EP0207056A1 - Vorrichtung zum Bohren von Tunnels, Schächten od.dgl. - Google Patents

Vorrichtung zum Bohren von Tunnels, Schächten od.dgl. Download PDF

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EP0207056A1
EP0207056A1 EP86890147A EP86890147A EP0207056A1 EP 0207056 A1 EP0207056 A1 EP 0207056A1 EP 86890147 A EP86890147 A EP 86890147A EP 86890147 A EP86890147 A EP 86890147A EP 0207056 A1 EP0207056 A1 EP 0207056A1
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EP
European Patent Office
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drill
advance
drilling
support
head
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Withdrawn
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EP86890147A
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English (en)
French (fr)
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Kurt Bergmann
Konrad Schön
Udo Wenzel
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Vereinigte Edelstahlwerke AG
Original Assignee
Vereinigte Edelstahlwerke AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/003—Machines for drilling anchor holes and setting anchor bolts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/112—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of one single rotary head or of concentric rotary heads

Definitions

  • the invention relates to a device for drilling tunnels, shafts or the like. With a drilling head which, in the working position, essentially covers the cross-section of the tunnel to be broken out or the like.
  • such devices In order to ensure the fastest possible drilling progress, such devices generally also have their own material removal devices, as a result of which an essentially continuous drilling and mining activity can be carried out. For safety reasons, however, it is necessary to carry out a corresponding expansion in the route before an operator is allowed to enter the tunnel gallery or the like.
  • a drill carriage including the drilling machine between the supports and the drill head so that, for example, expansion or adhesive anchors can be attached, at least in the ridge area.
  • the drill carriage is arranged essentially at a fixed angle, so that only a series of anchors can be attached, which are arranged one behind the other in the direction of advance. Although such a series of anchors provides a certain degree of security, such anchoring will not be sufficient, particularly in the case of brittle rock.
  • the object of the present invention is now to provide a device for drilling tunnels, which allows boreholes, be it for blast holes or for anchors, to be driven essentially radially in all directions transversely to the direction of advance and, if appropriate, also anchors corresponding to these holes to put.
  • the device according to the invention for drilling tunnels, shafts or the like which can be moved continuously and / or discontinuously in the direction of advance, with at least one, possibly multi-part drilling head which, in the working position, essentially the cross-section of the tunnel or shaft to be drilled, or the like.
  • the drill head is designed to be pushable and / or pushable against the end to be mined via fluid cylinders, racks or the like, one or more drive unit (s) for the drill head, at least one device for removing the mined rock, a support for the Drill head in the tunnel, shaft or the like and at least one drill carriage with a drill and feed motor for making anchor and / or explosive holes and / or placing anchors transversely to the direction of advance, which, seen in the direction of advance, in front of the drill head, preferably between supports and drilling head, is essentially that at least one , optionally two, drill carriage (s) with drilling and feed motor on one, essentially around the direction of advance, in particular essentially around the tunnel or.
  • the drill carriage and drill can essentially assume any position, so that, if necessary, appropriate anchors could be arranged even in the sole area.
  • Anchors in the sole area may be necessary if several tunnels are arranged one above the other or if anchoring is required to secure shafts all around.
  • blast holes can also be arranged for cross tunnels and shafts, for example.
  • the carrier has at least two drill carriages which, viewed in the direction of advance, are at different distances from the drill head, and if necessary form an angle between 45 and 90 ° when viewed in the direction of advance, at least two drill holes can be made simultaneously when the carrier is in position. These boreholes can either be arranged in series one behind the other, or enclose an angle with one another. Furthermore, due to the arrangement seen in the direction of advance, it is also conceivable that, for example, a second drill carriage is arranged on the first carrier via a further carrier, which carriers can be moved independently of one another.
  • the carrier is arranged on its own support between the drill head and the drill head support, which can preferably be moved independently of it in and against the direction of advance, then boreholes can be drilled for the same at its own working speed either according to the drilling or independently of the drill head and support.
  • a particularly simple and A robust embodiment of the present invention results when the carrier has a toothed ring, over which the latter can be rotated by means of a pinion.
  • a particularly quiet mounting of the drill head and thus an essentially vibration-free mounting of the support results when the drill head is guided, in particular, in a sliding or rolling manner, via the drive and / or thrust supports that are guided through the drill head support .
  • the tunnel 1 shown in FIG. 1 with axis a has an essentially circular cross section with a diameter of 4.5 m.
  • feed plates 2 which are placed in front of each other according to the drilling progress.
  • bracket 3 which is detachably connected to it and which has fluid cylinders 4.
  • the drive axis 6 for the drill head is slidably guided by the drill head support 5 (shown schematically in section).
  • the drive axle 6 is driven by the drive unit 7, which in turn can be moved locally via the fluid cylinders 4.
  • the drill head 8 is arranged at the end of the tunnel to be dismantled. This drilling head 8 carries wheels 9 on the outer circumference, with which it can be supported on the tunnel cross section in a rolling manner.
  • the dismantling now takes place in such a way that the drive unit 7 is moved locally via the fluid cylinder 4, which on the one hand moves the drill head 8 via the drive axis 6 and on the other hand presses against the working face.
  • the material mined here is brought behind the dock via a device, which is not shown in more detail, and is brought out of the tunnel there via conveyor belts or the like. If the fluid cylinders 4 are substantially extended, then it is necessary that the trestle is tightened on site. This is done in such a way that the fixation of the trestle on the feed plates is released, whereupon the fluid cylinders are actuated. This pushes the trestle closer to the site.
  • trestle is then fixed again with the support plates and the drill head support 5 is now also pushed forward via the fluid cylinders via a support (not shown in the drawing). Then a new feed plate is placed in the direction of the site.
  • the drill head support is then supported again with a support 10. Then the tunnel boring machine is fully operational again.
  • a further support 11 is provided, on which a carrier 12 with a ring gear 13 is arranged so as to be rotatable essentially about the axis a, which corresponds to the direction of advance.
  • the carrier 12 is rotatable via its own motor with pinion 14.
  • the carrier also has two drill carriages including a drill motor, feed motor and. 15, 16 on.
  • the support also has hydraulic cylinders 20, 21 so that it can be moved independently of the drill head support 5.
  • the procedure is now such that the drill carriages are arranged in the desired angular position with respect to one another on the carrier, be it that the drill carriages are screwed on accordingly, or that a further carrier is arranged on the first carrier, which carries the further drill carriage.
  • the carrier is then placed in the desired position, i.e. Angular position and axial position spent, after which two holes can be made simultaneously.
  • the carrier can now be rotated into a further position via the motor and pinion 14 via the ring gear 13, after which the boreholes are newly drilled. If all boreholes have been made in this axial region, the carrier can then be pushed forward via the hydraulic cylinders 20, 21, which can optionally be telescoped. In this new axial position, further drilling can then be carried out.
  • the mountings do not extend to the tunnel surface in the rest position, but must either be pushed against the tunnel surface or pivoted by means of a hydraulic cylinder, so that the support dome 22 comes to rest against the tunnel surface. It is also possible to provide drill bits arranged parallel to one another on the carrier, which then have the same distance from the drill head in the axial direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bohren von Tunnels (1) od. dgl., welche in Vortriebsrichtung bewegbar ist, mit zumindest einem, gegebenenfalls mehrteiligen Bohrkopf (8), welcher in Arbeitsstellung den auszubrechenden Querschnitt des zu bohrenden Tunnels (1) od. dgl. bestreicht, wobei der Bohrkopf (8) über Fluidzylinder (4) od. dgl. gegen das Abzubauende schieb- und/oder drückbar ausgebildet ist, mindestens einer Antriebseinheit (7) für den Bohrkopf (8), zumindest einer Einrichtung zum Abtransport abgebauten Gesteins, einer Abstützung (11) des Bohrkopfes im Tunnel (1) od. dgl. und zumindest einer Bohrlafette (15, 16) mit Bohr- und Vorschubmotor zur Anfertigung von Anker- und/oder Sprenglöchern und/oder zum Setzen von Ankern quer zur Vortriebsrichtung, welche, in Vortriebsrichtung gesehen, vor dem Bohrkopf (8), vorzugsweise zwischen Abstützung (11) und Bohrkopf (8) angeordnet ist, wobei zumindest eine, gegebenenfalls zwei Bohrlafette (n) (15, 16) mit Bohr- und Vorschubmotor auf einem um die Vortriebsrichtung, insbesondere um die Tunnel- bzw. Schachtachse (a), dreh- und lagefixierbaren, Träger (12), vorzugsweise schwenk- und/oder in Bohrrichtung der Lafette (n) (15, 16), insbesondere über Fluidzylinder, schiebbar angeordnet ist/sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren von Tunnels, Schächten od. dgl. mit einem Bohrkopf, welcher in Arbeitsstellung im wesentlichen den auszubrechenden Querschnitt des Tunnels od. dgl. bestreicht.
  • Um einen möglichst raschen Bohrfortschritt zu gewährleisten, weisen derartige Vorrichtungen im allgemeinen auch eigene Materialabtransporteinrichtungen auf, wodurch eine im wesentlichen kontinuierliche Bohr-und Abbautätigkeit durchgeführt werden kann. Aus Sicherheitsgründen ist es jedoch erforderlich, daß in der Strecke, bevor ein Bedienungsmann in den Tunnelstollen od. dgl. vordringen darf, ein entsprechender Ausbau durchführt wird. Hiezu ist es bereits bekannt, zwischen Abstützungen und Bohrkopf eine Bohrlafette samt Bohrmaschine anzuordnen, wodurch zumindest im Firstbereich beispielsweise Spreiz-oder Klebeanker angebracht werden können. Die Bohrlafette ist jedoch im wesentlichen winkelfixiert angeordnet, sodaß lediglich eine Reihe von Ankern angebracht werden kann, die hintereinander und zwar in Vortriebsrichtung angeordnet sind. Eine derartige Reihe von Ankern gibt zwar eine gewisse Sicherheit, jedoch wird, insbesondere bei brüchigem Gestein, eine derartige Ankerung nicht ausreichend sein.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Bohren von Tunnels zu schaffen, welche es erlaubt, Bohrungen, sei es für Sprenglöcher oder für Anker, im wesentlichen radial in allen Richtungen quer zur Vortriebsrichtung voranzutreiben und gegebenenfalls auch in diese Löcher entsprechende Anker zu setzen.
  • Die erfundungsgemäße Vorrichtung zum Bohren von Tunnels, Schächten od. dgl., welche in Vortriebsrichtung kontinuierlich und/oder diskontinuierlich bewegbar ist, mit zumindest einem, gegebenenfalls mehrteiligen Bohrkopf, welcher in Arbeitsstellung im wesentlichen den auszubrechenden Querschnitt des zu bohrenden Tunnels bzw. Schachtes od. dgl. bestreicht, wobei der Bohrkopf über Fluidzylinder, Zahnstangen od. dgl. gegen das Abzubauende schieb-und/ oder drückbar ausgebildet ist, einer oder mehreren Antriebseinheit (en) für den Bohrkopf, zumindest einer Einrichtung zum Abtransport des abgebauten Gesteins, einer Abstützung des Bohrkopfes im Tunnel, Schacht od. dgl. und zumindest einer Bohrlafette mit Bohr-und Vorschubmotor zur Anfertigung von Anker-und/oder Sprenglöchern und/ oder Setzen von Ankern quer zur Vortriebsrichtung, welche, in Vortiebsrichtung gesehen, vor dem Bohrkopf, vorzugsweise zwischen Abstützung und Bohrkopf, angeordnet ist, besteht im wesentlichen darin, daß zumindest eine, gegebenenfalls zwei, Bohrlafette (n) mit Bohr-und Vorschubmotor auf eine, im wesentlichen um die Vortriebsrichtung, insbesondere im wesentlichen um die Tunnel-bzw. Schachtachse, dreh-und lagefixierbaren, Träger, vorzugsweise schwenk -und/oder in Bohrrichtung der Lafette (n) insbesondere über Fluidzylinder, schiebbar angeordnet ist/sind.
  • Dadurch daß zumindest eine Bohrlafette auf einem drehund lagefixierbaren Träger angeordnet ist, welcher um die Vortriebsrichtung gedreht werden kann, kann die Bohrlafette samt Bohrmaschine im wesentlichen jede beliebige Lage einnehmen, sodaß -falls erforderlich -selbst im Sohlenbereich entsprechende Anker angeordnet werden könnten. Anker im Sohlenbereich können dann erforderlich werden, wenn mehrere Tunnels übereinander angeordnet sind, oder wenn bei der Absicherung von Schächten ringsum eine Verankerung erforderlich ist. Weiters können auch beispielsweise für Quertunnels und -schächte Sprenglöcher angeordnet werden. Die Bohrlafette wird sodann, wenn der Träger in die Lage gedreht wurde; welche der erwünschten Stellung der Bohrlafette entspricht, gegen die Tunneloberfläche unter Abstützung mit einem Dorn od. dgl. verschoben bzw. in diese Lage verschwenkt. Durch diese Vorgangsweise ist eine exakte Anfertigung der Bohrlöcher ermöglicht, wobei gleichzeitig die freie Dreh-und Schwenkbarkeit des Trägers bei in Ruhestellung befindlichen Lafetten gewährleistet ist.
  • Weist der Träger zumindest zwei Bohrlafetten auf, die, in Vortriebsrichtung gesehen, voneinander unterschiedlichen Abstand von dem Bohrkopf aufweisen, und gegebenenfalls in Vortriebsrichtung gesehen einen Winkel zwischen 45 und 90° einschließen, so können bei einer Stellung des Trägers gleichzeitig zumindest zwei Bohrlöcher ausgeführt werden, wobei diese Bohrlöcher entweder in Reihe hintereinander angeordnet sein können, oder auch einen Winkel miteinander einschließen. Weiters ist durch die, in Vortriebsrichtung gesehene, Anordnung hintereinander auch denkbar, daß beispielsweise eine zweite Bohrlafette über einen weiteren Träger am ersten Träger angeordnet ist, welche Träger voneinander unabhängig bewegbar sind.
  • Ist der Träger auf einer eigenen Abstützung zwischen Bohrkopf und Bohrkopfabstützung angeordnet, welche vorzugsweise unabhängig von diesen in und entgegen der Vortriebsrichtung bewegbar ist, so können entweder entsprechend dem Bohrvortrieb oder auch unabhängig davon zwischen Bohrkopf und Abstützung für denselben mit eigener Arbeitsgeschwindigkeit Bohrlöcher niedergebracht werden. Eine besonders einfache und robuste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ergibt sich dann, wenn der Träger einen Zahnkranz aufweist, über welchen jener mittels eines Ritzels drehbar ist.
  • Eine besonders ruhige Lagerung des Bohrkopfes und damit eine im wesentlichen erschütterungsarme Lagerung des Trägers ergibt sich dann, wenn der Bohrkopf über den Antrieb und/oder Schubstützen, der bzw. die durch die Bohrkopfabstützung geführt ist bzw. sind, insbesondere gleitend bzw. rollend geführt ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in welcher eine Tunnelbohrmaschine - schematisch dargestellt ist, näher erläutert.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Tunnel 1 mit Achse a weist einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von 4,5 m auf. Am Boden des Tunnels befinden sich Vorschubplatten 2, welche entsprechend dem Bohrfortschritt voreinander gelegt werden. Auf den Bodenplatten ist ein mit diesem lösbar verbundener Bock 3 angeordnet, welcher Fluidzylinder 4 aufweist. Durch die Bohrkopfabstützung 5 (schematisch im Schnitt dargestellt) wird die Antriebsachse 6 für den Bohrkopf gleitend geführt. Die Antriebsachse 6 wird durch die Antriebseinheit 7 angetrieben, welche ihrerseits wieder über die Fluidzylinder 4 vorort bewegt werden kann. Am zum abzubauenden Ende des Tunnels ist der Bohrkopf 8 angeordnet. Dieser Bohrkopf 8 trägt am äußeren Umfang Räder 9, mit welchen er sich rollend am Tunnelquerschnitt abstützen kann. Der Abbau geht nun so vor sich, daß über die Fiuidzyiinder 4 die Antriebseinheit 7 vorort gerückt wird, welche über die Antriebsachse 6 den Bohrkopf 8 einerseits bewegt und anderseits gegen die Ortsbrust drückt. Das hiebei abgebaute Material wird über eine Vorrichtung, die nicht näher dargestellt ist, hinter den Dock gebracht und dort über Förderbänder od. dgl. aus dem Tunnel verbracht. Sind die Fluidzylinder 4 im wesentlichen ausgefahren, so ist es erforderlich, daß der Bock vorort nachgezogen wird. Dies geschieht derart, daß die Fixierung des Bockes auf den Vorschubplatten gelöst wird, worauf die Fluidzylinder betätigt werden. Dadurch wird der Bock näher vorort geschoben. Sodann wird der Bock mit den Unterlagsplatten wieder fixiert und es wird nunmehr über die Fluidzylinder über eine in der Zeichnung nicht dargestellte, Stütze die Bohrkopfabstützung 5 ebenfalls nach vorne geschoben. Sodann wird eine neue Vorschubplatte Richtung vorort gelegt. Die Bohrkopfabstützung wird sodann wieder mit einer Stütze 10 abgestützt. Sodann ist die Tunnelbohrmaschine wieder voll einsatzfähig. Vor der Bohrkopfabstützung ist eine weitere Abstützung 11 vorgesehen, auf welcher ein Träger 12 mit Zahnkranz 13 im wesentlichen um die Achse a, die mit der Vortriebsrichtung übereinstimmt, drehbar angeordnet ist. Der Träger 12 ist über einen eigenen Motor mit Ritzel 14 drehbar. Der Träger weist weiters zwei Bohrlafetten samt Bohrmotor, Vorschubmotor u. dgl. 15, 16 auf. Diese beiden Bohrlafetten sind in Achsrichtung hinterinander angeordnet, sodaß -wie aus der Zeichnung deutlich ersichtlich -eine freie Bewegbarkeit der beiden Bohrlafetten zueinander gegeben ist. Die Abstützung weist weiters Hydraulikzylinder 20, 21 auf, sodaß diese unabhängig von der Bohrkopfabstützung 5 bewegt werden kann. Für die Anfertigung von Bohrlöchern wird nun so vorgegangen, daß die Bohrlafetten in erwünschter WinkelsteJlung zueinander am Träger angeordnet sind, sei es, daß die Bohrlafetten entsprechend angeschraubt werden, oder daß ein weiterer Träger am ersten Träger angeordnet ist, welcher die weitere Bohrlafette trägt. Der Träger wird sodann in die gewünschte Lage, d.h. Winkelposition und axiale Position verbracht, wonach anschließend gleichzeitig zwei Bohrlöcher verfertigt werden können. Sind weitere Bohrlöcher in anderen radialen Richtungen erwünscht, so kann der Träger nunmehr über Motor und Ritzel 14 über den Zahnkranz 13 in eine weitere Stellung gedreht werden, wonach neu die Bohrungen niedergebracht werden. Sind in diesem Axialbereich sämtliche Bohrlöcher durchgeführt, so kann der Träger sodann über die Hydraulikzylinder 20, 21, die gegebenenfalls teleskopierbar sind, vorgeschoben werden. In dieser neuen Axialstellung können sodann weiter Bohrungen durchgeführt werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, reichen die Lafetten in Ruheposition nicht bis zur Tunneloberfläche, sondern müssen entweder über einen Hydraulikzylinder gegen die Tunneloberfläche geschoben oder geschwenkt werden, sodaß der Abstützdom 22 jeweils an die Tunneloberfläche zum Anleigen kommt. Es können auf dem Träger auch parallel zueinander angeordnete Bohriafetten vorgesehen sein, die dann auch in Achsrichtung denselben Abstand vom Bohrkopf aufweisen.

Claims (5)

1.Vorrichtung zum Bohren von Tunnels (1), Schächten od. dgl., welche in Vortriebsrichtung kontinuierlich und/oder diskontinuierlich bewegbar ist, mit zumindest einem, gegebenenfalls mehrteiligen Bohrkopf (8), welcher in Arbeitsstellung im wesentlichen den auszubrechenden Querschnitt des zu bohrenden Tunnels (1) bzw. Schachtes od. dgl. bestreicht, wobei der Bohrkopf (8) über Fluidzylinder (4), Zahnstangen od. dgl. gegen das Abzubauende schieb-und/ oder drückbar ausgebildet ist. einer oder mehreren Antriebseinheit (en) (7) für den Bohrkopf (8), zumindest einer Einrichtung zum Abtransport des abgebauten Gesteins, einer Abstützung (11) des Bohrkopfes im Tunnel (1), Schacht od. dgl. und zumindest einer Bohrlafette - (15, 16) mit Bohrund Vorschubmotor zur Anfertigung von Anker-und/oder Sprenglöchern und/oder zum Setzen von Ankern quer zur Vortriebsrichtung, welche, in Vortriebsrichtung gesehen, vor dem Bohrkopf (8), vorzugsweise zwischen Abstützung - (11) und Bohrkopf (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine, gegebenenfalls zwei Bohrlafette (n) (15, 16) mit Bohr-und Vorschubmotor auf einem, im wesentlichen um die Vortriebsrichtung, insbesondere im wesentlichen um die Tunnel -bzw. Schachtachse (a), dreh-und lagefixierbaren, Träger (12), vorzugsweise - schwenk-und/ oder in Bohrrichtung der Lafette (n) - (15, 16), insbesondere über Fluidzylinder, - schiebbar angeordnet ist/sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) zumindest zwei Bohrlafetten (15, 16) aufweist, die in Vortriebsrichtung (a) voneinander unterschiedlichen Abstand vom Bohrkopf (8) aufweisen, und gegebenenfalls in Vortriebsrichtung gesehen, einen Winkel zwischen 45° und 90° einschließen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) auf einer eigenen Abstützung (11) zwischen Bohrkopf - (8) und Bohrkopfabstützung (5) angeordnet ist, welche vorzugsweise unabhängig von diesen in und entgegen der Vortriebsrichtung (a) bewegbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) einen Zahnkranz (13) aufweist, über welchen jener über ein Ritzel (14) drehbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (8) über den Antrieb (7) und/oder Schubstützen, der bzw. die durch die Bohrkopfabstützung (5) geführt ist bzw. sind, insbesondere gleitend bzw. rollend gerführt ist.
EP86890147A 1985-05-23 1986-05-21 Vorrichtung zum Bohren von Tunnels, Schächten od.dgl. Withdrawn EP0207056A1 (de)

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AT0156085A AT384861B (de) 1985-05-23 1985-05-23 Vorrichtung zum bohren von tunnels, schaechten od. dgl.
AT1560/85 1985-05-23

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EP86890147A Withdrawn EP0207056A1 (de) 1985-05-23 1986-05-21 Vorrichtung zum Bohren von Tunnels, Schächten od.dgl.

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