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EP0248189A1 - Vorrichtung zum Herstellen eines Schlitzes - Google Patents

Vorrichtung zum Herstellen eines Schlitzes Download PDF

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EP0248189A1
EP0248189A1 EP87105818A EP87105818A EP0248189A1 EP 0248189 A1 EP0248189 A1 EP 0248189A1 EP 87105818 A EP87105818 A EP 87105818A EP 87105818 A EP87105818 A EP 87105818A EP 0248189 A1 EP0248189 A1 EP 0248189A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drilling
milling tools
supporting body
milling
slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Application number
EP87105818A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0248189B1 (de
Inventor
Helmut Kolditz
Klaus Dürr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gesellschaft fur Strahlen- und Umweltforschung Mbh (gsf)
Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
Original Assignee
Gesellschaft fur Strahlen- und Umweltforschung Mbh (gsf)
Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Gesellschaft fur Strahlen- und Umweltforschung Mbh (gsf), Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH filed Critical Gesellschaft fur Strahlen- und Umweltforschung Mbh (gsf)
Publication of EP0248189A1 publication Critical patent/EP0248189A1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/06—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging screws
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C27/00—Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/02—Machines which completely free the mineral from the seam solely by slitting

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a slot by means of a drilling and / or milling tool, which is driven by a motor and moved along the intended path of the slot.
  • the invention relates to a device for producing a slot in rock, the slot in the manufacture of daytime in particular freezer or blind shafts and in the case of mining excavation of underground routes on the periphery of the same mostly to be made arcuate and the slot serves as a pressure transmission lock to prevent the spread of explosive vibrations in the surrounding mountains.
  • Another option for producing slots in the rock is a chain slot saw type SB 1200/1300 developed by the BGR (Federal Institute for Geosciences and Natural Resources) in Hanover, but which is only able to produce straight slots.
  • the cutting chain is guided on two guide tubes in circumferential bores. It is therefore not to be used for sawing horizontal or inclined to vertical arch slots (final report on the research project KWA 5103 0 of the BGR, Ref. 2.11 rock mechanics and building geology, archive no. 97 997).
  • slot drilling Another method for slot drilling is known from patent P 30 40 057.
  • the slots are produced by drilling a plurality of boreholes arranged next to one another, depending on the expansion of the slot.
  • the ribs between the drill holes are very annoying when inserting finishing material. It is a process that is not suitable for the problems described and is also very uneconomical.
  • the object on which the invention is based is to e.g. To expand the device so that with it also arch slots z. B. can be executed in rock as a milling aid or that it can be used in natural stone extraction.
  • the slot produced by the device according to the invention in a manner which is gentle on the mountains by milling brings in particular the advantage of a smooth mountain surface, on which the mountain protection (expansion) in the form of masonry, steel arches with a delay or the like can be introduced close to the mountains.
  • expensive backfill material shotcrete or the like
  • the slot device is very suitable for producing arcuate slots, since the rotating and over the entire length with cutting or. Milling tools equipped hollow rods can also be guided on very small radii.
  • Arch slits in the rock therefore consists of a hollow rod equipped with cutting or milling tools and a transport helix, which is pushed in by a drive unit in a rotational movement and by a lowering or feed device into the rock.
  • the linkage is moved either parallel to it or around it on any path by means of a guide device and thus mills out the desired slot.
  • the production of arch slits is therefore possible without any problems.
  • the loosened drilling or cutting material is removed mechanically or by means of a flushing medium through a flushing device. Vertical to horizontal slots can be made.
  • the device shown in FIG. 1 consists of a carrier body 1 in the form of a hollow rod with an external transport spiral 2, which on the spiral foot and the spiral outer side with cutting or milling tools 3 completely or at least in the front region 14 (as shown) and on the conical end face 19 is equipped.
  • the carrier body 1 can be made of two (or more) parts 13, 14, which are screwed together at the seam 11 so as to be resistant to bending.
  • the drilling and milling spindle 1 - 2 via the drive shaft 15 or the linkage 20 z. B. at the shaft or route periphery 17 (see FIG. 2) in the mountains 16.
  • the cuttings are discharged via the helix 2 and sucked off at the mouth of the borehole with the feed direction pointing vertically downwards.
  • the hollow rod 1 for the slot production is moved on the shaft or section circumference 17 with the guide device 6, 6 ⁇ , the cutting or milling rod 1 - 3 rotating at a speed adapted to the hardness of the rock and with a corresponding pressure. Cooling the cutting or Milling tools 3 are carried out by means of liquid or air rinsing via a rinsing head 7 on the drive shaft 15 and lines 12 through the hollow linkage with outwardly directed, spaced-apart outlet nozzles 8.
  • the milled material ejected into the annular gap 18 is mechanically or by a following suction device 9 ( see figure 2) removed. In special cases, however, the cut material can also be sucked off through the hollow rods via the nozzles 8, line 12 and flushing head 7.
  • the device has the advantage that the hollow rod 1 in a rotating manner by the guide means 6, 6 ⁇ arcuate, for. B. can be moved on the shaft or route circumference, the annular gap 18 being produced in the mountains 16. Due to the rotational movement of the cutting or milling arm, jamming during arc cutting is not possible. The loosened cut material is removed mechanically or by a suction device from the annular gap 18, so that a direct pressure wave transmission to the outer rock jacket 16 can no longer take place when the inner shaft or section body is blown up.
  • the device is furthermore advantageously suitable due to the ability to mill narrow arch slots, not only to produce natural stones as straight-edged blocks, but also as cylindrical blocks.

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Abstract

Vorrichtung zum Herstellen eines Schlitzes im Gestein mittels eines Bohr- und/oder Fräswerkzeuges, welches motorisch angetrieben und entlang der vorgesehenen Bahn des Schlitzes bewegt wird, wobei der Schlitz bei der Herstellung von Tages- insbesondere Gefrier-, oder auch Blindschächten und bei bergmännischer Auffahrung von untertägigen Strecken an der Peripherie derselben meist bogenförmig herzustellen ist. Die Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung derart aus­zubilden, daß mit ihr auch Bogenschlitze ausgeführt werden können oder daß sie bei der Natursteingewinnung einsetzbar ist. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein vorzugsweise zylindrisch ausgeführter, rotations­fähiger Trägerkörper (1) für eine Transportwendel (2) sowie die Bohr- und/oder Fräswerk­zeuge (3) ein Senk- oder Vorschub (5) für den Trägerkörper (1) und eine Führung (6) des Senk- oder Vorschubs (5) einschließlich des Trägerkörpers (1) entlang der Bahn bewegt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Schlitzes mittels eines Bohr- und/oder Fräswerkzeuges, wel­ches motorisch angetrieben und entlang der vorgesehenen Bahn des Schlitzes bewegt wird. Insbesondere betrifft die Erfin­dung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Schlitzes in Ge­stein, wobei der Schlitz bei der Herstellung von Tages- ins­besondere Gefrier- oder auch Blindschächten und bei berg­männischer Auffahrung von untertägigen Strecken an der Peripherie derselben meist bogenförmig herzustellen ist und der Schlitz hierbei als Druckübertragungssperre dient, um die Ausbreitung von Sprengerschütterungen in das umgebende Gebirge zu verhindern.
  • Erschütterungsübertragungen in das umgebende Gebirge führen derzeit insbesondere bei dem Teufen von Gefrierschächten zu Beschädigungen an Gefrierrohren. Bei der Auffahrung von Blind­schächten sowie Strecken und Tunneln mit Bohr- und Spreng­arbeit wird das Gestein am Umfang derselben so stark zerrüttet, daß durch unbeabsichtigte Mehrausbrüche und Gesteinsnachfall erhebliche Behinderungen und wirtschaftliche Nachteile bei der Sicherung des Gebirges auftreten können.
  • Nach dem heutigen Stand der Technik ist die Herstellung von Schlitzen, z. B. in einem Schacht, nur mit Hilfe einer Ket­tenschrämmaschine mit Schrämarm möglich. Entwickelt wurden solche Machinen aus den bewährten Steinschrämmaschinen für einen Schacht mit ca. 10 m Durchmesser. Sie ist an einer Schienenführung zwangsgeführt. Wegen der umlaufenden Schräm­kette muß jedoch das Schrämschwert eine Mindestbreite haben und kann deshalb z. B. zum Schneiden kleinerer Kreisbögen nicht eingesetzt werden. Diese Säge ist deshalb nicht für den Einsatz in Streckenvortrieben zum Schneiden von Umfangs­schlitzen mit unterschiedlichen Bogenradien an Firste und Stößen geeignet. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Sägeblatt durch seine flache und verhältnismäßig breite Bauweise dazu neigt, in tangentialer Richtung zu schneiden und auszuweichen, wodurch bei der Zwangsführung auf einem Bogen eine gewisse Neigung zum Verklemmen gegeben ist (Firmenprospekt über "Steinschrämmaschinen" der Firma Ma­schinenfabrik Korfmann Typ ST 50S).
  • Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Schlitzen im Gestein bietet eine von der BGR (Bundesanstalt für Geowis­senschaften und Rohstoffe) in Hannover entwickelte Ketten­schlitzsäge Typ SB 1200/1300, die jedoch nur in der Lage ist, gerade Schlitze herzustellen. Die Schneidekette wird hierbei an zwei Führungsrohren in vorab hergestellten Bohrungen umlaufend geführt. Sie ist deshalb für das Sägen horizontaler oder geneigter bis vertikaler Bogenschlitze nicht einzusetzen (Schlußbericht zum Forschungsvorhaben KWA 5103 0 der BGR, Ref. 2.11-Felsmechanik und Baugeologie, Archiv- Nr. 97 997).
  • Weitere Machinen zur Herstellung von geraden Schlitzen, insbesondere für das Unterschneiden von Kohle und anderem Gestein sind von Fa. Eickhoff, Bochum (bis ca. 1975) sowie Fa. Joy, Mashinery Company, Pittsburg/USA bekannt. Wegen ihrer Zwangsführung an Panzerförderern bzw. an Fahrladern sind sie für die geschilderten Zwecke nicht einsetzbar. (Sonderabdruck aus der "Montan- Zeitung" Nr. 12, Dez. 1951 und 2. Joy Manufacturing Company, Pittsburg, Bulletin No. C 74, M-40 706).
  • Weitere Geräte zur Schlitzherstellung für das Unterschneiden von Kohle sind bekannt (P32 36 994.8- 24 sowie P22 46 233.5). Auch diese Geräte werden an Zugmitteln gezogen und sind nicht für das Herstellen von den eingangs genannten Schlitzen in Schächten, Strecken usw. geeignet.
  • Ein weiteres Verfahren zum Schlitzbohren ist bekannt durch das Patent P 30 40 057. Hierbei erfolgt das Herstellen der Schlitze durch Bohren einer Vielzahl nebeneinander angeord­neter Bohrlöcher, je nach Ausdehnung des Schlitzes. Die zwi­schen den Bohrlöchern anstehenden Rippen sind sehr störend beim Einbringen von Ausbaumaterial. Es ist ein Verfahren, welches für die geschilderte Problematik nicht geeignet und außerdem sehr unwirtschaftlich ist.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die e.g. Vorrichtung derart auszubauen, daß mit ihr auch Bogenschlitze z. B. in Gestein als Fräsehilfe ausgeführt wer­den können oder daß sie bei der Natursteingewinnung einsetz­bar ist.
  • Die Lösung ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben.
  • Die übrigen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
  • Der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebirgsschonend durch Fräsen hergestellte Schlitz bringt insbesondere den Vor­teil einer glatten Gebirgsoberfläche, an der die Gebirgs­sicherung (Ausbau) in Form von Mauerwerk, Stahlbögen mit Ver­zug o.a. dicht an das Gebirge eingebracht werden kann. Durch die Vermeidung von unbeabsichtigtem Mehrausbruch kann auf das Einbringen von teurem Hinterfüllmaterial (Spritzbeton o.a.) verzichtet werden. Bei der Gewinnung von Naturstein in Form von kantigen, insbesondere gerundeten Blöcken ist die Schlitz­vorrichtung zur Herstellung bogenförmiger Schlitze sehr ge­eignet, da das rotierende und über die ganze Länge mit Schneid­bzw. Fräsenwerkzeugen bestückte Hohlgestänge auch auf sehr kleinen Radien geführt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Schlitzen, z. B. Bogenschlitzen im Gestein besteht demnach aus einem mit Schneid- bzw. Fräswerkzeugen und einer Transportwendel bestückten Hohlgestänge, welches durch ein Antriebsaggregat in Rotationsbewegung und durch eine Senk- bzw. Vorschubein­richtung in das Gestein eingestoßen wird. Mittels einer Führungseinrichtung wird das Gestänge wahlweise parallel zu dieser oder um diese auf einer beliebigen Bahn bewegt und fräst somit den gewünschten Schlitz aus. Die Herstellung von Bogenschlitzen ist somit problemlos möglich. Das gelöste Bohr- bzw. Schrämgut wird mechanisch oder mittels eines Spülmediums durch eine Spülvorrichtung entfernt. Es können senkrechte bis horizontale Schlitze hergestellt werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­spiels mittels der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
  • Die gemäß Figur 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Trägerkörper 1 in Form eines Hohlgestänges mit außenliegender Transportwendel 2, die auf dem Wendelfuß und der Wendelaußen­seite mit Schneid bzw. Fräswerkzeugen 3 vollständig oder zu­mindest im vorderen Bereich 14 (wie dargestellt) und auf der konischen Stirnseite 19 bestückt ist. Der Trägerkörper 1 kann hierzu aus zwei (oder mehreren) Teilen 13, 14 hergestellt sein, die biegefest an der Nahtstelle 11 miteinander ver­schraubt sind.
  • Mit Hilfe des Antriebes 4 und einer Senk- oder Vorschubeinrichtung 5 wird die Bohr- und Frässpindel 1 - 2 über die Antriebswelle 15 bzw. das Gestänge 20 z. B. an der Schacht- bzw. Streckenperi­pherie 17 (s. Figur 2) in das Gebirge 16 eingestochen. Dabei wird das Bohrklein über die Wendel 2 ausgetragen und bei senkrecht nach unten gerichteter Vorschubrichtung am Bohrloch­mund abgesaugt.
  • Das Hohlgestänge 1 für die Schlitzherstellung wird auf dem Schacht- oder Streckenumfang 17 mit der Führungseinrichtung 6, 6ʹ bewegt, wobei sich das Schneid- bzw. Fräsgestänge 1 - 3 mit einer an die Härte des Gesteins angepaßten Drehzahl und mit entsprechendem Andruck dreht. Eine Kühlung der Schneid­bzw. Fräswerkzeuge 3 erfolgt mittels Flüssigkeits- oder Luft­spülung über einen Spülkopf 7 an der Antriebswelle 15 und Leitungen 12 durch das Hohlgestänge mit nach außen gerichteten, im Abstand zueinander angeordneten Austrittsdüsen 8. Das in den Ringspalt 18 ausgeworfene Fräsgut wird mechanisch oder durch eine nachgeführte Absaugeinrichtung 9 (s. figur 2) entfernt. In be­sonderen Fällen kann das Schrämgut jedoch auch durch das Hohl­gestänge über die Düsen 8, Leitung 12 und Spülkopf 7 abge­saugt werden.
  • Die Vorrichtung hat den Vorteil, daß das Hohlgestänge 1 in ro­tierender Weise durch die Führungseinrichtung 6, 6ʹ bogen­förmig, z. B. auf dem Schacht- bzw. Streckenumfang bewegt werden kann, wobei im Gebirge 16 der Ringspalt 18 hergestellt wird. Durch die Rotationsbewegung des Schneid- bzw. Fräsarmes ist ein Verklemmen beim Bogenschneiden nicht möglich. Das ge­löste Schrämgut wird mechanisch oder durch eine Saugvorrich­tung aus dem Ringspalt 18 entfernt, so daß damit beim Sprengen des inneren Schacht- oder Streckenkörpers eine direkte Druck­wellenübertragung auf den außenliegenden Gebirgsmantel 16 nicht mehr erfolgen kann.
  • Die Vorrichtung ist weiterhin durch die Fähigkeit, enge Bogenschlitze zu fräsen, vorteilhaft geeignet, Natursteine nicht nur als geradkantige Blöcke, sondern auch als zylinder­förmige Blöcke herzustellen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Schlitzes mittels eines Bohr- und/oder Fräswerkzeuges, welches motorisch angetrie­ben und entlang der vorgesehenen Bahn des Schlitzes be­wegt wird, gekennzeichnet durch
a) einen vorzugsweise zylindrisch ausgeführten, rotations­fähigen Trägerkörper (1) für
b) eine Transportwendel (2) sowie die Bohr- und/oder Fräs­werkzeuge (3),
c) einen Senk- oder Vorschub (5) für den Trägerkörper (1) und durch
d) eine Führung (6, 6ʹ) des Senk- oder Vorschubs (5) ein­schließlich des Trägerkörpers (1) entlang der Bahn.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
e) die Transportwendel (2) sowie die Bohr- und/oder Fräs­werkzeuge (3) auf der Oberfläche des Trägerkörpers (1) derart angeordnet sind, daß die Bohr- und/oder Fräs­werkzeuge (3) eine Fortsetzung der Transportwendel (2) bilden oder auch die Transportwendel (2) vollständig besetzen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
f) der Trägerkörper (1) aus einem Hohlgestänge besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einer der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
g) im Trägerkörper (1) Leitungen (8, 12) verlegt sind, über die Kühlflüssigkeit an die Bohr- und/oder Fräswerkzeuge (3) heranführbar oder Bohrgut absaugbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder einer der folgenden, da­durch gekennzeichnet, daß
h) der Trägerkörper (1) biegesteif aus Einzelteilen (13, 14) zusammensetzbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, da­durch gekennzeichnet, daß
i) die Führung (6, 6ʹ) als Schienenführung oder dreh-, schwenk- und teleskopierbar ausgebildet ist.
EP87105818A 1986-05-31 1987-04-21 Vorrichtung zum Herstellen eines Schlitzes Expired - Lifetime EP0248189B1 (de)

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DE19863618386 DE3618386A1 (de) 1986-05-31 1986-05-31 Vorrichtung zum herstellen eines schlitzes
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EP0248189B1 EP0248189B1 (de) 1990-05-23

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