DE2621674C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Vortrieb und Ausbau einer untertägigen Strecke sowie Streckenausbau zur Ausübung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Vortrieb einer untertägigen Strecke und zu deren Ausbau mit im Abstand voneinander angeordneten und gegeneinander verbolzten Streckenausbaurahmen, bei dem zunächst entlang der Kontur des vorgesehenen Streckenquerschnittes in der Ortsbrust ein Schlitz mittels eines Schlitzwerkzeuges hergestellt utid danach der von dem Schlitz umgebene Gesteinskern abgebohrt, mittels Sprengung zerkleinert und abgefördert wird.

Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung und auf einen Streckenausbau zur Ausübung des Verfahrens.

Es ist bekannt, eine untertägige Strecke durch eine Vollschnitt-Vortriebsmaschine aufzufahren, wobei die gewünschte Streckenkontur exakt erreichbar ist. Die Werkzeuge dieser Maschine bearbeiten dabei im wesentlichen die gesamte Ortsbrust Abgesehen davon, daß der Betrieb einer derartigen Maschine aufwendig sowie kostspielig und nur dort vertretbar ist, wo längere Strecken aufgefahren werden müssen, kann der den Streckenquerschnitt offen haltende Streckenausbau — bedingt durch die Bauform einer solchen Vortriebsmaschine — nur im Abstand zu der durch die Werkzeuge gerade freigelegten Streckenwandung eingebracht werden. In Abhängigkeit von den jeweiligen Gebirgsverhältnissen kann diese Ausbauverspätung die Gebirgstragfähigkeit folglich erheblich verschlechtern. Außerdem ist der mit einer Vollschnitt-Vortriebsma-

schine aufgefahrene Streckenquerschnitt weitgehend auf eine kreisrunde Form beschränkt Ferner ist es mit großen Schwierigkeiten verbunden, einen sich bei Gebirgsdruck !nachgiebig verhaltenenen Streckenausbau mit zumeist rinnenförmigem Querschnitt parallel zum kontinuierlichen Auffahren durch eine Vollschnitt-Vortriebsmaschine einzubringen und zu setzen.

Man hat zwar entsprechend der US-PS 33 25 217 schon beabsichtigt, eine kreisrunde Strecke nicht mehr unmittelbar aus dem Vollen aufzufahren, sondern zunächst einen kreisringförmigen Schlitz mit einem Außenumfang entsprechend der späteren gewünschten Kontur zu erzeugea wobei dann anschließend der Restquerschnitt zerkleinert wird. Die Absicht war, die erforderliche Energie zu verringern. Dieser Stand der Technik lehrt jedoch nichts darüber, wie ein derart aufgefahrener Tunnel bzw. eine solche Strecke ausgebaut werden solL Folglich vermittelt sie auch keine Anregungen im Hinblick auf zeitlich parallel nebeneinander ablaufende Vortriebs- und Ausbauarbeiten.

Zum Stand der Technik zählen darüber hinaus Teilschnitt-Vortriebsmaschinen (DE-AS 21 55 590, DE-OS 24 37 683). Bei dieser Maschinengattung sind in aller Regel am Ende eines langen schwenkbaren Auslegers Fräswerkzeuge drehbar angeordnet, mit denen das Gestein der Ortsbrust vollständig gelöst bzw. mit denen Schlitze in der Ortsbrust erzeugt werden können, so daß das derart entspannte Restgestein anschließend leichter entfernt werden kann. Aufgrund der Kinematik dieser Maschinen, der Übersetzungsungenauigkeiten im hydraulischen System sowie dar Tatsache, daß diese meistens in der Streckenmitte angeordneten Maschinen nicht mit der erforderlichen Präzision in der Strecke verspannt werden können, ist, auch wenn durchaus beabsichtigt, eine exakte Erzeugung der Kontur des angestrebten Streckenquerschnittes mit einem wirtschaftlich noch vertretbaren Zeitaufwand nicht möglich. Vielmehr entstehen sägezahnförmige Profilierungen und Mehrausbrüche der Streckenwandungen. Diese machen dann ein Hinterfüllen und Verziehen des zu setzenden Streckenausbaus erforderlich, um diesem eine definierte Anlage am Gebirge zu verschaffen. Des weiteren ist eine Ausbauverspätung nicht zu vermeiden, weil erst nach Hereingewinnung eines gesamten Abschlages der Streckenausbau eingebracht und gesetzt werden kann. Die Standfestigkeit des Gebirges wird somit zwangsläufig beeinträchtigt.

Die vorgeschilderten Nachteile sind auch dann vorhanden, wenn eine Strecke nur durch Bohr- und Sprengarbeiten aufgefahren wird.

Im Zusammenhang mit den bekannten Vortriebsverfahren und den dabei verwendeten Einrichtungen bestehen außerdem erhebliche Schwierigkeiten darin, die Vortriebsarbeiten einerseits und die Ausbauarbeiten andererseits so aufeinander abzustimmen, daß möglichst viele Verfahrensabläufe zeitlich parallel nebeneinander durchgeführt werden können, um die Vortriebsleistung in einer wirtschaftlich tragbaren Größenordnung zu halten.

Man hat allerdings auch schon versucht (DE-OS 25 11 857), Tunnel dadurch aufzufahren, daß zunächst ein etwa 15 m langer Ringraum vorgetrieben wird, dessen Außenwandung der gewünschten späteren Tunnelkontur entspricht. Nach dem Auffahren des Ringraums sollen dann Ausbauelemente in den Ringraum eingebracht und anschließend der stehengebliebene Kern abgesprengt und weggeräumt werden.

Zum Vortreiben des Ringraumes wird hierbei ein bogenförmiges, mitwanderndes und im Ringraum verspannbares Schilddach-System verwendet, das zwei mit der Breite des Ringraumes radial voneinander entfernte bogenförmige Schilde aufweist, welche durch Stegbleche distanziert und ausgesteift sind. Durch die Stegbleche werden außerdem mehrere umfangsseitig nebeneinanderliegende Kammern gebildet In jeder der Kammern ist eine Fräsvorrichtung vorgesehen, die sowohl in Längsrichtung verschieblich als auch umfangsseitig pendelnd ausgeführt sind- Die in der Firste angeordnete Fräsvorrichtung hat jeweils den Pendelan · trieb, der über Verbindungsglieder auf die anderen Fräsvorrichtungen in den benachbarten Kammern einwirkt Neben diesen pendelnden Fräsvorrichtungen sind in den unteren Endkammern des Schilddach-Systems noch zusätzliche Eckfräsvorrichtungen vorgesehen, die für sich aber getrennt arbeiten.

Ein Mangel des bekannten Verfahrens liegt darin, daß die durch die axiale Ausdehnung des Schilddach-Systems bedingte Länge des Ringraumes von ca. 15 m erhebliche Probleme für das Einbringen von begrenzt nachgiebigen Streckenausbaurahmen mit sich bringt sofern das bekannte Verfahren nicht für Tunnel mit vergleichsweise großen Querschnitten, sondern für untertägige Strecken mit demgegenüber doch kleineren Querschnitten verwendet wird. Es wäre dann nämlich erforderlich, die kompletten oder zerlegten Streckenausbaurahmen einschließlich ihrer Verspannungs- und Verbolzungselemente durch den Ringraum zu transportieren und in den Bereich unmittelbar hinter dem Schilddach-Systern zu bringen. Allein schon für den Transport wäre daher ein Ringraum erforderlich, dessen Breite die Höhe eines Ausbauprofils um ein Mehrfaches übersteigen müßte. Das bedeutet jedoch, daß der Querschnitt des stehenbleibenden Kerns in keinem Verhältnis mehr zu dem Querschnitt des vorab aufgefahrenen Ringraumes steht Die Breite des Ringraumes wird überdies auch dadurch bestimmt, daß die Streckenausbaurahmen im Bereich hinter dem Schilddach-System gesetzt werden müssen. Die Bergleute hätten folglich hier im Ringraum zu arbeiten, wozu ausreichende Bewegungsmöglichkeiten unter sicherheitstechnischen Aspekten gehören. Daraus ist zu folgern, daß das bekannte Verfahren für den untertägigen Streckenvortrieb nicht geeignet ist Die Vortriebsarbeiten einerseits und die Ausbauarbeiten andererseits können nicht so aufeinander abgestimmt werden, daß möglichst viele Verfahrensabläufe zeitlich parallel nebeneinander durchgeführt werden können, um die Vortriebsleitung in einer wirtschaftlich tragbaren Größenordnung zu halten.

Ferner ist ein Tunnelvortriebsverfahren bekannt (DE-AS 16 58 769 und DE-AS 19 03 911), gemäß welchem zunächst mit Hilfe eines Schlitzwerkzeuges ein Ringspalt entsprechend der Tunnelkontur erzeugt und unmittelbar hinter dem sich umfangsseitig bewegenden Schlitzwerkzeug Beton eingebracht wird. Auf diese Weise wird noch im Erdreich ein Betonring erstellt, welcher anschließend beim Herauslösen des Kernaus-

bo hubs die Stützung des Gebirges vornimmt. Diese Verfahren vermitteln aber keine Anregungen, wie man eine untertägige Strecke vortreiben und hierzu möglichst zeitlich parallel nachgiebigen Streckenausbau einbringen kann.

h-. Schließlich können gemäß der CH-PS 4 45 549 unterirdische Hohlräume mit großen Querschnitten dadurch hergestellt werden, daß entlang der Peripherie des späteren Hohlraumes eine größere Anzahl von

Richtstollen mit Tunnelfräsen — d. h. also mit Vollschnitt-Maschinen — aufgefahren und das zwischen den einzelnen Richtstollen verbleibende Gebirge anschließend entfernt werden. Da solche Hohlräume nicht mit nachgiebigen Streckenausbaurahmen ausgebaut, sondern mit Beton abgekleidet werden, vermittelt auch dieser Stand der Technik keine Anregungen, wie man Vortriebs- und Ausbauarbeiten im untertägigen Streckenvortrieb sich zeitlich weitgehend überlappend durchführen kann.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einerseits sowohl ein Verfahren der eingangs umrissenen Gattung als auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und andererseits einen Streckenausbau zur Ausübung des Verfahrens zu schaffen, bei welchen eine überlappende bzw. parallel nebeneinander ablaufende Verknüpfung der Vortriebsund Ausbauvorgänge bei Aufrechterhaltung der Gebirgstragfähigkeit durch eine minimale Ausbauverspätung erreichbar ist.

Soweit es den verfahrensmäßigen Teil dieser Aufgabe anlangt, kennzeichnet sich dessen Lösung gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte·.

a) der Konturschlitz wird bis zu einer etwa dem Abstand zwischen zwei in Streckenlängsrichtung aufeinanderfolgenden Streckenausbaurahmen entsprechende Tiefe und einer Breite hergestellt, die größer ist als die Profilhöhe eines Ausbaurahmens;

b) während der Herstellung des Konturschlitzes und der Abförderung des dabei anfallenden Haufwerkes werden in dem Kern der Ortsbrust die Sprenglöcher gebohrt;

c) danach wird in dem Konturschlitz ein Ausbaurahmen eingebracht, mit dem voraufgehenden Ausbaurahmen verbolzt und gegen die Streckenwandung aktiv verspannt;

d) im Anschluß daran wird der Kern der Ortsbrust gesprengt und abgeräumt.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt folglich auf der einen Seite die Vorteile einer Vollschnitt-Vortriebsmaschine hinsichtlich der exakten Erzeugung der Kontur des gewünschten Streckenquerschnitts und auf der anderen Seite die Vorteile einer Teilschnitt-Vortriebsmaschine bzw. des Sprengverfahrens im Hinblick auf die im Vergleich zu einer Vollschnitt-Maschine relativ große Einfachheit dieser Vorrichtungen und der damit durchführbaren Verfahrensabläufe. Hierdurch wird die Vortriebsgeschwindigkeit bei einem geringen Aufwand an Energie und nur wenigen Bergleuten pro Einsatzschicht beträchtlich erhöht. Für die Erzeugung des Konturschlitzes müssen nur ca. 30% des gesamten Abschlagvolumens maschinell zerkleinert werden. Das größere restliche Abschlagvolumen im Kern der Ortsbrust wird durch Sprengarbeiten hereingewonnen. Diese Sprengarbeiten haben aber aufgrund des vorab erzeugten Konturschlitzes keinen Einfluß mehr auf das Tragfähigkeitsverhalten des Gebirges. Mit der Erzeugung des Konturschlitzes ist ferner der Vorteil verbunden, daß die Anzahl der zu bohrenden Sprenglöcher wesentlich reduziert wird und insbesondere die problematischen Kranzbohrlöcher entfallen.

Die Herstellung eines umfangsseitigen Konturschlitzes — die im übrigen von der Form des Streckenquerschnitts unabhängig ist — hat darüber hinaus den Vorteil, daß nunmehr schon in diesen Konturschlitz hinein ein Ausbaurahmen eingebracht und infolge der exakt erzeugten Kontur des Streckenquerschnitts aktiv gegen das Gebirge gesetzt werden kann. Die Ausbauverspätung wird demnach im Vergleich zu den bekannten Verfahren mit Vollschnitt- und Teilschnitt-Vortriebsmaschinen bzw. zum Sprengverfahren beträchtlich gesenkt und damit die Standfestigkeit des Gebirges erhöhl. Das überaus frühzeitige Einbringen des Streckenausbaus unterstützt überdies die Standfestigkeit des Gebirges beim anschließenden Abschießen des Kerns der Ortsbrust.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren entfallen die bislang zusätzlich notwendigen Arbeiten für den Verzug sowie die Hinterfüllung, da ein Mehrausbruch über den abgestrebten Streckenquerschnitt hinaus praktisch nicht anfällt. Die Verfahrensabläufe bei der Erzeugung des Konturschlitzes, der Herstellung der Sprenglöcher

'5 im Kern der Ortsbrust, dem Abtransportieren des beim Schlitzen und Bohren anfallenden Haufwerks und der Vormontage des in den Konturschlitz einzubringenden Ausbaus in einem Bereich, der von der Ortsbrust abgesetzt ist, erfolgen zeitlich weitgehend parallel

nebeneinander. Eine Überlappung bzw. eine Aufeinanderfolge von Arbeiten ist praktisch nur dort notwendig, wo durch bergbehördliche Vorschriften Grenzen gesetzt sind. Dies ist z. B. beim Besetzen der Sprenglöcher und anschließenden Abschießen des Kerns der Ortsbrust der Fall.

Mit Bezug auf den gegenständlichen Teil der Aufgabe kennzeichnet sich die Lösung nach der Erfindung unter Verwendung einer mit einem Schreitwerk versehenen, in der Strecke örtlich festlegbaren und eine im Sohlbereich angeordnete Lade- und Fördervorrichtung aufweisenden Teilschnitt-Vortriebsmaschine dadurch, daß sie eine portalartige Gestellhalterung aufweist, die in dem der Ortsbrust benachbarten Endbereich mit entsprechend der Streckenkontur zwangsgeführten Schlitzwerkzeugen, mit einem in Streckenlängsrichtung verfahrbaren und auf den Kern der Ortsbrust einstellbaren Bohraggregat und mit Transport- sowie Positioniereinheiten für die Ausbaurahmen versehen ist.
Die Ausbildung als portalartige Gestellhalterung

■»ο ermöglicht es, diese Führungs- und Widerlagerfunktionen übernehmende Konstruktion weitgehend der Form des Streckenquerschnitts anzupassen und so nahe an die Streckenstöße bzw. an die Streckenfirste heranzurükken, daß innerhalb der Gestellhalterung der notwendige Raum sowohl zur Anordnung und Lagerung der die verschiedenen Verfahrensabläufe durchführenden Vorrichtungen als auch zum Transport des beim Hereingewinnen der Ortsbrust anfallenden Haufwerks in den bereits aufgefahrenen Streckenabschnitt sowie für den Transport der beispielsweise hinter der Gestellhalterung vormontierten Ausbaurahmen zur Ortsbrust vorhanden ist. Die Schreitfähigkeit erlaubt es, auf zusätzliche Vorrichtungen zur Verlagerung der Gestellhalterung verzichten zu können. Auch gestattet die Schreitfähigkeit, daß die Werkzeuge zur Herstellung des Konturschlitzes lediglich radial auf die Streckenwandung zu einstellbar sein müssen, da die Tiefe des Konturschlitzes über die schreitfähige Gestellhalterung gesteuert und überwacht werden kann. Der Aufbau det

m> Werkzeuge und ihrer Halterungen einschließlich der Verstellmöglichkeiten kann dadurch sehr einfach sein und dadurch bergbaugerecht vorgenommen werden.

Die Schlitzwerkzeuge sind im ortsbrustseitigen Endbereich der Gestellhalterung entsprechend dei

<j5 angestrebten Streckenkontur zwangsgeführt. Die Führung kann durch eine fest angeordnete Schablone welche ähnlich der zu erzeugenden Streckenquerschnittsform ist oder durch die direkte Steuerung dei

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Schlit/.werk/cugc erfolgen. Das auf den Kern der Ortsbrust einstellbare Bohraggregat ist im Inneren der Gestellhalterung in Sireckenlängsrichtung verfahrbar und damit unabhängig von den Schlitzwerkzeugen als auch deren Führungen positionierbar. Damit können das Herstellen des Konturschlitzes und das Bohren der Sprenglöcher seitlich nebeneinander durchgeführt werden. Die dem Sohlbereich fest zugeordneten Lade- und Fördermittel für das Haufwerk sind so ausgebildet, daß beim Vorrücken der Gestellhallerung auf die Ortsbrust das beim Erzeugen des Konturschlitzes und beim Herstellen der Sprenglöcher anfallende Haufwerk selbsttätig aufgenommen und in den hinteren Streckenabschnitt abtransportiert wird. Die Transport- sowie Positioniereinheiten für die Ausbaurahmen tragen dafür ts Sorge, daß die mindestens teilweise im Bereich vor der Gestellhalterung vormontierten Ausbaurahmen hinsichtlich der vormontierten Teile mechanisiert durch die Geslellhalterung zur Ortsbrust vorgebracht, dort in den Konturschlitz eingesetzt und anschließend aktiv zu einem geschlossenen Ausbaurahmen gegen die Strekkenwandung verspannt werden.

Eine bevorzugte Ausfiihrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die über sich an den Streckenstößen sowie an der Streckenfirste und/oder an der Streckensohle abstützenden Spanneinheiten in der Vortriebsstrecke festlegbare Gestellhalterung aus zwei Rückeinheiten koaxial zueinander beweglichen Längenabschnitten mit breiten Sohlkufen gebildet ist.

Sowohl die Spann- als auch die Riickeinheiten sind dabei zweckmäßigerweise durch hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbenaggregate gebildet. Die Spanneinheiten bewirken die ordnungsgemäße Festlegung beider Längenabschnitte in der Strecke und stellen dadurch sicher, daß die Gestellhalterung ein eindeutiges Widerlager, insbesondere für die Schlitz- und Bohrwerkzeuge, bildet. Ferner ermöglichen die sich an den Streckenstößen abstützenden Spanneinheiten eine Richtungskorrektur der Gestellhalterung und damit in relativ einfacher Weise auch das Auffahren von kurvenförmigen Streckenabschnitten. Die koaxiale Lage beider Längenabschnitte wird in allen Relativstellungen durch entsprechende Führungsschienen aufrechterhalten, die vorzugsweise im Sohlbereich vorgesehen sind. Die breiten Sohlkufen gewährleisten im Zuge der Schneid- und Bohrvorgänge eine hohe Standfestigkeit bei geringem Bodendruck. Die Spanneinheiten sind im Sohlbereich des ortsbrustseitigen Längenabschnittes beispielsweise quer zur Streckenlängsrichtung und im streckenseitigen Längenbereich in V-förmiger Anordnung zwischen den Sohlkufen und der Streckenfirste vorgesehen. Die Rückeinheiten sind zweckmäßigerweise einerseits in den Sohlkufen und andererseits im mittleren bis oberen Höhenbereich der Längenabschnitte angeordnet

Die Schfitzwerkzeuge können in verschiedener Weise ausgebildet sein. Denkbar sind beispielsweise Werkzeuge, die mit gerichteten Wasserstrahlen arbeiten. Eine für die Praxis jedoch vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Schlitzwerkzeuge einen fingerartigen Fräskopf aufweisen, der am freien Ende eines mit Bezug auf eines Maschinensupport dreh- und schwenkbaren Kragarms angeordnet ist wobei der Maschinensupport an einer im ortsbrustseitigen Endbereich der Gestellhalterung vorgesehenen Führung entlang bewegbar ist

Die Führung ist so gestaltet daß der Maschinensup

port bei einem beispielsweise U-förmigen Streckenquerschnitt unbehindert entlang der gesamten Bogenkontur fahren kann. Der Kragarm bleibt dabei mit Bezug auf den Maschinensupport starr eingestellt. In den Sohlpositionen des Maschinensupports kann jedoch der Kragarm aufgrund seiner dreh- und schwenkbaren Zuordnung zum Maschinensupport so verlagert werden, daß er in der Ortsbrust aus den Sohlschlitz ohne Schwierigkeilen erzeugen kann. Der Sohlschlitz wird dabei von beiden Streckenstößen aus durch bogenförmige Führung des Fräskopfes zur Streckenlängsachse hin hergestellt. Die Schwenkbarkeit des Kragarms mit Bezug auf den Maschinensupport wird durch mindestens ein bevorzugt hydraulisch beaufschlagbares Schubkolbenaggregat gewährleistet. Der Maschinensupport kann selbstfahrend ausgebildet sein. Er kann jedoch auch mit Hilfe von Zugmitteln entlang der Führung bewegt und gegebenenfalls — z. B. im Hinblick auf den Sohlschlitz — arretiert werden. Die Ausbildung des Maschinensupport ist so gehalten, daß er sich flach an den Innenumfang der Gestellhalterung anschmiegt. Dadurch wird erreicht, daß ein möglichst großer Raum unterhalb bzw. neben dem Antriebssupport zur Verfügung steht. Der Antrieb für den Fräskopf kann in den Kragarm integriert sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das eine teleskopierbare Lafette aufweisende Bohraggregat an einer in der Firste der Gestellhalterung befestigten Führung hängend verfahrbar sowie arretierbar und um eine in Streckenlängsrichtung verlaufende Achse drehbar sowie mit Bezug auf diese Achse neigungsveränderbar ist. Die Bohrlafette mit der Bohrstange befindet sich dabei am freien Ende eines winklig ausgebildeten Tragarms. Dieser ist ortsbrustseitig an einen Schlitten angelenkt, welcher an der firstseitigen Führung entlang verfahren werden kann. Zwischen dem Tragarm und der Anlenkung an den Schlitten ist ein hydraulisch beaufschlagbares Schubkolbenaggregat eingegliedert, das eine Neigungsveränderung des Tragarms ermöglicht, so daß die Bohrlafette sowohl parallel zur Streckenlängsrichtung als auch im Winkel zu dieser verstellt werden kann. Eine Verdrehung des Tragarms gegenüber dem Schlitten wird mit Hilfe eines hydraulisch beaufschlagbaren Schwenkmotors bewirkt, der in den Schlitten eingegliedert ist.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die im Sohlbereich der Gestellhalterung angeordneten Lade- und Fördermittel aus einem T-förmigen Flügelförderer mit Laderampen gebildet, dessen rückwärtiges Austragsende in einen mit dem ortsbrustseitigen Längenabschnitt der Gestellhalterung verbundenene Streckenförderer mündet. Die direkte Zuordnung des Förderers zur Geslellhalterung bewirkt beim Vorrücken der Gestellhalterung, daß das durch den Vortrieb anfallende Haufwerk selbsttätig über die parallel vor der Ortsbrust liegenden Rampen in die beiden Flügel des Förderers gelangt, von wo es dann über das gemeinsame zentrale Austragsende in den Streckenförderer überführt wird. Der Streckenförderer ist ebenfalls mit der Gestellhalterung verbunden, so daß er auch mit ihr vorrückt Ein Verlängern des Streckenförderers im Bereich der Gestellhalterung entfällt dadurch.

Erfindungsgemäß ist die Transporteinheit für die Ausbaurahmen durch einen am Streckenförderer entlang bewegbaren sowie hebe- und schwenkbaren Ausleger gebildet Der Ausleger ist vorzugsweise

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Bestandteil eines Wagens mit Selbstfahreinrichtung und gegenüber dem Wagen um eine vertikale Achse verschwenkbar sowie mit Hilfe von Schubkolbenaggregaten heb- und senkbar. Am freien Ende des Auslegers ist eine raumbewegliche Klaue angeordnet, mit der die streckenseitig vor der Gestellhalterung beispielsweise auf einem Rüsttisch vormontierten Teile eines Ausbaurahmens aufgenommen und durch die Gestellhalterung hindurch mechanisiert in den Bereich der Ortsbrust vorgebracht werden können. Die Beweglichkeit des Auslegers und der Klaue ermöglicht dann an der Ortsbrust, die Ausbaurahmenteile zu verschwenken und gegen die Streckenstöße zu setzen, ohne daß hierzu weitere Hilfsmaßnahmen getroffen werden müssen. Da sich der Ausleger auf dem Streckenförderer bewegt und dieser mit dem ortsbrustseitigen Längenabschnitt der Gestellhalterung verbunden ist, braucht die Führungsvorrichtung für den Ausleger auch nicht verlängert zu werden. Dadurch entfallen die bislang bekannten Verfahren, gemäß weichen bei Ausbauhilfen die an entweder an der Firste oder an den Streckenstößen festgelegten Schienen verfahrbar sind, die Schienen entsprechend der Vortriebsgeschwindigkeit verlängert werden müssen. Das Verlängern der häufig sehr schweren Schienenabschnitte ist nämlich in der Regel eine zeitraubende und mühevolle Handarbeit. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß der Streckenförderer rückwärts über die Gestellhalterung vorsteht und sich dadurch mit einer Einschienenhängebahn überlappen kann. Folglich sind keine zusätzlichen Transportmittel notwendig, um den Transport vom Ende einer Einschienenhängebahn zum Rüsttisch zu übernehmen.

Im Rahmen der Erfindung ist es darüber hinaus von Vorteil, daß die Positioniereinheiten für die Ausbaurahmen durch gegenüber der Stirnseite des ortsbrustseitigen Längenabschnitts der Gestellhalterung vorkragende raumbewegliche Schwenkarme mit an ihren freien Enden angeordneten Klauen zur Aufnahme der Ausbaurahmen gebildet sind. Diese Schwenkarme übernehmen nach dem Vorbringen der Ausbaurahmen durch den Ausleger im Bereich der Ortsbrust die vormontierten Ausbaurahmenteile und bringen sie in die geforderte Ausbauposition. Nach der Übergabe kann der Ausleger wieder zum rückwärtigen Rüsttisch zurückfahren. Anschließend wird mit Hilfe der Rückeinheiten zwischen dem vorderen und hinteren Längenabschnitt der Gestellhalterung der vordere Längenabschnitt gegen die Ortsbrust vorgefahren, wobei der Ausbaurahmen in den Konturschlitz eingebracht wird. Anschließend wird der Rahmen verspannt und gegen das Gebirge gesetzt.

Nach der Erfindung kennzeichnet sich ein Streckenausbau zur Ausübung des vorstehend erläuterten Verfahrens durch einen Ausbaurahmen aus mindestens vier bogenförmigen Segmenten, von denen jeweils zwei Segmente durch Laschen zu einer Rahmenhälfte miteinander verbunden und durch eine Spanneinheit zueinander relativ verschiebbar sind und wobei die benachbarten Endabschnitte der Firstsegmente jeder Rahmenhälfte selbsttätig zusammenwirkende Kupplungselemente aufweisen.

Bei einem vierteiligen Ausbaurahmen werden z.B. jeweils zwei Segmente, d.h. ein Stoß- und ein Firstsegment, auf dem rückwärtigen Rüsttisch durch Laschen und durch eine Spanneinheit miteinander verbunden. Ferner werden die Verbolzungen zum voraufgehend gesetzten Ausbaurahmen angebracht Die dabei aus einem mindestens einem hydraulischen Schubkolbenaggregat bestehende Spanneinheit bleibt zunächst unbeaufschlagt. Nachdem mittels des Auslegers beide Rahmenhälften zur Ortsbrust vorgebracht, von den stirnseitig der Gestellhalterung angeordneten Schwenkarmen aufgenommen und nach dem Vorschreiten der Gestellhalterung in den Konturschlitz eingebracht worden sind, werden die Spanneinheiten beider Rahmenhälften aktiviert und dadurch die beiden Segmente jeder Rahmenhälfte relativ zueinander

ίο verschoben. Weil die Endabschnitte der beiden benachbarten Firstsegmente selbsttätig zusammenwirkende Kupplungselemente aufweisen, erfolgt bei diesem Setzvorgang ein zwangsläufiges Koppeln der beiden Rahmenhälften in der Firste ohne manuellen Eingriff.

is Nach dem aktiven Setzen begrenzen die an den Spanneinrichtungen vorgesehenen Überlastungssicherungen den Einschubwiderstand. Dieser Einschubwiderstand wird, nachdem die Laschen zwischen den First- und Stoßsegmenten fest angezogen und die Spanneinheiten nach dem Entlasten abgenommen sind, durch den Reibschluß der rinnenartigen Querschnitte gewährleistet. Beim Vorbringen der Rahmenhälften zur Ortsbrust sind die Verbolzungen an die Segmente angeklappt. Erst nach dem Setzen des Ausbaurahmens, d. h. nach dem Aktivieren der Spanneinheiten und der damit verbundenen Koppelung der Firstverbindungen, werden die vormontierten Verbolzungen zug- und druckfest mit dem voraufgehenden Ausbaurahmen verbunden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den ortsbrustseitigen Endabschnitt einer Vortriebsstrecke und eine Vorrichtung zum Vortrieb und Ausbau der Strecke in vertikalem Längsschnitt im Schema,

F i g. 2 den Streckenendabschnitt und die Vorrichtung der Fi g. 1 in horizontalem Längsschnitt,

F i g. 3 den Streckenendabschnitt der F i g. 1 mit einer zweiten Betriebsposition der Vorrichtung,

F i g. 4 den Streckenendabschnitt und die Vorrichtung der F i g. 3 in horizontalem Längsschnitt,

Fig.5 einen vertikalen Streckenquerschnitt gemäß der Linie V-V der F i g. 1,

Fig.6 einen vertikalen Streckenquerschnitt gemäß der Linie VI-VI der F i g. 1,

F i g. 7 einen Teil eines Streckenausbaurahmens in der Seitenansicht und

F i g. 8 den Ausbaurahmen der F i g. 7 in der Stirnansicht.

Der in den Fig. 1 —4 gezeigte Endabschnitt 1 einer Vortriebsstrecke hat einen etwa U-förmigen Querschnitt, der aus den F i g. 5 und 6 näher erkennbar ist. Der Vortrieb der Strecke wird in kombinativer Verfahrensweise mit Hilfe einer Teilschnittmaschine 2 und eines Bohraggregats 3 mit anschließendem Sprengen durchgeführt

Die Teilschnittmaschine 2 weist einen fingerartigen Fräskopf 4 auf, der am freien Ende eines Kragarms 5 angeordnet ist Der Kragarm ist an einem Maschinensupport 6 dreh- und schwenkbar gelagert, der seinerseits an einer Zwangsführung 7 entlang bewegbar ist die im ortsbrustseitigen Endbereich einer portalartigen Gestellhalterung 8 vorgesehen ist Das Schwenken des Kragarms wird mit Hilfe eines hydraulisch beaufschlagbaren Schubkolbenaggregats 9 und das Drehen mittels eines hydraulisch beaufschlagbaren Schwenkgetriebs bewirkt welches in den Maschinensupportintegriertist

Die teleskopierbar Bohrlafette 10 ist am Ende eines abgewinkelten Tragarms 11 vorgesehen, der auf der ortsbrustseitigen Stirnseite eines Schlittens 12 drehbar angelenkt ist. Der Schlitten ist an einer in der Firste der Gestellhalterung 8 vorgesehenen Führung 13 entlang hängend verfahrbar. Die Drehachse des Tragarms verläuft in Streckenlängsrichtung. Zwischen dem Tragarm und der Anlenkplatte 14 am Schlitten ist ein hydraulisch beaufschlagbares Schubkolbenaggregat 15 eingegliedert, mit dem das Bohraggregat auf die Ortsbrust 16 einstellbar ist.

Die Gestellhalterung 8 besteht aus zwei Längenabschnitten 17 und 18. Die Längenabschnitte sind durch hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbenaggregate 19 (Fig. 1, 3 und 6) in den breiten Sohlkufen 20 sowie im mittleren Höhenbereich des Gestellportals zueinander relativ verschiebbar. Die koaxiale Verschiebung der Längenabschnitte wird durch Führungsschienen 21 sichergestellt (Fig.2 und 4). Der ortsbrustseitige Längenabschnitt 17 der Gestellhalterung ist durch im Sohlbereich vorgesehene hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbenaggregate 22 an den Streckenstößen 23 festlegbar (F i g. 2 und 5). Durch entsprechende Beaufschlagung der Schubkolbenaggregate 22 ist die Gestellhalterung 8 kurvenverfahrbar. Der rückwärtige Längenabschnitt 18 ist durch zwischen den Sohlkufen 20 und der Streckenfirste 24 verspannbare, V-förmig gestellte Stempel 25 festlegbar.

In den Sohlbereich der Gestellhalterung ist ferner ein T-förmiger Flügelförderer 26 integriert. Der beispielsweise aus einem Einketten-Kratzer-Förderer mit außermittig angeschlagenen Kratzern bestehende Förderer besitzt ortsbrustseitig der beiden seitlich ausladenen Flügel 27 schräge Rampen 28, mit denen das anfallende Haufwerk beim Vorschieben der Gestellhalterung 8 in den Förderer 26 geladen und von hier aus über das zentrale ansteigende Austragsende 29 einem Streckenförderer (nicht näher dargestellt) zugeführt wird, welcher koaxial zum Flügelförderer 26 angeordnet ist. Der Antrieb des Flügelförderers ist mit 30 bezeichnet.

Der Streckenförderer besitzt im Bereich der Gestellhalterung 8 einen gestellartigen Rahmen 31, der mit dem vorderen Längenabschnitt 17 mitnehmbar verbunden ist. Der Rahmen erstreckt sich bis in die Nähe der ortsbrustseitigen Stirnseite der Gestellhalterung. Der Rahmen weist oberseitig Fahrschienen 32 auf, auf denen ein Auslegerwagen 33 verfahrbar ist. Der Auslegerwagen besitzt einen heb- und schwenkbaren Ausleger 34, an den endseitig eine raumbewegliche Klaue 35 angelenkt ist Das Heben und Senken des Auslegers wird durch hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbenaggregate 36 bewirkt die zwischen dem Ausleger und einer gegenüber dem Wagen 33 schwenkbaren Plattform 37 angeordnet sind. Die Verfahrbarkeit des Auslegerwagens wird durch Antriebsvorrichtungen 38 auf dem Wagen ermöglicht

Die Vortriebsstrecke 1 wird durch Ausbaurahmen 39 offengehalten, die in entsprechendem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Ausbaurahmen bestehen aus eo jeweils vier Ausbausegmenten rinnenförmigen Querschnitts. Die Ausbaurahmen werden auf einem Rüsttisch 40 hinter der Gestellhalterung 8 zu je zwei Rahmenhälften 41, 42 vormontiert Wie die Fig.7 und 8 näher zeigen, setzt sich jede Rahmenhälfte aus einem Stoß- es und einem Firstsegment 43 bzw. 44 zusammen. Die Kupplung der beiden Segmente 43 und 44 erfolgt durch Laschen 45 und durch zwei hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbenaggregate 46. In den Endabschnitten der Firstsegmente 44 sind Kupplungselemente 47 vorgesehen, die beim Setzen der Ausbaurahmen 39 selbsttätig zusammenwirken. Ferner ist aus den Fig.7 und 8 erkennbar, daß in entsprechenden Längenabschnitten der Segmente 43 und 44 Befestigungslaschen 48 angeklemmt sind, an die die Verbolzungen 49 zum voraufgehend gesetzten Rahmen angeschlagen sind.

Der Verfahrensablauf ist wie folgt:

Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, wird zunächst mit Hilfe des Fräskopfes 4 ein Konturschlitz 50 in der Ortsbrust 16 hergestellt, der hinsichtlich seiner Tiefe etwa dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausbaurahmen 39 und in seiner Breite größer als die Profilhöhe eines Ausbaurahmens bemessen ist. Parallel zum Konturschlitz wird durch das Bohraggregat 3 die notwendige Anzahl Sprenglöcher 51 in den Kern 52 der Ortsbrust eingebracht. Das bei der Herstellung des Konturschlitzes und dem Bohren der Sprenglöcher anfallende Haufwerk wird mit Hilfe des Flügelförderers 26 abgefördert. Die Kontur des Streckenquerschnitts entlang der Stöße 23 und der Firste 24 wird durch die vorgegebene Führung 7 des Maschinensupports 6 bei nicht schwenkendem Schlitzwerkzeug 4 erzeugt. Der sohlenseitige Schlitzabschnitt wird dadurch erzeugt (s. Fig. 1, strichpunktierte Darstellung von 4 und 5, sowie F i g. 2), daß bei in der tiefsten Stellung befindlichem Maschinensupport 6 der Kragarm 5 mit Hilfe des Schubkolbenaggregats 9 zur Streckenlängsachse hin geschwenkt und wieder zum Streckenstoß 23 zurückbewegt wird. Dies wird von beiden Streckenstößen aus durchgeführt.

Parallel zur Erzeugung des Konturschlitzes 50 und zum Bohren der Sprenglöcher 51 werden auf dem rückwärtigen Rüsttisch 40 die beiden Rahmenhälften 41, 42 des zu setzenden Ausbaurahmens 39 vormontiert. Anschließend werden die Rahmenhälften mit Hilfe des Auslegers 34 zur Ortsbrust 16 vortransportiert und hier in der aus den F i g. 3 und 4 erkennbaren Weise gegen die Streckenstöße 23 gestellt. Dort werden sie von Positionierungseinheiten 53 übernommen (s. F i g. 2 und 3), welche aus einem raumbeweglichen Schwenkarm 54 mit am freien Ende angeordneter Halteklaue 55 zur Aufnahme der Rahmenhälften bestehen. Es können ein oder zwei Schwenkarme auf jeder Streckenseite vorgesehen sein. Die Schwenkarme sind durch hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbenaggregate 56 gegenüber der Gestellhalterung 8 verschwenkbar.

Nachdem die Rahmenhälften 41, 42 von den Positioniereinheiten 53 aufgenommen sind, fährt der Auslegerwagen 33 wieder in die Ausgangsstellung zurück. Dann werden die Rückeinheiten 19 zwischen dem rückwärtigen 18 und dem ortsbrustseitigen Längenabschnitt 17 der Gestellhalterung 8 aktiviert, so daß die Rahmenhälften in den Konturschlitz 50 bis zur vorgesehenen Position eingebracht werden. Danach werden die Spanneinheiten 46 zwischen den First- und den Stoßsegmenten 44 bzw. 43 aktiviert und die Kupplungselemente 47 der Firstsegmente 44 zusammengefahren. Durch weitere Beaufschlagung der Spanneinheiten wird der Ausbaurahmen dann im Konturschlitz fest gegen das Gebirge verspannt Anschließend werden die Verbindungsschellen 45 im Oberlappungsbereich der Segmente 43 und 44 angezogen und die Spanneinheiten abgenommen, so daß nunmehr der Reibschluß dieser Schellen den erforderlichen Einschubwiderstand gewährleistet

Nach dem Verspannen des Ausbaurahmens im Konturschlitz 50 werden die Sprenglöcher 51 besetzt und der Kern 52 der Orisbrust 16 abgeschossen. Während des Wegräuniens des dabei anfallenden Haufwerks können bereits wieder mit Hilfe der Teilschnittmaschine 2 und des Bohraggregats 3 ein neuer Konturschlitz und Sprenglöcher im Kern der Ortsbrust hergestellt werden. Parallel hierzu erfolgt die Aufrüstung des nächsten Ausbaurahmens auf dem Rüsttisch 40.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vortrieb einer unterlägigem Strecke und zu. deren Ausbau mit im Abstand voneinander angeordneten und gegeneinander verbolzten Streckenausbaurahmen, bei dem zunächst entlang der Kontur des vorgesehenen Streckenquerschnittes in der Ortsbrust ein Schlitz mittels eines Schlitzwerkzeuges hergestellt und danach der von dem Schlitz umgebene Gesteinskern abgebohrt, mittels Sprengung zerkleinert und abgefordert wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) der Konturschlitz (50) wird bis zu einer etwa dem Abstand zwischen zwei in Streckenlängsrichtung aufeinanderfolgenden Streckenausbaurahmen (39) entsprechenden Tiefe und einer Breite hergestellt, die größer ist als die Profilhöhe eines Ausbaurahmens (39);

b) während der Herstellung des Konturschlitzes (50) und der Abförderung des dabei anfallenden Haufwerkes werden in dem Kern (52) der Ortsbrust (16) die Sprenglöcher(51) gebohrt;

c) danach wird in dem Konturschlitz (50) ein Ausbaurahmen (39) eingebracht, mit dem vorausgehenden Ausbaurahmen verbolzt und gegen die Streckenwandung (23, 24) aktiv verspannt;

d) im Anschluß daran wird der Kern (52) der Ortsbrust (16) gesprengt und abgeräumt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, unter Verwendung einer mit einem Schreitwerk versehenen, in der Strecke (1) örtlich festlegbaren und eine im Sohlbereich angeordnete Lade- und Fördervorrichtung aufweisenden Teilschnitt-Vortriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine portalartige Gestellhalterung (8) aufweist, die in dem der Ortsbrust (16) benachbarten Endbereich mit entsprechend der Streckenkontur (23,24) zwangsgeführten Schlitzwerkzeugen (2), mit einem in Streckenlängsrichtung verfahrbaren und auf den Kern (52) der Ortsbrust (16) einstellbaren Bohraggregat (3) und mit Transport- sowie Positioniereinheiten (33 bzw. 35) für die Ausbaurahmen (39) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die über sich an den Streckenstößen (23) sowie an der Streckenfirste (24) und/oder an der Streckensohle abstützenden Spanneinheiten (22,25) in der Vortriebsstrecke (1) festlegbare Gestellhalterung (8) aus zwei durch Rückeinheiten (19) koaxial zueinander beweglichen Längenabschnitten (17,18) mit breiten Sohlkufen (20) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlilzwerkzeuge (2) einen fingerartigen Fräskopf (4) aufweisen, der am freien Ende eines mit Bezug auf einen Maschinensupport (6) dreh- und schwenkbaren Kragarms (5) angeordnet ist, wobei der Maschinensupport (6) an einer im ortsbrustseitigen Endbereich der Gestellhalterung (8) vorgesehenen Führung (7) entlang bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine teleskopierbare Lafette (10) aufweisende Bohraggregat (3) an einer in der Firste M der Gestellhalterung (8) befestigten Führung (13) hängend verfahrbar sowie arretierbar und um eine in Streckenlängsrichtung verlaufende Achse drehbar sowie mit Bezug auf diese Achse neigungsveränderbar ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet daß die im Sohlbereich der Gestellhalterung (8) angeordnete Lade- und Fördermittel aus einem T-förmigen Flügelförderer (26) mit Laderampen (28) gebildet sind, dessen rückwärtiges Austragsende (29) in einen mit dem ortsbrustseitigen Längenabschnitt (17) der Gestellhalterung (8) verbundenen Streckenförderer mündet

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet daß die Transporteinheit für die Ausbaurahmen (39) durch einen am Streckenförderer entlangbewegbaren sowie heb- und schwenkbaren Ausleger (34) mit einer am freien Ende angeordneten raumbeweglichen Klaue (35) gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet daß die Positioniereinheiten (53) für die Ausbaurahmen (39) durch gegenüber der Stirnseite des ortsbrustseitigen Längenabschnitts (17) der Gestellhalterung (8) vorkragende raumbewegliche Schwenkarme (54) mit an ihren freien Enden angeordneten Klauen (55) zur Aufnahme der Ausbaurahmen (39) gebildet sind.

9. Streckenausbau zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbaurahmen aus mindestens vier bogenförmigen Segmenten (43, 44), von denen jeweils zwei Segmente durch Laschen (45) zu einer Rahmenhälfte (41 bzw. 42) miteinander verbunden und durch eine Spanneinheit (46) zueinander relativ verschiebbar sind und wobei die benachbarten Endabschnitte der Firstsegmente (44) jeder Rahmenhälfte (41 bzw. 42) selbsttätig zusammenwirkende Kupplungselemente (47) aufweisen.