NO179716B

NO179716B - Apparatus for cutting rocks, and the like

Info

Publication number: NO179716B
Application number: NO885056A
Authority: NO
Inventors: Ulrich Bechem; Klaus Bechem; Philipp Bechem; Dieter Lenzen
Original assignee: Bechem Hannelore
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1996-08-26
Also published as: CH677953A5; NO179716C; EP0309494A1; FI885170A; DE3852262D1; FI885170A0; ATE114778T1; NO885056D0; EP0309494B1; WO1988007124A1; AU1394388A; NO885056L; ZA881768B

Abstract

A process for drilling minerals, rock and the like, using rotating disc machines characterized in that materials to be drilled - if necessary rough cut or stress-relieved, preferably frontally in a direction of propulsion, but also radially outwards - are undercut layer by layer, each layer breaking into the open. The process is used in combination with a self-steering propulsion unit which is supported or guided on or by the previously machined/rough-cut working face so that the depth of undercutting remains constant.

Description

Bergarter og spesielt mineraler brytes vanlig- Rocks and especially minerals are commonly mined-

vis ved boring og skyting - med de kjente ulemper. Med anordningen ifølge oppfinnelsen kan bl.a. materialer fjernes med optimal avsprengningseffekt - og sjiktvis - fortrinnsvis i en lineær fremdriftsretning. Det har show when drilling and shooting - with the known disadvantages. With the device according to the invention, i.a. materials are removed with optimal blasting effect - and in layers - preferably in a linear direction of progress. It has

vist seg at ved underskjærende mineralfjernelse som brytes proved that by undercutting mineral removal that breaks

inn i det frie rom, bidrar f jelltrykket til .et vesentlig grovere boregods - hvilket bl.a. bevirker hurtigere og mer rasjonell boring. Også de såkalte utboringsbredder hhv. -dybder kan velges betraktelig større i avhengighet av det materiale som skal bores. into the free space, the rock pressure contributes to a significantly coarser drill material - which i.a. results in faster and more rational drilling. Also the so-called drilling widths or -depths can be chosen considerably greater depending on the material to be drilled.

Oppfinnelsen angår således en anordning for kutting av bergarter, mineraler og lignende, som oppviser en drivaksel på hvilken minst én holderinnretning er anordnet som bærer minst ett rulleboringsverktøy som er konisk på én side og The invention thus relates to a device for cutting rocks, minerals and the like, which exhibits a drive shaft on which at least one holder device is arranged which carries at least one roller drilling tool which is conical on one side and

som sjiktvis underskjærende fjerner bergarten ut i det frie rom, og anordningen er særpreget ved at rulleboringsverk-tøyet er forbundet med et styreelement som holder dette i avstand fra brytningsfronten og under oparasjon støtter rulle-boringsverktøyet på brytningsf rontenr.og bestemmer underskjæringsdybden. which layer-by-layer undercutting removes the rock out into the free space, and the device is distinctive in that the roller drilling tool is connected to a control element which keeps it at a distance from the fracture front and during operation supports the roller drilling tool on the fracture front no. and determines the undercutting depth.

Med anordningen ifølge oppfinnelsen er det mulig å foreta forhånsspalting - eventuelt bare oventil og undentil hver gang med en horisontal kalibrerings-/avspenningsspalte-og dere fter med énsidig koniske plate eller skiveverktøy å sprenge bort/ta bort ved underskjæring. With the device according to the invention, it is possible to carry out preliminary splitting - possibly only above and below each time with a horizontal calibration/relaxing slot - and then with a one-sided conical plate or disk tool to blast away/remove by undercutting.

Med anordnirgen ifølge oppfinnelsen er det nå mulig With the device according to the invention, it is now possible

ut fra ét foreliggende innbrudd eller forhåndsborehull å bore hvilke som helst ønskede profiler innenifra og utad - f.eks. bue- hhv. tunnelprofiler - eller sjakter. on the basis of an existing break-in or pre-drilled hole to drill any desired profiles from the inside out - e.g. bow- respectively tunnel profiles - or shafts.

Aktivering innenifra eller utenifra betyr at plater, skiver eller lignende - med eller uten fortanning - på den ene side kan aktiveres i det indre, f.eks. ved hjelp av eksenter- eller at det samlede boreverktøy slås utenfra f.eks. med et eksenter- eller trykkløst slagapparat og der-med aktiveres. Activation from the inside or outside means that plates, disks or the like - with or without serrations - can on the one hand be activated from the inside, e.g. by means of eccentrics or that the combined drilling tool is struck from the outside, e.g. with an eccentric or pressureless impact device and thereby activated.

Den selvstyrende anordning ifølge oppfinnelsen har ikke bare den fordel av deri trenger ingen styrings-elektronikk hhv. ingen person for styringen, men at boregodset kan tas fritt opp bak boreverktøyene, dvs. transporteres bort. Derved kan i tillegg skovler installeres på det roterende boreverktøy. The self-steering device according to the invention not only has the advantage that it does not need any control electronics or no person for the steering, but that the drilling material can be picked up freely behind the drilling tools, i.e. transported away. Thereby, in addition, vanes can be installed on the rotary drilling tool.

Anordningen ifølge oppfinnelsen og virkemåten for denne er vist på de vedføyede figurer, hvorav Fig. 1 og 3-10 viser utførelsesformer av anordningen ifølge oppfinnelsen, og The device according to the invention and its operation are shown in the attached figures, of which Figs. 1 and 3-10 show embodiments of the device according to the invention, and

Fig. 2 viser en skjæreprofil for anordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 shows a cutting profile for the device according to the invention.

Ifølge en utførelsesform viser figur 1 det underskjærende, vekkbringende, vekksprengende, dreibart opplagrede plate- eller skiveverktøy, -2 er boreverktøyets dreiende eller svingende arm, -3 er bergartskonturen før underskjæringen og -4 efter underskjæringen, og pilen er fremdriftsretningen. According to one embodiment, figure 1 shows the undercutting, removing, blasting away, rotatably stored plate or disk tool, -2 is the rotating or swinging arm of the drilling tool, -3 is the rock contour before the undercutting and -4 after the undercutting, and the arrow is the direction of progress.

På figur 2 er -5- de horisontale - og -6- de vertikale forhåndssnitt bl.a. for avspenning eller for å kunne sprenge bort hhv. bore vekk rektangulære bergarts-terninger. In figure 2, -5- the horizontal - and -6- the vertical pre-sections are i.a. for relaxation or to be able to blow away, respectively. drill away rectangular rock cubes.

På Fig. 3 er 7 igjen plate- eller skiveverktøyet og In Fig. 3, 7 is again the plate or disk tool and

8 en roterende eller pendlende arm. 9 er bergartsfronten før og 10 efter fjerningen - ifølge Fig. 1, men bare i form av et annet oppriss. 8 a rotating or oscillating arm. 9 is the rock front before and 10 after the removal - according to Fig. 1, but only in the form of a different elevation.

Fig. 4 og 5 tjener til mer detaljert å vise anordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 and 5 serve to show the device according to the invention in more detail.

På Fig. 4 er 11 en konvensjonell fremføringsinnretning og 12 det ifølge denne utførelsesform roterende borehode med flere plate- eller skiveverktøy - anordnet i en linje og bare underskjærende ett sjikt eller bare borende en spalte, men forskutt anordnet flere ganger underskjærende henholdsvis oppspaltende - f.eks. ifølge Fig. 5. In Fig. 4, 11 is a conventional advance device and 12 is, according to this embodiment, the rotating drill head with several plate or disk tools - arranged in a line and only undercutting one layer or only drilling a gap, but staggered arranged several times undercutting or splitting - e.g. e.g. according to Fig. 5.

På Fig. 5 er 13 plateboreverktøyene som hvert er underskjærende, vekkførende, roterende - eventuelt slagpåførende - og/eller fresende/skjærende i flere sjikt. 14 er holdere for disse, og 15 er den motordrevne aksel. Verktøyene 13 som i fremdriftsretningen arbeider trinnvis spaltende, har ulike lange holdere som er jevnt fordelt på akselen 15- " og de nedenfor bare stiplet viste verktøy har like lange verktøy-holdere hhv. boreverktøy - som med 12 0° er forskutt anordnet på akselen for likeledes å kunne fjerne et sjikt efter det annet - med bare ett aggregat. In Fig. 5, there are 13 plate drilling tools, each of which is undercutting, removing, rotating - possibly impacting - and/or milling/cutting in several layers. 14 are holders for these, and 15 is the motor-driven shaft. The tools 13, which in the forward direction work in a step-by-step manner, have different long holders which are evenly distributed on the shaft 15-" and the tools shown below only dashed have equally long tool holders or drilling tools - which are offset by 12 0° arranged on the shaft for as well as being able to remove one layer after another - with just one unit.

På Fig. 6 er - i form av et riss sett ovenfra - 16 brytningsfronten hhv. -retningen. I denne - én av flere mulige utførelsesformer - er 17 trekkanordningen som er et mellom heng og ligg forspent hydraulikkstempel med trekksylinder. 18 er en sledemei, som imidlertid også kan være erstattet med hjul/ruller - eller som kan stanses an-presset fra slag til slag - men da under anvendelse av en spesiell slag-/skyve-/svingeinnretning. 19 er anpressings-innretningen - svingbart opplagret på det hydrauliske stempel - se pil 20. Med denne teknikk kan også et selv-kjørende belte- eller hjulkjøreverk anvendes - med en frem-drifts- og en sidekomponent. Dvs. at ved beltefremdrift bringer det ytre belte mer fremdriftsytelse - med hjul blir aksene vinklet - for å tilveiebringe sidekomponenten som er nødvendig for anpressingen og føringen. Med 21 er et under-skjærings-vekkføringsverktøy for bare ett snitt vist, ifølge denne utførelsesform en ensidig konisk skive som er fritt-dreiende opplagret på en motordreven eksenter og derved selv-stendig motsatt roterende, slående arbeidende og som forsynt med tenner eller lignende, - kan arbeide fresende i dreven tilstand. Ved den tegnede enkle utførelse fører bare ett skiveboreverktøy den samlede brytningsfront/-høyde vekk i bare ett sjikt. De ovenfor forklarte systemer kan selv-følgende også anvendes for å fjerne horisontale sjikt - f.eks. for å fjerne veidekker. In Fig. 6 - in the form of a diagram seen from above - 16 the refraction front or - the direction. In this - one of several possible embodiments - 17 is the traction device which is a pre-tensioned hydraulic piston with a traction cylinder. 18 is a sledge hammer, which, however, can also be replaced with wheels/rollers - or which can be punched under pressure from stroke to stroke - but then using a special stroke/push/swing device. 19 is the pressing device - pivotably supported on the hydraulic piston - see arrow 20. With this technique, a self-propelled track or wheel drive can also be used - with a forward drive and a side component. That is that in belt propulsion the outer belt brings more propulsion power - with wheels the axles are angled - to provide the lateral component necessary for the pressure and guide. At 21, an undercut removal tool for only one cut is shown, according to this embodiment a one-sided conical disk which is freely rotating supported on a motor-driven eccentric and thereby self-permanently counter-rotating, strikingly working and which is provided with teeth or the like, - can work milling in driven condition. In the simple design shown, only one disc drilling tool removes the total refraction front/height in just one layer. The systems explained above can of course also be used to remove horizontal layers - e.g. to remove road surfaces.

Fig. 7 viser et skjæreverktøy 21 for å forhånds- Fig. 7 shows a cutting tool 21 for pre-

spalte i retningen 22 - for avspenning og/eller kalibrering - for derefter med underskjæreverktøy 23 tilnærmet i spalte-dybde og -høyde, å fjerne i ett eller flere sjikt - f.eks. slot in the direction 22 - for relaxation and/or calibration - then with the undercutting tool 23 approximately in slot depth and height, to remove in one or more layers - e.g.

i en høyde av fra 20-3 0 cm for selektivt å utvinne "åren", i avstand bakenfor disse for på forhånd å kunne transportere vekk det fjernede materiale - blir f.eks. med de to viste boreverktøy 24 det øvre og undre restsjikt, at a height of from 20-30 cm to selectively extract the "vein", at a distance behind these to be able to transport away the removed material in advance - is e.g. with the two shown drilling tools 24 the upper and lower residual layer,

i den samme dybde som tidligere, fjernet inntil den samlede høyde av strossen, f^eks. 1,20 m. Alle tidligere beskrevne spalte- og/eller fjernelsesverktøy er fortrinnsvis installert på en (ikke vist) maskinramme som fortrinnsvis ifølge oppfinnelsen føres langs den på forhånd bearbeidede/på forhånd skjærte brytningsfront. På denne Figur 7 er de på forhånd skjærende verktøy 21 og 23 fortrinnsvis høydeinnstillbare - f.eks. for bedre å kunne følge "åren" - og de underskjærende verktøy 24 har da en større diameter enn den viste. in the same depth as before, removed up to the total height of the straw, e.g. 1.20 m. All previously described slitting and/or removal tools are preferably installed on a machine frame (not shown) which, according to the invention, is preferably guided along the pre-processed/pre-cut fracture front. In this Figure 7, the pre-cutting tools 21 and 23 are preferably height-adjustable - e.g. in order to better follow the "vein" - and the undercutting tools 24 then have a larger diameter than shown.

Figur 8 forklarer ennå en gang Figur 7, idet 25 igjen Figure 8 once again explains Figure 7, being 25 again

er det forskjærende - 26 det underskjærende og 27 de side-bergartfjernende verktøy. 26 kan også anordnes svinge - og/ eller kjørbart - hvormed verktøyene 27 vil kunne sløyfes. are the pre-cutting - 26 the undercutting and 27 the side-rock removal tools. 26 can also be arranged to swing - and/or drivable - with which the tools 27 will be able to be looped.

28 er den opprinnelige brytningsfronts kontur. For spalt-ingen, underskjæringen og lignende kan bare den aktive fremre skjæreradius ligge an mot veggen, dvs. ved hjelp av en liten skjærevinkel ikke å la den bakre side av skive- eller skjære-verktøyene unyttig slipe henholdsvis forårsake slitasje på veggen, se Figur 6, verktøy 21. Med 21a er ved hjelp av stiplede linjer en verktøyanordning vist ved hjélp av hvilken en annen, tredje etc. fjernelse kan finne sted i én arbeids-operasjon. Denne teknikk kan også anvendes for pendlende hhv. roterende arbeidende skjæreverktøy ifølge Figur 3-7 - og -8-hhv. Figur 4-12- . På Figurene 9 og 10 er det vist hvorledes for den underskjærende fjernelse spesielt på forhånd borede hull kan ut-vides radialt innenifra og utad - spesielt for å bore bue-profiler. På Figur 9 er -29- holde- og dreieanordningen, -30-en utgave av et kuttende og/eller slående underskjærende plate-/skive- eller lignende verktøy med egendrift. Figur 10-33 -hhv. -34- med aktivering, og som også kan bore "på stedet". -31- er bergartskonturen før den underskjærende fjernelse, -32- er den utkjørbare, langsomt dreiende hydraulikksylinder som er drevet via -29- og fra snitt til snitt holdes uten fremføring. 28 is the contour of the original fracture front. For slitting, undercutting and the like, only the active front cutting radius can rest against the wall, i.e. by means of a small cutting angle not to let the rear side of the disc or cutting tools uselessly grind or cause wear on the wall, see Figure 6, tool 21. With 21a, by means of dashed lines, a tool device is shown by means of which a second, third, etc. removal can take place in one work operation. This technique can also be used for commuting or rotating working cutting tool according to Figure 3-7 - and -8 respectively. Figure 4-12- . Figures 9 and 10 show how, for the undercutting removal, pre-drilled holes in particular can be expanded radially from the inside outwards - especially for drilling arc profiles. In Figure 9, -29- the holding and turning device, -30- is a version of a cutting and/or striking undercutting plate/disc or similar self-propelled tool. Figure 10-33 - respectively -34- with activation, and which can also drill "on site". -31- is the rock contour before the undercutting removal, -32- is the extendable, slowly rotating hydraulic cylinder which is driven via -29- and from cut to cut is kept without advancing.

På Figur 10 er en bueprofil vist - uten forhåndsborehull og ikke vist dreie-/fremførings-/utkjøringsanordning med et spesielt boresystem/-verktøy-33- som svarer til det på Figur 4-12 - men sjiktivis radialt innenifra og utad vekk-førende - med fordelen ifølge oppfinnelse å kunne bore hvilke som helst ønskede - altå ikke bare sirkelrunde - profiler. Ifølge Figur 5 kan dette system selvfølgelig også besørge sjiktvis fjerning i flere trinn hhv. arbeide med det aktiverte skjærehode 34. In Figure 10, an arc profile is shown - without pre-drilled holes and not shown turning/advancing/exiting device with a special drilling system/tool-33- which corresponds to that in Figure 4-12 - but layerwise radially from the inside and outwards away - with the advantage according to the invention of being able to drill any desired - i.e. not just circular - profiles. According to Figure 5, this system can of course also ensure layer-by-layer removal in several steps or work with the activated cutting head 34.

Claims

1. Device for cutting rocks, minerals and the like, which exhibits a drive shaft (15) on which at least one holding device (14) is arranged which carries at least one roller drilling tools (1, 7, 13, 21, 30, 33, 34) which are conical on one side and which layer by layer remove the rock out into the free space, characterized in that the roller drilling tool 3 (1, 7, 13, 21, 30, 33, 34) is connected to a control element (18) which keeps it at a distance from the fracture front (16) and during operation supports the roller drilling tool (1, 7, 13, 21, 30, 33, 34) on the breaking front (16) and determines the undercut depth.

5

2. Device according to claim 1, characterized in that several roller drilling tools (1, 7, 13, 21, 30, 33, 34) are arranged in several steps. »(

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the rotary drilling tools (1, 7, 13, 21, 30, 33, 34) have impact impulses superimposed on them.