DE2815149C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Hochbrechen eines Schachtes durch Aufwärtsbohren aus dem Vollen - Google Patents

Description

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkranz (109) mittels auf der Ausbauhubvorrichtung (106) ruhende Federn (172) abgestützt ist, dit bei Überschreiten einer vorbestimmten Last soweit zusammengedrückt werden, daß der Drehkranz (109) auf der Ausbauhubvorrichtung (106) aufsitzt und an einer Drehbewegung gehindert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstützvorrichtung (104) zum zeitweiligen Abstützen des eingebauten Bohrgestän ges (102) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstützvorrichtung (107) zum zeitweiligen Abstützen der bereits eingebauten Schüsse (105) der Ausbausäule (16) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 2um Abfördern des beim Bohren anfallenden Haufwerks an der Ausbauhubeinrichtung (106) eine Fördervorrichtung (108) vorgesehen ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (108) aus einer um die Schachtlängsachse rotierenden Kratzerplatte (144) besteht, die durch einen eigenen Motor (152) antreibbar ist

12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidrollenhalterungen (202) verschwenkbar oder verschiebbar am Bohrkopf (101) gelagert sind, und daß sie entweder in ihrer Arbeitsstellung oder in ihre den Durchmesser des Bohrkopfes (101) verkleinernden Ruhestellung ' bringbar und dort arretierbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bohrgestänge statt des Bohrkopfes (101) eine aus einer Kolbenstange (25), einem Zylinder (28) und Stützen (26) bestehende Abstützvorrichtung (24) zur Abstützung des firstseitigen Abschlusses (27) des Schachtes anbringbar ist, welche beim Andrücken gegen den firstseitigen Abschluß (27) des Schachtes regenschirmartig ausbreitbar ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochbrechen eines Schachtes durch Aufwärtsbohren aus dem Vollen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.

Bei dem Betrieb unter Tage ist es häufig erforderlich, daß Schächte nach oben getrieben werden. Beispielsweise wird in Roherzablagerungen das Roherz häufig in einem Tonbett auf einem ha en Gestein gefunden. Das Roherz ist daher nicht vor oben her zugänglich, sondern muß durch einen ansteigenden Schacht, der seine Sohle auf dem harten Gestein hat, abgebaut und gefördert werden. Um einen derartigen Schacht hochzubrechen, sind verschiedene Verfahren bekannt, von denen eines den Schacht durch Aufwärtsbohren aus dem Vollen vortreibt (Coal Age, Juli 1976, Seiten 118 und 119). Zum Abstützen des Bohrkopfes wurde \orgeschlagen, hinter dem Bohrkopf eine Abspreizvorrichtung vorzusehen, mit der der Bohrkopf in dem aufgefahrenen Grubenbau abstützbar ist. Dabei ist ein die Abspreizvorrichtung und den Bohrkopf in der Ausgangsstellung koaxial umgebendes und mit der Tragkonstruktion eines kraftbetriebenen Schritthubwerks verbundenes Stützrohr vorgesehen, wobei hubwerkseitig der Abspreizvorrichtung Trag- und Stützelemente anschließbar sind, welche mittels des Schritthubwerkes abstütz- und vorschiebbar sind.

Aus der US-PS 38 40 272 ist eine Bohrmaschine zum Aufwärtsbohren eines Schachtes aus dem Vollen bekannt, bei dem der Bohrkopf mittels eines Stützrohres abgestützt wird. Das Stützrohr besteht aus einem kreisförmigen Mittelteil mit mehreren sich radial von dem Mittelteil erstreckenden Stabilisierungsrippen. Zwischen den Rippen wird das Gesteinsmaterial einer Gesteinssammel- und Fördereinrichtung zugeführt.

Zum Verschwenken der Bohrmaschine ist es aus der US-PS 39 99 616 bekannt, die Grundplatte mittels

Hydraulikmotoren zu schwenken.

Der Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt in erster Linie darin, daß es nicht möglich ist, die Seitenwand während des Bohrens abzustützen, wodurch der ausgebrochene Schacht durch das Lösen von Gesteinsbrocken seine Form verliert Hierdurch wird der Schacht zum Führen des Bunrkopfes ungeeignet, wobei insbesondere durch Zusetzen des Schachtes mit herabgefallenem Gestein die Gefahr des Blockierens des Bohrkopfes gegeben ist. Weiter ist es für das Bedienungspersonal aufgrund der Gefahr von herabfallendem Gestein gefährlich, sich in der Zone unterhalb des Schachtes aufzuhalten bzw. in dem Schacht selbst zu arbeiten. Es ist zwar beim sog. »Rohrdurchpreßverfahren«, als auch beim bohrenden Schachtabteufen is bekannt, die Ausbauschüsse dem Bohrkopf folgend in den Schacht einzubringen.

Aufgrund der völlig unterschiedlichen Arbeitsweise beim Hochbrechen eines Schachtes is* es bisher jedoch nicht möglich gewesen, dem Bohrkopf folgend Ausbau-Schüsse in den Schacht einzubringen, um die oben beschriebenen Nachteila dieses Verfahrens auszuräumen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. mit der nach jedem Bohrhub gleichzeitig der Ausbau des Schachtes um eine Schußlänge dem Bohrkopf nachgeführt und in den Schacht eingeschoben wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche ϊ und 4 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, einen Schacht durch Aufwärtsbohren über den gesamten Querschnitt hochzubrechen, und abschnittsweise dem Bohrkopf folgend Ausbauschüsse in den Schacht einzubringen, wodurch eine exakte Führung des Bohrkopfes auch in weichem Material gewährleistet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt einer Grubenanlage, in der die vorliegende Erfindung verwendbar ist;

F i g. 2a und 2b Ansichten der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

F i g. 3a und 3b eine Vorrichtung zum Abstützen des firstseitigen Abschlusses des Schachtes;

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung; F i g. 5 eine vergrößerte Teilansicht der Vorrichtung;

Fig. 6 bis 10 perspektivische Ansichten der Abstützvorrichtung des Bohrgestänges;

F i g. 11 bis 16 perspektivische Ansichten der Abstützvorrichtung der Schüsse; F i g. 17a und 17b Schnittansichten des Bohrkopfes;

Fig. 18 eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 17 dargestellten Bohrkopfcs;

Fig. 19 eine vergrößerte Ansicht des Bohrkopfes eines anderen Ausführungsbeispiels; und

Fig.20 eine vergröl'e Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Bohrkopfes.

In den in F i g. 1 dargestellten Roherzlagerstätten c, d und e befindet sich das Erz nicht in dem harten Gestein 1, sondern in dem losen Gestein, wodurch es erforderlich ist, sich von unten her durch einen nach oben gerichteten Schacht 4 an die Roherzlagerstätten heranzuarbeiten, weil es schwierig ist, diese durch einen langen ebenen Stollen zu erreichen. Zur Abstützung der Seitenwand werden Schüsse bestimmter Länge verwendet Wenn sich der Bohrkopf weiter in den Schacht hineinbewegt, werden an der Unterseite weitere Schüsse angefügt, und die gesamte Ausbausäule veiter ji den Schacht hineingedrücku Wenn der Schacht bis zu der gewünschten Länge ausgebrochen ist muß der Firstseitige Abschluß des Schachtes abgestützt werden, um die Vorbereitung zum Vortrieb eines horizontalen Stollens zu treffen. Es ist möglich, als Abstützung den sich am firstseitigen Abschluß befindenden Bohrkopf selbst zu verwenden, jedoch ist eine derartige Abstützung unerwünscht da der Bohrmeißel unter Umständen anderweitig verwendet werden muß bzw. das Vorhandensein der Bohrkopfführungseinrichtung das Vortreiben des Stollens erschwert

Um den firstseitigen Abschluß des Schachtes geeignet abzustützen wird vorgeschlagen, den Durchmesser des Bohrkopfes so zu verringern, daß er durch die Ausbausäule 16 hindurch abgesenkt werden kann. Der Bohrmeißel wird dann durch eine Abstützvorrichtung ersetzt, die bis zu dem firstseitigen Abschluß durch die Ausbausäule nach oben bewegt und dort regenschirmartig ausgebreitet wird.

Der Ausbruch des Schachtes wird von einem Bohrkopf 101 durchgeführt, der auf einem Bohrgestänge 102 befestigt ist. Der Bohrkopf 101 weist mehrere Bohrmeißel auf, die zur Verminderung des Bohrkopfdurchmessers einschwenkbar ausgebildet sind. Unter dem Bohrkopf 101 befindet sich eine Bohi kopfführungseinrichtung 12, die ebenfalls einschwenkbar ausgebildet ist. Die Bohrkopfführungseinrichtung 12 wird nach oben längs der Seitenwand und in Berührung mit dieser hinaufgeschoben, und verhindert, daß sich in dem Bohrgestänge Schwingungen ausbilden.

Das Bohrgestänge 102 besteht aus aufeinanderfolgend miteinander verbundenen Bohrstangen gleichförmiger Länge, wobei die unterste Stange an einem Antriebskopf 119 befestigt ist Der Antriebskopf 119 bewirkt die Drehung des Bohrgestänges 102 und ist mittels zwei hydraulisch betriebener Schubkolbengetriebe 124, 124' abgestützt. Der Antriebskopf 119 wird um die Länge einer Bohrstange angehoben. Darauf wird eine Abstützvorrichtung 104 für das Bohrgestänge betätigt und der Antriebskopf 119 von dem Bohrgestänge getrennt und abgesenkt. Am Antriebskopf 119 wird eine neue Bohrstange 102 angebracht und nach oben zum oberen Ende des Bohrgestänges 102 bewegt und durch eine Drehbewegung einer Bohrstangenpositioniereinrichtung 126 mit dem Bohrgestänge ausgerichtet. Zum Abstützen des ausgebohrten Schachtes werden Schüsse 105 in den Schacht eingebracht. Die Schüsse bestehen aus einzelnen Segmenten, die mittels anabhängig von dem Schubkolbengetrieben 124, 124' arbeitenden Schubkolbengetrieben bzw. Zylindern 156, 156' in den Schacht eingeschoben werden. In Fig. 2a sind die Zylinder 156, 156' so gezeigt, daß sie die Schubkolbengetriebe 124, 124' überdecken, d.h. die Zylinder 156, 156' sind gegenüber den Schubkolbengetrieben 124, 124' in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene mit Abstand angeordnet und können unabhängig angetrieben werden. Die Ausbauhubvorrichtung wird somit von den vier Zylindern 156,156' abgestützt.

Wenn einer oder mehrere Schüsse eingefügt werden sollen, wird das untere Ende der Ausbausäule 16 am benachbarten Gestein abgestützt oder mittels einem Ankerseil gehalten. Die Zylinder 156,156' bewirken das Absenken der Ausbauhubvorrichtung 106. Bei abge-

senkter Ausbauhubvorrichtung 106 wird ein neuer Schuß durch Zusammenfügen einzelner Segmente ausgebildet und am unteren Ende der Ausbausäule 16 befestigt. Nachfolgend werden die Zylinder 156, 156' gemeinsam betätigt, um die Ausbausäule um die Höhe des hinzugefügten Schusses 105 anzuheben.

Am oberen Ende der Ausbausäule 16 ist ein Schaufelteil 19 angebracht, um die Schüsse 105 so zu führen, daß sie nicht an der ausgebrochenen Seitenwand scheuern. Das Schaufelteil 19 weist einen größeren Durchmesser als die Schüsse 105 auf und verhindert so ein Blockieren der Ausbausäule durch in dem Kreisring zwischen der Ausbausäule 16 und der Seitenwand befindliches ausgebrochenes Material.

Das Verschieben der Schüsse 105 und des Bohrgestänges 102 wird mittels einer Steuereinrichtung 20 durchgeführt, so daß im Bereich unterhalb des Schachtes keine Bedienungsperson arbeiten muß.

Das hinunterfallende ausgebrochene Material wird auf der Ausbauhubvorrichtung 106 aufgehäuft und dort mit Hilfe einer drehbaren Kratzplatte 144 durch in der Ausbauhubvorrichtung 106 vorgesehene öffnungen zu einem Förderband gefördert.

Wenn der Schacht fertig ausgebohrt ist, werden der Bohrkopf 101 und die Bohrkopfführung 12 in ihrem Durchmesser vermindert, so daß sie kleiner als der Innendurchmesser der Ausbausäule 16 werden. Dann werden die Stangen des Bohrgestänges 102 in umgekehrter Reihenfolge gelöst, und der Bohrkopf 101 und die Bohrkopfführung 12 aus der Ausbausäule entfernt.

In Fig. 2b ist ein in Arbeitsrichtung vorne liegendes Luftpolster 23 gezeigt, das zum Abstützen der Seitenwand zwischen dem Bohrkopf 101 und der Bohrkopfführung 12 mittels Druckluft dient.

Wenn es notwendig ist, den firstseitigen Abschluß nach der oben erwähnten Demontage des Bohrkopfes 101 abzustützen, wird eine Abstützvorrichtung 24 an der Oberseite des Bohrgestänges 102 befestigt. Die Abstützvorrichtung 24 ist regenschirmartig zusammenzieh- und auseinanderspreizbar und wird, wenn sie den firstseitigen Abschluß durch aufeinanderfolgendes Zusammenfügen der Stangen erreicht hat, mittels Einschieben einer Kolbenstange 25 in einem oberen Zylinder 28 ι nd Abstützen über Stützen 26 voll ausgespreizt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 4 zeigt den Bohrkopf 101 mit einem Bohrmeißelträger 110 mit mehreren Trägerplatten, die um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt angeordnet ςϊηΗ und mittpk einer ?eTUra!en Stange 113 verbunden sind, die in der Mitte der Trägerplatten angeordnet ist. Unterhalb der Stange 113 ist eine Anschlußstange 111 vorgesehen, die an der Mitte der unteren Fläche des Bohrmeißelträgers 110 befestigt ist Der Bohrmeißelträger 110 weist einen zentralen, an einer an der Oberseite des Bohrmeißelträgers 110 vorgesehenen Öffnung befestigten Bohrmeißel 114 und mehrere an den Trägerplatten befestigte Rollmeißel 112 auf.

Bei dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der mittlere Bohrmeißel 114 ein Dreikegel-Rollenmeißel mit drei im Abstand angeordneten Meißelkörpern, von denen jeweils die Oberseite dem Mittelpunkt zugewandt ist, um eine Drehbewegung im Betrieb zu ermöglichen, wie dies aus der Ölbohrtechnik bekannt ist Die Rollenmeißel 112 und 112' sind Kegelmeißel. Um die Drehbewegung der Kegelmeißel zu ermöglichen.

sind die Mittelpunkte ihrer gegenüberliegenden Deckkreise gelagert.

An der Seitenfläche der Rollenmeißel 112, 112' und dem zentralen Bohrmeißel 114 sind Bohrzähne vorgesehen, die mit der Gesteinsoberfläche in Eingriff kommen, um beim Drehen und Vorschieben des Bohrkopfes 101 ein Abtragen des Gesteins zu bewirken. Zur Verlängerung der Lebensdauer der Meißel wird jeder Meißel angetrieben, wodurch ein gleichmäßiges Abtragen des

ίο Gesteins gewährleistet ist.

Im folgenden soll die Bohrweise des Bohrkopfes 101 näher erläutert werden. Durch die Drehung des zentralen Bohrmeißels 114 wird eine Führungsbohrung ausgebildet. Diese Führungsbohrung wird, wenn der Meißel gedreht und angehoben wird schrittweise mittels der Rollenmeißel 112 und 112' vergrößert, wodurch schließlich der Schacht im beabsichtigten Durchmesser ausgebildet wird. Da die Mitte der zentralen Schneideinrichtung mit der Mitte der Roilenmeißelgruppe fluchtet, fällt die Achse der Führungsbohrung mit der Achse des ausgebrochenen Abschnitts des Schachtes zusammen, wodurch auch die Achse einer jeden vergrößerten Bohrung mit der Achse der Führungsbohrung zusammenfällt. Auf diese Weise wird eine Krümmung beim Vortrieb verhindert.

Da, wenn die Bohrtätigkeit beendet ist, die Schüsse 105 dicht bis zum Bohrkopf 101 hinaufgeschoben sind, und da weiter der Außendurchmesser des Bohrkopfes 101 größer als der Innendurchmesser der Schüsse ist, ist es zum Absenken des Bohrkopfes 101 durch die Ausbausäule notwendig, am Bohrkopf 101 einen Einschwenkmechanismus vorzusehen.

Ein derartiger Einschwenkmechanismus ist in F i g. 4 dargestellt. Die untersten Rollenmeißel 112' sind an beweglichen Bohrmeißelplatten 116 befestigt, die jeweils mittels eines Stiftes an der untersten Trägerplatte des Bohrmeißelträgers 110 befestigt sind. Die Bohrmeißelplatte ist rund um den Stift schwenkbar angeordnet.

Während des Bohrens ist der bewegliche Bohrmeißel 116 an der unleren Trägerplatte mittels Bolzen befestigt, die sich in einer nach außen vorspringenden Stellung befinden. Wenn das Bohren beendet ist, werden die Bolzen zurückgezogen und die bewegliche Bohrmeißelplatte 116 um den Stift geschwenkt wodurch die Rollenmeißel 112 in eine andere vorbestimmte Winkellage geschwenkt werden können, in der die Rollenmeißel mittels Bolzen befestigt bzw. festgespannt werden, um eine Verringerung des Bohrkopfdurchmessers zu bewirken.

Beim Einschwenken wird die Seitenwand von den Schüssen 105 und der firstseitige Abschluß mittels des Bohrkopfes 101 abgestützt wodurch eine Bedienungsperson ohne Gefahr in die Ausbausäule gelangen kann, um das Verringern des Bohrkopfdurchmessers zu bewirken. An jedem der Schüsse 105 ist eine ausziehbare Leiter vorgesehen, die zum Hindurchklettern durch die Ausbausäule von der Bedienungsperson verwendet werden kann.

Die zentrale Stange 113 des Bohrmeißelträgers 110 ist hohl und weist mehrere seitliche Schlitze auf, die dazu dienen, durch das Gestänge 102 Druckluft einzublasen, um den Schacht während der von Hand ausgeführten Arbeiten zu belüften.

Alternativ können ebenfalls andere Einschwenkmechanismen verwendet werden. Beispielsweise gibt es eine Verbindung, mit der die beweglichen Bohrmeißelplatten 116 nach oben und unten geschwenkt werden

können, wodurch beim Nachuntenschwenken eine Verringerung des Durchmessers bewirkt wird. Ebenfalls können automatische Einschwenkeinrichtungen verwendet werden, mittels denen die Rollenmeißel 112' bewegt werden. Derartige Einrichtungen können mit Druckluft, einem Drahtseil und dergleichen arbeilen, wodurch es möglich ist, den Bohrkopfdurchmesser zu verringern, ohne daß eine Bedienungsperson in die Ausbausäule klettern muß.

Das in Fig.4 gezeigte Bohrgestänge 102 ist zylindrisch ausgebildet und fest miteinander verbunden. Das Bohrgestänge 102 dient zur Verbindung des Antriebskopfes 119 der Bohrstangenvorschubvorrichtung 103, wobei eine Anschlußstange 111 am unteren Teil des Bohrkopfcs 101 befestigt ist. Somit stützt das !5 Bohrgestänge 102 den Bohrkopf 101 und überträgt auf diesen ein Drehmoment und eine Schubkraft.

Das Bohrgestänge 102 wird in eine Stellung gebracht (siehe F i g. 5), die zum Anschluß einer weiteren Stange 102' geeignet ist. Dabei werden zwei Paßstifte 118 an der Bohrstange in zwei am unteren Ende des Gestänges 102 vorgesehene Bohrungen eingeschoben. Eine oder mehrere hochzugfeste Schrauben 122 stellen die Verbindung der Bohrstange mit dem Bohrgestänge 102 her. Um ein Lösen der Schrauben zu verhindern, sind Federringe 123 vorgesehen. Zwischen der Bohrstange und dem Bohrgestänge 102 ist ein aus Gummi bestehender O-Ring vorgesehen, um an der Verbindungsstelle ein Austreten von Druckluft zu verhindern. Die Verbindung der einzelnen Bohrstangen kann ebenfalls durch eine Verbindung, bestehend aus Außen- und Innengewinde hergestellt werden, die durch Drehen des Antriebkopfes 119 festgezogen wird.

Ein in der Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 angeordneter hydraulischer Motor dient zum Antrieb des Antriebkopfes 119. Bei der Vertikalbewegung der Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 sind zur Führung Führungssäulen 125 und 125' vorgesehen.

In den Fig. 5—10 ist die Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 und das Verfahren zum Ansetzen einer neuen Stange dargestellt. Weiter ist ein Teil einer Abstützvorrichtung 104 für das Bohrgestänge 102 dargestellt, um das Bohrgestänge zeitweise abzustützen. Mittels einer Stangenpositioniereinrichtung 126 wird eine neue Bohrstange dem Antriebskopf 119 zugeführt.

Der Antriebskopf 119 in der Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 treibt den Bohrkopf 101 mittels des Bohrgestänges 102 an, während das Schubkolbengetriebe 124, 124' den Bohrkolben 101 mit Hilfe des Bohrgestänges 102 nach oben schiebt. Aufgrund der erzielten Rotations- und Hubkraft arbeitet der Bohr* kopf 101 irdisches Gestein heraus und fährt nach oben, bis die Kolbenstange in jedem der Schubkolbengetriebe 124 und 124' ihre oberste Lage erreicht Das Gestänge 102 wird dann von der Abstützvorrichtung 104 gehalten, die an der Ausbauhubvorrichtung 106 angebracht ist Die Ausbauhubvorrichtung 106 umfaßt Halteplatten 140, 140', die von einem Rahmen 136 abgestützt und geführt werden, die Abstützvorrichtung 104 ist derart ausgebildet, daß sie mittels der Antriebskraft der aus hydraulischen Zylindern bestehenden hydraulischen Vorrichtung 134 geöffnet und geschlossen werden kann. Fig.6 zeigt die Abstützvorrichtung 104 in offenem Zustand.

Die Stangenpositioniereinrichtung 126 umfaßt einen Greifer 128 zum Ergreifen einer neuen Bohrstange an ihrem unteren Absatz 138 und einen Arm 130 zum Versetzen der derart ergriffenen Stange, und eine Trägerstange 132 zum schwenkbaren Lagern des Arms 130. Der Greifer 128 wird mittels einem in ihm angeordneten hydraulischen Zylinder geöffnet und geschlossen, um die neue Stange automatisch zu halten und freizugeben.

Fig.7 zeigt die vom Greifer 128 umfaßte Stange, wobei sich das Gestänge 102 in der oberen Lage befindet. Das Betätigen der hydraulischen Vorrichtung 134 bewirkt, daß die oben erwähnten Halteplatten 140, 140' mit dem Absatz 138 der untersten Stange des Gestänges 102 in Eingriff kommen, wodurch die Halteplatten 140, 140' das Gestänge 102 abstützen. Anschließend werden hochfeste Schrauben, die den Antriebskopf 119 mit dem Gestänge 102 verbinden,

gwirai uiiu uaa \jvotongw i\/x. iwyiimit um uv.i Abstützvorrichtung 104 in Eingriff (siehe Fig.8). Die Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 wird dann abgesenkt, um den Antriebskopf 119 von der untersten Stange zu trennen. Die Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 wird in ihrer untersten Stellung gehalten (siehe F ig. 9).

Darauf wird der Arm 130 der Stangenpositioniereinrichtung 126 um die Trägerstange 132 geschwenkt, um die neue Stange über dem Antriebskopf 119 anzuordnen. Zwei nach oben vorspringende Stifte 118a und 118a', von denen einer länger als der andere ist, sind auf der Flanschanschlußfläche des Antriebskopfes 119 vorgesehen. Um eine fluchtende Ausrichtung der neuen Stange mit dem Bohrgestänge 112 zu erreichen, wird der Antriebskopf 119 langsam gedreht und gleichzeitig die Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 langsam hinaufgeschoben bis der längere Stift 118a mit einer entsprechenden Bohrung an der unteren Flanschanschlußfläche des Gestänges 112 in Eingriff kommt. Da der Stift 118a abgeschrägt ist, kann die neue Stange exakt in der vorbestimmten Relativstellung zum Antriebskopf 119 aufgrund der Feineinstellung, die zwischen diesen Teilen durchgeführt wird, angeordnet werden. Die neue Stange wird dann um den Stift 118a als Drehpunkt geschwenkt, wodurch der kürzere Stift 118a' mit der anderen Bohrung in der neuen Stange ausgerichtet wird.

Nachfolgend wird die Bohrstangenvorschubvorrichtung 103 weiter angehoben, wodurch die neue Stange auf dem angeschrägten Abschnitt des kurzen Stiftes 118a gleitet bis eine fluchtende Verbindung der oberen Flanschanschlußfläche des Antriebkopfes 119 hergestellt ist.

Die oben beschriebene Verbindung macht die mühsame Einstellung der fluchtenden Ausrichtung der neuer. Stange mit dem Antriebskopf 119 überflüssig, die gewöhnlich bei einer Schraubenverbindung vorzunehmen ist.

Darauf wird die neue Stange mit der unteren Stange des Gestänges 102 verbunden. Zwei abgeschrägte Stifte 1186 und 1186' von denen der eine länger als der andere ist, sind in gleicher Weise am oberen Ende der neuen Stange angeordnet und können mit Bohrungen fluchtend ausgerichtet werden. Der Greifer 128 der Stangenpositioniereinrichtung 126 gibt die neue Stange frei, die mit hochfesten Schrauben am oberen und unteren Ende befestigt wird. Schließlich wird die Abstützvorrichtung 104 gelöst, wodurch das Gestänge 102 zum nachfolgenden Bohren bereit ist (siehe Fig. 10).

Entsprechend dem in Fig.4 gezeigten Beispiel umfaßt die Fördervorrichtung 108 für ausgebrochenes Material zwei Kratzplatten 144, die sich an der oberen

Fläche der Bohrstangenvorschubvorrichtung 116 um das Gestänge 102 drehen, und ein zylindrisches Teil 146, das zum Antrieb mit den Kratzplatten 144 verbunden ist.

Das zylindrische Teil 146 wird von der Ausbauhubvorrichtung 106 abgestützt, wobei zwischen diesen Teilen Lagerkugeln 148 angeordnet sind, so daß sich das zylindrische Teil 146 frei drehen kann. Am unteren Ende des zylindrischen Teils 146 ist eine Verzahnung 150 ausgebildet, mittels der eine Antriebskraft des hydraulischen Motors 152 auf die Kratzplatten 144 über das Zylinderteil 146 übertragen wird.

Die aus Schüssen 105 bestehende Ausbausäule 16 dient zum Sammeln des ausgebrochenen Materials, das durch die Ausbausäule 16 nach unten fällt und auf der Oberfläche der Ausbauhubvorrichtuiig 106 angehäuft wird. Um den Aufprall des fallenden Materials zu dämpfen, ist die Oberfläche der Ausbauhubvorrichtung 106 mit einer Gummiplatte abgedeckt. Das Material, das auf die Ausbauhubvorrichtung 106 fällt wird von den Kratzplatten 144 bei deren Drehbewegung abgetragen und durch eine öffnung 142 aus dem Schacht ausgetragen. Unter der öffnung 142 ist eine Rohrrutsche angeordnet, die das ausgebrochene Material einem Förderband zuleitet.

Die Ausbauhubvorrichtung 106 umfaßt die Fördereinrichtung 108 für ausgebrochenes Material, die Abstützvorrichtung 104, sowie eine einen Drehkranz 109 aufweisende Rahmensegmentdrehvorrichtung, die nachfolgend beschrieben wird. In den Fig. 11 —16 ist das Verfahren zum Anfügen eines neuen Schusses und die Vorrichtung zum Einschieben eines Schusses dargestellt.

Der Schuß 105 weist an seiner Seitenfläche Vertiefungen 158 auf, von denen jede eine Haltestange 160 der Ausbauhubvorrichtung 106 aufnimmt. In F i g. 5 sieht man, daß die Haltestange 160, die mit der Führungssäule 125 verschraubt ist, zur Seitenwand des Rahmensegments 105 hin mittels einer Feder 162 vorgespannt ist. In dem in F i g. 11 gezeigten Betriebszustand stützt die Abstützvorrichtung 107 die aus Schüssen 105 bestehende Ausbausäule 16 ab und verbleibt unabhängig von der nach unten gerichteten Bewegung der Ausbauhubvorrichtung 106 in derselben Stellung, wodurch das Lösen des Schusses von der Ausbauhubvorrichtung 106 erreicht wird. In der untersten Stellung der Ausbauhubvorrichtung 106 werden die hydraulischen Zylinder 156 und 156' angehalten, um einen neuen Schuß 105 einzusetzen.

Der Schuß 105 besteht aus zwei bogenförmigen Segmenten, die in Längsrichtung voneinander getrennt sind. Zur Sicherheit der Arbeiter soii der Zusammenbau der bogenförmigen Segmente so durchgeführt werden, daß sich die Arbeiter während des Zusammenbaus auf der Außenseite der Segmente befinden. Entsprechend sind die Verbindungsflächen der jeweiligen Segmente in radialer Richtung abgeschrägt, um das Zusammensetzen von der Außenseite her zu erleichtern.

Manchmal ist es notwendig, einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schacht in seinem Durchmesser zu vergrößern. Hierdurch ist es erforderlich, die zusammengesetzten Schüsse 105 von innen her aus ihrer Verbindung zu lösen, wobei man mit dem obersten Schuß beginnt

Um dies zu erreichen, weisen die bogenförmigen Segmente mindestens ein lösbares Teil 105' auf, das an seinen Verbindungsflächen so abgeschrägt ist, daß es an seiner Innenfläche eine spitzwinklige Kante ausbildet, so daß das Teil 105 nach innen entnommen werden kann.

Die in Fig.5 gezeigten Umfangsflansche 167 sind mittels Schrauben verbunden und können von der Innenseite durch Lösen der Schrauben gelöst werden.

Da zum Zeitpunkt des Zusammenbaus die Schrauben von der Außenseite her betätigt werden sollten, weist jedes bogenförmige Segment öffnungen 168 auf, die neben den Schraubenöffnungen angeordnet sind, um das Einsetzen der Verschraubung und deren Festziehen zu ermöglichen.

F i g. 13 zeigt ein bogenförmiges Segment, das auf den Drehkranz 109 der Ausbauhubvorrichtung 106 aufgesetzt ist.

Das bogenförmige Segment wird darauffolgend horizontal durch die Drehung der Ausbauhubvorrichtung 106 verschoben, wodurch Raum für die nachfolgenden bogenförmigen Segmente geschaffen wird. Wenn das letzte bogenförmige Segment angeordnet ist, ist ein neuer Schuß 105 fertiggestellt. Darauf werden die hydraulischen Zylinder 156 und 156' betätigt, um den Schuß zum Boden der Ausbausäule 16 anzuheben, um das neue Segment 105 anzufügen.

Es ist zu bemerken, daß nach dem Zusammenfügen auf die beschriebene Weise die Ausbauhubvorrichtung die gesamte Last der Ausbausäule tragen muß und der Reibung der Ausbausäule mit der Seitenwand des Schachtes bei der weiteren Bewegung nach oben standhalten muß.

Der Aufbau der Rahmensegmentdreheinrichtung wird im folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 5 erläutert. Der Drehkranz 109 umfaßt einen drehbaren Montageboden 169 und Lagerrollen 170 für eine Drehbewegung geringer Reibung, sowie Federn 172, die in Aussparungen an der Ausbauhubvorrichtung 106 aufgenommen sind, um die Lagerrollen 170 vorzuspannen.

Solange die Last, die auf dem drehbaren Montageboden 169 aufgebracht ist, innerhalb einer vorbestimmten Größe liegt, wird der Montageboden 169 nicht mit der Oberfläche der Ausbauhubvorrichtung 106 in Berührung treten; dadurch ist eine freie Bewegung möglich, da die Last von den Federn 172 über die Rollen 170 aufgenommen werden kann. Wenn die Belastung allerdings eine vorbestimmte Größe überschreitet, werden die Federn 172 so zusammengedrückt, daß der Montageboden 169 mit der Oberfläche der Ausbauhubvorrichtung 106 in Berührung kommt. Dadurch wird die gesamte Last der Ausbausäule beim Einschieben der

so Ausbausäule in den Schacht von der Ausbauhubvorrichtung 106 ausgenommen, während beim Aufsetzen eines neuen Schusses 105, eine Drehung des Schusses 105 zürn Ausrichten mit der Ausbausäule möglich ist

Der neu hinzugefügte Schuß 105 wird weiter angehoben (siehe Fig. 14). Da die Oberseite der Haltestange 160 der Abstützvorrichtung 107 nach unten abgeschrägt ist (siehe F i g. 5), schiebt die untere Kante der Aussparung 158 im neu hinzugefügten Schuß 105 die Haltestange 160 zum Lösen zur Seite. Das Lösen der Haltestange 160 kann auch dadurch erzielt werden, daß man eine an der Abstützvorrichtung 107 angebrachte Mutter 164 in Drehung versetzt, um die Feder 162 zusammenzudrücken.

Wenn die Haltestange 160 aus der Aussparung 158 herausbewegt ist, bewegt sich die Ausbauhubvorrichtung 106 mit der Ausbausäule 16 weiter nach oben. Diese Hubtätigkeit wird unabhängig von der Abstützvorrichtung 107 durchgeführt, wobei die Haltestange

160 an der Seitenfläche des Schusses 105 gleitet. Wenn die Aussparung im neu hinzugefügten Schuß 105 das Niveau der Haltestange 160 erreicht, wird die Stange 160 mittels der Feder 162 in die Aussparung 158 eingeschoben. Auf diese Weise wird die gesamte Last der Ausbausäule 160 von der Abstützvorrichtung 107 über die Haltestange 160 getragen.

Im folgenden soll der Einschwenkmechanismus zur Verkleinerung des Bohrkopfdurchmessers beschrieben werden.

Bei dem in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Bohrkopf 207 einen Dreikegelmeißel 209, sowie zwei abgesetzte Schneidrollen 201 zum schrittweisen Vergrößern des Schachtes auf, wobei die untere radial weiter als die obere vorspringenden Schneidrollcn 201 verschwenkbar sind.

Beim Bohren werden die unteren Schneidrollen 201 drehbar zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Schneidrollenhalters 202 abgestützt. Dieser Schneidrollenhalter 202 wird von einem Schneidrollenvorschub 203 getragen, der an einem Bohrstangenkopf 204 mittels eines Stiftes oder einer Schraube 205 befestigt ist, die fest am Bohrstangenkopf 204 befestigt ist (siehe Fig. 18). Durch weiteres Festspannen des Schneidrollenvorschubs 203 mittels mehrerer kleiner Schrauben 206 kann der Schneidrollenvorschub 203 an dem Bohrstangenkopf 204 befestigt werden.

Fig. 19 zeigt den Mechanismus zum Verschwenken des Schneidrollenvorschubs 203. Die kleinen Schrauben 206 sind gelöst, wobei der Schneidrollenvorschub 203 lediglich mittels des Stiftes bzw. der Schraube 205 mit dem Bohrstangenkopf 204 verbunden ist. Da der Kopf der Schraube 205 von einem Anschlag 211 gehalten wird, und da ferner eine Mutter 210 an der Oberfläche des Schneidrollenvorschubs 203 mittels Schweißen oder einer sonstigen Arretierung befestigt ist, wird durch ein Lösen der Mutter 210 das Entfernen des Schneidrollenvorschubs 203 von dem Bohrstangenkopf 204 bewirkt und somit die Schwenkbewegung des Schneidrollenvorschubs 203 erleichtert, da die Führungsfläche des Bohrstangenkopfes 204 verringert ist.

Bei dem in Fig. 19 gezeigten Beispiel weist die Vorrichtung zum Verkleinern des Bohrkopfdurchmessers eine Einrichtung 208 auf, mit der der Meißel bei seiner Drehung bzw. Schwenkbewegung unterstützt wird. Die Einrichtung 208 umfaßt eine Schraube 212, die eine drehbare Stahlkugel 213 trägt, sowie eine Schraubenbohrung 214, die durch den Bohrstangenkopf 204 hindurchgeführt ist. Die Einrichtung 208 dient zur Verminderung der Reibung zwischen dem Schneidrollenvorschub 203 und dem Bohrstangenkopf 204. Wenn die Schraube 212 in die Schraubenbohrung 214 eingeschraubt wird, wird die Schraube 212 derart angehoben, daß sie den Schneidrollenvorschub 203 durch die Stahlkugel 213 zusammen mit der Schraube 205 abstützt. Demzufolge wird das Verschwenken der Schneidrollen bei relativ geringer Reibung durchgeführt.

Das Verschwenken der Schneidrollen 201 kann auch mittels der in Fig.20 gezeigten Vorrichtung durchgeführt werden, wobei das Verschwenken nicht in horizontaler, sondern in vertikaler Richtung bewirkt wird. Es ist ersichtlich, daß bei Entfernen der kleinen Schraube 206 der Schneidrollenvorschub 203 in geeigneter Weise aufgrund seines Eigengewichts aus der in ausgezogenen Linien dargestellten Lage in die mittels strichpunktierten Linien dargestellte Lage bewegbar ist.

Da bei dieser Einrichtung die Schraube 205 und die Schraube 206 hohen Scherkräften ausgesetzt sind, ist es vorteilhaft, eine geeignete Einrichtung zum Halten der 'Schneidrollen 201 vorzusehen.

Hierzu 20 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: tet. 10 15

1. Verfahren zum Hochbrechen eines Schachtes durch Aufwärtsbohren aus dem Vollen, bei dem der gesamte Querschnitt mit einem Bohrkopf herausgebohrt wird, der über ein Bohrgestänge gedreht und über eine Vorschubeinrichtung jeweils um deren Hublänge entsprechende Abschnitte vorgeschoben wird, wobei nach Erschöpfung jeweils einer Hublänge das Bohrgestänge um einen etwa der Hublänge entsprechenden Stangenabschnitt verlängert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bohrkopf (101) folgend abwechselnd mit dem Rhythmus des Bohrvorschubes und etwa um den Betrag von dessen Hublänge die aus einzelnen Schüssen (105) zusammensetzbare Ausbausäule (16) in den Schacht hineingedrückt wird.

2. Verfahren nach Ansp.aich 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abbohren der gesamten Schachtlänge der Bohrkopf (101) in seinem Durchmesser verkleinert und durch den ausgebauten Schacht hindurch nach unten herausgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Demontage des Bohrkopfes (101) an seiner Stelle eine aus einer Kolbenstange (25), einem Zylinder (28) und Stützen (26) bestehende Abstützvorrichtung (24) am Bohrgestänge (102) befestigt und gegen den firstseitigen Abschluß (27) des Schachtes geschoben wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem über ein abschnittsweise verlängerbares Bohrgestänge mit dem Drehantrieb und der Vorschubvorrichtung verbundenen Bohrkopf, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohreinrichtung eine Ausbauhubvorrichtung (106) zum Einbau der Schüsse (105) des Schachtausbaus und zum Abstützen und abschnittsweisen Hochdrücken der Ausbausäule (16) in den bereits aufgebohrten Schacht integriert ist, die unabhängig von der mittels Schubkolbengetriebe (124, 124') angetriebenen Bohrstangenvorschubvorrichtung (103) betätigbar ist, und daß der Bohrkopf (101) in seinem Durchmesser veränderbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ausbauhubvorrichtung (106) zum Abstützen und Hochdrücken der Ausbausäule (16) ein Drehkranz (109) drehbar gelagert ist, auf dem die Ausbausäule (16) gelagert ist, und durch den auf die Ausbausäule (16) eine Drehbewegung übertragbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkranz (109) nur dann in Drehbewegung versetzbar ist, wenn die auf ihm ruhende Last eine bestimmte Höhe nicht überschrei-

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