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Verfahren und Einrichtung zum Bohren von Stollen, Tunnels u. dgl.
Die bisher bekannten, sogenannten Streckenbohrmaschinen zum Vortrieb von Bergwerkstollen und zur Kohlengewinnung beruhen auf einer mehr oder weniger gleichmässigen Abarbeitung des ganzen Kreisquerschnittes, was mit grossem Kraftverbrauch und fast völligem Zermalmen des Gesteins verbunden ist. Selbst bei Ausarbeitung mehrerer konzentrischer Ringschlitze in der Stirnfläche mittels rotierender Bohrkränze wurde bisher das dazwischenliegende Gestein gleichfalls durch Bohr-oder Stossmeissel abgelöst oder mittels Sprengung gewonnen.
Das vorliegende neue Verfahren bezweckt ausser einer techniseh wirtschaftlicheren Abarbeitung des Stollenquerschnittes und Gewinnung der Kohle in grösseren gleichartigen Stücken, die Herstellung-einer Bodenrösche zur Abführung der Stollen-und Bohrspülwässer und die Ermöglichung des Ausbaues des Stollens in demselben Arbeitsgange, wobei während des Vortriebes gleichzeitig vom Bohrwagen aus die Auskleidung mit der Holzzimmerung erfolgen kann. Das erbohrte Material wird durch eine geeignete Transportvorrichtung in üblicher Weise, jedoch durch den geschlossenen Bohrwagen hindurch, nach rückwärts befördert.
Nach dem neuen Verfahren wird gleichzeitig mit dem Erbohren tiefer konzentrischer Ringschlitze durch mehrere Bohrkränze durch einen besonderen, die Bohrspindel umgebenden Bohrkopf mit schrägen Meisseln eine weite Mittelbohrung hergestellt, von welcher aus die anstehenden Materialringe quer zu ihrer Achse abgelöst und darauf durch auf die Ringe wirkende, paarweise angeordnete Stössel die ersteren in möglichst gleichmässige Stücke zerlegt werden.
Zum Ausarbeiten der konzentrischen Rillen dient eine äussere, dem Stollendurchmesser entsprechende, als Kronenbohrer, allenfalls auch mit Stossbewegung arbeitende Bohrtrommel, sowie mehrere konzentrische Teiltrommeln, welche behufs Wasserzuführung zu den Einsatzbohrern und zwecks entsprechender Steifheit doppelwandig ausgeführt sind. Das Abschneiden der Ringe erfolgt durch eine nach Kegelflächen arbeitende Abschneidevorrichtung nach dem
Stillsetzen des Vortriebes, aber unter Rotation der Bohrvorrichtung.
Der Bohrhalter wird gleichmässig maschinell gedreht und durch den auf einer Boden- schiene und Kopfschiene laufenden Wagen mittels Schaltwerk vorgeschoben. Ein zentraler, verschiebbarer und verlängerbarer Schneckenbohrer bildet den Kopf der eigentlichen Bohrwelle, die von einem Bohrkopf mit Schrägmeisseln für die grosse Mittelöffnung umgeben ist und sowohl diesen wie die Bohrtrommel selbst auf Drehung mitnimmt. Letztere stützt sich nach rückwärts zweckmässig mittels Druckrollen gegen die Trommel des Bohrwagens. Die Stossmeissel für die Materialringe sitzen an einer, hinter den inneren Bohrkränzen angeord- neten und in der äusseren Bohrtrommel achsial geführten Traverse und stossen gleichzeitig diagonal zwischen den Bohrtrommelringen vor.
Der lange Schneckenbohrer arbeitet der ganzen Vorrichtung vor und ermöglicht bei wasserführendem Gebirge, insbesondere bei Schwimmsand, ein rechtzeitiges Erkennen der
Gefahr. Durch das Vorbohren eines weiten Vorbohrloches wird die Spannung im Gebirge beseitigt.
Die Kegelschneidevorrichtung wird nach Erbohren des Vorbohrloches langsam in der Richtung ihrer radial schräg nach vo. wärts gelegenen Bahn mittels einer Leitschraube durch
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Gewindesteuerung vorgeschoben, und durch die gleiche Vorrichtung, jedoch rascher zurückgezogen. Das beim Erbohren der Ringschlitze und beim Abschneiden der Ringe gewonnene Material wird zugleich mit den zerschlagenen Ringen vermittelst einer in die Bohttrommel eingebauten Transportschnecke in sonst bekannter Weise nach hinten geschoben, beim Bohrwagen von der Transporteinrichtung aufgenommen und durch die Wagentrommel hindurch zurückbefördert.
In demselben Arbeitsgang erfolgt die Ausarbeitung der Bodenrösche vom Bohrwagen aus durch eine einsenkbare Bohrvorrichtung, die aus dem Stirnquerschnitt eine halbkreisförmige Bodenrinne ausschneidet, wobei der erbohrte Kern durch die eine kleine Hohltrommel bildende Bohrvorrichtung hindurchtritt und gleichfalls quer zur Achse abgeschnitten und darauf dem übrigen Material zugehoben wird.
Zur gleichzeitigen Auskleidung des Stollens vom Bohrwagen aus durch Zimmerungshölzer (Kappen und Fender) sind am Umfange desselben einige grössere Ausnehmungen vorgesehen, durch welche sich die Segmente an alle Stellen des Umfanges einschieben lassen.
Dem Einbringen dieser Hölzer geht die Herstellung der äusseren Schalung voran, während die sogenannten Bolzen erst hinter dem Bohrwagen angebracht werden.
Der Bohrwagen selbst ist von einem Blechzylinder umschlossen, enthält den Elektromoto ; und den gesamten Antrieb für den Wagen, die Bohrvorrichtung und die Transporteinrichtung, endlich die Pumpe für die Wasserspülung der Bohrer und umschliesst zwei äussere Bedienungsgänge, die durch Falltüren den Zutritt zur Stollensohle, zur Bodenrösche und Laufschiene ermöglichen.
Einen weiteren Bestandteil der Erfindung bildet eine neue Gewindesteuerung, welche den mechanischen Hin-und Rückgang der Zugstangen für die Kegelschneidevorrichtung, die Auf-und Abbewegung der Bchneidscheibe zur Röschenbohrvoirichtung und das Heben und Senken der zugehörigen Ablegevorrichtung bewirkt.
An den Bohlwagen schliesst zweckmässig eine mit demselben vorschreitende Kastentransportvorrichtung an, durch welche einerseits das Material für die Holzzimmerung zugeführt, andrerseits das abgebohrte Material bis zum Stolleneingang nach rückwärts befördert wird.
Die Einrichtung zu diesem Bohrverfahren ist in den Fig. i bis 20 dargestellt. Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch den Bohrhalter, Fig. 2 den Querschnitt nach A-B, zum Teil Stirnansicht, Fig. 3 einen Schnitt durch die Stossbohrwelle nach E-F, Fig. 4 den Kopf des Stossbohrers, Fig. 5 den schneckenförmigen zentralen Vorbohrer, Fig. 6 den
Schnitt C-D durch den zweiteiligen Bohrkopf, Fig. 7 das Ende derselben in Ansicht, Fig. 8 eine Einzelheit des Gestänges für die Kegelschneideyorrichtung in Kettenform, Fig. 9 deren Schneiden,
Die Bohrtrommel. besteht bei der dargestellten beispielsweisen Ausführungsform aus einem Blechmantel a und zwei weiteren nach innen zurücktretenden konzentrischen Doppelringen b und c (Fig.
2), welche untereinander und mit dem Bohrkopf d durch eine zusammengesetzte Traverse e gehalten sind und eine Anzahl Bohreinsätze f tragen.
Der Bohrkopf d hat vorne konisch gestellte Bohrmeissel g (Fig. 2 und 7). Die mit Führungskeilen i versehene längsverschiebliche Bohrwelle h führt sich in entsprechenden Längsnuten der Stossbohrwelle k. Letztere ist mit dem rückwärtigen, im Bohrwagen gelagerten Teil kl verschraubt, vermittelst dieser Verlängerung im Halslager Z geführt und in ihrer vordersten Stellung durch die Stossfeder m elastisch begrenzt. Sie trägt zwei Arme 11, in welche die Stossbohrer o mittels Keilen eingesetzt sind.
Die Stossbohrertraverse it führt sich am inneren Umfang der Bohrtrommel zwischen Führungsblechen p, die Sossbohrer selbst sind zwischen den Bohrkränzen a, b, c durch deren Verbindungstraversen e geführt.
Die Stossbohrer erhalten gezahnte gehärtete Einsätze r (Fig. 4) und Wasserspülkanäle zur Überführung des Spülwassers nach den Ringkanalbohrern. Der Schneckenbohrer s (Fig. 5) erhält sein Spülwasser gleichfalls vom Bohrwagen durch das quer durchbohrte Halblager.-
Das Gestänge der Abschneidevorrichtung t besteht aus Gelenklaschen und trägt vorne zahnförmige Schneiden u (Fig. 9)'Es wird durch die geführten Stangen v vor-und rückwärtsbewegt. Be ersterer Bewegung behalten diese Kettenbohrer vermöge der in Fig. 8 ersichtlichen Knaggen die gezeichnete Schrägstellung bei und stellen demnach ein neues
Bohrmittel mit einseitig winkelbeweglichem Gestänge dar.
Die Bohrtrommel ist mit einem äusseren Durchmesser von 21/2 bis 3 11t, etwa entsprechend der lichten Weite der zu erbohrenden Strecke einschliesslich Zimmerung, gedacht.
Die Linien w zeigen die durch die Wirkung der Bohrkränze und der Kettenbohrer ezielten Begrenzungslinien des ausgebohrten Stollens, x die stehen bleibenden Materialringe, die nach Abstellung der Drehung der Bohrtrommel durch die Stossbnhrer zerschlagen, in
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den Bereich der eingebauten Transportschnecke y fallen, welche sie nach rückwärts befördert.
Durch den Abstreifer z gelangen dieselben zu dem Transporteur.
Die Bohrtrommel stützt sich nach rückwärts, gegen den Bohrwagen zu, auf (nicht gezeichnete) Tragrollen, so dass sich der beim Bohren auftretende Widerstand auf den Bohrwagen über- trägt. Behufs Zurückziehens der Bohrtrommel mittels des ersteren werden beide Teile durch Einfallklinken, Riegel o. dgl. miteinander vorübergehend auf Mitnahme in del Längsrichtung gekuppelt.
Bei druckhaften Materialschichten werden am hinteren Ende der Bohrtrommel am
Umfange noch Schrämmesser {eingesetzt, um den vollen Durchmesser des Stollens zu ei halten. Liegt nicht Kohle, sondern anderes Material vor, so wird die beschriebene Bohrtrommel durch eine andere, der besonderen Aufgabe und dem Material angepasste Bohr- vorrichtung ersetzt (für Felsen, KÏnglomerat, Letten, Schwimmsand, Erde).
Fig. 10- zeigt einen Längsschnitt durch den Bohrwagen, Fig. 11 eine Längsansicht und
Fig. I2 den Querschnitt nach der Linie G-H. Das Neue des Bohrwagens liegt in der Um- mantelung zum Schutze der Bedienungsmannschaft im Inneren des Wagens, des Motors und der Antriebsmechanismen für die Bohrvorrichtungen gegen zusitzende Wässer, - Sand,
Kohlenteile usw. und in der Einteilung des Querschnittes des Bohrwagens, durch welche seitlich Bedienungsgänge verbleiben, von denen aus die Schalung des Stollens vorgenommen wird ; die Führung des Wagens erfolgt in bekannter Weise nur an einer unteren und an einer oberen Laufschiene ;
der die Ummantelung bildende Blechzylinder ist nach unten gegen die Stollensohle offen und tritt aus ihm die Röschenbohrvorrichtung, sowie der Kopf des
Transporteurs hervor, die beide behufs Zurückschiebens des Bohrwagens über die Laufschiene einziehbar eingerichtet sind.
Der Mantel 1 des Bohrwagens umschliesst zwei äussere Teile 2 als Bedienungsgänge, eine mittlere Abteilung 3 zur Aufnahme des Motors und des gesamten Antriebes und eine Abteilung 4 zur Aufnahme eines Transporteurs, welcher in der schematischen Skizze als
Bechertransporteur mit vorne senkbarem Schnabelteil und rückwärts anschliessendem schrägen - Becherwerk dargestellt ist, jedoch in bekannter Weise auch als Bandtransporteur o. dgl. ausgeführt werden kann. Der Blechmantel ist zwischen zwei vorderen Gestellsäulen seitlich offen, um an diesen Stellen 5 die Sfollenschalung einbringen zu können. Überdies sind noch Mannlöcher im Blechmantel zur Kontrolle angeordnet.
Der Wagen ruht auf zwei hinteren festen und einer vorderen einsenkbaren Laufrolle, welch letztere auf der erbohrten
Stollensohle aufruht, während die hinteren Tragrollen auf einer Zahnschiene laufen, welche nach Massgabe des Bohrfortschrittes verlängert wird, und mittels Klinke 6 zur Sicherung der Wagenstellung während des Vortriebes dient. Das Vortreiben des Wagens erfolgt von einem Handrad aus, oder automatisch durch ein Schaltwerk. Die Becher des Transporteurs besitzen vorteilhaft federnd in ihrer Stellung erhaltene Schaufelzungen zur besseren Erfassung des Materials, die auf der Führungsschiene 7 laufen nnd hierdurch das untere Trum des
Transportbandes stützen.
8 und 9 stellen schematisch die Röschenbohr- und Materialabschubvorrichtung dar.
Die verlängerte Bohrwelle lil-wird in vorliegendem Ausführungsbeispiel vom Elektromotor 10 durch Stirnräder angetrieben, die Stossbohrwelle k mittels Kreuzkopf 11 (lösbar) von einer
Kurbelwelle 12 aus (zweckmässig mit verstellbarem Hub), kann aber auch hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden. Die Zugstange v der Kettenbohrer werden durch eine Schelle 13 erfindungsgemäss vermittelst einer Führungsmutter 14 auf der Antriebswelle 15 hin und her bewegt, indem sie auf eine Leitspindel mit sich hreuzendem Gewinde läuft.
Wie die in Fig. 20 gezeichnete beispielsweise Ausführungsform der Gewindesteuerung zeigt, besteht dieselbe aus einem durch eine Handsteuerung auf der Antriebswelle verschieb- baren und. feststellbaren Rahmen 16, der den Zweck hat, die Laufmutter 14 von der einen oder anderen Seite in das Laufgewinde, das mit zwei sich kreuzenden Gewinden versehen ist, einzuführen. Die Laufmutter besitzt die entsprechenden Muttergewinde und überträgt die Bewegung nach der einen oder anderen Richtung auf die gewünschten Teile. In vor- liegendem Falle auf den Angriffsring 13 des Gestänges der Abschneidevorrichtung (Ketten- bohrer) und zu den Hebeln für das Heben und Senken der Schneidscheibe 17 der Röschen- bohrvorrichtung und der Ablegevoirichtung ss.
Diese, auch für viele andere Zwecke verwendbare Gewindesteuerung ergibt die ein- fachste Umsetzung aus der Drehbewegung in eine hin. und her gehende Bewegung mit allenfalls verschiedenen Geschwindigkeite für Vor-und Rückwärtsgang und kann in ein- fachster Weise für selbsttätigen Rückgang eingerichtet werden.
Hierzu dient die Einschaltung einer Feder am Rahmenende, welche bei festgestellten Rahmen (durch Einstellung des
Handhebels in die zweite Rast), die aus dem Laufgewinde austretende Laufmutter, dieselbe wieder in das Laufgewinde zurückgedrängt, und nachdem die Drehrichtung der Welle unverändert bleibt, den Eintritt der Mutter in das Rückwärtsgewinde bewirkt.
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mittels keilförmigen Fendern 18 und Nägeln miteinander verbundenen Bolzenhölzer 19, von denen immer je zwei oder drei zusammen eingelegt und von den Öffnungen des Bohrwagens aus im Umfang verschoben werden, bis sich die Segmente zu einem vollen Kranz verbinden, der sieh mittels der Aussenschalung, an den Stollenumfang anlegt.
Die Absteifbolzen 20 zur Absteifung der einzelnen Holzringe untereinander werden erst hinter dem Wagen eingebracht.
Der Bohrwagen enthält auch eine Pumpeneinrichtung oder Schlauchanschlüsse an eine Wasserleitung zur Zuführung von-Rohrspülwasser zu den einzelnen Bohrern, sowie Kontaktrollen für die Stromzuführung- - - - Die Röschenbohrvorrichtung ist in den Fig. 13 bis 19 dargestellt. Dieselbe ist an einem Gestell 22 am Vorderende des Bohrwagens einsenkbar und in Fig. 16 in Längsansicht beispielsweise dargestellt.-Sie besteht der Erfindung gemäss in-einer horizontalen Trommel 8 zur Aufnahme von- zwei oder mehreren Einsatzbohrern, die den Röschenumfang beim Drehen der Tiommel auszuschneiden haben.
Der verbleibende Materialkern tritt durch die Bohrvorrichtung hindurch nach rückwärts und-wird durch-eine rotierende auf und ab bewegte Schneidscheibe 17 in Stücke geschnitten, die vom Armtransporteur 9 (Fig. 14 und 16) aufgenommen und-über eine seitlich angeordnete mit dem Wagen verbundene schiefe Ebene 23 angehoben werden-und in den-Raum gelangen, wo das abgebohrte Stollenmaterial vom Bechertransporteur übernommen wird. Für das seitliche Abfallen der Stücke ist der Becher 24 besonders-eingerichtet, indem derselbe-durch einen Anschlag, 3a (Fig. 14, 18 und 19) beim Anheben gekippt und die Seitenwand-umgelegt wird, so dass die Stücke längs des geneigten Becherbodens seitlich abrutschen können.
Beim Zurückgehen-klappt die Seitenwand wieder selbsttätig auf. Die Aufnahme der abgeschnittenen Teile wird durch eine federnd gehaltene Schaufelzunge 26 erleichert. In Fig. 16 ist der Antrieb der Bohrvorrichtung und der Schneidscheibe angedeutet, er kann jedoch in'beliebiger Weise durchgeführt werden. Das Ausheben der Bohrvorrichtung sowie der vorderen Bohrwagentragrolle und des Vorderendes des Materialtransporteurs ist aus den Fig. 13 bis 16 erkennbar. Dieses- Anheben ist erforderlich, wenn behufs Auswechslung oder Störungen der Bohrwagen auf seiner Laufschiene zurückgebracht werden soll.
Der Armtransporteur q wird mittels Gewindesteuerung wäh: end des Röschenbohrens regelmässig auf und ab bewegt) die Schneidscheibe gleichfalls jedoch mit Unterbrechungen, während bei hartem Stollenmaterial ein durch Exzenter angetriebener Stollenmeissel für das Zerschlagen der Bohrkerne vorgesehen ist. Um die Gewindesteuerungen ausser Betrieb zu setzen, ist es nur erforderlich, nach erfolgtem Rücklauf der Laufmutter den Rahmen in der entsprechenden Rast festzuhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
Verfahren und Einrichtung zum Bohren von Stollen, Tunnels u. dgl. unter Verwendung eines vorschiebbaren Antriebswagens und Ausarbeitung konzentrischer Ringschlitze im Gestein, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst durch Bohrtrommeln, hohe freistehende Materialringe erbohrt werden, welche darauf von einer gleichzeitig ausgearbeiteten, grösseren, zentralen Rohröffnung au durch eine nach aussen wirkende Abschneidevorrichtung nach Kegelflächen durchschnitten, um schliesslich durch gleichfalls vom Bohrwagen aus axial wirkendeStösselzerlegtzuwerden.