JPS5985091A - 鉱山用掘削機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 石炭や他の採鉱に使用する掘削機はそれらの鉱物に向け
られる一対の回転カッターを具えている。

これらのカッターは支点軸が中央にあるてこの両端に取
付けられ、支点の回りを回転することができるから組合
せカッターの採鉱域を増大させる。

支点は採鉱中の鉱層の高さに合致する如くカッターを上
下させそしてその選定した高さに保持する手段を具える
。カッターの組立体は作業が必要とされる方向に掘削下
盤に沿って滑動自在なベースに、横方向に“滑動自在で
あり且つベースの左右に駆動自在なサドルに取付けられ
る。このベースはこれらのカッターが鉱物に向かってい
く方向に沿って近接を可能にする手段を具える。ベース
は掘削物を運び去るコンベヤ手段を具え史にベースの進
路を上向きまたは下向きとする機構を具える。

本発明は石炭などの鉱物の採鉱に使用する種類の掘削機
械に関する。

（２） 本掘削機は本来坑道機として業界で使用されることを目
的とする。即ち、坑道あるいは“主要坑道”を、掘削さ
れる鉱層中に掘る機械である。しかし、この機械は地下
であれ露天掘であれ掘削の目的に広く使用することがで
きる。

更に、本発明の機械の使用は炭鉱に限定されるものでは
ないが、この発明は主として地下の炭鉱の主要坑道を形
成するのに使用されるものであるから、この明細書では
主として特定の目的に合致した発明の実施例について説
明する。

石炭の鉱層の厚さあるいは深さは（一定ではないが一般
には）１メートルから数メートルに亘り、まず鉱層に縦
坑が穿たれ、坑道機械が鉱層内に横方向に坑道を掘って
進むのであって、この方法はく工作機械を例にとれば）
大型のエンドミル（底フライス盤）に似ており、斯くし
て鉱層に坑道あるいは“主要坑道”を掘削するのである
。

一旦主要坑道ができると、機械はその坑道ｌこ沿って少
しづつ進み、保持された強力な機械の切削要素の作動に
より主要坑道を延長するために鉱層（３） の連続した躇頭面を掘削する。この作業には石炭をコン
ベヤで運搬することが伴い、これにより主要坑道の始点
に掘削した石炭を運搬する。

主要坑道の幅などの寸法は通常は重要な問題ではない。

その幅は例えば４メートルから５．５メートルはどであ
る。その幅は通常機械全体の適切な機械的設計、運転者
の安全、掘削した石炭のコンベヤ運送の必要性、天盤の
支持、等を基礎として選定される。一方、主要坑道とし
て必要とされる高さは成る程度の作業の困難を生ずる原
因となるが、本発明はそれを解決することを目的とする
。

多くの炭鉱（特に英国における）においては鉱層の厚さ
は著しく均一に近く、そしてその場合は、この特定の鉱
層の厚みに適合する坑道機械を設計することは簡単なこ
とである（そしてしばしば現に行われている）。しかし
、他の場合においては（例えば、特にオーストラリヤに
おけるいくつかの炭鉱においては）鉱層の厚さは絶え間
無く変化し、異なる鉱層の間における変化どころか、同
一の鉱ｙ−の異なる場所において変化したり、同−鉱（
４） 層中の一度の掘削作業中にすら変化が生じる。

このように、本発明の主要な目的は使用される石炭切削
工具の作業域を変化させることができて比較的広い範囲
内において、坑道形成前であれ坑道形成中であれ、選定
した鉱層の厚さに適応せしめられる坑道機械を提供する
ことである。

従来の坑道機械（本発明はこれらを改善することを意図
している）の他の欠点はそれらが高価であり、巨大であ
り、そのため、ある場合には掘削に十分密接にフォロー
アツプして天盤を支える枠組作業用の適当な接近空間を
設けることができないことである。

本発明の機械が使用する石炭掘削工具は坑道機械の前に
通常使用するものと同じ形式の工具である。各工具は切
羽から石炭をかきとる円形配置のビソクス（ｐｉｃｋｓ
　）を担持する回転ドラム構造である。該ドラムあるい
は各ドラムは機械に回転自在に取付けられエンドミルと
同様に主要坑道の切羽端に軸方向に設置され、遊星減速
歯車列を含む好ましくはく通常行われている）ボス（ｈ
ｕｂ　）　構（５） 成における公知の駆動機構により回転される。

本発明は公知の掘削工具を採用しているが、その重要な
特徴はそれらの使用方法に存する。本発明では、２ケの
該工具がタンデム（直列）形式で使用され、これらの各
々の作業域は掘削される坑道の盲切羽の全域に比較する
とてわずかである作業域を有する。タンデム掘削カッタ
ーはそれらが盲切羽域内で置換移動ができる機械上に設
けられるために所定の掘削を行うことができるが掘削さ
れる坑道の切羽に関してそれらは個々には比較的小さい
作業面域であり、それらの域内において、現場の鉱層の
厚さと一致する如く高さは選定される。

要約すれば、本発明は採鉱を開始し続行する切羽を形成
する鉱山用掘削機械を提供するものであり、該機械は機
械ベース構造と、鉱山の下盤に沿ってベース構造を該切
羽に進める手段と、該切羽掘削のためのベース上に取付
けたカンタ−ヘッド組立体とから成る掘削機械において
、該ベース構造の上に左右に往復自在に取付けたサドル
と、該（６） サドル上に一端を軸支された第一てこと、該サドルとの
関係で第一てこの角度的配置を変化させ該サドルとの関
係で選定した角度的配置に該第−てこを保持する手段と
、該第−てこの自由端上に中央を軸支された第二てこと
、角度的に間隔おいた位置間に該第二てこを部分的に回
転させ、該第二てこをこれらの位置の選定したー位置に
保持させる手段と、該第二てこの両端上に各個に軸支さ
れた一対の電動回転カッターとから成る掘削機械である
。

本発明の一実施例を添付の図面を参照して説明する。

すべての図面、特に第４図から第７図は概略図である。

この点について、若干数の公知の通常装着される部品は
省略しである。例えばカッターには安全のためと、掘削
された石炭を、その石炭を回収するための手段の概略の
方向に導くためのガード・プレートが一般には取付けら
れている。他の点としては、図面は装置が実際に使用で
きる程度に詳細に説明するよりは本発明の実質的な内容
（７） を伝える意図の下に作成されている。

図示の機械は掘削作業中の状態にあり、坑道の横方向の
断面形は第７図に楕円形で符合１０で示される。坑道の
天盤、下盤及び盲切羽は第３図においてそれぞれ符合１
１１２及び１３で示される。第１図において、図面をみ
る者は機械を見た時あたかも盲切羽１３から見たように
なることに気付くだろう。第４図から第７図は上記の反
対の感じとなる。即ち、盲切羽１３の方を見ることにな
る。

既に詳細に説明した如く、本発明の主要な点は移動性カ
ッター組立体配置に存するから、機械全体の構造は従来
のそれとあまり変わっていないが全く同じというわけで
ないのは設計がカッター組立体の構成により影響をうけ
ているからである。

予定の面積より数倍も大きい面積（坑道の断面積）を掘
削するカッターの能力は、同じ断面積の坑道の掘削用の
従来の坑道機械と比較して機械の他部分を非常に小型で
簡潔な構造を可能にしている。この簡潔性から来る一つ
の重要な利点は天盤（８） 支持作業が天盤形成後はとんど直ちに可能であることで
ある。例えば、図示の機械（はぼ５メートル幅と３メー
トル高さの坑道を掘削できる）の場合、天盤支持作業は
盲切羽１３の２メートル内で従来のように行うことがで
きる。

機械ベース構造１４は下盤１２上に置かれ滑動自在な底
部スキッド板１５を具え、符合１６．１７．１８と１９
の如き支持部材を具えている。

構造体１４は機械の他の部分を具え、後述する如く、そ
の中にカッターヘッド組立体を含み、該構造体１４上に
取付けられる。

切羽１３の方向に下盤１２に沿ってベース１４を前進さ
せるために従来のものとあまり変わらない手段が設けら
れている。これらの前進させる手段は下盤１２上で滑動
自在なスレッド２１上に取付けられる一対のジャックあ
るいはラム２０から成る。このスレッドは天盤１１に耐
えられるように支持板２３に垂直支持体２２を介して結
合される。これらの支持体は水圧シリンダーか他の昇降
機構でもよい。好ましくはそれらはレムニスケー（９） ドリンク　（ｌｅｍｎｉｓｃ、ａｔｅ　ｌｉｎｋａｇｅ
）型として公知のものがよく、スラスト部材として使用
するために別個のジヤツキやラム２４が設けられる。

スレッド２１と支持板２３はラム２４の操作によりスラ
スト力により離反せしめられるから天盤１１と下盤１２
間にしっかりと押しつけられ固定状態とすることができ
、カッター組立体がこれに取付けられているベース１４
をラム２０の操作により、切羽１３に押しつけることが
できる。ラム２０が完全に延伸すると支持板２３は下降
して天盤１１から離れ、スレッド２１はベース１４に向
かって移動する。前と同様に新たな固定状態が生じベー
ス１４を更に前進せしめる。

ベース１４はベースの横方向に延伸する一対の平行な走
り路レール２５と２６を担持する。即ちその横方向は機
械の前進軌跡に直交する水平方向である。

レール２５及び２６にはサドルが滑動自在に乗る。この
サドルは後述するが、一体構造が良い。

好ましくは、これは２ケの部分２７と２８とであ（１０
） る。これらの部分の各々は部分に固定されたソケットス
リーブ２９を具え、これら２ケのスリーブは共同で一線
上に並べられロケータ−バーやプラグ３０の両端部分に
より密着状態に縦方向に貫通される。プラグ３０はスリ
ーブ２９の１ケに固定されるが、他のスリーブに対し°
Ｃは滑動自在である。もう一方のスリーブは手段（図示
省略）を具え、プラグ３０の端部は相互に選定された望
遠鏡の如き調節自在にスリーブ内に固定されるからプラ
グを含めた２ケのスリーブは実質的に剛直な一体構造の
リンクに変換される。この固定手段はグラブ（ｇｒｕｂ
）あるいは止めねじでよいがスリーブの片側にねじが切
ってありプラグに密着することができ、あるいはスリー
ブ又はプラグに孔をあけてその孔はプラグ又はスリーブ
に設けた一連の孔の選定した孔と保合することができ、
その中に保持ビンかボルトを挿入することができる。

プラグ３０の両端が２ケのスリーブ２９　（選定された
望遠鏡式調節）に関して固定された時２７と２８の画部
分は（実際において）１ケの一体構（１１） 造のサドルとなりレール２５と２６に沿って滑動自在で
ある。

この目的のために、２ケのスリーブ２９が夫々に固定さ
れたサドルの２部分２７と２８はベース板３１と３２と
、レール２５と２５」二に夫々滑動自在におかれたシュ
ー３３と３４を夫々に含んでいる。

２部分から構成されるサドルは横方向に１ケの部材とし
てベース１４の横へ数個の異なった形式の駆動機構によ
り移動できる。例えば、サドル部分２７はベース１４上
に固定されたランクと係合するモーター駆動歯車ビニオ
ンを具える。又この駆動はベース１４の対向側のビニオ
ンの回りを回転し保合するスプロケットチェーンを使用
して行い、その両端をサドル部分２７に係止しζおり、
ビニオンの一方は、サドルかヘースの片側から他の側へ
動かされる時にモーターで適当に駆動される。

好ましいサドル駆動機構は図面に示される通りであるが
、この機構はサドル部分２７　（あるいは（１２） むしろその部分のスリーブ２９）上に取付けたナツト３
６にねじ込まれた親ねじから成り、符号３７で示される
モーターにより回転自在となる。

カッター組立体はサドル部分２７−トに一端（４５）に
より軸支されたてこ４４の自由端上４３で中央を軸支さ
れたてこ４２の各端部上に駆動回転自在に支えられたく
４０と４１で）回転カッタードラム３８と３９から成る
。　エレベータ−ラム４６の上端はてこ４４に（４７）
で軸支されている。このラムの下端部は４８（第３図）
でサドル部分２７に同様に軸着される。

このラム（４６）によって高さや掘削縦方向スパンに応
じて支点４３が上下せしめられ、この状態において、機
械は作業する鉱層の高さに関して作動せしめられる。図
において、一般的に、特に第１図、第３図から第７図に
おいて、カッタードラム３８と３９は最大の掘削スパン
である。もし軸４０と４１が同じ水平面に置かれる如く
支点４３が十分に低くされる時、機械はこの時に縦方向
に最小の掘削スパンである。即ち、そのスパンは（１３
） 単一のカッタードラムの直径にほぼ等しい。

支点ビン４３はてこ４２とこれにキイ止めされたボス４
９を具える。このボスはクランクスロー（ｃｒａｎｋ　
ｔｈｒｏｉｎ　）　５０に設けられ、　スローオーバー
（ｔｈｒｏｗ−ｏｖｅｒ）　　ラム５２の一端５１が軸
支される。このラムの他端はその支点の端部に近接する
てこ４４から突出しそれに固定されたブラケット上の５
３で軸支される。

ビン４３上に自由に軸支される一端部５５とその一端が
サドル部分２８に５６で自由に軸支されるリンク５４に
よりサドル部分２８は支点ビン４３に接続される。

スローオーバーラム５２は作動して２ケのカッターミル
３８と３９の作動態様を変え、これらのカンタ−ミルは
相互に関連しており、が１後に（例えば）第４図から第
５図に示すように、又はその逆に作動する。

掘削された石炭は一対の横フィーダーコンベヤ５７と５
８上に案内され（従来の方法で）これらのコンベヤは主
コンベヤ５９上へ石炭を運ぶよう（１４） に装置され操業され（よく知られているように）その上
部あるいはキャリヤ受板は機械の前進方向と反対の方向
に移動して、掘削された石炭が集積されるに従ってそれ
らの石炭は片付けられる。

掘削により形成された下盤１２は必要に応じて鉱層の底
部あるいは他のレベルと大体一致することが好ましいこ
と、そして、機械の前進が所定の進路から標移したりあ
るいは鉱層自体が上昇方向又は下降方向に傾斜したりす
ることがあることは理解されるだろう。

本発明の機械は該誤傾斜を補正せしめる手段を具えてい
る。これらの手段は機械が前進する方向を下降方向又は
上昇方向に傾斜させる如く作動する少なくとも１ケの補
正スキッドから成る。図示の配置において、２ケの補正
スキッド６０が設けられる。これらは下盤１２に乗るこ
とができる板材である。スキッド６０は不延伸リンク６
１により、史に、ラム６２の形式の長さ調節自在リンク
によりベース１４に接続される。

前進方向が下降方向に傾斜する場合は、リンク（１５） ６２は適当に延長され、上昇方向の傾斜の場合は、それ
らのリンクは短くなる。この上昇方向の傾斜を行うため
に、スキッド板１５の下面の大部分の軌跡は１５Ａに示
す如く好ましくは開放されて上昇方向の傾斜運動がすぐ
に始められるように機械的間隙が設けられる。

カッタードラム３８と３９は、既に記述したように、通
常の形成のもので、各々のドラムは各方向に向いた符号
６４で示されるドラム構造上に取り付けた円形に並べた
ビック６３　（第８図と第９図参照）から成る。これら
のドラムは公知の方法により、例えば、流体駆動装置６
５および遊間減速ギヤボックス６６により回転せしめら
れる。

坑道を鉱層に掘削すると仮定すると、カッター組立体を
坑道開始点に対面せしめる。更にカッターが前の掘削工
程の端部にあったと仮定した場合は、対面は第４図に示
すようになり、カッタードラムは“モードＡ”となる。

切羽に機械を前進させると、２ケの円形の掘削すべき空
所ができる。

これらの２ケの空所（第５図の符号６７）はラム（１６
） ５２　（第１図）の操作により横方向に延長せしめられ
るから、カッターは矢印６８に従い第５図に示す“モー
ドＢ″をとる。これにより、掘削されない尖端６９が残
る。まだモードＢにあるカッタードラムは親ねじ３５の
操作により第６図の線により示される限界位置にそれら
が達するまで動かされる（第６図の矢印７０により示さ
れる）。

カッターは第７図に矢印７１に従ってモードＡ（第７図
に示す線）に復帰せしめられる。掘削工程を完成するた
めにカッター（第７図に示す）は第４図に示す開始位置
に復帰せしめられ、その過程で尖端６９を掘削する。

上記の機械は種々の形式があるがこの発明の範囲に含ま
れることが理解されるだろう。例えば第２のサドル部分
２日とリンク５４は省略できる。

てこ４４はラム４６に完全に依存しその支点４５の回り
を回転するが選定された角度調節にそれを保持する。図
示の配置が非常に好適であるのは機械部品、特にてこ４
２とその支点配置にかかる様々の応力は非常に大きく、
これらのでこ４４、す（１７） ンク５４とスリーブ２９がプラグ３０により相互に固定
されたときそれらに示される頑丈な剛性のある三角形態
の頂点に支点ビン４３が支持されることが望ましい。

第７図における符号ＩＯの楕円形の端縁部は極めて精確
である。上記の如く−モードから他のモードにカッター
ドラムが変化する間、支点４３が静止しているならばこ
の程度の曲率は得られる。

即ち、ドラム３９は第６図に示す位置から第７図に示す
位置へ移動する。この著しい曲率は輪３９が支点４３を
中心とする円形の路に沿って下降する事実から生じる。

ある場合には、第７図に示す坑道と曲率は好ましいもの
であるが、他の場合に（例えば、支持材、枠組作業や他
の方法による天盤の支持における効率の向上のため）こ
の曲率を減じることが好ましい。即ち、“楕円”形をほ
ぼ矩形に近い形にすることである。

これは輪（３９）の下降運動の前半において、“楕円”
　（この時点でモード変更が行われる）の（１８） 端部から支点軸４３が後退せしめたり前記の運動の後半
に於いてそれを端部の方の後側へ進ませるように配置す
ることにより当該装置により実施される。

その復帰による支点の後退はサドル組立体全体の必然的
な後退のために作業中の端部から離れているてこ４２の
支点を移動させる親ねじ３５の使用により行うことがで
き、そして、復帰のためにこれの反対を行う。

掘削中の坑道は必然的にカッタードラムの円形のために
丸くなった隅部を持たなければならないが、上記の如き
適当な親ねじ３５の使用により、２ケの丸味をもった隅
部に接する掘削の端部は垂直線に非常に近くなる。

説明の必要はないが、採鉱機械技術に用いられる通常の
慣習に従って、本機械に使用したモーターやラムは水圧
作動によるものが好ましい。

本発明の実施態様を説明すれば次の通りである。

（１）　（イ）サドルは調節自在に間隔をおいた相−互
連結の２ケの部分からなり、（ロ）該サドル部（１９） 分は相互に選定した調節ができるようにそれらを保持す
る手段が設けられ、（ハ）往復手段が用いられ、（ニ）
該部分の他の１ケは第２のてこの支点に連結されること
から成る特許請求の範囲に記載の機械。

（２）該サドルを往復させる手段はベース構造に取付け
られ、サドルが滑動自在となる平行走行路レールと、該
ベース構造体に該レールに平行なその軸で支持されるモ
ーター駆動親ねじと、該サドル上に取付けられ陪観ねし
上にねじ込まれるナンドとから成る特許請求の範囲に記
載の機械。

（３）第１てこの角度配置を変化させる手段はその一端
は第１てこに軸支され、他端は該サドルに軸支される水
圧ラムからなる特許請求の範囲に記載の機械。

（４）第１てこの角度配置を変化させる手段はその一端
は第１てこに軸支され、他端は該第１てこが軸支される
該サドル部分の１ケに軸支される水圧ラムから成る上記
第１項に記載の機械。

（５）選定した角度配置に該第１てこを支持する（２０
） 手段は全て該水圧ラムから成る上記第３項に記載の機械
。

（６）選定した角度配置に該第１てこを支持する手段は
該第２てこの支点が該第１てこが軸支されない該サドル
部分の１ケに連結されるリンクから成る上記第４項に記
載の機械。

（７）該第２てこを部分的に回転させる手段はその支点
軸の回りを回転する第２てこに固定されるクランクスロ
ーと、その一端がクランクスローに軸支され、該サドル
上に設けた他端により軸支される水圧ラムとから成る上
記第３項か若しくは第５項に記載の機械。

（８）該第２てこを部分的に回転させる手段はその支点
軸の回りを回転する該第２てこに固定されるクランクス
ローと、その一端がクランクスローに軸支され、他端が
該第１てこの支点近くに軸支される水圧ラムとから成る
上記第４項か若しくは第６項に記載の機械。

（９）掘削した物質を除去する手段は機械の前進と反対
の方向にキャリヤ板が走行する主コンベヤ（２１） と、その他端側で該主コンペ”ヤ上に掘削した物質を排
出することができる一対の横方向フィダーコンベヤとか
ら成る特許請求の範囲と上記各項のいずれかに記載の機
械。

（１０）該ベース構造を上昇方向あるいは下降方向に傾
斜せしめる手段は坑道の下盤に乗り、非延伸リンクと水
圧ラムにより該ベース構造に結合された少なくとも１ケ
のスキッドを具える特許請求の範囲と」二記各項のいず
れかに記載の機械。

（１１）坑道の下盤に沿って前進する手段は該下盤に沿
って活動自在のスレッドと坑道天盤に圧接する支持板と
、該スレッドと支持板とを分離せしめる手段と、該スレ
ッド上に設けられ機械を該表面の方向に押し出すことが
できる少なくとも１ケの水圧ラムとから成る特許請求の
範囲と上記各項のいずれかに記載の機械。

す２）添付の図面を参照して本文に概略説明した掘削機
械。

【図面の簡単な説明】

第１図は坑道機械の前方正面図、第２図は第１（２２） 図を上からみた平面図、第３図は第１図の線３−３に沿
った断面図、第４図から第７図までは坑道トンネル掘削
における継続するステップを示す。 第８図は典型的なカッタードラムの一部を示す正面図、
第９図は第８図の線９−９に沿った断面図である。 １１、、、、天盤、　　　１２．、、、下盤、１３、、
、、盲切羽、　　１４．、、、機械ベース構造体、１５
、、、、スキッド板、 １６、１７．１８．１９．、、、支持部材、２０、２４
．４６．、、、ラム、　　２１．、、、スレッド、２２
、、、、垂直支持体、　　　２５．．２６．、、、レー
ル、２９、、、、ソケット　スリーブ、 ３０、、、、プラグ、　　３６．、、、ナンド、３７、
、、、モーター、　３８．３９．、、、カッタードラム
特許出願人　メインチル、ビーティーワイ、リミテッド （２３）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 採鉱を開始し、続行する切羽に向けて使用し、機械ベー
   ス構造と、鉱山の下盤に沿ってベース構造を該切羽に進
   める手段と、該切羽掘削のためのベース上に取付けたカ
   ッターヘッド組立体とから成る鉱山用掘削機械において
   、該ベース構造の上に左右に往復自在に取付けたサドル
   と、該サドルを往復させる該構造に取付けた手段と、該
   サドル上に一端を軸支された第一てこと、該サドルとの
   関係で第一てこの角度的配置を変化させ該サドルとの関
   係で選定した角度的配置に該第−てこを保持する手段と
   、該第−てこの自由端上に中央を軸支された第二てこと
   、角度的に間隔をおいた位置間に該第二てこを部分的に
   回転させ、該第二てこをこれらの位置の選定したー位置
   に保持する手段と、該第二てこの両端上に各個に軸支さ
   れた一対（１） の電動カッターとから成ることを特徴とする掘削機械。