WO1988007124A1 - Process for drilling minerals - Google Patents

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WO1988007124A1
WO1988007124A1 PCT/DE1988/000130 DE8800130W WO8807124A1 WO 1988007124 A1 WO1988007124 A1 WO 1988007124A1 DE 8800130 W DE8800130 W DE 8800130W WO 8807124 A1 WO8807124 A1 WO 8807124A1
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disc
tools
cut
drilling
undercutting
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Ulrich Bechem
Klaus Bechem
Philipp Bechem
Dieter Lenzen
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Bechem, Hannelore
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    • 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
    • E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
    • E21D9/1013—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C27/00—Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/10—Machines which completely free the mineral from the seam by both slitting and breaking-down

Definitions

  • Rocks and especially minerals are usually mined by drilling and shooting - with the known disadvantages.
  • Activation from the inside or outside means that disks, disks or the like - with or without teeth - can be activated on the inside, e.g. by eccentric, - or the entire drilling tool from the outside e.g. is acted upon by an eccentric or unbalance impact device and is thus activated.
  • the self-controlling drilling unit according to the invention not only has the advantage that it does not require any control electronics or a man to control it, but that the drilling material can be freely picked up behind the drilling tools, ie can be removed; blades can also be installed on the rotating drilling tool - as separate protection.
  • the drawing 1 shows under 1 the undercutting, removing, rotating, disc or disc tool, -2 is the rotating or swiveling arm of the drilling tool, -3 is the rock contour before the undercut and -4 after the undercut, which is the arrow the direction of advance.
  • drawing 2 5 are the horizontal and 6 are the vertical pre-cuts, among others. to relax or to be able to blow off or drill off rectangular cubes of stone according to claim 6.
  • Fig. 3 7 is again the disc or disc tool and 8 is a rotating or oscillating arm, 9 is the front of the frame before - and 10 after removal - according to FIG. 1, only in a different view.
  • 11 is a conventional feed device and 12 the drilling head rotating in this embodiment with a plurality of disc or disk tools - arranged in a line, undercutting only one layer or drilling only one slot; staggered but multiple, undercutting or slitting - e.g. 5-
  • a self-propelled crawler or wheel chassis can also be used - with a propulsion and a side component.
  • the outer caterpillar provides more propulsive power - the axles are angled on wheels - in order to apply the components required for pressure and guidance; - separate protection is required for this.
  • 21 shows an undercut / removal tool with only one cut, in this embodiment - for which separate protection is requested - a self-rotating conical disc mounted on a motor-driven eccentric and thus independently rotating in opposite directions, working with teeth or the like - driven milling can work.
  • only one disc drilling tool removes the entire excavation front / height in just one shift.
  • the systems explained above can of course also be used to remove horizontal layers - for example to remove road surfaces. - Special protection is requested for this.
  • a process patent is claimed to protect with cutting tools 21 in direction 22 - for relaxing and / or calibrating - in order to then remove undercut tools 23 in approximately one slot depth and height in one or more layers - for example in one height from about 20 - 30 cm to selectively win reef; at a distance behind it - in order to be able to remove the removed material beforehand - the upper and lower residual layers are cut to the same depth as before using the two drilling tools 24 shown, for example the total height of the 'stop', e.g. 1.20 m.
  • All of the above-described slitting / removal tools are preferably instructed on a machine frame (not shown) which, according to the invention, is preferably guided on the pre-processed / pre-cut removal front.
  • the pre-cutting or ablating tools 21 and 23 can preferably be adjusted in height - for example in order to be able to follow the reef better - the re-cutting tools 24 have a larger diameter than the one shown.
  • FIG. 8 explains FIG. 7 again, 25 again being the pre-cutting tool - 26 the undercutting tool and 27 the tool removing the bedrock. 26 can also be arranged so that they can be swiveled and / or moved - with which the tools 27 could be dispensed with. 28 is the contour of the original mining front. Special protection is requested for the inventive systems of protection, undercutting and the like, to only allow the active front cutting radius to rest on the wall, i.e. not to uselessly grind or wear the rear side of the bisque or cutting tools on the wall due to a small cutting angle, see FIG. 6, tool 21. A tool arrangement is shown in dashed lines at 21a, with which a second, third, etc. removal can be carried out in one Arbeltsgang can take place - special protection is requested for this tool order - also for the application of this technique on pendulum-or. rotating cutting tools according to Figure 3 -7- and -8- or Figure 4 -12-.
  • FIGS. 9 and 10 show how, in particular, pre-drilled holes are expanded radially from the inside to the outside with the use of the undercutting ablation technique, especially in order to drill arch profiles.
  • Figure 9 -29- is the holding and turning device, -30- a version of a scaring and / or striking undercutting thickness / disc or similar tool with self-drive Figure 10 -33- or -34- with activation, the can also drill "on the spot"; -31- is the rock outline before the undercutting removal, -32- is the extendable, slowly rotating hydraulic cylinder driven by -29- and held from cut to cut without feed.
  • FIG. 10 shows an arc profile - without a pre-drilled hole and a rotary / feed / extension device (not shown) with a special drilling system / tool -33-, which corresponds to that in FIG. 4 -12- - but removes layers radially from the inside to the outside - with the inventive advantage to be able to drill any - not just circular profiles.
  • this system can of course also remove layers in several stages or work with the activated cutting head 34. For this system of subsequent boring / expanding circular
  • Sole - separate protection is requested.

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Description

Verfahren zum Bohren von Mineralien System- und Zeichnungsbeschreibung
Gesteine und besonders Mineralien werden üblicherweise durch Bohren und Schießen abgebaut - mit den bekannten Nachteilen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können o.a. Materialien sprengungsfrei, mit optimalem Absprengeffekt - und schichtweise abgetragen werden - vorzugsweise in einer linearen Vortriebsrichtung. Es hat sich gezeigt, daß beim hinterschneidenden in den freien Raum brechenden Gesteinsabtragen der Gesteinsdruck zu wesentlich gröberem Bohrgut verhilft - was u.a. schnelleres und rationelleres Bohren bewirkt; auch die sogenannten Abbohrbreiten bzw. -tiefen können in Abhängigkeit des zu bohrenden Materials erheblich größer gewählt werden.
Gesonderter Schutz - als Verfahrensanspruch - wird dafür beantragt, mit Scheibenwerkzeugen gemäß Fig. 2 vorzuschützen - ggf. nur oben und unten je ein horizontaler Kalibrier-/ Entspannungsschlitz - und anschließend mit einseitig konischen Disken- oder Scheibenwerkzeugen hinterschneidend abzusprengen / abzutragen.
Gesonderter Schutz wird aber auch dafür beantragt, von einem vorhandenen Einbruch oder Vorbohrloch aus mit dem erfindungsgemäßen System auch beliebige Profile von Innen nach Außen zu bohren - z.B. Bogen- bzw. Tunnelprofile - oder Schächte.
Aktivierung von Innen oder Außen bedeutet, daß Disken, Scheiben oder dgl. - mit oder ohne Verzahnung - einerseits im Inneren aktiviert werden können z.B. durch Exzenter, - oder das gesamte Bohrwerkzeug von Außen z.B. durch ein Exzenter- oder Unwuchtschlaggerät beaufschlagt und damit aktiviert wird.
Das erfindungsgemäße selbstεteuernde Bohraggregat het nicht nur den Vorteil, daß es keine Steuerungεelektronik bzw. keinen Mann zum Steuern benötigt, sondern daß hinter den Bohrwerkzeugen das Bohrgut frei aufgenommen d.h. abgefördert werden kann; dabei können am rotierenden Bohrwerkzeug noch Schaufeln installiert werden - als gesonderter Schutz. In einer Ausführungsform zeigt die Zeichnung 1 unter 1 das hinterschneidende abtragende absprengende drehend gelagerte Disken- oder Scheiben-Werkzeug, -2 ist der drehende oder schwenkbare Arm des Bohrwerkzeuges, -3 die Gesteinskontur vor dem Hinterschneiden und -4 nach dem Hinterschneiden, der Pfeil ist die Vortriebsrichtung.
In Zeichnung 2 sind-5-die horizontalen - und-6-die vertikalen Vorschnitte u.a. zum Entspannen oder um rechtekkige Gesteinswürfel absprengen bzw. abbohren zu können gemäß Anspruch 6.
In Fig. 3 ist 7 wieder das Disken- oder Scheibenwerkzeug und 8 ein rotierender oder pendelnder Arm, 9 ist die Gestelnsfront vor dem - und 10 nach dem A.btragen - gemäß Fig. 1, nur in anderer Ansicht.
Zur besseren Erklärung der erfindungsgemäßen Verfahren dienen die Fig. 4 und 5.
In Fig. 4 ist 11 eine konventionelle Vorschubeinrichtung und 12 der In dieser Ausführung rotierende Bohrkopf mit mehreren Disken- oder Scheibenwerkzeugen - in einer Linie angeordnet nur eine Schicht hinterschneidend oder nur einen Schlitz bohrend; versetzt angeordnet jedoch mehrfach, hinterschneidend bzw. schlitzend - z.B. gemäß Fig. 5-
In Fig. 5 sind 13 die In mehreren Schichten jeweils hinterschneidenden abtragenden rotierenden - ggf. schlagenden
- und/oder fräsenden/schneidenden Diskenbohrwerkzeuge,
14 sind Halterungen hierfür und 15 ist die motorisch, angetriebene Welle. Die in Vortriebsrichtung gestuft spaltend arbeitenden Werkzeuge 13 heben ungleich lange Heiterungen, die auf der Welle 15 gleichmäßig verteilt sind - die unten nur gestrichelt dargestellten Werkzeuge haben gleich lange
- auf der Welle mit 120° versetzt angeordnete Werkzeughalter bzw. Bohrwerkzeuge, um ebenfalls eine Schient nach der anderen abtragen zu können - mit nur einem Aggregat.
In Fig. 6 ist - in einer Sicht von Oben - 16 die Abbaufront bzw. -richtung. In dieser - einer von mehreren möglichen Ausführungsformen - ist 17 die Zugvorrichtung, ein im Hangenden und Liegenden verspannter Hydraulikstempel mit Zugzylinder. 18 ist eine Kufe, die aber auch durch Räder/ Rollen ersetzt - oder von Hub zu Hub angepreßt arretiert werden kann - dann aber unter Verwendung einer gesonderten Hub- / Schub- / Schwenkeinrichtung, 19 ist die Andruckvorrichtung - am hydraulischen Stempel schwenkbar gelagert - siehe Pfeil 20. Mit dieser erfindungsgemäßen Technik kann gemäß Anspruch 10 auch ein selbstfahrendes Raupen- oder Räderfahrwerk verwendet werden - mit einer Vortriebs- und einer Seitenkomponente. D.h. bei Raupenantrieb bringt die äußere Raupe mehr Vortriebsleistung - bei Rädern werden die A.chsen angewinkelt - um die für den Andruck und die Führung erforderliche Seiten Komponente aufzubringen; - hierfür wird gesonderter Schutz beansprucht. Durch 21 ist ein nur einschnittiges Hinterschneid-/Abtragwerkzeug dargestellt, in dieser Ausführungsform - für die gesonderter Schutz beantragt wird - eine auf einem motorisch angetriebenen Exzenter freidrhend gelagerte und dadurch selbständig gegenläufig rotierende schlagend arbeitende einseitig konische Diske, die mit Zähnen oder dgl. versehen - angetrieben fräsend arbeiten kann. Bei der gezeichneten einfachen Ausführung trägt nur ein Diskenbohrwerkzeug die gesamte Abbaufront / -höhe in nur einer Schicht ab. Die oben erklärten Systeme könnennatürlich auch zum Abtragen horizontaler Schichten eingesetzt werden - z.B. zum Abtregen von Strassendecken. - Hierfür wird gesonderter ochutz beantragt.
Gleichzeitig mit dieser Erklärung der Figur 7 wird ein Verfahrenspatent dafür beansprucht, mit Schneidwerkzeugen 21 in Richtung 22 vorzuschützen - zum Entspannen und/oder Kalibrieren - um dann mit Hinterschneidwerkzeugen 23 in etwa Schlitztiefe und -höhe in einer oder mehreren Schichten abzutragen - z.B. in einer Höhe von etwa 20 - 30 cm um reef selektiv zu gewinnen; mit Abstand dahinter - um das abgetragene Material zuvor abtransportieren zu können - wird z.B. mit den beiden dargestellten Bohrwerkzeugen 24 die obere und untere Restschicht in gleicher Tiefe wie zuvor bis zur Ge samthöhe des 'stope 'von z.B. 1,20 m abgetragen. Alle vorbeschriebenen Schlitz- / Abtragwerkzeuge sind vorzugsweise auf einem (nicht dargestellten) Kaschinenrahmen instruiert, der vorzugsweise erfindungsgemäß an der vorbearbeiteten / vorgeschnittenen Abbaufront geführt wird. In dieser Figur 7 sind die vorschneidenden bzw. abtragenden Werkzeuge 21 und 23 vorzugsweise höhenveränderbar - z.B. um dem reef besser folgen zu können - die nachschneidenden Werkzeuge 24 haben dabei einen größeren als den dargestellten Durchmesser.
Figur 8 erklärt noch einmal Figur 7, wobei 25 wieder das vorschneidende - 26 das hinterschneidende und 27 die das Nebengestein abtragenden Werkzeuge sind. 26 kenn auch schwenk- und/oder verfahrbar angeordnet werden - womit die Werkzeuge 27 entfallen könnten. 28 ist die Kontur der ursprünglichen Abbaufront. Gesonder Schutz wird dafür beantragt, bei den erfindungεgemäßen Systemen des Schützens, Hinterschneidens und dgl. nur den aktiven vorderen Schneidradius άan der Wandung anliegen zu lassen d.h. durch einen geringen Sehneidwinkel die hintere Seite der Bisken- oder Schneidwerkzeuge nicht an der Wandung unnütz schleifen bzw. verschleißen zu lassen, siehe Figur 6, Werkzeug 21. Mit 21a ist gestrichelt eine Werkzeuganordnung dargestellt, mit der ein zweiter, dritter etc. Abtrag in einem Arbeltsgang erfolgen kann - für diese Werkzeugenordnung wird gesonderter Schutz beantragt - auch für die Anwendung dieser Technik auf pendelnd -bzw. rotierend abeitenden Schneidwerkzeugen gemäß Figur 3 -7- und -8- bzw. Figur 4 -12-.
In den Figuren 9 und 10 ist dargestellt, wie mit der branspruchten Technik des hinterschneidenden A.btragens insbesondere vorgebohrte Löcher radial von Innen nach Außen erweitert werden - speziell um Bogenprofile zu bohren. In Figur 9 ist -29- die Halte- und Drehvorrichtung, -30- eine Version eines schrämenden und/oder schlagenden hinterschneidenden Dicken- / Scheiben- oder dgl. Werkzeuges mit Eigenantrieb Figur 10 -33- bzw. -34- mit Aktivierung, das auch "auf der Stelle" bohren kann; -31- ist die Gesteinskontur vor dem hinterschneidenden Abtragen, -32- ist der ausfahrbare langsam drehende über -29- angetriebene und von Schnitt zu Schnitt ohne Vorschub gehaltene Hydraulikzylinder.
In Figur 10 ist ein Bogenprofil gezeigt - ohne Vorbohrloch und nicht dargestellter Dreh- / Vorschub- / Ausfahrvorrichtung mit einem speziellen Bohrsystem / -Werkzeug -33-, das dem in Figur 4 -12- entspricht - jedoch radial von Innen nach Außen schichtweise abtragend - mit dem erfinderischen Vorteil beliebige - also nicht nur kreisrunde Profile - bohren zu können. Gemäß Figur 5 kann dieses System natürlich auch in mehreren Stufen schichtweise abtragen bzw. mit dem aktivierten Schneidkopf 34 arbeiten. Für dieses System des nachträglichen Aufbohrens / Erweiterns kreisrunder
Tunnelbohrungen zum Bogenprofil - also mit flacher
Sohle - wird gesonderter Schutz beantragt.

Claims

Anspruch 1
Verfahren zum Bohren von Mineralien, Gestein und dgl. unter Verwendung von rotierenden Disken-, Scheibenwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bohrende Material frontal und in einer Vortriebsrichtung schichtweise hinterschnitten und jeweils in den freien Raum brechend abgetragen wird.
Anspruch 2 nach 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Aggregat mit mehreren Disken- Scheibenwerkzeugen mehrere Stufen in einem Arbeitsgang abträgt - jeweils gestuft spaltend / hinterschneidend.
Anspruch 3 nach 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Disken-, Scheibenwerkzeuge durch Schlaggeräte von Innen oder Außen aktiviert werden
Anspruch 4 nach 1 und/oder 2 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß die
Disken-, Scheibenwerkzeuge angetrieben drehend fräsend arbeiten.
Anspruch 5 nach 4- dadurch gekennzeichent, daß die Disken-, Scheibenwerkzeuge mit Zähnen, Picken und dgl. versehen sind.
Anspruch 6 nach 1 und/oder 2 - 5 gekennzeichnet durch den Verfahrensanspruch, daß das zu hinterschneidende abzutragende Material zuvor in der zu hinterschneidenden Tiefe vertikal und/oder horizontal vorzuschneiden ist.
Anspruch 7 nach 1 und/oder 2 - 6 gekennzeichnet durch den Verfahrensanspruch, die vorgeschnittene / vorgearbeitete Abbaufront zur Führung der Bohrwerkzeuge zu verwenden. Anspruch 8 nach 7 dadurch gekennzeichnet , daß die Führung an die Abbaufront angedrückt wird.
Anspruch 9 nach 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Führung auf der Abbaufront gleitet oder rollt.
Anspruch 10 nach 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Fährung während des Vorschubes auf der Abbaufront angedrückt arretiert wird und eine gesonderte Vorschubvorrichtung besitzt.
PCT/DE1988/000130 1987-03-11 1988-03-09 Process for drilling minerals WO1988007124A1 (en)

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