DE19524389C1

DE19524389C1 - Vorrichtung zum Bohren von Löchern und/oder Schlitzen

Info

Publication number: DE19524389C1
Application number: DE19524389A
Authority: DE
Inventors: Georg Koehler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2015-07-05
Also published as: WO1997002402A1; CN1164882A; EP0777812A1; BR9602958A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bohren von Löchern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Gewinnung von Naturstein - Marmor, Granit, Sandstein u. a. - erfolgt in der Regel in Blöcken, die aus dem Massivge stein herausgebohrt werden. Dazu ist es erforderlich, in das Gestein entlang der Kanten des herauszuarbeitenden Blocks in vertikaler und in horizontaler Richtung mit geeigneten Bohrgerä ten Löcher bzw. Schlitze zu bohren. Um einen Block mit recht winklig zueinander stehenden und geraden Flächen zu gewinnen, müssen die Bohrungen exakt auf einer Linie, die der jeweiligen Körperkante des Blocks entspricht, und in einer Richtung, die der jeweiligen Körperfläche entspricht, verlaufen.

Bei bereits bekannten Bohrvorrichtungen werden die Bohr werkzeuge einzeln, paarweise oder in Mehrfachanordnung betrieben und an entsprechenden Bohrlafetten geführt. Diese Lafetten sind bei den bekannten Bohrvorrichtungen auf mobilen Fahrgestellen, z. B. Radfahrgestellen, Raupenfahrgestellen, bzw. an handels üblichen Baggern montiert. Bei einzeln betriebenen Lafetten und Werkzeugen muß jede Bohrposition mit der Bohrvorrichtung separat angefahren werden. Dazu sind die Lafetten an Auslegern be festigt, die eine Bewegung der Lafette in drei Ebenen gestattet. Da die Auslegerbewegungen bei den bekannten Bohrvorrichtungen auf Kreisbahnen erfolgen, erfordert das Einrichten des Bohrwerk zeugs entsprechende Erfahrung und Können vom Bediener bzw. einen erhöhten Aufwand an Steuerungs- und Regeltechnik. Der Einricht vorgang für jedes einzelne Loch ist mit einem erheblichen Zeit aufwand verbunden, der die Gesamtbohrzeit pro Bohrloch maßgeb lich beeinflußt.

Eine Reduzierung der Einrichtzeit für Löcher, die auf einer Linie liegen, kann bei bekannten Bohrvorrichtungen durch Ver wendung einer Bohrbühne mit mehreren Bohreinrichtungen oder einer Schlittenbahn bzw. eines Querschildes mit verschiebbaren Schlitten erreicht werden.

Bohrbühnen sind bereits aus dem Tunnel- und Stollenbau bekannt (siehe z. B. DE-AS 20 17 738 und DE-PS 12 24 235). Mit diesen Geräten wird vor der Bohrbühne an der Ortsbrust des Tun nels bzw. der Strecke, vorzugsweise in horizontaler Richtung, gebohrt. Sie sind hängend oder stehend auf Schienen verfahrbar und mit mehreren Bohreinrichtungen ausgerüstet. Mit geeigneten Stellmitteln zur Höhen- und Querjustierung der Bohrbühne, mit einem Richtstrahl, z. B. einem Laser, sowie mit Stellelementen für die Bohreinrichtungen werden die Bohrwerkzeuge positioniert. Jede Lafette mit dem dazugehörenden Bohrwerkzeug wird einzeln bewegt und eingerichtet.

Die UK-PS 13 62 119 stellt eine Bohrbühne für das Auffahren einer Strecke oder eines Tunnels vor, die hängend ausgeführt ist. An der Decke des Stollens bzw. des Tunnels sind parallel zu dessen Längsachse mindestens zwei Träger befestigt, an denen eine Quertraverse verfahrbar aufgehängt ist. Auf der Traverse verfährt quer zur Stollen- bzw. Tunnelachse eine Laufkatze, die mindestens zwei Bohreinrichtungen tragen kann. Jedes Bohrwerk zeug wird einzeln zum Bohren der Löcher an der Ortsbrust einge richtet.

Wenn die Bohreinrichtungen für jedes einzelne zu bohrende Loch eingerichtet werden müssen, erfordert dies u. a. eine ent sprechende Steuerung, was unter Bezug auf einen Richtstrahl automatisch erfolgen kann. Eine derartige Steuerung ist in der DE-OS 25 57 048 beschrieben. Die Größe der bekannten Bohrbühnen ist auf die Abmessungen des Tunnel- bzw. Streckenprofils abge stimmt und vorzugsweise für kleine abzubohrende Flächen geeig net. Die Geräte sind für das Bohren in horizontaler Richtung, d. h. für das Abbohren vertikaler Flächen, ausgelegt. Bei der Blockgewinnung sind Bohrungen in horizontaler und in viel größe rem Umfang in vertikaler Richtung erforderlich.

Eine von der Firma TAMROCK (Finnland) vorgestellte Bohrvor richtung ist mit einem Querschild ausgestattet. Auf dem Quer schild verfährt mindestens ein Wagen, auf dem wenigstens eine Lafette angeordnet ist. Der Querschild ist am Ausleger eines Trägergerätes, z. B. eines Baggers, montiert. Er wird mit ge eigneten Positioniereinrichtungen in Abhängigkeit von der erfor derlichen Bohrrichtung eingerichtet und in dieser Position ge halten. Die Bohrwerkzeuge fahren am Querschild entlang und boh ren parallel zu diesem eine Reihe von Löchern. Die Löcher stim men in Neigung und Tiefe überein und liegen auf einer Linie, so daß exakte Blockkanten und -flächen entstehen. Die Gesamtbohr zeit pro Bohrloch kann mit einem Querschild reduziert werden, weil das Einrichten in zwei Ebenen nur einmal für mehrere Löcher notwendig wird. Die Länge der Bohrlochreihe ist von der Quer schildlänge abhängig. Sie wird im allgemeinen durch die Tragfä higkeit des Trägergerätes und des Auslegers, durch die erforder lichen Anpreßkräfte für die einzelnen Bohrwerkzeuge sowie durch die Stabilität des Querschildes bestimmt und auf eine bis zwei Steinblocklängen begrenzt.

Die US 32 25 842 stellt eine Traverse vor, die quer zur Fahrtrichtung auf einem Raupenfahrwerk angeordnet ist. Auf der Traverse ist ein Schlitten verschiebbar montiert, der die heb- und senkbare sowie schwenkbare Lafette mit dem Bohrwerkzeug trägt. Die Länge der Traverse ist nur wenig länger als die Brei te des Raupenfahrwerks, wodurch der Einsatzbereich des Bohrwa gens begrenzt ist.

In der DE PS 29 13 438 wird eine am Traggestell eines Bohr wagens quer oder längs zu dessen Fahrtrichtung angebrachte Schlittenbahn beschrieben, die zumindest an einem Ende durch ein Seitenstück axial verlängert werden kann. Auf dem Schlitten ist die Lafette mit dem Bohrwerkzeug verschiebbar, heb- und senkbar sowie drehbar gelagert. Somit können auf einer durch die Länge der Bahn begrenzten Strecke Löcher in einer Reihe und in einer Richtung gebohrt werden. Durch die axiale Verlängerung der Schlittenbahn wird deren Einsatzbereich über die äußeren Abmes sungen des Bohrwagens hinaus erweitert, er ist aber immer noch auf ca. zwei Blocklängen begrenzt.

Aus der DE PS 34 31 866 ist ein Bohrwagen bekannt, der insbesondere für die Sohlenperforation, d. h. für das Bohren in vertikaler Richtung, eingesetzt wird. Auf einem mit Raupenfahr werk versehenen Zentralrahmen ist quer zu dessen Längsachse ein Lagerbock mit einem höhenverstellbaren und schwenkbaren Bohrarm angeordnet. Mit diesem Bohrarm werden die daran befestigte La fette und das Bohrwerkzeug in der erforderlichen Bohrrichtung eingerichtet und in dieser Position gehalten. Der Lagerbock ist auf dem Bohrwagen in dessen Fahrtrichtung (Längsachse) ver schiebbar gelagert. Durch Verfahren des Lagerblocks auf dem Zentralrahmen ist es möglich, eine Reihe von Löchern zu bohren, die exakt auf einer Linie liegen und in einer Richtung verlau fen. Die Länge der Reihe ist von den Abmessungen des Zentralrah mens sowie von der Leistungsfähigkeit des Bohrwagens abhängig und im allgemeinen auf zwei Steinblocklängen begrenzt.

Durch das in der Regel alle zwei Blocklängen erforderliche Umsetzen der Bohrgeräte und das ständig neue Einrichten des Querschildes bzw. der Schlittenbahn sowie der einzelnen Lafetten mit den Bohrwerkzeugen sind Abweichungen von der vorgegebenen Bohrlinie und von der Bohrrichtung unvermeidbar. Neben langen Einrichtzeiten für die Bohrvorrichtungen hat das schiefe Kanten und unebene Oberflächen der Blöcke zur Folge. Die Kanten und Flächen müssen nachträglich getrimmt werden, um Blöcke in einer guten Qualität zu erhalten. Das bedeutet zusätzliche Arbeit und erhöhte Kosten sowie große Mengen Abfall, der wiederum auf Schutthalden gelagert wird, die eine umfangreichere Rekultivie rung der Flächen notwendig machen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der über große Strecken bzw. auf großen Flächen, die einem Vielfachen der Abmessungen eines her auszubohrenden Blocks entsprechen, nach einmaligem Ausrichten der Vorrichtung mit kurzen Einrichtzeiten für die Bohrwerkzeuge und mit geringem Arbeits- und Materialaufwand pro gewonnenem Block große Menge von Blöcken in hoher Qualität herausgebohrt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.

Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungs gemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Form einer Bohrbrücke vorzugsweise als schienengebundener selbstfahrender Portal-, Halbportal oder Brückenkran aufgebaut ist, kann eine große Fläche überfahren werden. Die Spannweite der Brücke und die Höhe der Stützen werden an die jeweils herrschenden Verhält nisse, z. B. das Gelände im Steinbruch angepaßt. Durch die in Höhe und Richtung ausgerichteten Schienen ist die Lage und die Richtung einer Bewegungsachse im Raum festgelegt. Auf der Bohr brücke verfahren zwei oder mehr Laufkatzen, auf denen die Bohr einrichtungen montiert sind. Die auf den Kranträgern verfahr baren Laufkatzen bestimmen die Lage und die Richtung der zweiten Bewegungsachse im Raum. Somit ist jeder Punkt in einer horizon tal im Gelände angeordneten x-y-Ebene einfach und schnell an fahrbar. Die linearen Verfahrwege - Kran auf den Kranschienen einerseits und Laufkatze auf den Kranträgern andererseits - ermöglichen es, gerade Bohrlochreihen über größere Strecken - ein Vielfaches der Blockabmessungen - zu bohren, wobei die Bohr richtung - Quer- und Längsneigung - und die Bohrlochreihe exakt eingehalten werden können. Jede Laufkatze ist mit einem separa ten Fahrantrieb versehen und transportiert zwei oder mehr höhen verstellbare und schwenkbare Lafetten. Die Höhenvestellbarkeit ermöglicht die Anpassung der Bohrausrüstung an das vorhandene Gelände. Die Schwenkachse liegt parallel zur Längsachse der Kranträger. Damit können die Lafetten mit den Bohrwerkzeugen beliebig zwischen einer vertikalen und einer horizontalen Posi tion eingerichtet und gehalten werden. Der erforderliche Nei gungswinkel in vertikaler bzw. in horizontaler Richtung wird z. B. durch den Texturverlauf im Gestein vorgegeben und wird nach einmaligem Einrichten von allen auf der Bohrbühne arbeitenden Bohrwerkzeugen exakt eingehalten. Dann kann das Abbohren einer vorgegebenen Fläche bei Einsatz einer geeigneten programmier baren Steuerung im wesentlichen automatisch erfolgen, wenn die erforderlichen Lochabstände eingegeben werden.

Die Löcher werden vorzugsweise zwischen den beiden Schienen gebohrt, auf denen die Bohrbrücke verfährt. Bei entsprechender Ausführung der Stützen und bei Verwendung von Brückenträgern mit Kragarmen, die über die Stützen und über die Schienen hinausra gen, können auch außerhalb des Schienenbereichs Bohrungen durch geführt werden.

Zusätzlich zu den Laufkatzen mit den Bohreinheiten kann eine Laufkatze mit einem Hubwerk auf der Bohrbrücke vorgesehen sein. Sie ist so groß ausgelegt, daß sie zum Abheben und zum Verladen der herausgebohrten Blöcke eingesetzt werden kann.

An der Stelle der Schienenfahrwerke kann die Bohrbrücke mit geeigneten Raupen oder Radfahrwerken ausgestattet sein. Das erfordert eine spezielle Präparierung der Fahrwege (Geradheit und Ebenheit) für die Brücke, um die Tragfähigkeit sowie die waagerechte Ausrichtung der Brücke zu gewährleisten.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsform der Erfin dung anhand der beigefügten Zeichnungen beschreiben. In diesen zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Bohrbrücke in Vollportalausführung,

Fig. 2 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Bohrbrücke in Halbportalausführung,

Fig. 3 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Bohrbrücke in Brückenausführung,

Fig. 4 den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Bohrbrücke nach Fig. 1 in verschiedenen Arbeitspositionen,

Fig. 5 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrbrücke mit dem Ausleger und der Bohrausrüstung (Bohrung zur Brücke) auf einer Laufkatze und

Fig. 6 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrbrücke mit dem Ausleger einschließlich Drehkopf und der Bohrausrüstung (Bohrung vor der Brücke) auf einer Laufkatze.

In einer ersten Ausführungsform (Fig. 1) ist die auf Schie nen 1 verfahrbare Bohrbrücke, bestehend aus zwei Brückenträgern 2 mit zwei kompletten Stützen 3, 4 ausgestattet, die mit je einem Fahrwerk 5, 6 versehen sind. Mindestens eine Stütze 4 ist in ihrer Höhe, z. B. durch das Herausnehmen oder Hinzufügen von Stützensegmenten 7 verstellbar. Dadurch kann die Brücke an das vorhandene Gelände angepaßt werden. Die Hubhöhe der Höhenver stelleinheit 8, die auf jeder Laufkatze 9 montiert und an der die Grundplatte 10 mit mindestens zwei Lafetten 11 befestigt ist, und die Bohrtiefe der Lafetten 11 mit den Bohrwerkzeugen 12 werden somit optimal ausgelastet.

In einer zweiten Ausführungsform (Fig. 2) ist die Bohrbrüc ke auf einer Seite mit einer Stütze 3 und dem dazugehörenden Fahrwerk 5 ausgerüstet, während auf der anderen Seite das zweite Fahrwerk 6 unmittelbar unter den Brückenträgern 2 montiert ist. Wird die Schiene 1 für dieses Fahrwerk 6 an einem Hang einer Erhebung verlegt, können die notwendigen Bohrlöcher an diesem Hang relativ einfach gebohrt werden. Für ein mobiles Gerät mit Rad- oder Raupenfahrwerk wären diese Geländeabschnitte schwer oder gar nicht erreichbar.

In einer dritten Ausführungsform (Fig. 3) sind beide in Fig. 1 dargestellten Stützen 3, 4 entfernt und wird die Bohr brücke als Brückenkran eingesetzt. Diese Form kann nur genutzt werden, wenn das Gelände eben ist bzw. wenn die Erhebungen be reits abgetragen wurden. Die Schienenfahrwerke 5, 6 werden un mittelbar unter den Brückenträgern 2 montiert, so daß die volle Brückenlänge für lange Bohrreihen entlang der Brückenträger und zusätzlich die volle Höhenverschiebbarkeit der Höhenverstell einheit 8 und der Lafetten 11 mit den Bohrwerkzeugen 12 für den Abbau des Gesteins in die Tiefe genutzt werden kann.

In der Fig. 4 ist die Laufkatze 9 neben den erforderlichen Aggregaten für den Antrieb 13 mit einer Höhenverstelleinheit 8 ausgestattet, die die Bohrausrüstung in einer entsprechenden Höhe bzw. Tiefe positionieren kann. Sie besteht aus dem Führungsteil 14 und dem Gleitteil 15, an dessen Ende eine Grund platte 10 schwenkbar befestigt ist. Auf der Grundplatte 10 sind die Lafetten 11 mit den Bohrwerkzeugen 12 in der Höhe verschieb bar montiert. Beim vertikalen Bohren stehen die Lafetten 11 senkrecht, sie sind auf Höhe der Geländeoberkante ausgerichtet und durch die Schwenkeinrichtung 16 in die erforderliche Bohr richtung geneigt. Für das Bohren in horizontaler Richtung wird die Grundplatte 10 mit den Lafetten 11 um 90° gekippt und mit tels der Höhenverstelleinheit 8 in der Höhe an der Wand ausge richtet.

In Fig. 5 wird die Höhenverstellung der Lafetten 11 mit einem Ausleger 17 realisiert. Der Ausleger 17 ist an der mit einem Lagerbock 18 versehenen Laufkatze 9 gelenkig gelagert und wird durch eine lineare Verstelleinrichtung 19, z. B. einen Zylinder, ein Spindelhubgetriebe, angehoben bzw. abgesenkt. An der Spitze des Auslegers 17 ist eine Grundplatte 20 für die Lafetten 11 schwenkbar montiert. Mit der Schwenkeinrichtung 21 wird die Bohrrichtung (Neigung) eingestellt bzw. werden die Lafetten 11 zum Bohren in horizontaler Richtung um 90° gekippt. Durch den Ausleger 17 hat die Bohrbrücke eine größere Reichwei te. Sie kann auch über das Ende des Krangleises hinaus bohren.

In der Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Bohr brücke mit Ausleger dargestellt. Mit dem Ausleger 22 werden die an dessen Spitze angeordneten Lafetten 11 in der Höhe positio niert und mit der schwenkbaren Grundplatte 23 ausgerichtet. Ein zusätzliches Drehwerk 24 in der Auslegerspitze ermöglicht es, die Lafetten 11 in Verbindung mit der Schwenkeinrichtung 25 in verschiedene Richtungen und Positionen zu bewegen. Es wird da durch möglich, auch seitwärts horizontale Löcher und "vor Kopf" über das Ende des Krangleises 26 hinaus - wie in Fig. 6 gezeigt - zu bohren.

Claims

1. Vorrichtung zum Bohren von Löchern und/oder Schlitzen in vertikaler und horizontaler Richtung, gekennzeichnet durch eine schienengebundene selbstfahrende Bohrbrücke (2) in Vollportal-, Halbportal- oder Brückenausführung, deren Stützen (3, 4) in ihrer Länge variiert werden können, mit einer oder mehreren Laufkatzen (9), auf der bzw. denen höhen- und richtungsverstell bar Lafetten (11) mit Bohrwerkzeugen (12) montiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenverstellbarkeit der Lafetten (11) durch eine Gleitein richtung (8) bestehend aus einem Führungs- und einem Gleitteil (14, 15) verwirklicht ist, die gleitend ineinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lafetten (11) an einem Ausleger (17, 22) angebracht sind, der an der Laufkatze (9) gelenkig gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß am Ende der Höhenverstelleinrichtung zwischen dieser und den Lafetten (11) eine Schwenkvorrichtung (16) zum Einstellen der Lafettenneigung und der horizontalen bzw. vertikalen Bohrposition angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Auslegers (22) ein Drehwerk (24) zum Positionieren der Lafetten (11) im Raum vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Laufkatze mit Hub werk, die auf der Kranbrücke (2) vorgesehen ist.