriebsseitig eine Aufnahme für ein Einsteckstummelende aufweist, wobei dieses durch eine Haltevorrichtung, z. B. Gewindekappe (16) od. dgl., im Bohrwerk (11) gehalten ist, der Einsteckstummel (12) Flügel (13) zur Übertragung des Drehmomentes zwischen Bohrwerk und Bohrgestänge od. dgl. und der aus dem Bohrwerk weisende Endbereich des Einsteckstummels (12) ein Gewinde (19) zum Verbinden mit einem Bohrgestänge od. dgl. aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewinde aufweisende Endbereich des Einsteckstummels (12) zumindest zwei Paßflächen (21, 37) zur Kooperation mit zumindest zwei weiteren Paßflächen (29, 39) eines Zwischenstückes (27) aufweist, wobei die Paßflächen und/oder ihre Erzeugenden einen Winkel kleiner als 90°, insbesondere 0°, mit der Bohrachse einschließen.

2. Ankerbohr- und -setzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Einsteckstummels (12) in Bohrrichtung gesehen ein Innengewindestück (19) und darauffolgend eine im wesentlichen in Achsrichtung sich erstreckende, insbesondere sechseckigprismatische, Ausnehmung (20) mit zumindest zwei Paßflächen (21) aufweist.

3. Ankerbohr- und -setzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Einsteckstummels (12) in Bohrrichtung gesehen, zumindest zwei äußere Paßflächen (37), insbesondere sechs Prismenflächen, und darauffolgend ein Außengewinde (38) aufweist.

4. Ankerbohr- und -setzvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsteckstummel (12) in Bohrrichtung gesehen, vor den Paßflächen (21) und dem Gewinde (19) eine im wesentlichen radiale Ausnehmung (17) aufweist, die in einen sacklochartigen Spülkanal (18) mündet.

5. Ankerbohr- und -setzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem die Paßflächen (29, 39) aufweisenden Endbereich gegenüberliegende Endbereich des Zwischenstückes (27) eine axiale Ausnehmung (31) zur Aufnahme eines Ankers (32) aufweist, die gegebenenfalls Mitnehmerflächen (33) zum Drehen des Ankers und/oder einer Ankermutter (34) od. dgl. trägt.

6. Ankerbohr- und -setzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenstück (27) und Einsteckstummel (12) eine miteinander kooperierende Sicherung gegen ungewollten axialen Abzug tragen.

7. Ankerbohr- und -setzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zwischenstück (27) den Paßflächen (29) benachbart eine Zylinderfläche (30) angeordnet ist, die mit dem Innengewinde (19) des Einsteckstummels (12) kooperiert.