Vorrichtung zum Vortreiben von Schächten, Strecken oder Stollen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vortrieb von Schächten, Stollen oder Strecken.
Es ist für den Vortrieb von Schächten, Strecken oder Stollen in verhältnismässig weichem Gebirge bekannt, ein die äussere Form des vorzutreibenden Stollens auf weisendes Schild mit geschärfter Vorderkante in das Gebirge vorzutreiben, indem man dieses Schild gegen den erstellten Ausbau abstützt und unter Zuhilfenahme entsprechender hydraulischer oder mechanischer Ein richtungen vorschiebt. Dabei schneidet die geschärfte Vorderkante dieses Schildes ringförmig in das Gebirge ein, wobei sich ein entsprechender Kern ins Innere des Schildes bewegt, der abgetragen wird.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, in das Schild eine me chanische Räumvorrichtung einzusetzen, die ein drehen des Werkzeug aufweist, so dass mit Hilfe dieses drehen den Werkzeuges die Stollenbrust mechanisch abgetragen werden kann.
Bei dieser Vorrichtung sitzt das Antriebsaggregat unmittelbar hinter dem Räumwerkzeug, so dass das hereinbrechende Gestein nur schwer abzufördern ist. Für vergleichsweise hartes Gestein eignet sich das Schildvortriebsverfahren grundsätzlich nicht.
Es ist auch bereits eine Tunnelbohrmaschine be kannt, bei der das bzw. die die Tunnelwandung bearbei tenden) Messer radial zur Rotationsachse eines Schneid kopfes in diesem Schneidkopf verschiebbar gelagert und Mittel angeordnet sind, die ein zyklisches Vor- und Zurückbewegen dieser Messer während der Rotation des Schneidkopfes bewirken.
Auch hier nimmt der Schneidkopf den ganzen Durchmesser des Schildes ein, wobei lediglich in ihm fräsende Bohrwerkzeuge radial verschiebbar angeordnet sind und beim Umlauf des Schneidkopfes einen Ring aus der Tunnelwandung herausarbeiten, in den die Vorderkante des Schildes nach Rückstellung der Bohr werkzeuge nachrückt. Der Schneidkopf selbst kann re lativ zum Schild nicht bewegt werden.
(Auch mit dieser Bohrmaschine ist es wegen des schrämenden Arbeitens der Schneidwerkzeuge nicht möglich, hartes Gestein zu durchdringen.) Stollen oder Strecken in vergleichsweise hartem Gestein treibt man dadurch vor, dass man die Brust des Stollens entsprechend absprengt und nach Weg förderung des abgesprengten Gesteins mit dem Ausbau nachzieht.
Solange das Gestein homogen und von aus reichender Härte ist, ist dieses Verfahren vergleichs weise einfach und gut durchzuführen. Häufig wechseln jedoch harte Gesteinsschichten mit verhältnismässig wei chen Gesteinsschichten ab, so dass es zu Einbrüchen des verhältnismässig weichen Gesteins in den erstellten Stollen kommt, was erheblichen Arbeitsaufwand zum Freimachen dieses Abschnittes erfordert.
Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaf fen, die im Grundprinzip nach dem Schildvortriebsver-- fahren arbeitet, sich aber nicht nur in verhältnismässig weichem Gestein einsetzen lässt, sondern auch beim Vortreiben von Strecken und Stollen im harten Gestein geeignet ist und besondere Vorteile dann mit sich bringt, wenn hartes und weiches Gestein beim Vortreiben der Strecken oder des Stollens abwechseln.
Das Gleiche gilt für Störungen, d. h. beim Übergang von einem standfesten Gebirge auf ein nicht stand festes Gebirge für das Auffahren von Strecken oder Stollen, weil an solchen Störungsstellen ähnliche Ver hältnisse auftreten wie beim Übergang von hartem zu weichem Gestein.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält ein das Antriebsaggregat eines umlaufenden Bohrwerkzeuges aufnehmendes Schild, das sich in Vortriebsrichtung ver- fahrbar gegen die Wandung bzw.
den erstellten Ausbau abstützt, und ein Bohrwerkzeug, das vor der vorderen Kante des Schäldes umläuft, und kennzeichnet sich da durch, dass der Durchmesser des Bohrwerkzeuges derart veränderbar ist und das Antriebsaggregat derart aus dem Bodenbereich des vorderen Teiles des Schildes verlegt ist, dass das Bohrwerkzeug nach Verringerung seines Durchmessers ins Innere des Schildes einfahrbar ist.
Der Vortrieb erfolgt also bei der erfindungsgemässen Vorrichtung nicht mehr mit Hilfe der sich in das Ge birge einzwängenden geschärften Vorderkante des Schil des bzw. das Ausschrämen eines schmalen Kreisschlitzes in der Strecken- oder Stollenwandung unter Nachfahren des Schildes, sondern mit Hilfe eines Bohrwerkzeuges, so dass die Härte des Gesteins für den Vortrieb der Strecke oder des Stollens unbeachtlich ist,
weil nicht mehr die Vorderkante des Schildes bzw. ein zum Ab tragen harten Gesteins ungeeignetes Schrämwerkzeug, sondern das einen Durchmesser mindestens entspre chend dem Durchmesser des Schildes aufweisende Bohr werkzeug den Weg durch das Gebirge bahnt.
Durch die Ausbildung des Bohrwerkzeuges und die Anordnung seines Antriebsaggregates ist es ohne weiteres möglich, unmittelbar hinter dem Bohrwerkzeug mit der Ladung und dem Abtransport des Bohrkleins zu beginnen, was sich in weiterer Ausbildung der Erfindung noch dadurch erleichtern lässt, dass man das Bohrwerkzeug über eine vergleichsweise lange Welle an sein Antriebsaggregat anschliesst, so dass zwischen Bohrwerkzeug und Antriebs aggregat ein erheblicher freier Raum für die Unter bringung von Lade- und Transportvorrichtungen ver bleibt.
Diese Massnahme ist auch von besonderem Vorteil für das Zurückziehen des Werkzeuges, weil dieses nun mehr vor seinem Antriebsaggregat und ohne Störung durch dasselbe im Schutze des Schildes repariert, um gebaut oder gewartet werden kann. Selbstverständlich wird man bei einer entsprechend langen Antriebswelle dafür Sorge tragen, dass die Welle wenigstens an der Frontseite des Schildes durch ein Stützlager abgestützt ist, das jedoch so angebracht werden kann, dass es die Sohlenseite der Strecke oder des Stollens und damit die Lade- und Abtransportarbeiten nicht stört.
Die An triebswelle für das Bohrwerkzeug wird man zweckmä ssig als Hohlwelle ausbilden, damit in ihrem Innern eine Antriebswelle für ein Vorbohr-, Ziel- oder Untersu- chungs-Bohrwerkzeuggeführt werden kann.
Auch das Antriebsaggregat wird man zweckmässig nicht auf der Sohle der Strecke oder des Stollens anord nen, sondern so lagern, dass es sich oberhalb der Mittel achse des Schildes befindet. Dadurch wird der Ab transport durch geeignete, auf der Sohle der Strecke oder des Stollens anzubringende Fördervorrichtungen wesentlich erleichtert.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht auch das Arbeiten mit Spülung, da es ohne Schwierigkeiten möglich ist, durch Einbau eines entsprechenden Quer- schotts im Bereich des Schildkopfes einen Sumpf zu bil den, aus dem das in der Spülflüssigkeit suspendierte Bohrklein laufend abgesaugt werden kann.
Zu diesem Zweck wird hinter dem Querschott zweckmässig eine Förderpumpe zum Abtransport der mit dem Bohrklein versetzten Spülung vorgesehen.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemässe Vorrich tung so ausgestaltet, dass die Werkzeuge auf der Rück seite eines vorzugsweise mehrteiligen Frontschildes ab nehmbar montiert sind und durch Schlitze in diesem Frontschild in Richtung der Bohrlochsohle vorragen. Für diese Ausbildung des Bohrkopfes wird selbständiger Schutz beansprucht.
Die Achsen der als Rollenbohrer ausgebildeten Bohrwerkzeuge liegen bei dieser Ausführungsform vor zugsweise in Lagerausnehmungen an der Rückseite des Frontschildes und sind durch abnehmbare Lagerschalen fixiert. Vorteilhaft wird man bei der erfindungsgemässen Vorrichtung, unabhängig von der Ausbildung des Bohr kopfes, den die Bohrwerkzeuge tragenden Kopf konisch ausbilden.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Er findungsgegenstandes, und zwar in: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Stollen, mit dem das Antriebsaggregat, das Bohrwerkzeug und die zum Bohrwerkzeug führende Welle aufnehmenden Schild, wobei die zurückgezogene Stellung des Bohrwerkzeuges strichpunktiert angedeutet ist, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 eine Darstellung einer abgeänderten Ausfüh rungsform eines Bohrwerkzeuges,
Fig. 5 eine Darstellung der erfindungsgemässen Vor richtung mit einer Einrichtung zum Absaugen der das Bohrklein enthaltenden Spülung beim Arbeiten mit spü lendem Bohrwerkzeug bzw. beim Arbeiten in Gebirge mit Wassereinbruch, Fig. 6 eine Einrichtung zur Verspannung der Ab stützung des Schildkopfes, Fig. 7 eine abgeänderte Ausführungsform einer er findungsgemässen Vorrichtung und in Fig. 8 eine Einzelheit dieser abgeänderten Ausfüh rungsform.
Fig. 9 zeigt verschiedene weitere abgeänderte Aus führungsformen.
In Fig. 1 ist mit 1 das Gebirge bezeichnet, in das ein Stollen oder eine Strecke vorgetrieben werden soll. 2 bezeichnet den fertigen Ausbau dieses Stollens. Gegen diesen Ausbau stützen sich vorzugsweise hydraulisch arbeitende Anpressvorrichtungen 3 ab, die im gleichen Winkelabstand um die gesamte Stollenwandung ange ordnet sind. Vor diesen Anpressvorrichtungen 3 befin det sich der erste Teil des Schildes 4, in dem das all gemein mit 5 bezeichnete Antriebsaggregat unterge bracht ist.
Bei 6 erkennt man einen biegsamen Zwi schenteil, der insbesondere dann erforderlich ist, wenn der Stollen nicht geradlinig, sondern in Kurve aufge fahren werden soll. 7 ist der vordere Teil des Schildes, der bei Wegfall des elastischen Zwischenteiles 6 auch einstückig mit dem rückwärtigen Teil 4 ausgebildet sein kann.
Bei 8 erkennt man die Vorderkante des Schildes, die beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel noch geschärft dargestellt ist. Diese Schärfung ist beim Ar beiten mit der erfindungsgemässen Vorrichtung aller dings nicht mehr unbedingt erforderlich.
9 bezeichnet allgemein das Bohrwerkzeug, dessen äussere Teile 10 entfernbar am mittleren Teil 11 ange bracht sind, so dass es in seinem Durchmesser so weit verringert werden kann, dass es sich ins Innere des Schildteiles 7 einfahren lässt.
Mit 12 ist ein Bohrmeissel zum Herstellen eines Vorbohrloches bezeichnet, das das Abtragen der Stollen brust wesentlich erleichtert.
13 bezeichnet ein Rutschblech, auf dem das durch das Bohrwerkzeug 10, 11 abgearbeitete Bohrklein auf den Förderer 14 gleitet, der es unter der Antriebswelle 15 hinweg zu einer Verladestation fördert, die sich zweckmässig im ausgebauten Teil 2 des Stollens befindet. Innerhalb der Welle 15, die beim dargestellten Aus führungsbeispiel als Hohlwelle ausgebildet ist, läuft die Welle 16 für das Vorbohrwerkzeug. Die beiden koaxialen Wellen 14 und 15 sind durch verlänger- und verkürzbare Streben 17 im Schildteil 7 mit Hilfe eines Lagerringes 18 aufgehängt.
Im Schildteil 4 ist vorzugsweise im oberen Bereich, d. h. oberhalb der Wellen 15, 16, das Antriebsaggregat 5 gelagert, das einen beim Ausführungsbeispiel als Elektromotor wiedergegebenen Antriebsmotor 19, ein Lager 20, ein Untersetzungsgetriebe 21 und einen An trieb 22 für die innere Welle 16 enthält. Bei 23 erkennt man eine vorzugsweise hydraulisch arbeitende Vorrich tung zum Einfahren des Bohrwerkzeuges 10 bis 10. Selbstverständlich kann diese Vorrichtung auch zur Lieferung des Andruckes der Bohrwerkzeuge an der Stollenbrust dienen.
Bei 24 erkennt man eine beliebig ausgestaltete Ver steifung zur Übertragung des Rückdrehmomentes auf den fertigen Ausbau z. Bei 25 ist ein Zylinder ange deutet, der dem getrennten Vorschub der inneren Welle 16 relativ zur äusseren Welle dient.
Aus Fig. 3 erkennt man die Aufhängung der An triebsvorrichtung 5 an den beiden im oberen Teil des Schildteiles 4 befestigten T-Trägern 26. Bei 27 und 28 sind vorzugsweise hydraulische Anpressvorrichtungen vorgesehen, die sich über Schilde 29 und 30 unmittelbar an der Stollenwandung abstützen. Mit Hilfe dieser Anpressvorrichtungen 27 und 28 ist es möglich, die Wellen 15, 16 auch winkelig zur Achse des fertigen Ausbaues 2 zu stellen und damit Kurven beim Vor trieb des Stollens bzw. der-Strecke aufzufahren. Ausser dem erreicht man mit diesen Vorrichtungen ein von der Abstützung am fertigen Ausbau unabhängiges Wi- derlager für das Bohraggregat.
Aus Fig. 4 erkennt man einen stark vergrösserten Vorbohrkopf 31, der an der Welle 16 befestigt ist, die sich innerhalb der Hohlwelle 15 dreht. Durch diese Unterteilung der Bohrwerkzeuge 10, 11 erreicht man eine Unterteilung des Antriebsmomentes, so dass man sogar durch gegenläufigen Antrieb der beiden Bohr kopfteile 31 und 32 das auf die Widerlager wirkende Gegendrehmoment weitestgehend herabsetzen kann.
Der Vorbohrer 12 kann einen Teil des Bohrers 31 bilden, aber auch getrennt von diesem arbeiten.
In Fig. 5 . ist eine Anordnung dargestellt, die es ermöglicht, mit Spülung oder in stark wasserführendem Gebirge zu arbeiten. Arbeitet man mit Spülung, so wird sich im Bereich 33 des vorderen Teiles des Schildes ein Sumpf aus Spülung und hereingebrochenem Bohrklein ansammeln, der über das Saugrohr 34 von einer Mam- mutpumpe 35 dem Ableitungsrohr 36 zugeführt wird.
Arbeitet man in stark wasserhaltigem Gebirge, dann wird man die Begrenzungswandung 37 für den Sumpf, wie bei 38 erkennbar, hochziehen und damit den ganzen Bohrkopfbereich gegen den rückwärtigen, das Bohr aggregat aufnehmenden Teil des Schildteiles 7 absperren.
Eine Ausführungsform einer Abstützung für den Schildkopf erkennt man aus Fig. 6, wo z. B. zwei Halb schalen 59, 60 wiedergegeben sind, die zusammen den Teil 55 bilden, sich aber gegeneinander gegen das Ge birge mit Hilfe der Pressvorrichtungen 61, 62 verspan nen lassen.
Fig. 7 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der ein Frontschild 101 Verwendung findet, das Schlitze 102 aufweist, durch die die Ränder von Rollenbohr- werkzeugen 103 vorragen. Vorzugsweise sind die Achsen dieser Bohrrollen in entsprechende Lagerausnehmungen im Frontschildkörper gelagert und durch die Lager schalen 104 abgedeckt. Dabei wird hinter den Rollen 103 der Frontschildkörper etwas ausgebogen, so dass der aus Fig. 8 ersichtliche schaufelförmige Ansatz 105 entsteht.
Der die Bohrwerkzeuge tragende Kopf kann dabei sowohl in Vortriebsrichtung als auch gegen die Vortriebsrichtung konisch ausgebildet werden, wobei er im letzteren Fall am Rand des Bohrloches einschnei det und ins Innere des Schildes zur Mitte hin ein kegelförmiger Kern wächst, der laufend abgetragen wird. Man erreicht durch diese Anordnung eine Erhöhung des Bohrfortschrittes, weil das Gestein am Rand des Bohrloches durch die dort voreilenden Bohrwerkzeuge entspannt wird und sich damit die Sohle zum Innern hin wesentlich leichter abtragen lässt.
Gemäss dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungs beispiel ist der Frontschild 119 konkav ausgebildet, d. h. seine mit den Vortriebswerkzeugen versehene Frontseite schliesst mit dem Stoss 114 einen spitzen Winkel ein, derart, dass ein in den Hohlraum des Schil des 113 weisender Gesteinskegel entsteht. Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung des Schildes ist durch die dann entstehende strichpunktiert angegebene Stollen brust angedeutet. Hier verbleibt nur ein mittlerer er habener Kegel, während daran anschliessend die Stollen brust konisch in Vortriebsrichtung verläuft.
An seinem Umfangsbereich trägt der Frontschild 119 in ihrer Aus bildung insbesondere im oberen Bereich der Zeichnung ersichtliche Schlitzwerkzeuge, die allgemein mit 120 bezeichnet sind.
Die Schlitzwerkzeuge 120 erzeugen einen im Quer schnitt keilförmigen und mit den Keilschrägen nach vorne weisenden Umfangsschlitz von an sich beliebiger radialer Stärke, der jedoch jeweils so bemessen ist, dass ein entspannter Gesteinskern entsteht.
Werden die im unteren Teil der Fig. 9 dargestellten Vortriebswerkzeuge, nänflich Rollenbohrwerkzeuge 118, verwendet, so weisen die Rollenbohrwerkzeuge vorzugs weise, wie in der Zeichnung dargestellt, voneinander unterschiedliche Durchmesser 118a, 118b, 118c auf, die auf die Neigung y des konkaven Frontschildes <B>119</B> so abgestimmt sind, dass die Bohrwerkzeuge schlupf frei laufen. Es ergibt sich also eine rein rollende Bewe gung der Durchmesser 118a, 118b, 118c, so dass keine Schleifwirkung entstehen kann.
Die an sich beliebig auszugestaltenden Schlitzwerk zeuge sind gemäss dem unten in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls Rollenbohrwerkzeuge, die mit 121 und 122 bezeichnet sind. Jedes dieser Rollen bohrwerkzeuge weist in völlig neuartiger und damit für sich erfinderischer Weise gestuft und spaltend ar beitende Ringzähne 122a, 122b, 122c bzw. 121a, 121b, 121c auf.
An den in der Fig. 9 dargestellten, verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden Schlitzwerk zeuge verwendet, die auch für sich selbständig anwend bar sind, um beispielsweise im unter Spannung stehen den Gebirge Gräben oder Schlitze verschiedener Aus bildung herzustellen.
Gemäss der Darstellung in Fig. 9 sind die Schlitz werkzeuge aus zwei Gruppen aufgebaut, die durch die Bezugszeichen 121 und 122 angedeutet sind. Die eine dieser Gruppen ist mit den Achsen ihrer Bohrwerkzeuge in Vortriebsrichtung geneigt, während die andere der Gruppen ebenfalls geneigte Achsen aufweist, die. jedoch, wie sich aus Fig. 9 ohne weiteres ergibt, nach hinten geneigt sind.
Es ist nicht erforderlich, dass die Bohrwerkzeuge, d. h. einerseits die Werkzeuge <B>117</B> bzw. 118 und ander- seits die Schlitzwerkzeuge 121, 122, in einer einheit lichen Drehrichtung und um einen vollen Kreisbogen umlaufen. Diese Bohrwerkzeuge können vielmehr auch Umläufe in der einen oder anderen Richtung nacheinan der ausführen, wodurch es möglich ist, etwaige Ver drehungen des Schildes 113 rückgängig zu machen.
Die Schlitzwerkzeuge sind insbesondere auch an anderen Vortriebsmaschinen zu verwirklichen, nämlich überall dort, wo zunächst der im oberen Teil der Fig. 9 besonders deutlich dargestellte keilförmige Schlitz oder Kerbe hergestellt werden soll, der sich überall dort empfiehlt, wo das Gebirge unter entsprechender Span nung steht.
Device for driving shafts, tunnels or tunnels The invention relates to a device for driving shafts, tunnels or tunnels.
For driving shafts, stretches or tunnels in relatively soft mountains, it is known to propel a shield with a sharpened front edge pointing to the outer shape of the tunnel to be driven into the mountains by supporting this shield against the expansion created and with the aid of appropriate hydraulic or mechanical devices. The sharpened front edge of this shield cuts into the rock in the shape of a ring, with a corresponding core moving into the interior of the shield, which is removed.
It has also already been proposed to use a mechanical clearing device in the shield, which has a turning of the tool, so that with the help of this turning the tool, the tunnel face can be removed mechanically.
With this device, the drive unit sits directly behind the broaching tool, so that the ingress of rock is difficult to remove. The shield tunneling method is generally not suitable for comparatively hard rock.
There is also already a tunnel boring machine be known in which the or the tunnel wall processing border) knife mounted radially to the axis of rotation of a cutting head in this cutting head and means are arranged that a cyclical back and forth movement of this knife during the rotation of the Effect cutting head.
Here, too, the cutting head occupies the entire diameter of the shield, with only drilling tools that are milling in it being arranged to be radially displaceable and work a ring out of the tunnel wall as the cutting head rotates, into which the leading edge of the shield moves up after the drilling tools have been reset. The cutting head itself cannot be moved relative to the shield.
(Even with this drill it is not possible to penetrate hard rock because of the cutting work of the cutting tools.) Tunnels or stretches in comparatively hard rock are driven by blasting off the breast of the tunnel accordingly and after pumping away the blasted rock follows the expansion.
As long as the rock is homogeneous and of sufficient hardness, this process is comparatively simple and easy to carry out. Frequently, however, hard rock layers alternate with relatively soft rock layers, so that the relatively soft rock breaks into the created tunnels, which requires considerable work to clear this section.
The invention creates a device which works in the basic principle according to the shield tunneling method, but which can not only be used in relatively soft rock, but is also suitable for driving stretches and tunnels in hard rock and has special advantages brings when hard and soft rock alternate when driving the routes or the tunnel.
The same applies to disturbances, i.e. H. at the transition from a stable mountain range to a non-stable mountain range for driving up routes or tunnels, because similar conditions occur at such fault locations as at the transition from hard to soft rock.
The device according to the invention contains a shield which accommodates the drive unit of a rotating drilling tool and which can be moved in the direction of advance against the wall or
supports the expansion created, and a drilling tool that rotates in front of the front edge of the peel, and is characterized by the fact that the diameter of the drilling tool can be changed in such a way and the drive unit is moved from the bottom area of the front part of the shield in such a way that the drilling tool can be retracted into the interior of the shield after reducing its diameter.
In the device according to the invention, the propulsion is no longer carried out with the help of the sharpened leading edge of the shield that is constricted into the Ge or the cutting of a narrow circular slot in the route or tunnel wall while following the shield, but with the help of a drilling tool, so that the hardness of the rock is irrelevant for driving the route or the tunnel,
because no longer the front edge of the shield or an unsuitable cutting tool to wear hard rock, but the drilling tool having a diameter at least corresponding to the diameter of the shield clears the way through the mountains.
Due to the design of the drilling tool and the arrangement of its drive unit, it is easily possible to begin loading and transporting the cuttings immediately behind the drilling tool, which can be made easier in a further embodiment of the invention by using the drilling tool via a comparatively long shaft connects to its drive unit, so that a considerable amount of free space remains between the drilling tool and the drive unit to accommodate loading and transport devices.
This measure is also of particular advantage for the retraction of the tool, because it can now be repaired in front of its drive unit and without being disturbed by the same under the protection of the shield, in order to be built or serviced. Of course, with a correspondingly long drive shaft, care will be taken to ensure that the shaft is supported at least on the front side of the shield by a support bearing, which can, however, be attached in such a way that it is the sole side of the route or the tunnel and thus the loading and removal work not bother.
The drive shaft for the drilling tool is expediently designed as a hollow shaft, so that a drive shaft for a pre-drilling, targeting or investigation drilling tool can be guided in its interior.
The drive unit is also not expediently arranged on the bottom of the track or the tunnel, but rather stored so that it is above the center axis of the shield. As a result, the transport is made much easier by suitable conveyors to be attached to the sole of the track or the tunnel.
The device according to the invention also makes it possible to work with flushing, since it is possible without difficulty by installing a corresponding transverse bulkhead in the area of the shield head to form a sump from which the cuttings suspended in the flushing fluid can be continuously extracted.
For this purpose, a feed pump is expediently provided behind the transverse bulkhead to remove the mud mixed with the cuttings.
The device according to the invention is preferably designed so that the tools are removably mounted on the back of a preferably multi-part front shield and protrude through slots in this front shield in the direction of the bottom of the borehole. Independent protection is claimed for this training of the drill head.
In this embodiment, the axes of the drilling tools designed as roller drills are preferably located in bearing recesses on the back of the front shield and are fixed by removable bearing shells. With the device according to the invention, it is advantageous, regardless of the design of the drilling head, to design the head carrying the drilling tools conically.
The drawing shows exemplary embodiments of the subject of the invention, namely in: Fig. 1 a section through a cleat with which the drive unit, the drilling tool and the shaft leading to the drilling tool receiving shield, the retracted position of the drilling tool is indicated by dash-dotted lines, Fig. 2 a section along the line II-II of Fig. 1, Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 1, Fig. 4 is a representation of a modified Ausfüh approximate form of a drilling tool,
5 shows a representation of the device according to the invention with a device for sucking off the mud containing the drill cuttings when working with a flushing drilling tool or when working in mountains with water ingress, FIG. 6 shows a device for bracing the support of the shield head, FIG. 7 a modified embodiment of a device according to the invention and in Fig. 8 a detail of this modified Ausfüh approximately.
Fig. 9 shows various other modified embodiments from.
In Fig. 1, 1 denotes the mountain into which a tunnel or a route is to be driven. 2 indicates the completed expansion of this tunnel. Against this expansion are preferably supported hydraulically operating pressure devices 3, which are arranged at the same angular distance around the entire tunnel wall. In front of these pressing devices 3 there is the first part of the shield 4, in which the common drive unit designated 5 is housed.
At 6 you can see a flexible inter mediate part, which is particularly necessary when the cleat is not to be driven straight, but in a curve. 7 is the front part of the shield which, if the elastic intermediate part 6 is omitted, can also be formed in one piece with the rear part 4.
At 8 you can see the front edge of the shield, which is shown sharpened in the illustrated embodiment. However, this sharpening is no longer absolutely necessary when working with the device according to the invention.
9 generally designates the drilling tool, the outer parts 10 of which are removably attached to the central part 11, so that its diameter can be reduced to such an extent that it can be moved into the interior of the shield part 7.
With a drill bit 12 for producing a pilot hole is referred to, which significantly facilitates the removal of the tunnel chest.
13 denotes a sliding plate on which the cuttings processed by the drilling tool 10, 11 slides onto the conveyor 14, which conveys them under the drive shaft 15 to a loading station, which is conveniently located in the dismantled part 2 of the tunnel. Within the shaft 15, which is designed as a hollow shaft in the illustrated exemplary embodiment, the shaft 16 runs for the pre-drilling tool. The two coaxial shafts 14 and 15 are suspended by lengthenable and shortenable struts 17 in the shield part 7 with the aid of a bearing ring 18.
In the shield part 4 is preferably in the upper area, i. H. Above the shafts 15, 16, the drive unit 5 is mounted, which contains a drive motor 19 reproduced in the embodiment as an electric motor, a bearing 20, a reduction gear 21 and a drive 22 for the inner shaft 16. At 23 you can see a preferably hydraulically operating Vorrich device for retracting the drilling tool 10 to 10. Of course, this device can also be used to deliver the pressure of the drilling tools on the tunnel face.
At 24 you can see any designed Ver stiffener to transfer the reverse torque to the finished expansion z. At 25, a cylinder is indicated, which is used for the separate advance of the inner shaft 16 relative to the outer shaft.
From Fig. 3 you can see the suspension of the drive device 5 on the two attached in the upper part of the shield part 4 T-beams 26. At 27 and 28 hydraulic pressing devices are preferably provided, which are supported on shields 29 and 30 directly on the tunnel wall. With the help of these pressing devices 27 and 28, it is possible to set the shafts 15, 16 at an angle to the axis of the finished expansion 2 and thus drive up curves when driving the tunnel or the route. In addition, with these devices one achieves an abutment for the drilling unit that is independent of the support on the finished extension.
4 shows a greatly enlarged pre-drilling head 31 which is attached to the shaft 16 which rotates within the hollow shaft 15. This subdivision of the drilling tools 10, 11 achieves a subdivision of the drive torque, so that the counter-torque acting on the abutment can be reduced as far as possible by driving the two drilling head parts 31 and 32 in opposite directions.
The pilot drill 12 can form part of the drill 31, but can also work separately from it.
In Fig. 5. an arrangement is shown that makes it possible to work with flushing or in heavily water-bearing mountains. If you are working with flushing, a sump of flushing and cuttings that have broken in will collect in the area 33 of the front part of the shield, which is fed to the discharge pipe 36 via the suction pipe 34 from a mammoth pump 35.
If you work in heavily water-containing mountains, then you will pull up the boundary wall 37 for the sump, as can be seen at 38, and thus shut off the entire drill head area against the rear part of the shield part 7 that receives the drilling unit.
An embodiment of a support for the shield head can be seen from Fig. 6, where z. B. two half-shells 59, 60 are shown, which together form the part 55, but against each other against the Ge mountains with the help of the pressing devices 61, 62 can be verspan NEN.
7 shows a modified embodiment in which a front plate 101 is used which has slots 102 through which the edges of roller drilling tools 103 protrude. The axes of these drill rolls are preferably mounted in corresponding bearing recesses in the front shield body and covered by the bearing 104 shells. In the process, the front shield body is bent out slightly behind the rollers 103, so that the shovel-shaped projection 105 shown in FIG. 8 is produced.
The head carrying the drilling tools can be conical both in the direction of advance and against the direction of advance, in the latter case it einschnei det at the edge of the borehole and a conical core grows inside the shield towards the center, which is continuously removed. This arrangement increases the drilling progress because the rock at the edge of the borehole is relaxed by the drilling tools advancing there and the bottom can thus be removed much more easily towards the inside.
According to the embodiment shown in Fig. 9, the front shield 119 is concave, d. H. its front side, which is provided with the driving tools, encloses an acute angle with the joint 114 in such a way that a rock cone pointing into the cavity of the shield 113 arises. Another possibility of the formation of the shield is indicated by the dotted lines indicated by the resulting cleat chest. Here only a central cone remains, while the tunnel breast then runs conically in the direction of advance.
At its periphery, the front shield 119 carries in its education from, especially in the upper part of the drawing, slotted tools which are generally designated 120.
The slotting tools 120 produce a cross-sectional wedge-shaped and with the wedge slopes facing forward circumferential slot of any radial thickness, which, however, is each dimensioned such that a relaxed rock core is created.
If the driving tools shown in the lower part of FIG. 9, namely roller boring tools 118, are used, the roller boring tools preferably, as shown in the drawing, have different diameters 118a, 118b, 118c, which are based on the inclination y of the concave front shield B> 119 </B> are coordinated so that the drilling tools run freely. The result is a purely rolling movement of the diameters 118a, 118b, 118c, so that no grinding effect can arise.
The slot tools, which can be designed in any way, are also roller drilling tools, which are designated by 121 and 122, according to the embodiment shown below in FIG. Each of these roller drilling tools has stepped and splitting ring teeth 122a, 122b, 122c or 121a, 121b, 121c in a completely new and therefore inventive way.
On the various embodiments of the invention shown in Fig. 9, Schlitzwerk tools are used, which are also independently applicable bar, for example, in the mountains of tension, trenches or slots of different education to produce.
As shown in FIG. 9, the slot tools are made up of two groups, which are indicated by the reference numerals 121 and 122. One of these groups is inclined with the axes of their drilling tools in the direction of advance, while the other of the groups also has inclined axes that. however, as is readily apparent from FIG. 9, they are inclined backwards.
It is not necessary that the drilling tools, i.e. H. on the one hand the tools 117 and 118 and on the other hand the slotted tools 121, 122, revolve in a uniform direction of rotation and around a full circular arc. Rather, these drilling tools can also run revolutions in one direction or the other, making it possible to reverse any rotations of the shield 113.
The slotting tools can also be used in particular on other tunneling machines, namely wherever the wedge-shaped slot or notch shown particularly clearly in the upper part of FIG. 9 is to be made, which is recommended wherever the rock is under appropriate tension .