DE3612762A1 - Teleskopierbares bohrgeraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Abbohren von
Ankerlöchern, Entspannungs- und Absaugbohrungen sowie
Sprengbohrungen unter beengten Verhältnissen im untertägigen
Berg- und Tunnelbau, mit einem Grundrahmen, einer über
Verspannzylinder zwischen dem sich auf dem Liegenden
abstützenden Grundrahmen und dem Hangenden verspannbaren
Führungsschiene und der zugeordneten Bohrmaschine mit
Bohrgestänge, die über einen Vorschub parallel zur
Führungsschiene verfahrbar ist.
Derartige Bohrgeräte werden im untertägigen Berg- und
Tunnelbau, insbesondere im Steinkohlenbergbau eingesetzt,
um Bohrlöcher ins Gebirge zu stoßen, die dann zum Einbringen
von Ankern oder Sprengladungen oder auch zum Einbringen
von Kleb- oder Konsilidierungsmaterial dienen. Bekannt sind
verschiedene Bohrgeräte, bei denen die eigentliche
Bohrmaschine mit dem Bohrgestänge an einer Lafette oder
einem ähnlichen Rahmen geführt wird. Derartige Lafetten
werden zwischen Hangendem und Liegendem oder sonstigen
Widerlagern verspannt, um der Bohrmaschine einen möglichst
großen Weg vorzugeben und auf diese Art und Weise mit
möglichst nur einer Bohrstange große Abschlaglängen zu
erzielen (DE-OS 30 18 615.3, DE-OS 25 31 090.1, DE-OS
30 15 752.9). All diesen Lösungen ist der Nachteil gemeinsam,
daß jeweils maximal ein Vortrieb etwa in dem Maß möglich
ist, den der jeweilige Standort der Bohrmaschine bzw. des
Bohrgerätes vorgibt. Das gleiche gilt auch für die aus der
DE-OS 29 06 155.0-24 bekannten Lösung, bei der das
Führungsgestänge teleskopierbar ausgebildet ist bzw. im
wesentlichen von einem Arbeitszylinder gebildet wird, dem
zusätzlich noch ein Führungsgestänge zugeordnet wird. Über
den Zylinder wird eine Kette jeweils so gespannt gehalten,
daß sich der Schlitten mit der Bohrmaschine daran
aufwärtsbewegen kann. Auch hier ist allerdings der
erreichbare Vortrieb jeweils von den vorgegebenen
Höhenverhältnissen des Standortes abhängig, so daß bei
geringmächtigen Flözen beispielsweise nur sehr kurze
Abschlaglängen erreicht werden können. Gerade im untertägigen
Steinkohlenbergbau ist es aber aufgrund der beengten
Verhältnisse sowie der geologischen Gegebenheiten häufig
notwendig, Abschlaglängen vorzugeben, die möglichst über
zwei Meter liegen, beispielsweise um eine wirksame Ankerung
des Hangenden zu gewährleisten. Um dies mit den bekannten
Bohrgeräten zu erreichen, ist es notwendig, ein aus einzelnen
gleich ausgebildeten und miteinander zu verbindenden
Bohrstangen bestehendes Bohrgestänge zu verwenden, was ein
mehrmaliges Hin- und Herfahren der Bohrmaschine bzw. des
Antriebes erfordert, um die einzelnen Bohrstangen
nacheinander ins Gebirge zu treiben. Dies erfordert einen
hohen Zeitaufwand und hat außerdem den wesentlichen Nachteil,
daß durch das mehrmalige Hin- und Herbewegen der Bohrstange
in dem Bohrloch sich dessen Zustand wesentlich verschlechtern
kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein insbesondere in Aufhauen einsetzbares, auch
bei geringer Mächtigkeit (z.B. 1,2 m) eine Ankerbohrlochlänge
von über zwei Metern in einem Arbeitsgang ermöglichendes
Bohrgerät zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Bohrgestänge mehrteilig und aus teleskopierbaren Stangen
bestehend ausgebildet ist, die nacheinander mit dem Vorschub
zu koppeln und in der Ausfahrstellung miteinander zu
verriegeln sind.
Bei einem derartigen Bohrgerät ist es überraschend
möglich, auch bei ungünstigen geologischen Verhältnissen,
d.h. bei geringen Mächtigkeiten große Abschlaglängen in
einem Arbeitsgang zu erzielen. Dazu wird das teleskopierbar
ausgebildete Bohrgestänge nacheinander mit einem Vorschub
verbunden und der Bohrkrone folgend in das Bohrloch
hineingedrückt. Sobald der erste Teilbereich abgebohrt ist,
wird das zweite Teil des teleskopierbaren Bohrgestänges
mit dem Vorschub verbunden, um nun die restliche
Abschlaglänge zu erbohren. Durch das Verstarren bzw.
Verriegeln der beiden Teile des Bohrgestänges miteinander
ist sichergestellt, daß der Bohrantrieb seine Kraft über
die gesamte Abschlaglänge wirksam auf die Bohrkrone überträgt.
Bei einer derartigen Ausbildung eines Bohrgerätes wird für
den Bohrantrieb und für den Vorschub zweckmäßigerweise ein
eigener Antrieb verwendet, um einen optimalen Bohrfortschritt
in jeder Situation zu gewährleisten. Durch eine geschickte
Steuerung ist dabei sicherzustellen, daß beide Antriebe
aufeinander abgestimmt jeweils arbeiten.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung trägt
die äußere Stange die Bohrkrone und weist eine dem
Außenmantel der inneren Stange angepaßte Ausnehmung auf.
Auf diese Art und Weise ist unabhängig von der jeweiligen
Lage beider Stangen die Übertragung der Kräfte des
Bohrantriebes sichergestellt, so daß die Bohrkrone im
Bohrlochtiefsten vorteilhaft arbeiten kann. Beide Teile,
d.h. die innere und die äußere Stange werden gleichmäßig
angetrieben, ohne daß es durch Rutschen o.ä. zu Verlusten
kommen kann. Hierzu ist es besonders zweckmäßig, die innere Stange
mit der äußeren Stange formschlüssig zu verbinden, vorzugsweise als Sechskant
auszubilden, wobei die Ausnehmung in der äußeren Stange entsprechend
korrespondierend ausgebildet ist. Diese Ausbildung hat darüber hinaus den
Vorteil, daß Sechskantbohrlochstähle im untertägigen Bergbau bekannt
und damit Bohrausrüstungen dieser Art in herkömmlicher
Ausführung zur Anwendung kommen können.
Um eine wirksame Verbindung der beiden Stangen des
teleskopierbaren Bohrgestänges auch in der
auseinandergezogenen Position zu gewährleisten, ist gemäß
der Erfindung vorgesehen, daß am oberen Ende der
Führungsschiene eine rechtwinklig dazu angeordnete
Werkzeugführung angeordnet ist, die auch die Verriegelung
für die beiden Stangen aufweist. Sobald die äußere Stange,
über den Vorschub in diese Position gebracht, ihre
Endstellung erreicht, spricht die Verriegelung an, um so
die wirksame Verbindung beider Stangen auch beim Weiterführen
zu gewährleisten. Die Werkzeugführung sichert die Bohrstange
und verhindert ein nachteiliges Schlagen beim Eindringen
der Bohrkrone in das Gebirge. Dabei kann über die Länge
der Führungsschiene gesehen auch eine weitere Führung
vorgesehen werden, um so auch durch eine mittige weitere
Führung das Schlagen des Bohrgestänges zu unterbinden. Die
Verriegelung, d.h. das Verriegeln beider Stangen miteinander
könnte auch als Fixierung bezeichnet werden, um diesen
Begriff deutlicher von dem nachfolgend erörterten Verriegeln
der ersten Trapezgewindespindel zu unterscheiden.
Als zweckmäßig und den untertägigen Gegebenheiten
besonders angepaßt hat sich gemäß der Erfindung
herausgestellt, den Vorschub von einer Trapezgewindespindel
zu bilden, die parallel zur Führungsschiene verlaufend
angeordnet und mit der äußeren Stange und der inneren Stange
bzw. dem Bohrantrieb über einen Tragarm mit Innengewinde
zu kuppeln ist. Dabei ist die Trapezgewindespindel über
einen Antrieb selbsttätig angetrieben, d.h. in Drehung
versetzt, so daß zunächst die äußere Stange und dann die
innere Stange mit dem Bohrantrieb bei entsprechender
Verbindung an ihr hochgeschoben bzw. heruntergelassen werden.
Vorteilhaft ist dabei, daß durch die Trapezgewindespindeln
der dazugehörige Antrieb am Boden, d.h. an der
Grundkonstruktion verbleiben kann, somit als solcher in
seiner Position verbleibt. Dabei dient die
Trapezgewindespindel gleichzeitig als Führung, da an ihr
ja die Stange und nachfolgend der Bohrantrieb geführt
verschoben wird, während sie selbst in ihrer Position
verharrt. Hierzu ist sie im Bereich des Antriebes und der
Werkzeugführung drehbar gelagert.
Um sicherzustellen, daß die äußere Stange und dann
die innere Stange bzw. der Bohrantrieb verfahren werden
bzw. beim Einziehen umgekehrt, ist es von Vorteil, wenn
zwei parallel zueinander angeordnete Trapezgewindespindeln
vorgesehen sind, von denen eine mit der äußeren Stange und
die andere mit dem Bohrantrieb gekuppelt ist. Hierdurch
verfügen beide Teile des teleskopierbar ausgebildeten
Bohrgestänges über eine eigene Führung bzw. über einen
eigenen Verfahrantrieb, die durch gezielte Ausbildung bzw.
Steuerung sicher nacheinander angesteuert werden können.
Um für den Vorschub mit einem Antrieb auszukommen,
sind in vorteilhafter Weise die Trapezgewindespindeln über
ein Verzweigungsgetriebe mit einem als Spindelantrieb
dienenden Hydro-Motor verbunden. Damit wird die Zahl der
benötigten Antriebseinheiten geringgehalten und gleichzeitig
sichergestellt, daß die Bohrkrone jeweils mit dem gleichen
Andruck beim Bohrbetrieb belastet ist. Eine einfache
Steuerung sieht die Erfindung vor, um nacheinander beide
Stangen mit dem Vorschub wirksam zu verbinden und zwar ist
eine Verriegelung vorgesehen, die anspricht bzw. geschaltet
wird, wenn das untere Ende der äußeren Stange die
Werkzeugführung erreicht. Über diese Verriegelung wird die
erste Trapezgewindespindel festgehalten, um ein weiteres
Wirksamwerden sicher zu unterbinden, da gleichzeitig die
zweite Trapezgewindespindel nunmehr wirksam wird, um den
Bohrantrieb hochzufahren und damit die innere Stange, die
gleichzeitig die äußere Stange und die aufsitzende Bohrkrone
in das Gebirge hineindrückt. Hierzu ist vorgesehen, daß
die Verriegelung von einem Klemmzylinder gebildet ist, der
sich an der Werkzeugführung oder dem Tragarm und einem
Klemmring abstützend angeordnet ist. Eine weitere Ausbildung
sieht vor, daß die Verriegelung am unteren Ende der äußeren
Stange angeordnet und mit dem Vorschub verbunden und mit
der äußeren Stange verfahrbar ausgebildet und angeordnet
ist. Bei der zuletzt geschilderten Ausbildung ist es auf
einfache und zweckmäßige Art und Weise möglich, die beiden
Trapezgewindespindeln nacheinander wirksam werden zu lassen,
ohne daß man für die beiden einen getrennten Antrieb benötigt.
Die für den Vortrieb benötigten Kräfte werden
zweckmäßigerweise über einen Hydro-Motor aufgebracht, der
wie geschildert, über das Verzweigungsgetriebe auf die
Spindeln einwirkt. Vorteilhafterweise sollte auch der
Bohrantrieb über einen eine Keilwelle antreibenden Hydro-
Motor verfügen, um so im Prinzip gleiche Antriebe zum Einsatz
zu bringen und dabei vorteilhaft die benötigten Kräfte zu
erzeugen, die ein sicheres Eindringen der Bohrstange bzw.
der Bohrkrone in das Gebirge gewährleisten.
Die Trapezgewindespindeln werden sicher vor
Verschmutzung geschützt und damit ihre Lebensdauer wesentlich
erhöht, daß die Trapezgewindespindeln in einem der
Führungsschiene zugeordneten geschlossenen Gehäuse
untergebracht sind, das eine Durchführung mit Dichtlippen
aufweist. Über die Dichtlippen ist ein Eindringen von
Staubteilchen, Wasser u.ä. verhindert und insgesamt der
sichere Einschluß der Spindeln gewährleistet, so daß in
weiterer vorteilhafter Ausbildung ein gesonderter Schutz
der die Spindeln umgebenden Teile der Tragarme nicht benötigt
wird. Ein gesondertes Gehäuse um dieses Teil, d.h. die Mutter
ist damit nicht erforderlich, was sich sowohl bei der
Herstellung als auch bei der späteren Wartung vorteilhaft
bemerkbar macht.
Eine wenig Platz erfordernde Ausbildung sieht vor,
daß der Bohrantrieb und der Spindelantrieb für die
Trapezgewindespindeln mit einem Winkelgetriebe ausgerüstet
um die Führungsschiene verteilt angeordnet sind. Aufgrund
dieser kompakten Bauweise kann ein derartiger Bohrantrieb
bzw. die gesamte Einrichtung sicher auf dem Liegenden
positioniert und hin- und hergeschoben werden, so daß es
insbesondere immer möglich ist, die einzelnen Bohrungen
sicher anzusetzen. Über geeignete Hilfsmittel kann die
Führung und der Grundrahmen jeweils in eine Neigung gebracht
werden, die Bohrungen in jeder Schräglage ermöglichen.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus,
daß eine Bohrvorrichtung geschaffen ist, die sowohl in
Aufhauen wie auch in ähnlichen Einsatzbereichen vorteilhaft
eingesetzt werden kann, weil sie ohne Nachrüstung, d.h.
also in einem Arbeitsschritt weit mehr Abbohren kann, als
die Grundlänge des Gerätes an sich hergibt, was dadurch
erreicht wird, daß das Bohrgestänge teleskopierbar ist.
Es ist somit eine teleskopierbare Verlängerung in einem
Verhältnis von ca. 1:1,8 möglich. Bei größerer Grundlänge
des Bohrgerätes, beispielsweise 1,5 m können rund 2,7 m
lange Bohrlöcher in einem Bohrvorgang abgebohrt werden.
Vorteilhaft ist dabei weiter, daß für diese Arbeitsvorgänge
keine zusätzlichen Antriebe benötigt werden, sondern das
man vielmehr mit einem Bohr- und einem Spindelantrieb bzw.
Vorschubantrieb auskommt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des
Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte
Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten
und Einzelteilen dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Bohrgerätes im
eingefahrenen Zustand,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Bohrgerätes mit
ausgefahrener erster Stufe,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Klemmzylinders
und
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Bohrvorrichtung
im Bereich des Klemmzylinders.
Fig. 1 zeigt das Bohrgerät (1) in Seitenansicht, wobei
der untere Teil der Spindeln, d.h. der Spindelantrieb im
Schnitt wiedergegeben ist. Nur angedeutet ist der Grundrahmen
(2), an dem die Führungsschiene (3) befestigt ist. Die
Führungsschiene (3) gibt dem gesamten Grundrahmen (2) die
notwendige Festigkeit, wobei sich das von der Bohrmaschine
(4) in Drehung versetzte Bohrgestänge (5) parallel zu der
Führungsschiene (3) bewegen läßt. Oben auf dem Bohrgestänge
(5) sitzt die Bohrkrone (6), die über den Vorschub (7) in
Richtung hier nicht wiedergegebenes Gebirge verschoben wird.
Um das eigentliche Bohrgerät, d.h. den Grundrahmen
(2) und die Führungsschiene (3) zwischen Hangendem und
Liegendem festsetzen zu können, ist ein weiterer Zylinder
notwendig, der hier nicht wiedergegeben ist. Mit Hilfe dieses
Verspannzylinders ist es möglich, den Dorn (8) so gegen
das Hangende zu drücken, daß der gesamte Grundrahmen und
die Führungsschiene (2, 3) festgesetzt sind.
Um ein Schlagen des Bohrgestänges (5) zu vermeiden,
ist am oberen Ende der Führungsschiene (3) eine
Werkzeugführung (9) vorgesehen. In ihr ist sowohl die äußere
Stange (10) wie die innere Stange (11) des Bohrgestänges
sicher geführt.
Wie bereits erwähnt ist das Bohrgestänge (5)
teleskopierbar ausgeführt, d.h. die Stange (11) ist in die
Stange (10) einführbar ausgebildet. Hierzu weist die äußere
Stange (10) eine Ausnehmung (12) auf, die dem Außenmantel
(14) der inneren Stange (11) entsprechend ausgebildet ist.
Fig. 2 verdeutlicht dabei, daß der Außenmantel (14) einen
Sechskant darstellt, während der Außenmantel (13) der äußeren
Stange (10) kreisförmig ist.
Achsparallel zu dem teleskopierbar ausgebildeten
Bohrgestänge (5) und zur Führungsschiene (3) verläuft bzw.
verlaufen die als Vorschub (7) dienenden
Trapezgewindespindeln (18, 20). Diese Trapezgewindespindeln
(18, 20) sind in Lagern (17, 19) so gelagert, daß sie jeweils
die äußere Stange (10) über den Tragarm (24) bzw. den
Bohrantrieb (22) über den Tragarm (23) in Richtung
Werkzeugführung (9) bzw. auch in die umgekehrte Richtung
verschieben. Über diese Gewindespindeln läßt sich der
Vorschub günstig realisieren. Es läßt sich dabei ohne
weiteres ein Andruck von 15 k/N aufbringen. Außerdem läßt
sich der Vorschub der Gewindespindeln (18, 20) über ein
Verzweigungsgetriebe mit einem Hydro-Motor gut regeln. Die
Dichtung der Gewindespindeln (18, 20) entfällt durch eine
neue Alternative und zwar über Lippendichtungen, die einem
die Gewindespindeln umgebendem Gehäuse zugeordnet sind.
Die Trapezgewindespindel (18), die über den Tragarm (24)
mit der äußeren Stange (10) verbunden ist, wird wirksam
über die Verriegelung (25) festgehalten und zwar mit einer
einfachen und zweckmäßigen hydraulischen Haltevorrichtung,
die die Trapezgewindespindel (18) bei Bedarf klemmt. Dies
ist dann erforderlich, wenn die äußere Stange (10) ihre
oberste Position erreicht hat, die aus Fig. 2 zu ersehen
ist. Dann nämlich muß die Trapezgewindespindel (18)
festgesetzt werden, damit nun die Trapezgewindespindel (20)
wirksam wird und über den Spindelantrieb (27) und das
Verzweigungsgetriebe (26) bewegt den Bohrantrieb (22) in
Richtung Werkzeugführung (9) zu transportieren. Dadurch
wird die innere Stange (11), d.h. der Mehrkant mitgenommen
und damit die gesamte Bohrstange weiter in Richtung Gebirge
gedrückt.
Fig. 2 verdeutlicht die Ausbildung des Bohrantriebes
(22), der ebenfalls über einen Hydro-Motor verfügt, der
eine Keilwelle (28) und damit das Bohrgestänge (5) dreht.
Die Fig. 3 und 4 verdeutlichen die Verriegelung (25),
die durch einen Klemmzylinder (30) mit Klemmring (31)
gebildet wird. Bei Betätigen des Klemmzylinders (30) wird
bei wirksamer Verbindung mit dem Mehrkant bzw. dem
Bohrgestänge sichergestellt, daß die Trapezgewindespindel
(18) festgeklemmt ist, so daß dann wie weiter oben erwähnt
die Trapezgewindespindel (20) wirksam werden kann.
Claims (12)
1. Bohrgerät zum Abbohren von Ankerlöchern, Entspannungs-
und Absaugbohrungen sowie Sprengbohrungen unter beengten
Verhältnissen im untertägigen Berg- und Tunnelbau, mit einem
Grundrahmen, einer über Verspannzylinder zwischen dem sich
auf dem Liegenden abstützenden Grundrahmen und dem Hangenden
verspannbaren Führungsschiene und der zugeordneten
Bohrmaschine mit Bohrgestänge, die über einen Vorschub
parallel zur Führungsschiene verfahrbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bohrgestänge (5) mehrteilig und aus teleskopierbaren
Stangen (10, 11) bestehend ausgebildet ist, die nacheinander
mit dem Vorschub (7) zu koppeln und in der Ausfahrstellung
miteinander zu verriegeln sind.
2. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Stange (10) die Bohrkrone (6) trägt und eine
dem Außenmantel (14) der inneren Stange (11) angepaßte
Ausnehmung (12) aufweist.
3. Bohrgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Stange (11) mit der äußeren Stange (10)
formschlüssig verbunden, vorzugsweise als Sechskant ausgebildet ist
4. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am oberen Ende der Führungsschiene (3) eine rechtwinklig
dazu angeordnete Werkzeugführung (9) angeordnet ist, die
auch die Verriegelung für die beiden Stangen (10, 11)
aufweist.
5. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorschub (7) von einer Trapezgewindespindel (18,
20) gebildet ist, die parallel zur Führungsschiene (3)
verlaufend angeordnet und mit der äußeren Stange (10) und
der inneren Stange (11) bzw. dem Bohrantrieb (22) über einem
Tragarm (23, 24) mit Innengewinde zu kuppeln ist.
6. Bohrgerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei parallel zueinander angeordnete
Trapezgewindespindeln (18, 20) vorgesehen sind, von denen
eine mit der äußeren Stange (10) und die andere mit dem
Bohrantrieb (22) gekoppelt ist.
7. Bohrgerät nach Anspruch 5 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trapezgewindespindeln (18, 20) über ein
Verzweigungsgetriebe (26) mit einem als Spindelantrieb (27)
dienenden Hydro-Motor verbunden sind.
8. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelung (25) von einem Klemmzylinder (30)
gebildet ist, der sich an der Werkzeugführung (9) oder dem
Tragarm (24) und einem Klemmring (31) abstützend angeordnet
ist.
9. Bohrgerät nach Anspruch 1 und Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelung (25) am unteren Ende der äußeren Stange
(10) angeordnet und mit dem Vorschub (7) verbunden und mit
der äußeren Stange (10) verfahrbar ausgebildet und angeordnet
ist.
10. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bohrantrieb (22) über einen eine Keilwelle (28)
antreibenden Hydro-Motor verfügt.
11. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trapezgewindespindeln (18, 20) in einem der
Führungsschiene (3) zugeordneten geschlossenen Gehäuse
untergebracht sind, das eine Durchführung mit Dichtlippen
aufweist.
12. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bohrantrieb (22) und der Spindelantrieb (27) für
die Trapezgewindespindeln (18, 20) mit einem Winkelgetriebe
ausgerüstet um die Führungsschiene (3) verteilt angeordnet
sind.
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DE3612762C2 DE3612762C2 (de) | 1994-06-23 |
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