DE3519697A1

DE3519697A1 - Teilschnittmaschine zum profilgenauen schneiden eines bogenfoermigen streckenquerschnittes

Info

Publication number: DE3519697A1
Application number: DE19853519697
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 6602 Dudweiler Schmid
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1985-06-01
Publication date: 1986-05-07
Also published as: WO1986002697A1; EP0199771B1; AU5018985A; US4749194A; DE3519697C2; SU1531865A3; AU589147B2; EP0199771A1; DE3567241D1

Description

Teilschnittmaschine zum profilgenauen Schneiden eines bogenförmigen Strecken querschnittes

Die Erfindung betrifft eine Teilschnittmaschine zum profilgenauen Schneiden eines bogenförmigen Streckenquerschnit tes im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit relativ zum Maschinenrahmen bewegbaren Schneidwalzen.

Flöz- bzw. Abbaustrecken im untertägigen Bergbau werden bevorzugt mit bogenförmigem Streckenquerschnitt aufgefahren, da der Bogenausbau am besten zur Aufnahme des hohen Gebirgsdruckes bzw. der durch diesen verursachten Querschnittsverengung (Konvergenz) geeignet ist. Dabei wird angestrebt, daß die Ausbauseitenteile schräg ausgesetzt, d.h. leichter geneigt zur Mitte des Streckenquerschnittes, gestellt werden können.

Das maschinelle Auffahren solcher S treck en prof i Ie erfolgt

mit Hilfe von Tei1 sehnittmaschinen, deren Schneidkopf am Ende eines mit der Teilschnittmaschine verbundenen Schneidauslegers angeordnet ist, so daß die gesamte Fläche der Ortsbrust bestrichen werden kann. Die Bewegung des Schneidauslegers erfolgt über Hub- und Schwenkzylinder, die aus kinematischen Gründen am maschinenseitigen Ende des Schneid-1agers angreifen.

Mit Ausleger-Tei1 Schnittmaschinen läßt sich ein sog. überschnitt des Profiles praktisch nicht vermeiden, d.h. der Streckenquerschnitt wird im Regelfall nicht profilgenau und zu groß geschnitten, so daß der Streckenausbau nicht oder zumindest nicht durchgehend bündig am Gebirge anliegend gestellt werden kann und ein Hinterfüllen des Ausbaus mit Bergbaumörtel erforderlich wird.

Es wird daher versucht, die Profi1 genauigkeit durch den Einsatz aufwendiger mechanischer oder elektronischer Profi 1 schni ttkontrol len und -Steuerungen zu verbessern, die sich jedoch bisher in der Praxis nicht bewährt haben.

Ein weiterer Nachteil der Ausleger-Tei1schnittmaschine ist, daß wegen der für die Bestreichung des gesamten Strekkenquerschnittes erforderlichen Länge des Sehne id au siegers sowie der konstruktiv bedingten Anordnung der Hub- und

Schwenkzylinder am maschienenseitigen Ende des Schneidauslegers und der sich daraus ergebenden ungünstigen Hebelverhältnisse nur vergleichsweise geringe Anpreßkräfte auf den Schneidkopf aufgebracht werden können. Ausleger-Tei1 schnittmaschinen können daher nur mit sog. Schaftmeißeln bestückt werden. Diese Meißel, die das Gebirge im wesentlichen ritzen, haben in festerem, abrasivem Nebengestein nureine ungenügende Standzeit und auch unbefriedigende Schnei dl ei stun gen.

Der Einsatz von Rollenmeißeln, die aufgrund ihrer Wirkungsweise auch zum Lösen von sehr hartem Gestein geeignet sind, erfordert jedoch wesentlich höhere Andruckkräfte, die bei Ausleger-Tei1 sehnittmaschinen nicht aufgebracht werden können, so daß der Einsatzbereich dieser Maschinen stark eingeschränkt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung einer Teilschnittmaschine, die ein profilgenaues Schneiden eines bogenförmigen Streckenprofiles ohne zusätzliche Hilfsmittel erlaubt und die darüber hinaus zur Erhöhung der Vortriebsleistung bzw. zum Einsatz z.B. im hartem Gestein mit Rollenmeißeln ausgerüstet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum

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Schneiden der Oberbank mit dem Firstprofil eine als Stirnwalze ausgebildete Oberwalze über einen Tragarm um eine zur Maschinenlängsachse parallele Drehachse schwenkbar ist und daß zum Schneider der Unterbank eine als zweigeteilte Querschneidwalze mit ebenen stoßseitigen Stirnflächen der Walzenkörper ausgebildete Unterwalze entlang einer vorgegebenen, ebenen und zur Streckensohle parallelen Bahn verschiebbar ist.

Ober- und Unterwalze sind somit entlang vorgegebener Bewegungsbahnen zwangsgeführt und führen jeweils nur einfache, ebene Bewegungen aus. Durch die erfindungsgemäße Verwendung getrennter Schneidwalzen zum Schneiden der Oberbank mit kreisbogenförmigem Firstprofil und der Unterbank mit geradem Seitenprofil sowie deren Zwangsführung gelingt es somit in einfacher Weise, den Streckenquerschnitt profilgenau zu schneiden, ohne Hilfe aufwendiger Kontroll- und Steuereinrichtungen. Der einzubringende Ausbau kann durchgehend bündig am Gebirge anliegend gestellt werden. Zusätzliche Hinterfül1 arbeiten sind nicht erforderlich.

Ist ein Streckenprofil f Ü r einen Ausbau mit schräg ausgesetzten, d.h. nicht senkrecht auf der Sohle stehenden Seitenteilen vorgesehen, werden kegel stumpfförmige Walzenkörper der Unterwalze eingesetzt, deren Kegelwinkel und

Neigungswinkel der Drehachse zur Sohle so gewählt sind, daß sowohl die stoßseitige Stirnfläche mit der Sohle den für das Seitenprofil vorgesehenen Neigungswinkel bildet als auch die untere Mantellinie parallel zur Streckensohleverläuft.

Während die Oberwalze zum Schneiden des Firstbogens eine Schwenkbewegung um eine zur Maschinenlängsachse parallele Achse ausführen muß, kann die Unterwalze entlang einer geraden, normal zur Maschinenlängsachse verlaufenden Führungsbahn geführt werden, Diese einfache lineare Bewegung hat gegenüber einer an sich möglichen Schwenkbewegung um eine Hochachse den Vorteil, daß die Ortsbrust auch im Bereich der Unterbank gerade verläuft und die Unterwalze z. B. in der Mitte des Streckenquerschnittes keine zu große Voreilung gegenüber der Oberwalze aufweist.

Zweckmäßigerweise werden die Schwenkbewegung der Oberwalze und die Querverschiebung der Unterwalze gegenläufig ausgeführt. Damit kann die Fläche des im Zentrum der Ortsbrust verbleibenden Kreissegmentes, die weder von der Unterwalze noch von der Oberwalze mitgeschnitten wird, am geringsten gehalten werden. Das Gestein dieses nicht geschnittenen Bereiches löst sich nach dem Schneiden der Oberbank und der Unterbank von alleine und bereitet kei-

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ne Probleme.

Der Antrieb für die Querverschiebung der Unterwalze erfolgt vorteilhafterweise durch Hydraulikzylinder, die im Bereich der Führungsbahn angeordnet sind und unmittelbar hinter der Schneidwalze angreifen. Somit können wegen der günstigen Hebelverhältnisse ausreichend hohe Anpreßkräfte auch für eine Bestückung mit Rollenmeißeln auf die Unterwalze aufgebracht werden.

Auch die Oberwalze kann wegen der relativ geringen erforderlichen Tragarmlänge und damit einer für die Kraftübertragung wirksamen kurzen Hebellänge mit Rollenmeißeln bestückt werden, so daß die erfindungsgemäße Teilschnittmaschine auch in hartem, abrasivem Gestein eingesetzt werden kann bzw. die Schneidleistung gegenüber den bekannten Teilschnittmaschinen wesentlich verbessert werden kann.

Die Maschine selbst baut vergleichsweise klein und leicht. Die an den Schneidwerkzeugen (Rollenmeißeln) aufzubringenden hohen Kräfte können nicht, wie bei den Aus!eger-Tei1 Schnittmaschinen, über das Eigengewicht der Maschine aufgenommen werden, sie müssen vielmehr in an sich bekannter Weise über Stützzylinder in das Gebirge abgeleitet werden, wobei diese Krafteinleitung zweckmäßigerweise über einen

vorläufigen Ausbau, z.B. Messerschild, erfolgt, da dann das Einbringen des endgültigen Ausbaus parallel zum Strekkenvortrieb möglich ist.

Das Verspannsystem kann zweigeteilt sein, wobei jedes Teilsystem unabhängig vom zweiten verspannt bzw. entlastet werden kann. Durch zwischengeschaltete in Streckenlängsrichtung wirkende Zylinder kann dann die Maschine in an sich bekannter Weise selbstschreitend dem Fortschritt des Strekkenvortriebes entsprechend bewegt werden. Ebenso sind die üblichen Gelenkverbindungen vorgesehen, so daß die Maschine vorgegebenen Neigungs- und Richtungsänderungen der aufzufahrenden Strecke folgen kann.

Bei entsprechender Konstruktion des Maschinenkörpers und des Verspannsystems bietet die erfindungsgemäße Teilschnittmaschine darüber hinaus den Vorteil, daß nach Demontage des Tragarmes mit der Oberwalze und ggf. Teildemontage des oberen Maschinenkörpers bzw. des Verspannsystems die Maschine zum Schneiden eines niedrigen Türstockprofiles eingesetzt werden kann, so daß ggf. die Maschine nach Herstellung einer Flözstrecke auch zum Schneiden des sich in der Auffahrfolge anschließenden Aufhauens geeignet ist.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Teilschnittmaschine

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anhand eines in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargesellten Ausführungsbei spiel es näher erläutert.

Üie Figuren 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Teilschnittmaschine 1 mit einer als Stirnwalze ausgebildeten Oberwalze 2 und einer als zweigeteilte Querschneidwalze ausgebildeten Unterwalze 3. Oberwalze 2 sowie die Walzenkörper 8 der Unterwalze 3 sind sowohl am Umfang als auch der vorderen, stoßseitigen Stirnseite, die Walzenkörper 8 zusätzlich im Außenbereich 27 der hinteren Stirnseite mit Meißeln bestückt. Die Oberwalze 2 ist über einen Tragarm 4 am inneren Maschinenkörper um eine zur Maschinenlängsachse parallele Drehachse 6 schwenkbar gelagert und schneidet während der Schwenkbewegung die Oberbank 10 der Orstbrust 22 mit dem kreisbogenförmigen Firstprofil 11, das tangential in das von der Unterwalze 3 geschnittene Seitenprofil 18 des Streckenquerschnittes übergeht.

Die die Unterbank 12 mit dem Seitenprofil 18 schneidende Unterwalze 3 wird demgegenüber mittels eines Schlittens 7 entlang einer geraden, zur Streckensohle 17 parallelen und zur Maschinenlängsachse normal verlaufenden Führungsbahn 5 querverschoben. Als Antrieb zur Verschiebung der Unterwalze 3 dient dabei ein im Bereich der Führungsbahn 5, unmittelbar hinter der Unterwalze 3, angreifender Hydraulikzy-

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linder 14, der sich am Maschinenrahmen 15 abstützt. Es kann auch jeder andere geeignete Antrieb, z.B. eine Kette, eingesetzt werden.

Die Walzenkörper 8 der Unterwalze 3 sind kegel stumpf artig ausgebildet, wobei die Kegelwinkel sowie der Neigungswinkel der Drehachsen 13 gegen die Streckensohle 17 so abgestimmt sind, daß einerseits die untere Kegelmantellinie 16 der Walzenkörper 8 parallel zur Streckensohle 17 verlaufen, andererseits die Stirnflächen 9 mit der Strekkensohle 17 den für das Seitenprofil 18 des Streckenquerschnittes vorgesehenen Neigungswinkel einschließen.

Der Drehantrieb von Oberwalze 2 und Unterwalze 3 erfolgt durch getrennte Antriebe 20 bzw. 21.

Die Schwenkbewegung der Oberwalze 2 und die Querverschiebung der Unterwalze 3 in der Schneidebene werden gegenläufig durchgeführt, da dann der im Zentrum der Ortsbrust 22 verbleibende Bereich 19, der weder von der Oberwalze 2 noch von der Unterwalze 3 mitgeschnitten wird, minimal gehalten werden kann. Das Gestein dieses Bereiches 19 bricht nach dem Schneiden von Oberbank 10 und Unterbank 12 von alleine aus und bereitet keine Probleme. Das gelöste Gestein wird Über den Förderer-28 abtransportiert.

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Die Teilschnittmaschine ist in an sich bekannter Weise hydraulisch in der Strecke verspannt. Der Vorschub der Maschine in Vortriebsrichtung erfolgt über Hydraulikzylinder 25, die zwischen dem vorderen und hinteren Maschinenteil angeordnet sind. Während des Vorschubes der Maschine bzw. beim Einschneiden der Walzen in die Ortsbrust führen die Walzen, mit Ausnahme von Positionskorrekturen, keine Schwenkbzw. Schiebebewegung aus.

Um vorgegebenen Änderungen der Richtung und Neigung der aufzufahrenden Strecke folgen zu können, sind in der üblichen Weise Gelenkverbindungen zwischen vorderen und hinteren Maschinenrahmen um jeweils eine Hoch- und Querachse vorgesehen. Darüber hinaus kann die Unterwalze 3 über einen Zylinder 26 gegenüber dem vorderen Maschinengehäuse angehoben werden .

Claims

Saarbergwerke Aktiengesellschaft 20. Mai 1985 Le/Kö/P 85/CC Teilschnittmaschine zum profi1 genauen Schneiden eines bogenförmigen Streckenquerschnittes Patentansprüche:

1. Teilschnittmaschine zum profilgenauen Schneiden eines bogenförmigen Streckenquerschnittes im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit relativ zum Maschinenrahmen bewegbaren Schneidwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden der Oberbank (10) mit dem Firstprofil (11) eine als Stirnwalze ausgebildete Oberwalze (2)^!

über einen Tragarm (4) um eine zur Maschinenlängsachse parallele Drehachse (6) schwenkbar ist und daß zum

Schneiden der Unterbank (12) eine als zweigeteilte Querschneidwalze mit ebenen stoßseitigen Stirnflächen (9) der Walzerkörper (8) ausgebildete Unterwalze (3) entlang einer vorgegebenen, ebenen und zur Streckensohle (17) parallelen Bahn verschiebbar ist.

2. Teilschnittmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenkörper (8) der Unterwalze (3) kegel stumpfartig ausgebildet sind.

3. Teilschnittmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwalze (3) entlang einer gera-

, den, normal zur Maschinenachse verlaufenden FUhrungs-

'*■ bahn (5) verschiebbar ist.

4. Teilschnittmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung der Oberwalze (2) und die Querverschiebung der Unterwalze (3) gegenläufig sind.

5. Teilschnittmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben der Unterwalze (3) zumindest ein Hydraulikzylinder (14) im Bereich der Führungsbahn (5) vorgesehen ist.