DE2456966A1

DE2456966A1 - Verfahren zum schrittweisen vortrieb einer ortsbrust im untertagebau und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2456966A1
Application number: DE19742456966
Authority: DE
Inventors: Karl Aake Kallin; Jan August Larcen; Waldemar Meyer
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1973-12-07
Filing date: 1974-12-03
Publication date: 1975-06-12
Also published as: ATA976874A; FI350674A; AU7618674A; AT334856B; SE7316553L; PL98959B1; FR2253912A1; CA1039759A; IT1024319B; GB1464587A; ZA747658B; US4008922A; JPS50113027A

Description

j " : Patentanwälte

MpI·-Ing· W. Beyer i Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochein

Frankfurt am Main Staufenstraße

Anm.: . -- ;
Atlas Copco AB
Nac ka/Sc hwe den

Verfahren zum schrittweisen Vortrieb einer Ortsbrust im Untertagebau und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schrittweisen Vortrieb einer Ortsbrust im Untertagebau, wobei jeder Schritt aus einer Vielzahl von Arbeitszyklen besteht, in denen jeweils eine bestimmte Anzahl Löcher gebohrt und ausgebrochen werden, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es ist bekannt (US-Patentschrift 3 721 471), die Ortsbrust in der Weise vorzutreiben, daß in der Mitte einer senkrechten, flachen, abzubauenden Wand, z.B. der Endwand eines Tunnels,

50 98 24/0 273

I ι

-2-

'ein horizontaler; Keilschnitt angebracht wird und dann ZiI dieses Schnitt hin abgebaut wird. Da sich ,der Schnitt in der Mitte der Ortsbrust befindet, wird bei den Arbeits-

. zyklon oberhalb des Schnitts nach unten, zum Schnitt hin abgebaut. Bei den unterhalb des Schnitts vorgenommenen Arbeitszyklen findet das Abbauen jedoch nach oben hin statt* Dies bedeutet, daß das Aufladen des abgesprengten Haufwerks zeitlich zwischen den Bohr- und Sprengzyklen stattfinden muß und beträchtliche Verzögerungen der Arbeit verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsverfahren zu schaffen, bei welchem die Bohr- und Sprengarbeiten aufeinander folgender Arbeitszyklen nicht durch das in den vorangegangenen Arbeitszyklen abgesprengte, aufzuladende Gebirge behindert werden und insgesamt die einzelnen Bohr- und Sprengzyklen eines Arbeitsschritts in ihrer Folge und Abbaurichtung gleichmäßiger als bisher stattfinden können.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ortsbrust nach jedem Vortriebsschritt mit einer schräg geneigten Übergangsfläche an die Sohle anschließt und der nachfolgende Schritt mit der öffnung eines Schnitts in der Übergangsfläche beginnt, und dann der Abbau in Arbeitszyklen jeweils zum Schnitt hin nach oben bis zur Firste fortschreitend weitergeführt wird.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen an einem Untergestell um eine horizontale Achse motorisch verschwenkbaren Rahmen, an dem mehrere Bearbeitungseinheiten montiert sind, welche im wesentlichen gleichzeitig im Bohrbetrieb antreibbar sind und mittels welcher den

ORIGINAL INSPECTED

gebohrten.Löchern Aufbrechenergie zuführbar dst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß vorangetriebenen Tunnel, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ortsbrust des Tunnels nach Fig. 1

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zum Streckenvortrieb gemäS Fig. 1 eingesetzte erfindungsgemäße Maschine, Fig. * einen Querschnitt gemäß Schnittlinie 4-4 in Fig. 3. Die Fig. 5» 6 und 7 sind Längsschnitte durch ebenfalls erfindungsgeiaäß. vorzutreibende Strebe, jedoch mit einer gegenüber Fig.labgewandelten Ortsbrust.

Fig. 1 zeigt im senkrechten Längsschnitt das innere Ende eines horizontalen Tunnels, wobei die im Beispielsfall konkave Ortsbrust mit 10, die Sohle mit 11 und die Firste mit 12 bezeichnet sind. Die Ortsbrust 10 het die Gestalt eines Abschnitts der Innenwand eines horizontal liegenden Hohlzylinders und bildet somit eine schräge Ubergangsf lache 13 sur Sohle. Der stumpfe Winkel zwischen der Übergangsflache und der Sohle ist mit χ bezeichnet. Dieser Winkel sollte vorzugsweise größer als 120° sein.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ortsbrust nach Fig. 1, wobei die Bohrpositionen des Bohrschemas für einen Arbeitsschritt in der Vortriebsrichtung ν bis zu einer neuen Arbeitsstellung 14 durch senkrecht übereinander angeord-' nete Koordinatenbezeichnungen A bis H und horizontal nebeneinander angeordnete Koordinatenbezeichnungen 1 bis definiert sind. Fig. 1 ist im Bespielsfall ein senkrechter Schnitt durch die senkrechte Lochreihe 3. Fig. 1 zeigt auch die unterschiedliche Winkelstellung der Längsachsen der Bohrlöcher einer senkrechten Reihe. Vorzugsweise sollte ein Arbeitsschritt die Ortsbrust 10 um weniger als 1/3 des Abstands zwischen Sohle und Firste TP^sphieben.

BAD ORIQINAI

I	j	" Γ
■-
I .

	. ii, ' .

•In Fig. 3 "und 4 ist eine Maschine dargestellt, mit der ; die Bohrlöcher nach Fig· 1 und 2 gebohrt und aufgesprengt werden können· Da zum Zwecke der Beschreibung der vorliegenden Erfindung eine schematische Darstellung ausreicht, ist das Grundgestell 15 der Maschine, welches .mit zwei Läufern 16 auf der Sohle ruht, nur schematisch angedeutet· Zwei Paare hydraulischer Stützen 17* 18 können gegen die Firste gefahren werden, um das Maschinengestell, falls "erforderlich, in Tunnel fest einzuspannen. Das Grundgestell 15 hat eine Traggabel 19, an welcher ein verschwenkbarer Rahmen 20. sittels eines hydraulischen KraftZylinders 21 um eine horizontale Achse II drehbar gelagert ist. An dem verschwenkbaren Hahmen 20 sind sieben identische Bohr- und Spreng-Einheiten 22 bis 28 montiert. Die fünf Einheiten 23 bis sind auf dem Rahmen 20 befestigt und dabei in einer gemeinsamen Ebene parallel ausgerichtet. Unterhalb dieser fünf Bohr- und-Spreng- Einheiten sind die beiden übrigen Einheiten 22, 28 angeordnet. Sie werden mittels Hydraulikzylinder um Achsen III bzw. VI verschwenkt, die jeweils sowohl senkrecht zu den Bohrachsen als auch zur Schwenkachse II des Rahmens 20 liegen.

D&y Innere der Bohr- und-Spreng- Einheiten braucht nicht gezeigt zu werden, da dies nicht Teil der Erfindung ist. Es genügt festzustellen, daß jede, dieser Einheiten eine auf einer Vorschublafette gelagerte Gesteinsbohrmaschine ' und einen Mechanismus zum Herausschwenken des Bohrers aus eines damit gebohrten Loch sowie weiterhin eine statt des Bohrers in Flucht mit dem Bohrloch zu' bringen !«"Vorrichtung zum Zuführen und Zünden einer Sprengladung enthält. Derartige Einheiten sind z.B. in der US-PS 3 721 471 beschrieben.

Die Maschine hat weiterhin ein Förderband 29 und einenKratzer oder. Schaber 30, welcher dem Band das abgesprengte Material zuführt. SO Ü24 / 0 2 ? J

IHSPECTED

ii ■

Fig. 3 zeigt die .Abbaumaschine in einer Stellung, in ·(. ^:ji welcher die Bohr- und-Spreng- Einheit 25 das in Fig. 2 ,. · )J mit D 4- bezeichnete Loch bohrt, während die Eiheit 28 das Loch C 1 bohrt und gleichzeitig der Schaber 30 den ; Schutter der Sprengung des vorhergehenden Arbeitszyklus ohne Beeinträchtigung der Bohrarbeiten auf das Förder- ^: band 29 lädt. Der Bohrstahl der Einheit 25 ist mit 31 und der Bohrstahl der Einheit 28 mit 32 bezeichnet. Die Bohrachsen sind jeweils strichpunktiert angegeben.

Nachstehend wird ein Arbeitsschritt beschrieben, wie er erforderlich ist, um die Ortsbrust aus der dargestellten Lage bis in die gestrichelte Lage vorzuschieben. Hierzu wird zunächst der schwenkbare Rahmen 20 in diejenige Stellung Kit Bezug auf die Schwenkachse II verschwenkt, in welcher die fünf 3ohr- und- Spreng- Einheiten 23 bis 2? die

haoen
richtige BohrpositionVum die Bohrlöcher A 2 bis A 6 zu bohren. Die genannten fünf Einheiten.sind so gesteuert, daß sie die Löcher gleichzeitig bohren, mit einer Sprengladung versehen und diese zünden. Vorzugsweise wird dabei das Bohrloch A4- zuerst gesprengt, dann die Löcher A 3, A 5% A 2 und A 6 in der angegebenen Reihenfolge in kurzen Zeitabständen. Diese Sprengfolge eröffnet einen Schnitt 33» wobei die Übergangsfläche 15 zwischen Ortsbrust 10 und Sohle 11 als Abbaufläche, dient, und es wird nun eine neue Abbaufläche entwickelt, die sich durch die gesprengten Locher A 2 bis A 6 erstreckt. Der Rahmen 20 wird daraufhin in die^esige Stellung verschwenkt, in welcher die Einheiten 23 - 2? die vorgesehene Bohrposition einnehmen, um die Bohrlöcher B 2 - B 6 zu bohren und zu Sprengen, während gleichseitig mit den Einheiten 22 und 28 die Löcher A- 1 und A ? gebohrt und gesprengt werden. Somit bilden die Löcher A 1, B 2 - B 6 und A 7 eine in einem Arbeitszyklus im wesentlichen gleichzeitig hergestellte Reihe Locher,

-^i; SQ

wobei auch diesmal wieder die Intervallsprengung bevorzugt wird« Der anschließende Arbeitszyklus ist das Bohren und Sprengen der Löcher B 1, C 2-C6 und B 7» und es wird eine neue Abbaufläche durch diese Löcher gebildet. Die nachfolgenden Arbeitszyklen sind sinngemäß identisch mit dem suletzt beschriebenen· Im letzten Zyklus eines Arbeitsschritts werden die Löcher G 1, H 2 * H fj und G 7 gebohrt und gesprengt.

Mit des Bezugszeichen I in Fig. 1 ist die Position der Schwenkachse II während des vorhergehenden Arbeitsschritts angedeutet. Die Maschine wird von Arbeitsschritt zu Arbeitsschritt um den schrittweisen Vortrieb vorgeschoben. Alternativ kann auch die Halterung 19 für den schwenkbaren Rahmen 20 relativ zum Grundgestell 15 um z.B. die Vortriebsstrecke zweier Arbeitsschritte vorschiebbar sein, so daß das Grundgestell 15 nur für jeden dritten Arbeitsschritt vorwärts bewegt werden muß.

Da der Rahmen 20 um die Achse II schwenkt und die Bohrachsen der Bohr- und- Spreng- Einheiten mit Bezug auf die Schwenkachse II mit Abstand angeordnet sind, bilden, die Achsen der Bohrlöcher, welche Jede Einheit herstellt, Tangenten an einen Kreis, dessen Radius gleich dem Abstand zwischen der betreffenden Bohrachse und der Schwenkachse II ist. Dieser Kreis mit dem Radius r ist in Fig. 4· eingetragen.. Die Bohr- und- Spreng- Einheiten 23-27 sind in einer gemeinsamen Ebene liegend gezeigt. Stattdessen könnte auch der Abstand zwischen der Einheit 25 und der Schwenkachse II größer sein als die Abstände zwischen den Einheiten 24-, 26 und der Schwenkachse II, welche wiederum größer sein könnten als die Abstände zwischen den Einheiten 23, 27 und der Schwenkachse II, so daß die im wesentlichen horizontale Reihe gebohrter und gesprengter Löcher im wesentlichen einen Bogen bildet.

SOUU, QiIi

'■Γ^: ' ^!- "..'■ ■"■■)* ' · ^: 24-Sie966

- ? - ■■ ■■ -. :■ - ' V

Jede Bohr- und- Spreng- Einheit kann so eingerichtet werden, daß die Bohrer während jedes JJohr Vorgangs' bis zu einem Pestanschlag vorfahren· Diesbedeutet, daß gemäß Fig. 1 Abstand a plus Abstand b für jedes mit der Einheit hergestellte Loch konstant sind, obgleich die Bohrtiefen b der Löcher unterschiedlich ausfallen. In ähnlicher Weise werden vorzugsweise alle Bohrlöcher mit gleichen Ladungen gesprengt« Diese Übereinstimmungen vereinfachen die Steuerung der Maschine.

Fig. 5 zeigt einen Streb oder Tunnel mit kreisförmigem Querschnitt der Ortsbrust wie gemäß Fig. 1 und 2, die Bohrungen sind jedoch so gerichtet, daß ihre Mittelachsen durch die horizontale Schwenkachse II gehen. Die Richtung der ersten Lochreihe zum öffnen des Schnitts ist dann nicht so günstig wie nach Fig. 1, und es kann eine zusätzliche Reihe Löcher(K) mit senkrechten Bohrungsachsen zweckmäßig sein, um den Schnitt zu öffnen.Ebenso wie nach Fig. 1 bedeutet in Pig·*-Φ die Achse I den Mittelpunkt von Kreisen, die auch die im Querschnitt kreisförmige Ortsbrust 10 einschließen, während die Achse II das Zentrum von Kreisen ist, welche die vorgeschobene Ortsbrust 14-bilden.

Der in Fig. 6 im Querschnitt dargestellte Tunnel hat eine insgesamt schräge Ortsbrust. Auch hier ist, ebenso wie bei Fig. 5,eine Reihe Löcher E zweckmäßig.

Fig. 7 zeigt einen Tunnel, bei welchem der wesentliche Teil der Ortsbrust senkrecht ist. Der mit 35 bezeichnete unterste Bereich ist jedoch geneigt.

Obgleich die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf herkömmliche Bohr- und Sprengarbeiten beschrieben wurde, kann die Aufbrechenergie auch in anderer Form als durch Sprengladungen den Bohrlöchern zugeführt werden, ä.B.

ORIGINAL INSPECTED

durch Herauskeilen. Die beschriebenen Bohr- und- Spreng-Einheiten können ersetzt werden durch andere Einheiten zum Bohren von Löchern und der Zuführung von Energie, um die gebohrten Löcher au erweitern und aufzubrechen·

Patentansprüche

509024/0273

Claims

Patentansprüche

asssssssmassssasis

Λ. Verfahren zum schrittweisen Vortrieb einer Ortsbrust im Untertagebau, wobei jeder Schritt aus einer Vielzahl von Arbeitszyklen besteht, in denen jeweils eine bestiismWLocher gebohrt und ausgebrochen vrerden", dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsbrust nach jedem Vortriebsschritt mit einer schräg geneigten Übergangsfläche an die Sohle anschließt und der nachfolgende Schritt mit der Öffnung eines Schnitts in der Übergangsfläche beginnt, und dann der Abbau in. Arbeitszyklen jeweils zum Schnitt hin nach oben bis zur Firste fortschreitend weitergeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die gesamte Ortsbrust nach jedem Vortriebsschritt im vertikalen Längsschnitt in Vortriebsrichtung konkav ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsbrust nach jedem Vortriebsschrifct im vertikalen Längsschnitt in Vortriebsrichtung kreisförmig ist.
Λ. Verfahren nach Anspruch 3 »dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der kreisförmigen Querschnitte auf einer horizontalen Ebene liegen, welche der Firste näher ist als der Sohle.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ' dadurch gekennzeichnet, daß während eines bestimmten Vortriebsschritts die Richtung der Bohrungen eines bestimmten Arbeitszyklus relativ zur Richtung der Bohrungen des vorhergehenden Arbeitszyklus

divergiert·
6. . Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Löcher des ersten Arbeitszyklus eines Vortriebsschritts nach dem öffnen des Schnitts nach vorn - unten und die Löcher des letzten Arbeitszyklus desselben Vortriebsschritts naclji vorn - oben gebohrt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Arbeitszyklus gebohrten Löcher mit einer Sprengladung versehen und aufgesprengt werden, bevor das Bohren der Löcher des nachfolgenden Arbeitszyklus beginnt.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß alle Bohrlöcher eines Arbeitszyklus mit einer gleichstarken Sprengladung versehen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß alle Bohrlöcher eines Vortriebsschritts nach dem öffnen des Schnitts mit einer Sprengladung gleicher Stärke versehen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß alle Bohrlöcher eines VortriebsSchritts mit einer Sprengladung gleicher Stärke versehen werden. ·
11. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß alle Bohrlöcher eines Vortriebsschritts mit einer Sprengladung von weniger als 50 Gramm versehen werden·
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Arbeitszyklus eine Reihe paralleler Löcher und auf jeder Seite der Reihe ein schräg nach außen

: - ' 500824/0273.

gerichtetes Seitenloch gleichzeitig gebohrt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenlöcher in einer Ebene unterhalb der Reihe paralleler Locher gebohrt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Löcher aller Arbeitszyklen eines Vortriebsschritts nach demselben Bohrschema gebohrt werden, mit derAusnahme, daß die Seitenlöcher beim öffnen des Schnitts ausgelassen werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnitt durch eine Reihe paralleler Löcher geöffnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß alle Bohrlöcher eines Vortriebsschritte kürzer sind als 1/3 des Abstands zwischen Firste und Sohle,
17· Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittellängsachsen übereinander gebohrter Löcher einander folgender Arbeitszyklen langenden an einen Kreis

Mlden. .._ £
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß in jedem Arbeitszyklus eine einzige Reihe Löcher gebohrt wird.

INSPECTED
19· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach eines der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch einen an einem untergestell (15) um eine horizontale Achse (2) motorisch verschwenkbaren Rahmen (191 20), an dem mehrere Bearbeitungseinheiten (22-28) mont'iert' sind, welche im wesentlichen gleichzeitig im Bohrbetrieb antreibbar sind und mittels welcher den gebohrten Löchern Aufbrechenergie zuführbar ist,
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Bearbeitungseinheiten (23-27) im wesentlichen in paralleler Lage fest am verschwenkbaren Rahmen (20) angebracht sindjund an jeder Seite des Rahmens (20) eine Bearbeitungseinheit (22, 28) um Jeweils eine eigene Achse (III, VI,) verschwenkbar montiert ist, welche senkrecht auf der Längsachse der Einheit und gleichzeitig auf der horizontalen Schwenkachse (II) steht, um die der Rahmen (20) drehbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die seitlich montierten Bearbeitungseinheiten.(22,28) in einer Ebene unterhalb der fest/montierten Bearbeitungseinheiten (23-27) verschwenkbar sind.

At 8636