DE2813143A1

DE2813143A1 - Verfahren zum vortreiben und ausbauen einer untertaegigen strecke sowie vorrichtung zur ausuebung des verfahres

Info

Publication number: DE2813143A1
Application number: DE19782813143
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Bohnes; Kuno Guse
Original assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Current assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Priority date: 1978-03-25
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1979-09-27
Also published as: PL214334A1; GB2017192A; DE2813143C3; GB2017192B; ZA791033B; FR2420644A1; DE2813143B2; FR2420644B1

Description

2813H3

Bochumer Eisenhütte Heintzmann GmbH & Co., Bessemerstr. 80, 4630 Bochum

Verfahren zum Vortreiben und Ausbauen einer untertägigen Strecke sowie Vorrichtung zur Ausübung des

Verfahrens

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Vortreiben und Ausbauen einer untertägigen Strecke gemäß dem Oberbegriff des Ansprühes 1.

Andererseits richtet sich die Erfindung^.uf eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren der vorausgesetzten Gattung wird die Strecke mit einer Vollschnittmaschine vorgetrieben. Die hiermit verbundenen Vorteile sind ein exakter Konturschnitt sowie die Möglichkeit, den Streckenausbau relativ frühzeitig einzubringen. Nachteilig ist indessen der große Abstand zwischen der Ortsbrust und dem Bereich, wo der erste Streckenausbaurahmen gesetzt werden kann. Dieser Abstand wird durch die Dimensionierung des Maschinenkörpers und die Verspannungselernente der Vollschnittmaschine am Streckenmantel hervorgerufen, damit die hohen Schnitt- und Passivkräfte durch die Vollschnittwerkzeuge auch sicher aufgefangen werden. Darüber hinaus ist es von Nachteil, daß nur kreisförmige Streckenquerschnitte aufgefahren werden können. Die großvolumige Maschinenkonstruktion und folglich hohen Investitionskosten rechtfertigen mithin erst dann einen Einsatz, wenn sehr lange Strecken aufzufahren sind=

909839/0574

Des weiteren ist es bekannt, Strecken mit Teilschnittmaschinen verschiedenster Bauart vorzutreiben. Von Vorteil ist es hierbei, daß im Vergleich zu Vollschnittmaschinen wesentlich mobilere Geräte eingesetzt und auch beliebig variable Querschnittsformen herausgearbeitet werden können. Ein solches Vortriebs verfahren in Verbindung mit endgültigem Streckenausbau hat jedoch den Nachteil, daß der Vortrieb während der Arbeiten zum Einbringen des Ausbaus unterbrochen werden muß. Um dennoch einigermaßen wirtschaftliche Vortriebsleistungen zu erreichen, ist eine überdimensionierung der Teilschnittmaschine unvermeidlich. Das dann große Bauvolumen hat erhebliche Gewichte und hohe Investitionskosten zur Folge. Gleichzeitig wird die Mobilität der Teilschnittmaschine verringert.

Zum Stand der Technik zählt es auch, Strecken mit Teilschnittmaschinen aufzufahren und zunächst einen vorläufigen Streckenausbau einzubringen. Hiermit wird das Ziel verfolgt, die wirklich nutzbaren Maschinenbetriebszeiten durch eine örtliche Entzerrung der Vortriebsarbeiten und der Ausbauarbeiten zu erhöhen. Nachteilig an einer derartigen Methode sind die durch den vorläufigen Ausbau entstehenden zusätzlichen Investitionskosten, die durch Trampeleffekte hervorgerufene Auflockerung des Gebirges und ein erst verspätet erreichter Gleichgewichtszustand zwischen dem Gebirge und dem Ausbau. Die Folge ist ein erhöhter Ausb auaufwand.

Schließlich ist es beim Vortreiben einer Strecke noch bekannt, zunächst einen breiteren umfangsseitigen Kanal zu erzeugen und in diesen Kanal vor dem Lösen des Streckenkerns Ausbaurahmen einzubringen. Hierdurch kann zwar relativ frühzeitig das Gebirge abgefangen und dadurch ohne Auflockerung des GebirgeVerbandes der gewünschte Gleichgewichtszustand zwischen dem Gebirge und dem Ausbau erreicht werden, die Vortriebsarbeiten müssen aber

909839/0574

2813U3

während der Ausbauarbeiten unterbrochen werden, so daß die Maschinenbetriebszeiten und damit die erreichbare Vortriebsleistung unbefriedigend sind.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, sowohl ein Verfahren zum Vortreiben und Ausbauen einer untertägigen Strecke als auch eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zu schaffen, welche eine zeitliche Parallelisierung der Einzelarbeit svorgänge beim Streckenausbau ohne örtliche Verschiebungen erlauben und ein frühzeitiges Erreichen des Gleichgewichtszustandes zwischen dem Gebirge und dem Streckenausbau sicherstellen.

Was die Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe anlangt, so besteht diese in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Durch den entlang der Streckenstöße und der Streckenfirste örtlich voreilend erzeugten peripheren Entspannungsschlitz wird jetzt eine Freifläche erzeugt, die zu einer Auflockerung und Entspannung des Restkerns führt. Dieser kann demnach mit einem verhältnismäßig geringen spezifischen Energieaufwand hereingewonnen werden. Die hierfür erforderlichen Maschinen benötigen keine hohen Investitionen, da sie im Hinblick auf die wesentlich geringeren Schnitt- und Passivkräfte kleinvolumig gehalten werden können. Sowohl für die Erzeugung des Entspannungsschlitzes als auch für das Hereingewinnen des aufgelockerten Restkerns sind jeweils nur geringe Energien aufzubringen, die dann vorteilhaft zu kleinen Maschinenkonstruktionen führen. Solche vergleichsweise kleinen Vorrichtungen schaffen dann die Voraussetzungen dafür, daß sofort der endgültige Streckenausbau mit nur geringer zeitlicher und örtlicher Verzögerung zur Schlitzmündung aktiv gegen den exakt herausgearbeiteten Streckenmantel gesetzt werden kann.

909839/0574

Dadurch wird sehr schnell der angestrebte Gleichgewichtszustand zwischen dem Gebirge und dem Ausbau erreicht. Das frühe Erreichen des Gleichgewichtszustandes ohne Auflockerungen im Gebirgsverband reduziert wesentlich den Ausbauaufwand. Die Möglichkeit, sofort den endgültigen Streckenausbau aktiv setzen zu können, vermeidet auch den Trampeleffekt mit seinen negativen Auswirkungen.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der periphere Entspannungsschlitz einerseits und der Restkern andererseits durch unabhängig voneinander geführte und steuerbare Werkzeuge erzeugt bzw. gelöst werden. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Vortriebsgerate genau für die von ihnen durchzuführenden Spezielarbeiten auszulegen. Dies führt sowohl hinsichtlich der Herstellung als auch der Installation zu einfachen und montagefreundlichen Geräten, die damit auch ohne weiteres parallel nebeneinander eingesetzt werden können und sicherstellen, daß die Streckenausbaurahmen in einem nur geringen Abstand von der Schlitzmündung aktiv setzbar sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Entspannungsschlitz mittels durch Hochdruckwasserstrahlen unterstützter Konturschneidwerkzeuge hergestellt und der Restkern durch Abkeilen gelöst werden. Das Herstellen des Entspannungsschlitzes mit Hilfe von schmalen Konturschneidwerkzeugen, deren Lösearbeit durch Hochdruckwasserstrahlen unterstützt wird, erlaubt eine leichte und einfache Gestellhalterung bei dennoch kompakter Bauweise. Der Entspannungsschlitz und die damit verbundene Kernauflockerung ermöglicht dann ein energetisch günstiges Lösen des Gesteins durch Abkeilen. Das heißt, durch Schlag- bzw. Stoßeinwirkung wird zunächst ein dornartiges Werkzeug in den entspannten Restkern hineingetrieben und danach das Werkzeug mit Bezug auf die Eintreibrichtung verkantet.

909839/0574

Im Hinblick auf den gegenständlichen Teil der Aufgabe kennzeichnet sich dessen erfindungsgemäße Lösung dadurch, daß im ortsbrustseitigen Endabschnitt der Vortriebsstrecke ein der sich kontinuierlich vorverlagernden Ortsbrust seitlich parallel nachführbares Zwangsführungssystem mit mindestens zwei in annähernd rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen angeordneten Führungsbahnen vorgesehen ist, von denen eine sich etwa quer zur Streckenlängsrichtung erstreckende periphere Führungsbahn Konturschneidwerkzeuge zur Erzeugung des Entspannungsschlitzes und wenigstens eine im wesentlichen in Streckenlängsrichtung verlaufende Führungsbahn Kerngewinnungswerkzeuge sowie ein Ausbauset ζgerät tragen.

Dadurch, daß einerseits für die Erzeugung des sehmalen Entspannujjgs Schlitzes und andererseits für das Lösen des aufgelockerten Restkerns der Ortsbrust nur relativ geringe Kräfte aufzubringen sind, kann das Zwangsführungssystem für die verschiedenen Vorrichtungen kleinvolumig gehalten werden. Die vergleichsweise geringen Schneid- und Passivkräfte erfordern daher auch keine aufwendigen Verspannungsorgane für das Zfrangsführungssystem in der Strecke, Es ast eine individuelle Anpassung der Führungsbahnen an die den Entspannungsschlitz erzeugenden und den Restkern lösenden Werkzeuge sowie an das Ausbausetzgerät gewährleistet. So ist es gemäß der Erfindung z.B„ ohne weiteres möglich, daß die Kerngewinnungswerkzeuge und das Ausbausetzgerät auf einer einzigen söhligen Führungsbahn sich einander überlappend verfahrbar sind. Selbstverständlich haben dann die Kerngewinnungswerkzeuge und das Ausbausetzgerät jeweils eigene Führungsorgane. Es bestehen aber auch keine Schwierigkeiten, getrennte Führungsbahnen vorzusehen, die nicht sohlengebunden sein müssen. Ferner ist es von Vorteil, daß die Führungsbahn für die Konturschneidwerkzeuge an jeden gexiünschten Streckenquerschnitt angepaßt werden kann»

909839/0574

2813U3

Ein weiterbildendes Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Konturschneidwerkzeuge durch einem Fahr- oder Gleitsupport zugeordnete Meißel mit Hochdruckwasserdüsen gebildet sind. Die Zuordnung von Hochdruckwasserdüsen zu den Meißeln ermöglicht es, die Meißel-Schneidkräfte wesentlich herabzusetzen. Dies führt zu einer leichten, einfachen Konstruktion der zugehörigen Maschinenteile und zu nur geringen Antriebsleistungen für den Fahr- oder Gleitsupport. Zweckmäßig sind die Meißel hartmetallbestückt.

Ein anderes vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Kerngewinnungswerkzeuge Bestandteil einer Teilschnittmaschine sind. Bevorzugt sind die Kerngewinnungswerkzeuge durch eine Schlagkopfmaschine gebildet. Mit Hilfe einer solchen Schlagkopfmaschine ist es jetzt möglich, gezielt innerhalb des durch die Führungsbahn für die Konturschneidwerkzeuge begrenzten Querschnitts das entspannte Gestein des Restkerns zu lösen. Durch die örtlich voreilende Erzeugung des Entspannungsschlitzes kann die Schlagkopfmaschine zeitlich parallel ohne Unterbrechung eingesetzt werden, so daß eine hohe Vortriebsgeschwindigkeit erreichbar ist und der Streckenausbau mit nur geringer zeitlicher und örtlicher Distanz zu der sich stetig vorverlagernden Schlitzmündung aktiv gesetzt werden kann.

Das in Streckenlängsrichtung auf seiner Führungsbahn des Zwangsführungssystems überlappend zu den Kerngewinnungswerkzeugen verfahrbare Ausbausetζgerät ist nach der Erfindung mit Vorrichtungen zum Aufnehmen, Transportieren und Justieren von aus Einzelsegmenten bestehenden, insbesondere rinnenartig profilierten Ausbaubögen versehen. Eine solche Ausbildung erlaubt es, parallel zu den Vortriebsarbeiten auf dem von der Ortsbrust zurückgefahrenen Ausbausetzgerät die Streckenausbaurahmen so vorzumontieren, daß sie nach dem Transport zur unmittelbar hinter der Führungsbahn für die Konturschneidwerkzeuge liegenden Ein-

909S39/0574

- li -

baustelle dort mit Hilfe des Ausbausetzgerätes aktiv gegen den Streckenmantel verspannt werden können. Auch diese Arbeiten können jetzt zeitlich parallel zu den Vortriebsarbeiten durchgeführt werden.

Schließlich kennzeichnet sich ein weiterbildendes Merkmal der Erfindung noch dadurch, daß in das Zwangsführungssystem Lade-, Aufnahme- und Fördervorrichtungen für das beim peripheren Schlitzen und beim Lösen des Kerns der Ortsbrust anfallende Haufwerk integriert sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen/

Fig. 1 in vertikalem Längsschnitt den ortsbrustseitigen Endabschnitt einer Strecke mit einem Zwangsführungssystem für Vortriebs- und Ausbauvorrichtungen im Schema, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 den Streckenabschnitt der Fig. 1 in horizontalem Längsschnitt und das Zwangsführungssystem in der Draufsicht;

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch den Streckenabschnitt der Fig. 1 gemäß der Linie III-III mit dem Zwangsführungssystem und die Vortriebsvorrichtungen in Rückansicht, teilweise im Schnitt, und

Fig. 4 ebenfalls einen vertikalen Querschnitt durch die Vortriebestrecke gemäß der Linie IV-IV der Fig. mit einer Rückansicht auf das Ausbausetzgerät, teilweise im Schnitt.

909839/0574

Mit 1 ist in den Pig. 1 bis 4 der ortsbrustseitige Endabschnitt einer untertägigen Strecke mit hufeisenförmigem Querschnitt bezeichnet. 2 ist die Ortsbrust, während die Streckenstöße mit 3 und die Streckenfirste mit 4 bezeichnet sind. 5 ist die Streckensohle.

Die aufgefahrene Strecke 1 wird mit rinnenartig profilierten Ausbaubögen 6 besetzt. Wie Fig. 4 näher erkennen läßt, bestehen diese aus der Streckenkontur angepaßten Einzelsegmenten 7, 8, 9 und 10, die im Überlappungsbereich durch Klemmittel 11 miteinander verbunden sind. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung sind in den Fig. 1 und 2 die im erforderlichen Bauabstand a hintereinander angeordneten Ausbaubögen nur teilweise und dazu schematisiert angedeutet.

Auf der Streckensohle 5 ist ein gestellartiges Zwangsführungssystem 12Angeordnet (Fig. 1 und 2), welches durch nicht näher dargestellte Vorschubaggregate entsprechend dem Streckenvortrieb der Ortsbrust 2 kontinuierlich folgend verlagert werden kann. Das Zwangsfiihrungssystem weist eine sich im wesentlichen söhlig erstreckende längsgerichtete Führungsbahn 13 sowie eine dazu annähernd rechtwinklig etwa quer zur Streckenlängsrichtung verlaufende periphere Führungsbahn 14 auf.

An der entsprechend der bogenförmigen Streckenkontur ausgebildeten peripheren Führungsbahn Ik sind zwei Werkzeugsupporte 15 (Fig. 1 und 3) gleitend zwangsgeführt. Die Antriebsorgane für die Supporte sind zur Erhaltung der Zeichnungsübersichtlichkeit fortgelassen. Die Supporte tragen Meißel 16, mit denen in der Ortsbrust ein schmaler, konturgenauer peripherer Entspannungsschlitz 17 voreilend erzeugt wird. Zur Herabsetzung der MeiAel-Schneidkräfte sind den Meißeln Hochdruckwasserdüsen 18 zugeordnet.

909839/0574

2813U3

Auf der durch zwei im Seitenabstand zueinander versetzte Träger 19 gebildeten söhligen Führungsbahn 13 ist eine Teilschnittmaschine in Form einer Schlagkopfmaschine 20 in Streckenlängsrichtung zwangsgeführt (Fig. 1 bis 3). Auf dem portalartigen Gleitsupport 21 ist ein teleskopierbarer Schwenkarm 22 drehbar gelagert, der endseitig den Schlagkopf 23 mit dem Abkeilwerkzeug 24 trägt. Die Antriebe für die Schlagkopfmaschine sind nicht eingezeichnet. Mit Hilfe der Schlagkopfmaschine wird der durch den örtlich voreilend erzeugten peripheren Entspannungsschlitz 17 gelockerte Restkern 25 der Ortsbrust 2 zeitlich parallel gelöst. Das beim Schlitzen und Lösen anfallende Haufwerk wird von einer sohlenseitigen Ladevorrichtung 26 aufgenommen und einem in das Zwangsführungssystera 12 integrierten Fördermittel 27 zugeführt, das das Haufwerk einem nachgeschalteten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Streckenfördermittel übergibt.

Wie die Fig. 1, 2 und 4 zu erkennen geben, ist auf höher liegenden Schienen 28 'der Führungsbahn 13/ein Ausbausetzgerät 29 in Streckenlängsrichtung verfahrbar. Der Rahmen 30 des Gerätes ist so ausgebildet, daß er die Schlagkopfmaschine 20 einwandfrei überfahren kann. Das Ausbausetzgerät weist Vorrichtungen 31, 32 auf,, die zur Vormontage, zum Transport und zum aktiven Setzen der Ausbaubögen 6 dienen. Die Vorrichtungen sind höhenverstellbar bzw. verschwenkbar und längenveränderbar, so daß der gemäß Fig. 4 auf dem Ausbausetzgerät 29 vormontiert gelagerte Streckenausbaubogen 6a an der unmittelbar hinter der peripheren Führungsbahn 14 liegenden Einbaustelle aktiv gegen den konturgenau herausgearbeiteten Streckenmantel 3, 4 gesetzt werden kann. Die Fig. 1 und 2 lassen erkennen, daß dem Ausbausetzgerät eine Montagehilf svorrichtung 33 zugeordnet ist, mit der die einzelnen Segmente 7'_a 8', 9', 10' in die Montagepositionen auf dem Ausbauset zgerät verlagert werden können. In der strichpunktiert ein-

909839/0574

2813U3

gezeichneten Stellung wird gerade der aus den beiden Firstsegmenten 8¹ und 9' bestehende Firtstabschnitt eines Bogens auf das Gerät 29 gehoben.

909839/057*

Leerseite

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Vortreiben und Ausbauen einer untertägigen Strecke, bei welchem der Konturbereich des Streckenquerschnitts und der innere Restquerschnitt der Strecke im wesentlichen gleichzeitig erzeugt bzw. hereingewonnen und das dabei anfallende Haufwerk kontinuierlich abgefördert werden und bei welchem während des Vortriebs die aus Einzelsegmenten bestehendenStreckenausbaurahmen in einem von der Ortsbrust abgesetzten Streckenbereich wenigstens teilweise zusammengebaut, in diesem vormontierten Zustand zum Einbauort vorgebracht und hier direkt gegen den Streckenmantel gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Streckenstöße (3) und der Streckenfirste (4) ein peripherer Entspannungsschlitz (17) entsprechend der geforderten Streckenkontur voreilend erzeugt und der dadurch entspannte Restkern (25) der Ortsbrust (2) zeitlich parallel, jedoch dem Schlitztiefsten nacheilend gelöst werden_s wobei die vormontiert zur Ortsbrust (2) vorgebrachten Streckenausbaurahmen (6·) mit nur geringer zeitlicher Distanz zu der stetig weiter wandernden Schlitzmündung im vorgegebenen Bauabstand (a) aktiv gegen den Streckenmantel (3» ¹O verspannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet s daß der periphere Entspannungs

schlitz (17) einerseits und der Restkern (25) andererseits durch unabhängig voneinander geführte und steuerbare Werkzeuge (16, 18 bzw. 24) erzeugt bzw. gelöst werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Entspannungsschlitz (17) mittels durch Hochdruckwasserstrahlen unterstützter Konturschneidwerkzeuge (l6) hergestellt und der Restkern (25) durch Abkeilen gelöst werden.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß im ortsbrustseitigen Endabschnitt (1) der Vortriebsstrecke ein der sich kontinuierlich vorverlagernden Ortsbrust (2) zeitlich parallel nachführbares Zwangsführungssystem (12) mit mindestens zwei in annähernd rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen angeordneten Pührungsbahnen (I3, 14) vorgesehen ist, von denen eine sich etwa quer zur Streckenlängsrichtung erstreckende periphere Führungsbahn (I¹I) Konturschneidwerkzeuge (l6) zur Erzeugung des Entspannungsschlitzes (17) und wenigstens eine im wesentlichen in Streckenlängsrichtung verlaufende Führungsbahn (13) Kerngewinnungswerkzeuge (24) sowie ein Ausbausetzgerät (29) tragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kerngewinnungswerkzeuge (24)

909839/0574

813143

und das Ausbausetzgerät (29) auf ihren Führungsbahnen (19 bzw. 28) sich einander überlappend verfahrbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Konturschneidwerkzeuge durch einem Fahr- oder Gleitsupport (15) zugeordnete Meißel (16) mit Hochdruckwasserdüsen (18) gebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Kerngewinnungswerkzeuge (24) Bestandteil einer Teilschnittmaschine sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Kerngewinnungswerkzeuge durch eine Schlagkopfmaschine (20) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausbausetzgerät (29) mit Vorrichtungen (31» 32) zum Aufnehmen, Transportieren und Justieren von aus Einzelsegmenten (7¹, 8', 9¹, 10·) bestehenden, insbesondere rinnenartig profilierten Ausbaubögen (6¹) versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in das Zwangsführungssystem

909839/057*

(12) Lade-, Aufnahme- und Fördervorrichtungen (26, 27) für das beim peripheren Schlitzen und beim Lösen des Kerns (25) der Ortsbrust (2) anfallende Haufwerk integriert sind.

909839/0574