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Vorrichtung zum Abbau geringmächtiger steilstehender Kohlenflöze Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ab-
bau von geringmächtigen steilstehenden
Kohlenflözen mittels eines zwangsweise entlang des Strebs bewegbaren schälenden
Gewinnungsorgans, welches gegen einstürzendes Gestein durch Ausbau geschützt ist,
der nach Maßgabe des Vorrückens des Abbaustoßes beispielsweise mittels an auf der
Firststrecke und der unteren Strecke befindlichen verschiebbaren Spannstationen
befestigten Zugseilen nachrückbar ist und innerhalb dessen eine die im Streb gewonnene
Kohle weiterfördernde Rinne angeordnet ist.
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Wirksame hochleistungsfähige Vorrichtungen zur komplexen Mechanisierung
des Abbaus der Kohle auf geringmächtigen steilstehenden Kohlenflözen sind bisher
nicht bekannt.
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Das schwierigste Problem beim Abbau von geringmächtigen steilstehenden
Kohlenflözen bietet die überlagerung der zur Mechanisierung des Kohlenabbaus, zur
Befestigung und zur Sicherung des Hangenden erforderlichen Vorgänge.
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Die bisher bekannten Verfahren zur Sicherung des Hangenden in den
steilstehenden Flözen, die auf Verwendung eines hölzernen Stempelausbaus und auf
der Verwendung hölzerner Ausbaupfeiler beruhen, weisen den Nachteil auf, daß hierbei
ein großer Aufwand an Holzmaterial und kostspieliger Handarbeit erforderlich ist.
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Bisher bekannte, zum Abbau der Kohle in steilstehenden Flözen bestimmte
kombinierte Vorrichtungen und Schrämabbaumaschinen mechanisieren meistenteils nur
den Prozeß des Lösens der Kohle aus dem Flöz, während die Arbeiten zur Befestigung
und Sicherung des Hangenden auf die vorstehend erwähnte Weise durchgeführt werden
müssen.
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Es sind auch Verfahren zum Abbau von Kohle in steilstehenden Flözen
bei einem mannlosen Abbaubetrieb bekannt, z. B. mittels einer Kohlensäge, die für
die Kohlengewinnung in einem langen Abbaustreb bestimmt ist und im Streichen geführt
wird. Eine derartige Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß mit der Kohlensäge
die Kohlengewinnung nur bei Dachunterstützung innerhalb des Arbeitsraumes mit Hilfe
des Ausbaus gewährleistet werden kann.
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Es ist vorgeschlagen worden, eine Kohlensäge mit einem Schutznetz
zu verwenden, das mit Versatzmaterial gefüllt wird. Versuche mit derartigen Anordnungen
führten jedoch zu keinem positiven Ergebnis, da es nicht möglich war, die Bewegungen
des Netzes mit Versatzmaterial zu steuern.
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Es ist auch eine Vorrichtung zum Abbau von steilstehenden Kohlenflözen
bekannt, bei denen die gewonnene Kohle mittels einer Bandrinne entlang des Abbaustoßes
weitergefördert wird. Ein Ausbau des hinter dem Abbaustoß befindlichen Raumes erfolgt
hierbei mittels mit der Bandrinne verbundenen Stempeln oder Ausbausektionen.
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Eine derartige Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß ein Verschieben
der Fördermittel lediglich periodisch bei gleichzeitiger Entlastung des Ausbaus
erfolgen kann.
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Die übertragung der für ein Verschieben der Ausbaumittel erforderlichen
Zugkraft erfolgt mittels einer der Förderung dienenden Bandrinne, die bei entlasteten
Ausbaumitteln nicht vor Beschädigungen durch einstürzendes Gestein geschützt ist.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, Aggregate mit einem hydraulischen
Ausbau und einer Hobelanlage zu verwenden; derartige Anordnungen weisen jedoch den
Nachteil auf, daß die Steuerung des Aggregats zu kompliziert und die Verwendung
auf eine begrenzte Mächtigkeit der Flöze beschränkt ist und ein hoher Metallverbrauch
je laufenden Meters des Strebs auftritt; auch erfordert der hydraulische
Ausbau eine periodische Kontrolle.
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Die bekannte schwebende Kohlengewinnung im schmalen Streifen ohne
Ausbauen des abgebauten
Raumes, beispielsweise mit Hilfe von Kohlensägen,
erfordert die Durchführung von vielen Vorrichtungsarbeiten im Flöz und erschwert
die Kohlengewinnung in Flözen mit Nachfallpacken bzw. mit einem leicht einstürzenden
Hangenden.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der diese Mängel behoben werden können.
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Beim Ausbau in einem mannlosen Streb ist eine einwandfreie Arbeit
des Gewinnungsorgans und einwandfreie Abförderung der abgebauten Kohle erforderlich.
Diese überlegungen wurden auch der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung zugrunde gelegt,
die es ermöglicht, den Abbau der Kohle vom Kohlenstoß in einem mannlosen Streb zu
mechanisieren und das Hangende zu festigen und zu sichern. Der Ausbau schützt das
in beiden Strebrichtungen arbeitende Gewinnungsorgan vor hereinbrechendem Gestein
und wird hinter diesem je nach der Gestaltung des Stoßes nachgerückt.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Ausbau aus
gelenkig miteinander verbundenen starren Sektionen besteht, welche Ab-
schnitte
aufweisen, die auf der gesamten Länge des Ausbaus eine Rinne zur Abförderung der
abgebauten Kohle bilden, wobei in dem rinnenförmigen Ab-
schnitt jeder Ausbausektion
eine Führungsvorrichtung zur Verschiebung des Gewinnungsorgans und zu dessen Andrücken
gegen die Abbaufront angeordnet ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die rinnenförmigen
Abschnitte der Sektionen durch deren Grundplatte, Firstkappe und starren Kasten
ausgebildet, der die Grundplatte mit der Firstkappe verbindet.
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Die Führungsvorrichtung besteht aus am starren Kasten der Sektionen
befestigten Rohren und an den Innenwänden der Grundplatte und der Firstkappe befestigten
Leitblechen. Die Führungsvorrichtung kann auch andere Ausführungsformen haben, die
im nachfolgenden beschrieben werden.
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Damit die Rohre eine Führung zur Verschiebung des Gewinnungsorgans
auf der gesamten Länge der Ausbaurinne bilden können, sind die Enden der genannten
Rohre durch ein elastisches Element, vorzugsweise eine zylindrische Feder, miteinander
verbunden.
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In die Firstkappe jeder Sektion des Ausbaus ist eine Vorrichtung zum
Anschlag gegen die Abbaufront eingebaut; bei der Verschiebung des Gewinnungsorgans
längs des Stoßes wird die Vorrichtung durch Gewinnungsorgane abgedrückt. Die erwähnte
Vorrichtung stellt eine abgefederte Stange mit Schirm dar.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, daß sich die
Verwendung von Ausbaumaterialien, wie Grubenholz, im Streb erübrigt und es ermöglicht
wird, die Kosten für Gewinnung der Kohle auf schwachen steilstehenden Flözen wesentlich
zu senken und die Abbauarbeiten zu vereinfachen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 die Anordnung der Einrichtungen des Ag regats im Streb und in den
Strecken in Gesamt-C9 ansicht im Längsschnitt, F i g. 2 einen Schnitt nach
A-A gemäß F i g. 1,
F i g. 3 eine Ausbausektion, kohlestoßseitig gesehen,
F i g. 4 einen Schnitt nach B-B gemäß F i g. 3,
F i g. 5
ein Gewinnungsorgan in Draufsicht, F i g. 6 einen Schnitt nach C-C gemäß
F i g. 5,
F i g. 7 eine Antriebsstation in Seitenansicht, F i
g. 8 einen Schnitt nach D-D gemäß F i g. 7,
F i g. 9 eine Spannstation
in Seitenansicht.
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Die Vorrichtung (F i g. 1) besteht aus einem Strebausbau
1, einem in beiden Strebrichtungen wirksamen Gewinnungsorgan 2, einer Antrieb-
3 und einer Spannstation 4.
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Der Ausbau stellt eine zusammenhängende Anordnung dar, die aus einzelnen
starren Sektionen 5
besteht, die durch zweigelenkige Verbindung miteinander
verbunden sind. Die Gelenkverbindung der Ausbausektionen ermöglicht es, daß sich
der Ausbau den Veränderungen der Höhenlage des Flözes anzupassen und krummlinige
Umrisse in der Flözebene anzunehmen vermag. Der Ausbau dient dazu, das Gewinnungsorgan
2 gegen das eingestürzte Gestein zu schützen, und bildet eine Führung für das Gewinnungsorgan
2 und dient auch zur Abförderung der abgebauten Kohle.
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Die zum Umsetzen des Ausbaus erforderlichen Kräfte werden von den
Stationen 3 und 4 auf die darin befestigten Endsektionen des Ausbaus übertragen
und rufen in den Sektionen des Ausbaus nur Zugspannungen hervor, so daß es möglich
ist, die genannten Sektionen in Form von geschweißten Konstruktionen auszuführen.
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Beim Normalbetrieb soll der Abstand zwischen dem Ausbau
1 und dem Hangenden mindestens 30
bis 50 mm betragen. Die Sektion
5 des Ausbaus 1
stellt eine starre Konstruktion (F i g. 2 und
3) dar, die durch die Grundplatte 6, die Firstkappe 7 und den
starren Kasten 8 gebildet wird, der die Grundplatte mit der Firstkappe verbindet.
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Die Innenwand 9 des Kastens 8, die Grundplatte
6
und die Firstkappe 7 bilden jeweils einen rinnenförmigen Abschnitt
(F i g. 2).
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Die Grundplatte 6 der Ausbausektion stemmt sich mit ihrer Vorderkante
gegen die Abbaufront. In die Firstkappe 7 der Ausbausektion ist eine Vorrichtung
10 eingebaut, mit deren Hilfe die Sektion 5 sich auch gegen die Abbaufront
stemmen kann. Die Vorrichtung 10 bildet eine abgefederte, mit dem Schirm
12 verbundene Stange 11.
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Es ist auch möglich, die Ausbausektion ohne abgefederte Stange mit
Schirm, z. B. in Form eines steifen Bogens, der mit der Firstkappe 7 verbunden
ist und sich gegen die Abbaufront stemmt, zu gestalten.
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Jede Sektion 5 des Ausbaus weist ein an der Wand
9 des Kastens 8 befestigtes Führungsrohr 13
auf, auf dem die
Stützen 14 des Gewinnungsorgans 2 bei dessen Bewegung entlang des Stoßes gleiten.
An den Verbindungsstellen der Sektionen sind die Führungsrohre 13 durch ein
flexibles Element 15 verbunden, das in Form einer zylindrischen Feder ausgeführt
ist.
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An den Innenwänden der Firstkappe 7 und der Grundplatte
6 des rinnenförmigen Abschnitts sind streifenförmige Leitbleche
16 angeordnet, die die Ab-
lenkungen des Gewinnungsorgans 2 in der
Vertikalebene in bezug auf den Ausbau 1 begrenzen.
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Die Gelenkverbindung, mittels der die Sektionen 5
des Ausbaus
1 miteinander verbunden werden, ist in F i g. 4 dargestellt. In die
Bohrung 17 der Ausbausektion ist ein Zapfen 18 hindurchgesteckt, auf
den
eine Lasche 20 mit einer öse 19 aufgesetzt ist. Eine
weitere öse 21 der Lasche 20 ist um 90' in bezug auf die öse 19 gedreht
angeordnet und wird auf einen Zapfen aufgesetzt, der durch die öffnung einer weiteren
Sektion hindurchgesteckt ist.
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Es ist auch möglich, andersartige Gelenkverbindungen zu verwenden,
doch muß eine zweigelenkige Verbindung der Ausbausektionen vorgesehen sein.
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Es kann auch eine Führungsvorrichtung zur Bewegung eines anders gestalteten
Gewinnungsorgans 2 vorgesehen werden, z. B. mit quadratischem, rechtwinkligem oder
profiliertem Querschnitt, sowie eine andersartige Anordnung im rinnenförmigen
Ab-
schnitt.
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Das Gewinnungsorgan 2 (F i g. 5 und 6) stellt einen
in beiden Strebrichtungen arbeitenden Schnellhobel mit mehreren Schneiden dar und
besteht aus einem Körper 22, zwei Werkzeugkörpern 23, einem Messerträger
24, einer Zugstange 25, zwei Führungsstützen 14 und einem Rohr
26 für den unbelasteten Teil der Zugkette (des Seiles).
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Die Werkzeugkörper 23 sind mit dem Körper 22 und der Zugstange
25 gelenkig verbunden. Der Messerträger 24, der zum Lösen der oberen Kohlenpartie
vom Hangenden mit abnehmbaren Schneiden 27 bestückt ist, dient zugleich zum
Abstimmen des Hobels in Abhängigkeit von der Mächtigkeit des abzubauenden Flözes.
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Der Kohlenhobel ist mittels Zuastangen 25 an die Enden der
Zugkette (Seil) angeschlossen. Die Zugstangen 25 dienen auch zum Schwenken
der Werkzeugkörper 23 in die Arbeitsstellung.
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Das Rohr 26 für den unbelasteten Zugkettenstrang dient zugleich
als untere Hobelstütze (F i g. 2).
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Bei Betätigung des Gewinnungsorgans 2 wird die Zugstange
25 in Richtung der Bewegung des arbeitenden Kettenstranges verschoben. Gleichzeitig
drehen sich die Werkzeugkörper 23 in ihren Gelenken. Die eine davon (die
vordere in Richtung des jeweiligen Kohlenhobels) kommt mit dem Kohlenstoß in Berührung,
stemmt sich mit ihrem Arm gegen den Körper 22 und überträgt auf diesen die Widerstandskräfte,
die beim Abschälen der Kohle durch die Schneiden dieses Werkzeugkörpers entstehen.
Der andere Werkzeugkörper (die hintere in Richtung der jeweiligen Kohlenhobel-Fahrfrichtung)
schwenkt von der Abbaufront ab und verliert somit ihren Kontakt mit dem Kohlenstoß.
Beim Verändern der Gangrichtung des Hobels verändert sich entsprechend die Stellung
der Werkzeugkörper.
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In F i g. 5 ist die Stellung der Werkzeugkörper
23
bei der Bewegung des Kohlenhobels in der durch Pfeil angegebenen Richtung
dargestellt.
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Der oben beschriebene, in beiden Strebrichtungen arbeitende und mit
mehreren Schneiden bestückte Kohlenhobel unterscheidet sich grundsätzlich nicht
von den Hobelgewinnungsorganen, die in den bekannten Hobelanlagen verwendet werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch ein andersartig gestaltetes
Gewinnungsorgan, z. B. ein Hobel mit einer verbesserten Regulierung der Schneiden,
verwendet werden.
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Die Antriebsstation 3 (F i g. 7 und 8) ist auf
der unteren (Förder-)Strecke untergebracht (F i g. 1) und weist folgende
Einrichtungen auf: Eine Antriebseinrichtung für das Gewinnungsorgan, bestehend aus
einer zwei Trommeln aufweisenden Winde 28, einem Zahnradgetriebe
29 mit einer Einrichtung 30 zum Richtungswechsel des Ganges des Gewinnungsorgans
und des Motors 31; Vorschubeinrichtungen, bestehend aus einem Haspel
32 und einer Verankerungseinrichtung 33 mit einem Flaschenzug 34 (F
i g. 1),
einer Einrichtung für die Verbindung der unteren Sektion des Ausbaus
an der Verankerungseinrichtung mittels eines hydraulischen Vordrückers
35; eine öldruckeinrichtung 36; einen beweglichen Schild, bestehend
aus zwei Raupenwalzen 37, die zwischen dem Boden und dem Streckenfirst mittels
hydraulischem Vordrücker 38 gespreizt werden; eine starre Rückwand
39; eine Seitenwand 40, deren Lage mittels eines hydraulischen Vordrückers
41 nachgestellt werden kann; eine Seitenwand 42, die durch einen oberen Drücker
43 mit einem ausziehbaren Support 44 und durch einen unteren Drücker 45 eingestellt
wird; sowie einem Behälter 46 und eine Umladeeinrichtung 47.
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Das Zugseil kann durch auf der unteren und auf der oberen Strecke
angeordnete oder durch auf der Antriebsstation befindliche Haspeln in Bewegung gesetzt
werden.
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Bei einem abgeänderten Ausführungsbeispiel, bei dem der Antrieb des
Gewinnungsorgans durch zwei Endhaspeln erfolgt, geht nur ein Seilstrang durch den
Streb. Bei Verwendung nur eines, auf der Antriebsstation angeordneten Haspels, gehen
durch den Streb zwei Seilstränge, ein Arbeits- und ein Leertrum, wobei auf der Firststrecke
der Spannstation eine Umlenkrolle für das Zugseil angeordnet ist.
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In Abhängigkeit von der Art der gewählten Zugeinrichtung wird ein
entsprechendes Antriebsgetriebe vorgesehen, das jedoch in jedem Fall eine Einrichtung
für einen automatischen Richtungswechsel des Ganges des Gewinnungsorgans aufweisen
muß. Das Getriebe 29 des Antriebs des Gewinnungsorgans und der Haspel
32 des Vorschubs sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Anlage vereinigt,
die durch einen gemeinsamen Motor 31 angetrieben wird.
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Die Zugkraft des Haspels 32 kann bis zur gewünschten Größe
durch einen, aus einzelnen, miteinander der Reihe nach durch schnellösbare Gelenkverbindungen
(F i g. 1) verbunden, Gliedern bestehenden Flaschenzug 34 gesteigert werden,
der mit einer Ankervorrichtung 33 mittels eines Stahlseiles 48 verbunden
ist.
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Mit seinen unteren Endsektionen ist der Ausbau an den Stützkonstruktionen
des Schildes der Antriebsstation mittels eines mit dem hydraulischen Vordrücker
35 verbindenden Stahlseiles und einer Montagevorrichtung 49 befestigt. Durch
eine solche doppelte Befestigung ist es möglich, den Ausbau von der unteren Strecke
aus zu verlängern oder zu verkürzen. Zu diesem Zweck muß die Hubhöhe des Vordrückers
35 etwas größer sein als die Sektionslänge des Ausbaus. Durch Betätigen des
Vordrückers ist es stets möglich, die Endsektionen des Ausbaus beim Verkürzen der
Strebfront frei zu machen und abzunehmen oder umgekehrt eine neue Sektion des Ausbaus
bei Verlängerung der Strebfront in eine freie Stelle einzuhängen.
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Eine solche Anordnung der Vorrichtung ermöglicht es, falls notwendig,
den gesamten Ausbau aus dem Streb senktionsweise auf die untere Strecke herauszuziehen.
Der gesamte zusammenhängende Ausbau kann auf die untere Strecke mittels der Vorschubeinrichtung
der Antriebsstation herausgezogen werden.
Der bewegliche Schild
sichert den Abschnitt an der Verbindungsstelle des Strebs mit der Strecke und schützt
die Einrichtungen der Station gegen hereinbrechendes Gestein.
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In Abhängigkeit vom Verschieben des Schildes entlang der Strecke wird
der Streckenausbau entfernt. Die öldruckeinrichtung 36 dient zur Speisung
der Stempel 38 der Raupenwalzen 37, der Drücker 41, 43, 45 der Seitenwände
40 und 42 des Schildes und des Vordrückers 35 zum Anschluß der unteren Ausbausektion.
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Die auf der Firststrecke angeordnete Spannstation (F i g. 9)
unterscheidet sich von der Antriebsstation 3
dadurch, daß sie keinen Antrieb
für die Gewinnungsorgane und keinen Umlader aufweist.
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In der Spannstation ist eine Vorrichtung zum Verändern der Länge des
Zugseiles des Gewinnungsorgans 2 vorgesehen, die aus einem System beweglicher Seilrollen
50, einem hydraulischen Vordrücker 51 und einer unbeweglichen Seilrolle
52 besteht.
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Die Vorschubeinrichtung der Spannstation besteht aus Haspel
53 und einer der Antriebsstation 3 gleichenden Verankerungsvorrichtung
54 mit einem Flaschenzug 55.
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Der bewegliche Schild der Spannstation ist ähnlich wie der Schild
der Antriebsstation mit Raupenwalzen 56, die durch hydraulische Stempel
57 gegen den Boden und den Streckenfirst gespreizt werden, ausgestattet.
Die Spannstation weist auch in der Zeichnung nicht dargestellte Seitenwände auf,
deren Lage mittels Drückern eingestellt werden kann. Diese Drücker gleichen den
Drückern 41, 43, 45 der Antriebsstation. Die rückwärtige Wand 58 ist starr
mit den Tragkonstruktionen des Schildes der Spannstation verbunden.
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Die Befestigung der Endsektion des Ausbaus an den Stützkonstruktionen
des Schildes erfolgt mittels einer MontageeinrichLung, die aus dem Seil
59 mit einem Spindellager 60 sowie aus einer Aufhängeeinrichtung besteht.
Die Aufhängeeinrichtung besteht aus einem Seil 61, zwei Umlenkungsrollen
62 und einem hydraulischen Vordrücker 63. Zur Speisung der hydraulischen
Anlagen der Spannstation ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte öldruckeinrichtung
vorgesehen.
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Der zusammengebaute Ausbau kann auf die Firststrecke mit Hilfe des
Vorschubmechanismus der Spannstation herausgezogen werden.
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Eine Besonderheit der Vorrichtung ist darin zu sehen, daß im Ausbau
keine hydraulischen oder sonstigen komplizierten Einrichtungen, die einer systematischen
oder periodischen Aufsicht bedürfen, vorhanden sind.
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Beim Betrieb der Vorrichtung im mannlosen Streb, bei dem das umaebende
Gestein durch keine Stützmittel gesichert ist, ist es möglich, bei Einsturz den
Ausbau vermöge der krammlinigen Form des Strebs und der geringen Länge der einzelnen
Ausbausektion herauszuziehen.
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Die Ausführung des Ausbaus in Form von gelenkig miteinander verbundenen
Sektionen erleichtert die Montage und Demontag derselben. Vor Ince betriebsetzung
wird der Ausbau auf der Firststrecke vollständig zusammengefügt und dann in zusammengefügter
Form in den vorher vorbereiteten Streb herabgelassen. Nach dem Abbau eines Gewinnungsfeldes
wird der Ausbau in zusammengebautem Zustand auf die Firststrecke hochgehoben oder
auf die untere Strecke herabgelassen.
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Die Antriebsstation auf der unteren Strecke und die Spannstation auf
der Firststrecke weisen jeweils eine unabhängige Steuerung auf und können in der
Abbaurichtung des Kohlenfeldes gleichzeitig oder einander voreilend verschoben werden.
Es ist hierdurch möglich, die Form des Strebs zu verändern und die Arbeit den jeweiligen
geologischen Besonderheiten des Abbauflözes anzupassen und den Ausbau beim Abbruch
herauszuziehen.