DE3040354C2 - Messerschild für den voläufigen Ausbau eines Streckenortes - Google Patents
Messerschild für den voläufigen Ausbau eines StreckenortesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Messerschild für den vorläufigen Ausbau eines Streckenortes im untertägigen Grubenbetrieb, mit mindestens zwei in ihrer Form
dem Streckenquerschnitt angepaßten Stützrahmen, die gegen das Gebirge verspannbar sind und auf denen in
Streckenlängsrichtung verlaufende Messerdielen aufliegen, die einzeln gegen die Ortsbrust vorschiebbar sind,
wobei auch die Stützrahmen relativ zu den Messerdielen in Richtung auf die Ortsbrust vorschiebbar sind.
Derartige Messerschilde werden bisher vorzugsweise zum vorläufigen Ausbau eines Streckenortes in
plastischem Lockergebirge (Lehm, Ton, Sand oder dergleichen) eingesetzt Beim Vorrücken werden
zunächst die Messerdielen einzeln durch jeweils zugeordnete Rückzylinder vorgerückt Dabei braucht
die vorrückende Messerdiele nicht von der Stützkraft der Stützrahmen entlastet zu werden, weil die
Reaktionskraft dor für das Vorrücken erforderlichen
großen Vorschubkraft ohne weiteres an den übrigen, nicht vorrückenden Messerdielen abgestützt werden
kann, die in Reibungskontakt mit dem Gebirge stehen. Da weiterhin der Reibungskoeffizient für die Reibung
zwischen Messerdiele und Gebirge deutlich höher ist, als der Reibungskoeffizient für die Reibung zwischen
Messerdiele und Stützrahmen, können auch die Stützrahmen, ohne entlastet zu werden, durch gleichzeitige Beaufschlagung aller Rückzylinder relativ zu den
Messerdielen vorgeschoben werden, wobei die Messerdielen in ihrer Gesamtheit zur Abstützung der
Reaktionskraft der hier besonders großen Vorschubkraft dienen.
Der wesentliche Vorteil eines solchen Messerschildes liegt ersichtlich darin, daß das Gebirge auch während
der Rückvorgänge großflächig und gleichmäßig unterstützt bleibt und daß durch eine dichte Anordnung der
Messerdielen eine Gefährdung der Belegschaft durch Steinfall weitestgehend vermieden werden kann.
Dies sind Eigenschaften, die an jedem zeitweiligen
Vorortsausbau anzustreben, aber nur schwer zu bewerkstelligen und. Es ist deshalb bekannt (Erzmetall.
Band 31 (1978), Heft 11. Seite 534: DE-OS 28 55 574).
derartige Messerschilde auch im Festgebirge, beispiels weise im Karbongebirge des Steinkohlenbergbaues, als
Streckenausbaugestelle einzusetzen. Dabei hat sich herausgestellt, daß hier das überaus vorteilhafte
Funktionsprinzip des Messerschildes nur verwendet werden kann, wenn es gelingt, einen Ausbruchquerschnitt herzusteilen, der exakt mit dem Außenumfang
des einzubringenden vorläufigen Ausbaus übereinstimmt. Dies ist grundsätzlich nur mit Teilschnittmaschinen oder Vollschnittmaschinen zu verwirklichen und
auch hier aufgrund der unterschiedlichen angefahrenen Gesteinsformationen und damit unvermeidlich ungleichmäßigen Ausbruchquerschnitten schwierig. Im bei
weitem häufiger anzutreffenden Sprengvortrieb kann der Messerschild bisher schlechthin nicht eingesetzt
werden, weil es aufgrund des ungleichmäßigen Ausbruchquerschnittes nur zu einer punktuellcn Anlage der
Mcsserdiele am Gebirge kommt, was zu einer ungleichmäßigen Abstützung des Gebirges und den
damit verbundenen, örtlich überhöhten spezifischen
Druckkräften führt Außerdem wird durch die Unregelmäßigkeiten das Vorrücken der Messerdielen behindert
Man hat deshalb auch bereits versucht, einen schreitenden Vorortsausbau zu schaffen, der dem
eingangs erwähnten Messerschild möglichst nahe kommt Dieser schreitende Vorortsausbau enthält in der
Regel zwei ineinander verschachtelte Schreitrahmen, deren Längskappen in Umfangsrichtung des Streckenquerschnittes einander abwechseln. Hier müssen die
Schreitrahmen jedoch beim Vorrücken abwechselnd entlastet werden, was zu dem gefürchteten, das Gebirge
zerstörenden »Trampeleffckt« führt
Aufgabe der Erfindung ist es, den Messerschiid gemäß
Gattungsbegriff dahingehend weiterzubilden, daß er im Festgestein auch bei unregelmäßigen Ausbruchsquerschnitten verwendet werden kann. Dabei soll auch unter
diesen Bedingungen eine möglichst vollflächige Abstützung des Gebirges bei geringen spezifischen Druckkräften erreicht werden und eine großflächige Entlastung
(Trampeleffekt) beim Vorschieben der Meiserdiel :n und Stützrahmen vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Messerschild gemäß dem
Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 vor. daß auf den Messerdielen sich in deren Längsrichtung und etwa
Ober ihre gesamte Länge erstreckende, durch Druckmittel auffüllbare und gegen das Gebirge anpreßbare
Stützkissen aus Gummi oder Kunststoff angeordnet sind.
Beim Messerschild gemäß der Erfindung füllen die durch Druckmittel (Druckflüssigkeit oder Gas) auffüllbaren Stützkissen den unregelmäßigen Raum zwischen
den Messerdielen und dem Gebirge aus. wobei sie sich an ihrer Außenseite dem unregelmäßigen Verlauf des
Gebirges anpassen und auf diese Weise eine vollflächige Abstützung des Gebirges bei geringen spezifischen
Druckkräften bewirken. Im Gegensatz zu den herkömmlichen, '-orzugsweise im Lockergebirge eingesetzten Messerschilden paßt sich beim Messerschild gemäß
der Erfindung nicht das Gebirge dem Ausbau, sondern der Ausbau dem Gebirge an.
Trotz einer gewissen Verklammerung zwischen den Stützkissen und dem unebenen Gebirge ist es in der
Regel mög'ich. die mit Stützkissen vj rsehenen Messerdielen einzeln nacheinander vorzurücken, ohne daß dei
Druckmitteldruck im Stützkissen der vorrückender Messerdiele abgesenkt zu werden braucht Nur wenr
die Verklammerung im E-nzelfall außerordentlich stark
ist. ist es gegebenenfalls notwendig, den Druckmitteldruck im Stützkissc. für kurze Zeit geringfügig
abzusenken, wodurch die Siützkraft nur in einem relativ
schmalen Bereich herabgesetzt wird. Das Vorschieber
der Stützrahmen e.-folgt ebenso wie beim herkömmli
chen Messerschild unter Aufrechterhaltung der erfor derlichen Stützkraft, wobei die am Gebirge anliegender
Stützkissen als Widerlager für die die Stützrahmet vorschiebenden Vorschubkrä'te dienen.
Nach dem Stande der Technik (DE-OS 27 42 386 DE-OS 24 15 IÖ6, DE-AS 17 58 677, DE-GM 19 75 710
DE-OS 22 59 910) sind zwar auf Ausbauelementen füi Strecken oder Strebe angeordnete, mit Luft odei
Wasser gefüllte Stützkissen bekannt, die direkt arr Hangenden oder der Streckenfirste anliegen. Die durcf
die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung vor derartigen Stützkissen --uf den Messerdielen eine:
Messerschildes ist es jedoch überraschend möglich, dei Messerschiid mit seinen herausragend günstigen Eigen
schäften auch im Festgestein mit unregelmäßigen Ausbruchquerschnitt einzusetzen.
Außerdem ermöglicht der Messerschild gemäß der Erfindung gegenüber einem Ausbau, bei welchem die
Stützkräfte punktuell auf das Gebirge übertragen werden, aufgrund der streckenförmigen Lastübertragung eine wesentlich leichtere Bauweise der direkt am
Gebirge anliegenden Teile. Schließlich eröffnet der Messerschild gemäß der Erfindung neue Perspektiven
ίο bei der Abstützung von Bohr-, Vortriebs- oder
Gewinnungsgeräten am Ausbau, weil an dem Messerschiid gemäß der Erfindung sehr große Kräfte
abgestützt werden können und Erschütterungen und Vibrationen wegen der Dämpfungswirkung der Stütz
kissen vom Gebirge ferngehalten werden.
Zweckmäßig sind gemäß Patentanspruch 2 die Messerdielen als nach oben offene, flache Rinnenprofile
ausgebildet in deren Rinnen Befestigungselemente für die Stützkissen angeordnet sind Derartige Rinnenprofi-
Ie haben bei verhältnismäßig geru^em Gewicht ein
günstiges Widerstandsmoment Die Anordnung der Befestigungselemente der Stützkissen in der Rinne hat
den Vorteil, daß die Stützkissen bei Überlastung des
Messerschildes — beispielsweise bei längeren Betriebs
pausen - in die Rinne einsinken können und so vom
Gebirge nicht zerdrückt und beschädigt werden können. Außerdem lassen die Rinnenprofile an der Ortsbrust
zwischen sich Raum für einen stoßnahen Ansatz der Sprengbohrlöcher frei
Um Querverschiebungen der Messerdielen quer zum Stützrahmen zu verhindern, sind gemäß Patentanspruch 3 am Außenumfang der Stützrahmen Führungsstücke angeordnet die dem Profil der Messerdielen
angepaßt sind.
Wenn gemäß Patentanspruch 4 die Seitenkanten benachbarter Messerschilde spundbohlenartig aneinander längsgeführt sind, ergibt sich eine vollständige
Abdichtung des vorläufig auszubauenden Hohlraumes gegen das Gebirge, so daß in diesem Raum keinerlei
Zum Vorschieben der Messerdielen und Nachziehen der Stützrahmen ist gemäß Patentanspruch 5 vorgesehen, daß die Messerdielen über in Streckenlängsrichtung verlaufende doppeltwirkende Rückzylinder mit
den Stützrahmen verbunden sind. Zur Unterstützung
der Vorschubkraft beim Vorschieben der Stützrahmen sind gemäß Patentanspruch 6 die Stützrahmen untereinander zusätzlich durch in Streckenlängsrichtung verlaufende Rückzylinder miteinander verbunden.
Die Stützrahmen sind gemäß Patentanspruch 7 im Bereich der Streckensohle auf Gleitkufen oder Raupenfahrwerken gelagert. Hierdurch soll erreicht werden.
da3 die Stützrahmen relativ zur Streckensohle leichter verschoben werden können, als die Messerdielen relativ
zum Gebirge.
den Stützrahmen und den Unterseiten der Messerdielen
weiter zu verkleincn. sind gemäß Patentanspruch 8 die
die mittels eines gegen das Gebirge verspannbareii
vorrückbaren Nachlaufstützrahmens gegen das Gebirge
anpreßbar sind. Derartige Nachlaufmesser in Form von
flachen Federblättern legen sich dicht ans Gebirge an
und behindern deswegen das Einbringen des endgültigen Ausbaues und etwaige Betonierarbeiten nicht,
verhindern aber andererseits das Hereinbrechen des Gesteins während des endgültigen Ausbauvorganges.
Zweckmäßig ist der Nachlaufstützrahmen gemäß Patentanspruch 10 an seinem AuDenumfang mit durch
Druckmittel auffüllbaren Stützkissen versehen. Diese Stützkissen pressen die Federblätter auch bei sehr
unebenem Verlauf des Ausbruches mit ausreichender Festigkeit an das Gebirge an.
Um das Hereinbrechen von Gestein von der Ortsbrust her zu verhindern, ist gemäß Patentanspruch
11 an den vorderen Enden der Messerdielen eine Ortsbrustsicherung befestigt. Diese Ortsbrustsicherung,
beispielsweise in Form eines gegen die Ortsbrust anpreßbaren Seiinetzes, findet an den nur schwer
verschiebbaren Messerdielen eine ausgezeichnete Befestigung.
Um zu verhindern, daß die Stützrahmen beim Vorrücken durch von den Streckenstößen zur Streckenmitte
gerichtete Kräfte zusammengedrückt werden oder um während des Vorrückvorganges ein zuvor
erfolgtes Zusammendrücken zu korrigieren, sind gemäß Patentanspruch 12 die Stützrahmen durch eine zwischen
ihren senkrechten Abschnitten angeordnete Kniehebel-Spreizvorrichtung gegen die Streckenstöße
spreizbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung einen mit dem Messerschild gemäß der Erfindung ausgebauten Strekkenquerschnitt;
Fig.2 einen Querschnitt durch die Längskanten zweier aneinander und am Stützrahmen geführter
Messerdielen:
F i g. 3 in schematischer Darstellung eine auf den Stützrahmen aufliegende Messerdiele und die zugehörigen
Rückvorrichtungen;
Fig.4 den Messerschild in gleicher Darstellung wie
Fig. !,jedoch mit einer Kniehebel-Spreizvorrichtung
für den Stützrahmen.
Wie aus F i g. I erkennbar ist, besteht der im in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete
Stützrahmen aus zwei Stoßsegmenten la und \b, an denen zwei Firstsegmente Ic und Xd teleskopierbar
geführt sind. Die beiden Firstsegmente Ic und id sind in
der Firste durch ein Gelenk 2 miteinander verbunden und weisen an ibren unteren Enden Befestigungskonsolen
3a und 3b auf. an denen Hydraulikzylinder 4a und 4£ angreifen, durch welche die Firstsegmente Ic und te
relativ zu den Stoßsegmenten la und \b verschiebbai
sind, um den Stützrahmen gegen das Gebirge zu verspannen. Die unteren Enden der Hydraulikzylinder
4a und 4b sowie der Stoßsegmenle la und 15 sind gelenkig auf Gleitkufen 5 (siehe linke Seite der Fig. Γ
oder Raupenfahrwerken 6 (siehe rechte Seite dei Fig. 1) befestigt die so ausgebildet sind, daß die
Stützrahmen 1 sich möglichst leicht in Streckenlängsrichtung auf der Streckensohle verschieben lassen.
Die beiden Firstsegmente Ic und id sind außerderr
noch durch einen Spreizzylinder 7 miteinander verbunden, der die beim Spreizen der Firstsegmente Ic und Ic
gegen das Gebirge erforderlichen Kräfte aufbringt unc aufnimmt.
Auf den Stützrahmen 1 liegen Messerdielen 8 au'
(siehe auch F i g. 2 und 3), die sich in Streckenlängsrich
tung über die gesamte Länge des Messerschildes erstrecken und gegebenenfalls in Abschnitte unterteilt
sein können. Die Messerdielen 8 sind als nach oben offene, flache Rinnenprofile ausgebildet, in deren
Rinnen Befestigungselemente 9 für sich in Längsrichtung der Messerdielen 8 erstreckende Stützkissen 10 aus
Gummi oder Kunststoff angeordnet sind, die einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein können. Diese Stützkis
sen 10 sind mit einem geeigneten Druckmittel,
ίο beispielsweise mit einer Druckflüssigkeit oder einem
Druckgas, auffüllbar, derart, daß sich ihre nach uuüen
weisenden Seiten an das Gebirge anlegen. Die Messerdielen 8 greifen an ihren Längskanten spur.clboh
lenartig ineinander (siehe F i g. 2) und sind auf diese Art
is und Weise aneinander längsgeführt. Am Außenumfang
der Stützrahmen 1 sind Führungsstücke 11 angeordnet,
die dem Profil der Messerdielen 8 angepaßt sind und eine sichere Führung der Messtrdielen 8 auf den
Stützrahmen 1 gewährleisten.
Wie aus F i g. 3 erkennbar ist. sind die Messerdielen 8 über in Streckenlängsrichtung verlaufende, doppelt
wirkende Rückzylinder 12 mit den Stützrahmen 1 verbunden. Außerdem sind die Stützrahmen 1 untereinander
durch mehrere doppeltwirkende Rückzylinder 13 verbunden.
Um den Reibungswiderstand zwischen Stützrahmen 1 und Messerdiele 10 weiter herabzusetzen, können die
StützraoTien 1 mit gegen die Messerdielen 10 anpreßbaren Rollenfahrwerken 14 versehen sein. Die
Anpressung dieser Rollenfahrwerke 14 erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 durch gelenkig an
den Stützrahmen 1 gelagerte, zweiarmige Hebel 15. die
durch an den Stützrahmen 1 befestigte Druckmittelzylinder 16 verschwenkbar sind.
An den rückwärtigen Enden der Messerdielen 10 sind über Gelenke 17 Nachlaufmesser 18 angeschlossen, die
als nache. gegen das Gebirge anpreßbare Federblätter
ausgebildet sind. Die Anpressung dieser Nachlaufmesser 18 gegen das Gebirge erfolgt mittels eines
Nachlaufstützrahmens 19. der ähnlich wie die Stützrahmen 1 hydraulisch gegen das Gebirge verspannbar und
vorrückbar ist. Der Nachlaufstützrahmen 19 ist an seinem Außenumfang ebenfalls mit durch Druckmittel
aufblasbaren Stützkissen 20 versehen, die so ähnlich aufgebaut und am Nachlaufstützrahmen 19 befestigt
sind, wie die oben erläuterten Stützkissen 20 an den Messerdielen 8.
An den vorderen Enden der Messerdielen 8 ist eine Ortsbrustsicherung in Form eines die Ortsbrust
überspannenden Seilnetzes 21 befestigt.
Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, kann zwischen den etwa vertikal verlaufenden Abschnitten des Stützrahmens 1
eine Kniehebel-Spannvorrichtung angeordnet werden, die aus zwei Hebeln 22 und 23 besteht, die durch ein
Kniegelenk 24 miteinander verbunden sind, welches mittels eines Druckmittelzylinders 25 herabdrückbar ist
derart daß auf den Stützrahmen 1 eine sehr große Spreizkraft in Richtung auf die Streckenstöße ausgeübt
wird, vorteilhafterweise während des Vorrückvorganges.
Das Vorschieben des Messerschildes gemäß der Erfindung erfolgt wie beim klassischen Messerschild
dadurch, daß zunächst die Messerdielen 8 einzeln vorgeschoben werden, indem die zugehörigen Rückzy-
S5 linder 12 betätigt werden. Dabei dienen die nicht vorrückenden Messerdielen 8 und die Stützrahmen 1 als
Widerlager. Sind alle Messerdielen 8 auf diese Art und
Weise vorgeschoben worden, werden nacheinander die
beiden Stützrahmen vorgeschoben, indem an einem Stützrahmen alle Rückzylinder 12 zugleich und außerdem die Rückzylinder 13 betätigt werden.
Um bei längeren planmäßigen Betriebspausen, beispielsweise am Wochenende, eine Überlastung und s
Durchbiegung des Messerschildes zu vermeiden, können gegebenenfalls weitere Hilfsstützrahmen vorgesehen werden, die an den Messerdielen 8 aufgehängt und
geführt sind und durch hydraulische Stützstempel verspannbar sind. Diese HH'sstützrahmeri können to
gegebenenfalls, beispielsweise bei besonders ungünstigen Verhältnissen an der Streckensohle, als zusätzliche
Unterstützung der Messerdielen 8 beim Vorschieben der Stützrahmen 1 dienen.
la, 16 Stoßsegmente
lc, id
Firstsegmente
2 Gelenk
3a, 3b
Befestigungskonsolen
4a, 46 Hydraulikzylinder
5 Gleitkufe
6 Raupenfahrwerk
7 Spreizzylinder
8 Messerdiele
9 Befestigungselemente
10 Stützkissen
11 Führungsstücke
12 Rückzylinder
13 Rückzylinder
14 Rollenfahrwerk
15 Hebel
16 Hydraulikzylinder
17 Gelenk
18 Nachlaufmesser
19 Nachlaufstützrahmen
20 StUtzkissen
21 Seilnetz
22 Hebel
23 Hebel
24 Kniegelenk
25 Druckmittelzylinder
Claims (12)
1. Messerschild für den vorläufigen Ausbau eines Streckenortes im untertägigen Grubenbetrieb, mit
mindestens zwei in ihrer Form dem Streckenquerschnitt angepaßten Stützrahmen, die gegen das
Gebirge verspannbar sind und auf denen in Streckenlängsrichtung verlaufende Messerdielen
aufliegen, die einzeln gegen die Ortsbrust vorschiebbar sind, wobei auch die Stützrahmen relativ zu den
Messerdielen in Richtmig auf die Ortsbrust verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Messerdielen (8) sich in deren Längsrichtung und etwa über ihre gesamte Länge
erstreckende, durch Druckmittel auffüllbare und gegen das Gebirge verspannbare Druckkissen (10)
aus Gummi oder Kunststoff angeordnet sind.
2. Messerschild nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (8) in an sich
bekannt«? Weise als nach oben offene, flache
Rinnenprofile ausgebildet sind, in deren Rinnen Befestigungselemente (9) für die Stützkissen (10)
angeordnet sind.
3. Messerschild nach den Ansprüchen 1 und Z dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der
Stützrahmen (1) Führungsstücke (11) angeordnet sind, die dem Profil der Messerdielen (8) angepaßt
sind.
4. Messerschild nach den Ansprüchen I bis 3. dadurch «^kennzeichnet, daß die Längskanten
benachbarter Messerdielen (8) in an sich bekannter Weise spundbohleuartig aneinander längsgeführt
sind.
5. Messerschild nach de.s Ansprüchen 1 bis 4.
dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdielen (8) in an sich bekannter Weise über in Streckenlängsrichtung verlaufende, doppelt wirkende Rückzylinder
(12) mit den Stützrahmen (1) verbunden sind.
6. Messerschild nach den Ansprüchen I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen
untereinander durch in Streckenlängsrichtung verlaufende Rückzylinder (13) verbunden sind.
7. Messerschikl nach den Ansprüchen I bis 6.
dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen (1) im Bereich der Streckensohle, wie an sich bekannt, auf
Gleitkufen (S) oder Raupenfahrwerken (6) gelagert sind.
8. Messerschild nach den Ansprüchen I bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen (l>
mit von der Unterseite gegen die Messerdielen (8) anpreßbaren RoltcnFahrwerken (14) versehen sind.
9. Messerschild nach den Ansprüchen I bis 8. bei dem an den rückwärtigen Enden der Messerdiclen
über Spreizelemc.ite gegen da* Gebirge anpreßbare
Nachlaufmesser befestigt sind, dadurch gekenn- »5 zeichnet, daß die Nachlaufmesser (18) aus flachen
Federblättern bestehen, die mittels eines gegen das Gebirge verspannbaren, vorrückbaren Nachlaufrahmens (19) an das Gebirge anpreßbar sind.
10. Messerschüd nach Anspruchs, dadurch ge- 6ö
kennzeichnet, daß der Nachlaufstützrahmen (18) an seinem Außenumfang mit durch Druckmittel auffüllbaren Stützkissen (20) versehen ist.
11. Messerschild nach den Ansprüchen I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den vorderen
Enden der Messerdielen (8) eine an sich bekannte Orlsbrustsicherung (21) befestigt ist.
12. Messerschüd nach den Ansprüchen I bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrahmen (1) durch eine zwischen ihren senkrechten Abschnitten
angeordnete Kniehebel-Spreizvorrichtung (22, 23, 24) gegen die Streckenstöße spreizbar ist
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