DE3629364A1 - Verfahren und vorrichtungen zum vortrieb einer abbaustrecke mit einem kurzstreb - Google Patents
Verfahren und vorrichtungen zum vortrieb einer abbaustrecke mit einem kurzstrebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtungen
zum Vortrieb einer in das Liegende eines Flözes gelegten
Abbau- bzw. Flözstrecke mit einem Kurzstreb.
Der Anteil der unabhängig vom Abbau aufgefahrenen Abbau
streckenlänge hat in den letzten Jahren ständig zugenom
men. Das liegt zum einen an der Zunahme des Anteils der
maschinell aufgefahrenen Abbaustreckenlänge, zum anderen
daran, daß eine wesentlich intensivere Feldesaufklärung
erfolgen und an Hand der aufgeschlossenen Kleintektonik
vorhergesehen werden kann, wann der Streb in Schwierig
keiten geraten wird und für welche Zeiträume Ersatzbetrie
be bereitgestellt werden müssen. Die Art und Weise, wie vom
Abbau unabhängig aufgefahrene Abbaustrecken gegenwärtig
hergestellt und ausgebaut werden, enthält eine ganze Reihe
von gravierenden Nachteilen, die zu hohen und ständig
steigenden Kosten je m aufgefahrener Strecke führen und
die schon jetzt erkennen lassen, daß die jetzige Form des
Vortriebs und der derzeitige Streckenausbau in größeren
Teufen nicht mehr angewandt werden können. Darüber hinaus
sind die maschinellen Vortriebseinrichtungen und der
Streckenausbau zwei zum Gesamtsystem Vortrieb verknüpfte
Systemkomponenten, die in ihren derzeitigen Bauformen
(Schneidkopfmaschinen und nachgiebiger Gleitbogenausbau)
in keiner Weise zusammenpassen. Der zeitliche Aufwand für
das Einbringen des Ausbaus ist gegenwärtig höher als der
Aufwand für das Zerspanen der Ortsbrust.
Die Vortriebsmaschinen selbst verfügen hinsichtlich der
Möglichkeiten ihrer konstruktiven Weiterentwicklung noch
über ganz erhebliche Entwicklungsreserven, während der
nachgiebige Streckenausbau aus Rinnenprofilen - vor
55 Jahren in seiner Grundkonzeption entwickelt - schon vor
geraumer Zeit die Grenzen seiner weiteren Entwicklungsfä
higkeit erreicht hatte. Dies gilt sowohl für das Zusam
menwirken mit Teilschnittmaschinen im geschlossenen System
Vortrieb als auch für das Erfüllen der gebirgsmechanischen
Anforderungen, die sich seit der Entwicklung der Grundkon
zeption wegen der erheblich größer gewordenen Teufen, der
größer gewordenen Streckenquerschnitte und der veränderten
Verfahrenstechnik ganz erheblich gewandelt haben. Der
vollmechanisierte Strebbetrieb brachte es mit sich, daß die
strebseitigen Stempel des Streckenausbaus beim Strebdurchgang
entfernt werden müssen und sich dadurch die Gebirgsbe
herrschung in dem besonders gefährdeten Bereich des Übergangs
Streb-Strecke äußerst schwierig gestaltet. Erheblicher Arbeits-
und Kostenaufwand sowie unverhältnismäßig hohe Unfallzahlen
sind die Kennzeichen dieser Schwierigkeiten. Ebenfalls arbeits-
und kostenaufwendige Hinterfüllungen sind notwendig, um den
nachgiebigen Gleitbogenausbau aus Rinnenprofilen zur Anlage an
den umgebenden Gebirgsverband zu bringen.
Um den erhöhten Druckeinwirkungen in größeren Teufen ent
gegenzuwirken ist bereits vorgeschlagen worden, daß die
Abbaustrecken in das Liegende der Flöze gelegt werden.
Hierbei ergeben sich jedoch Zonen hohen Zusatzdruckes,
welche bei der derzeitigen Form der Abbaustrecken im
Streckenrandbereich liegen und bisher als noch nicht be
herrschbar angesehen werden müssen.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfin
dung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtungen
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die vollkom
mene zeitliche Überlappung der Schneidarbeit der Vortriebs
maschinen und das Einbringen des Streckenausbaus ermög
lichen. Darüber hinaus sollen die Abbaustrecken und der
Streckenausbau so gestaltet werden, daß die derzeitigen
großen Schwierigkeiten an den Strebrändern vermindert oder
beseitigt werden können. Weiterhin soll das Beherrschen
des Gebirges im Bereich der Saumkante und das Problem der
Maschinenställe gelöst werden. Außerdem ist anzu
streben, daß die Abbaustrecken auch unter schwierigen geo
logischen Verhältnissen zweimal, nämlich einmal als Koh
lenabfuhrstrecke und zum anderen als Kopfstrecke, genutzt
werden können. Weiterhin soll eine Sonderbewetterung mit
als ihren Nachteilen vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht aus einem Kurzstreb
mit unkonventionellem Zuschnitt und neuartigen maschinen
technischen Einrichtungen für die Kohlengewinnung, der
einer T-förmig mittig angeordneten und im Liegenden aufge
fahrenen Strecke mit beidseitigen Begleitröschen voraus
läuft. Die Breite von Strecke, Zwischendümmen und Be
gleitröschen entspricht der Strebbreite. Für die maschinen
technischen Komponenten der Strebausrüstung, für Form und Art
des Herstellens der Streckenkontur, für den Streckenaus
bau, den Ort und die Art seines Einbringens sowie für das
Einbringen der Ortsberge gibt es die erfindungsgemäßen
Konzeptvarianten, welche Gegenstand der Patentansprüche
und nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen be
schrieben sind. Es stellen dar
Abb. 1 einen Grundriß des Systems mit Kurzfront-
Walzenlader, Schlitzmaschinen, Schlagkopf
maschine, Brecher und Blasmaschine,
Abb. 2 einen Querschnitt der Abbaustrecke und der
Begleitröschen (Schnitt A-A in Abb. 1),
Abb. 3 einen Querschnitt durch den Kurzstreb mit
Walzenlader, Ankerlochbohr- und Ankersetz
maschine sowie Schlitzmaschinen (Schnitt
B-B in Abb. 1),
Abb. 4 einen Grundriß zur Konzeptvariante gemäß
Abb. 3,
Abb. 5 eine Gewinnungsmaschine mit zwei Gewinnungs
richtungen (seitlich und vor Kopf),
Abb. 6 eine nach dem Vollschnittprinzip arbeitende
Gewinnungsmaschine,
Abb. 7 maschinentechnische Einrichtungen für den
Sprengvortrieb,
Abb. 8 ein Vortriebsbeispiel mit Schneidkopfma
schine,
Abb. 9 eine Ausbauvariante mit türstockartigen
Stützstempeln (Schnitt C-C in Abb. 1),
Abb. 10 eine Ausbauvariante mit Polygonspreizen
(Schnitt C-C in Abb. 1),
Abb. 11 eine Ausbauvariante für den oberen Strecken
bereich mit hinter dem Vortriebsort einge
brachten Begleitdämmen (Schnitt D-D in Abb. 1) und
Abb. 12 eine Ausbauvariante für den gesamten Strecken
bereich mit hinter dem Vortriebsort einge
brachten Begleitdämmen (Schnitt D-D in Abb. 1).
Die maschinentechnische Ausrüstung im Kurzstreb besteht,
wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, bei einer möglichen Konzept
variante aus einem kurzbauenden Walzenlader 1, dessen Wal
ze an einem beweglichen Schwenkarm angebracht ist, aus
einem einseitig in eine der Begleitröschen abgewinkelten
Förderer 2 und aus mit diesem Förderer über Vorziehein
richtungen verbundene Ausbaueinheiten 3, die wahlweise bzw.
bei ein und derselben Konzeptvariante auch abwechselnd als
Ausbauböcke oder Ausbauschilde ausgebildet sein können. Um
während des Einschneidvorganges eine ebenso hohe Kohlenmenge
je Zeiteinheit zu erhalten wie während der normalen Ge
winnungsfahrt entlang der Kurzfront 4, ist die Maschinen
führung beidseitig in die Begleitröschen hinein abgewinkelt.
Auf der einen Seite genügt eine Abwinklung 5 der Maschinen
führung, auf der anderen Seite ist eine Abwinklung 6 für
Maschinenführung und Strebförderer notwendig. Die Länge
der Kurzfront 4 soll etwa 20-30 m betragen. In einem
gewissen Abstand zur Strebfront 4 wird vorzugsweise mit
tig die Abbaustrecke 7 im Liegenden angeordnet aufge
fahren. Die zur Hangendsicherung notwendigen, in Abb. 1
nicht dargestellten Teile des Streckenausbaus werden
bereits unmittelbar hinter den der Strecke zugewandten
Enden 8 der mittleren Ausbaueinheiten 3 gesetzt bzw. ein
gebracht, so daß alle nachgeschalteten Arbeitsvorgänge,
auch das Herstellen der eigentlichen Abbaustrecke, im
ausgebauten Bereich erfolgen können. Das bedeutet, daß - im
Gegensatz zur derzeit bekannten Vortriebstechnik - die
maschinellen Einrichtungen nicht mehr stillgesetzt werden
müssen, um den Ausbau einzubringen.
Bei der in Abb. 1 beschriebenen Konzeptvariante erfolgt
die Herstellung der im Liegenden angeordneten Abbaustrecke
7 durch eine Schlagkopfmaschine 9, deren Ladeeinrich
tung 10 als Hummerscherenlader ausgebildet ist. Die
Schlagkopfmaschine hat gemäß dem Ausführungsbeispiel zwei
auf raumbeweglichen Schwenkarmen 11, 12 angeordnete, vor
zugsweise hydraulisch angetriebene Schlagwerkzeuge 13, 14.
Über den am hinteren Ende der Maschine angebrachten
schwenkbaren Kurzförderer 15 wird das gelöste und geladene
Haufwerk auf einen mittels Rädern verfahrbaren Zwischen
förderer 16 übergeben, welcher die geladenen Berge zum
auf Raupen verfahrbaren Brecher 17 weiterleitet, der die wei
tere Zerkleinerung vornimmt und über den mit ihm verbundenen
Auslegerförderer 18 den Zwischenbunker beschickt. Dieser
ist ebenfalls auf Raupen verfahrbar und versorgt über den
Auslegerförderer 20 die auf Raupen verfahrbare Blasma
schine 21. Mittels der Blasmaschine werden die blas
fähig gebrochenen Berge in seitlich der Abbaustrecke
angeordneten Dämmen 22 in der Weise verblasen, daß sich
zwischen den Dämmen und der anstehenden Kohle Strecken
begleitröschen 23 ergeben. Das Herstellen der Dämme
erfolgt in einem Abstand von 10-20 m hinter dem Streb
ausbau 3 des Kurzstrebs. Um beidseitig der Strecke Blas
dämme 22 herstellen zu können, sind in der Abbaustrec
ke 7 zwei Blasrohrstränge 24, 25 an nicht dargestellten
Führungs- und Trageinrichtungen verschiebbar angeordnet, damit
auch die Blasleitungen der hohen Vortriebsgeschwindigkeit
folgend mit geringem Arbeits- und Kostenaufwand vorge
zogen werden können. Durch die Nischen 26, 27 werden die
beiden Blasleitungsstränge über S-förmig räumlich gekrümmte
Verbindungsstücke in die beiden Begleitröschen 23 geführt,
wo sie in vorzugsweise auf dem Liegenden verfahrbaren
Leitungssträngen 28, 29 ihre Fortsetzung finden. Über Häspel
30 und Seile 31 können die in den Begleitröschen 23 ange
ordneten Blasleitungsstränge 28, 29 dem Abbaufortschritt
folgend vorgezogen werden. Um einwandfreie Dämme verblasen
zu können, sind bei der in Abb. 1 beschriebenen Konzept
variante Gleitschalungen 32 vorgesehen, die über Häspel
33 und Seile 34 vorgezogen werden können.
Die Nischen 26, 27, 35, 36 zwischen den Streckenbegleit
dämmen 22 haben eine doppelte Funktion. Einmal dienen sie
bei der Streckenauffahrung dazu, die Blasleitungsstränge
von der Strecke 7 in die Begleitröschen 23 zu führen. Beim
späteren Abbau, bei dem der Ladekratzer in der dem Streb
zugewandten Begleitrösche liegt, haben die Nischen den Zweck,
den Förderstrom über feste Rutschen vom Ladekratzer auf den
in der Abbaustrecke 7 verlegten Gummigurtförderer zu leiten.
Während der Auffahrung der Abbaustrecke kann die Wetter
führung beispielsweise derart erfolgen, daß die Frischwet
ter über die Begleitröschen 23 zugeführt und anschließend
durch den Kurzstreb geleitet werden, während die Abwetter
durch die Abbaustrecke 7 zurückfließen. Um eine einwand
freie Wetterführung zu gewährleisten, wird der Bereich
zwischen den strebseitigen vorderen Enden der Begleit
dämme 22 und den hinteren Enden 8 des Strebausbaus durch
auf Abb. 1 nicht dargestellte Wetterscheider in zwei Wet
terwege geteilt. Außerdem werden die Nischen 26, 27, 35, 36
während der Streckenauffahrung verschlossen, um Wetter
kurzschlüsse zu vermeiden. Die Nischen 26, 27, durch welche
die Blasleitungsstränge hindurchgeführt werden müssen, wer
den durch flexible Wetterscheider 37, 38 verschlossen,
während die Nischen 35, 36 vorzugsweise durch Polyurethan
schaum-Wände 39, 40 abgedichtet werden. Die Polyurethan
schaum-Wände lassen sich vor Aufnahme des Abbaus, wenn
die Wetterführung von gegenläufig auf gleichläufig umgestellt
werden muß, wieder leicht entfernen. Da durch Nutzung des
in Abb. 1 beschriebenen Streckensystems als Abbaube
gleitstrecke mindestens eine der beiden Begleitröschen 23
zusätzlich zu Abbaustrecke 7 zur Verfügung steht, erhöht sich
der gesamte verfügbare Wetterquerschnitt in vorteilhafter
Weise. Beim Übergang in größere Teufen wird sich dies
außerordentlich günstig auswirken, da wegen der höheren Ge
birgstemperaturen größere Wettermengen zugeführt werden
müssen.
Während der Streckenauffahrung wird der Strebförderer 2
in eine der beiden Begleitröschen 23 mittels der Roll
kurve 6 abgeknickt. Der in der Begleitrösche befindliche
Förderteil 41 ist so lang bemessen, daß er den Lade
kratzer 42 um ein hinreichend großes Maß überlappt, so
daß der Ladekratzer nur in vertretbaren Zeitabständen,
z.B. jeweils auf der Reparatur- und Wartungsschicht, vorge
zogen werden muß. In einer auf Abb. 1 nicht erkennbaren
Nische wird der beim Streckenvortrieb anfallende Förder
strom durch eine Rutsche aus der Begleitrösche 23 auf
den in der Abbaustrecke 7 verlegten, ebenfalls nicht
dargestellten Gummigurtförderer übergeleitet.
Um die Arbeit der im Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 1 vor
gesehenen doppelarmigen Schlagkopfmaschine zu erleichtern
und hohe Vortriebsgeschwindigkeiten zu gewährleisten, wer
den vom Flözliegenden aus bis auf das Niveau der späteren
Streckensohle Schrämschlitze durch eigens dafür vorgesehene
Maschinen hergestellt. Die Schlitze 43 verlaufen quer,
die Schlitze 44 längs zur Streckenachse. Durch die vor
erwähnten Schrämschlitze wird das Gestein der hereinzu
gewinnenden Ortsbrust in bereits an fünf Seiten freigelegte,
aufrechtstehende große Blöcke unterteilt, die sich schnell
und in einfacher Weise durch die Schlaghämmer 13, 14 der
Schlagkopfmaschine 9 zerteilen lassen.
Abb. 2 zeigt einen Querschnitt der Abbaustrecke und der Be
gleitröschen an der Stelle A-A in Abb. 1. Die im Liegen
den aufgefahrene Abbaustrecke 7 hat einen leicht trapez
förmigen Querschnitt, um die Standfestigkeit der Strecken
stöße 45 zu erhöhen. Um diese Standfestigkeit auch während
der Druckeinwirkungen des Zusatzdruckes beim Strebdurch
gang hinreichend groß zu halten, können Gebirgsanker 46
benutzt werden, die von den Begleitröschen 23 aus ge
setzt werden, oder Anker 47, welche aus der Abbaustrecke
7 heraus eingebracht werden, vorgesehen sein. Die Länge
und die Anordnung der Gebirgsanker 46, 47 richtet sich
nach den geologischen Verhältnissen, dem Zuschnitt des
Abbaus und den räumlichen Abmessungen der Abbaustrecke
7, nach Lage und Form der Begleitsämme 22 und der Be
gleitröschen 23. Um unter der Wirkung des Zusatzdruckes
beim Strebdurchgang die oberen Kanten 48 der Abbaustrecke
7 nicht in den Bereich der Druckeinwirkungen geraten zu
lassen, sind die Begleitdämme 22 gegenüber den Kanten
48 um ein entsprechendes Maß 49 in Richtung auf die
Begleitröschen 23 verschoben. Die Begleitdämme 22 selbst
werden unter der Einwirkung des Zusatzdruckes ver
festigt und damit zunächst einmal nachgeben, so daß sich
ein nicht unerheblicher Teil der Druckspannungen über
Bewegungen, die auf den entstehenden Rissen stattfinden, ab
bauen kann.
Bei den Lösungsalternativen "Vortrieb mit Schlagkopfmaschi
ne" (wie auf Abb. 1 dargestellt) und "Sprengvortrieb" wer
den - wie bereits erwähnt - zunächst die Schrämschlitze
43, 44 im Gestein vor der Ortsbrust hergestellt. Zu
sätzliche Schrämschlitze 50 können als "Entspannungs
schlitze" vorgesehen werden, wenn der Zusatzdruck sich
derart auswirkt, daß die Streckenstöße 45 in den freien
Querschnitt der Abbaustrecke 7 hineinwandern.
Unmittelbar hinter dem Ausbau des vorauseilenden, auf
Abb. 2 nicht erkennbaren Strebs wird im oberen Bereich der
späteren Abbaustrecke 7 der Streckenausbau eingebracht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der
Streckenausbau aus Gebirgsankern 51 und einer Kappe 52
aus Stahl oder bewehrtem, mineralischem, hydraulisch ab
bindendem Baustoff, die sich mit ihren Enden 53 in den
Versatzdämmen 22 abstützen kann. Der Ausbau kann auch
aus Gebirgsankern 51 und Maschendrahtverzug bestehen.
Das Hangende in den Begleitröschen 23 wird - ähnlich
wie der Bereich der späteren Abbaustrecke 7 - ebenfalls
unmittelbar hinter dem auf Abb. 2 nicht dargestellten
Strebausbau des vorauseilenden Kurzstrebs durch Gebirgs
anker 54 und Maschendraht oder Mattenverzug 55 ge
sichert. Diejenige Ausbaukomponente des Streckenausbaus,
die infolge ihrer starken, robusten und nachgiebigen Aus
führungsart für die spätere Aufnahme des Zusatzdruckes
beim Strebdurchgang geeignet ist, wird in einem gewissen
Abstand hinter dem eigentlichen Vortriebsort eingebracht,
um die Vortriebsarbeiten nicht zu behindern. Diese Ausbau
komponente ist daher auf den Abb. 1 und 2 nicht darge
stellt. Es würde sogar genügen, wenn diese Ausbaukompo
nente mit hinreichendem Sicherheitsabstand vor dem den
Zusatzdruck einleitenden Druckanstieg eingebracht wird.
Der zusätzliche Ausbau in den Begleitröschen, der den
abbaubedingten Zusatzdruck aufzunehmen in der Lage ist,
besteht aus schreitenden hydraulischen Unterzügen, die in
hinreichender Länge vor dem Streb angeordnet werden.
Abb. 3 stellt einen Querschnitt durch den Kurzstreb mit
Gewinnungsmaschine, Strebförderer, Ausbau und den dazugehö
rigen Hilfsaggregaten dar, welche zum Einbringen des An
kerausbaus und bei zwei der möglichen Konzeptvarianten
zum Herstellen der Schrämschlitze 44 benötigt werden.
Abb. 3 entspricht dem Schnitt B-B in Abb. 1. Als Gewinnungs
maschine dient bei dieser Konzeptvariante ein Walzenla
der 56 mit schwenkbarem Ausleger 57 und an diesem Ausleger
angeordneter Walze 58. Der Maschinenkörper 56 des Walzen
laders 1, der auf dem Strebförderer 2 geführt wird, soll
verhältnismäßig kurz gebaut sein, damit der Walzenlader
an den beiden Enden des Kurzstrebs auf der entsprechenden,
in die Begleitröschen abgebogenen Führungsbahn um 90 Grad
Kurven geführt werden kann. Dadurch kann an den beiden
Strebenden des Kurzstrebs das Einschneiden des neuen
Gewinnungsfeldes ohne wesentliche Verminderung der je
Zeiteinheit gelösten Kohle erfolgen. Wesentliches Kri
terium der drei Konzeptvarianten für die Systemkompo
nente Gewinnungsmaschine (Abb. 3-6) ist es, daß die je
Zeiteinheit gelöste Kohlenmenge konstant bleibt, was bei
den beiden Konzeptvarianten, bei denen die Gewinnungsma
schinen mit Teileingriff arbeiten, dadurch möglich ist,
daß die beim Einschneidvorgang je Zeiteinheit anfallende
Kohlenmenge genauso groß ist wie die je Zeiteinheit bei
der Fahrt entlang der Strebfront gelöste Kohlenmenge.
Der Gewinnungsvorgang selbst kann in der Weise erfolgen,
daß der Walzenlader zunächst in der auf Abb. 3 darge
stellten Form mit der Walze 58 die Oberkohle löst und
danach die Schiebekappen 60 des Strebausbaus 61 ausgefahren
werden, um die Ausbauverspätung und die freigelegte Hang
fläche so gering wie möglich zu halten. Danach würde die
Walze 58 mit dem Ausleger 57 am Ende des Kurzstrebs zum
Liegendschnitt verschwenkt und die Unterkohle herein
gewonnen werden können. Es ist aber auch möglich, daß bei
der Gewinnungsfahrt des Walzenladers 56 der Schwenkarm
57 eine Pendelbewegung in der Weise ausführt, daß die
Walze 58 ständig den gesamten Kohlenstoß zwischen dem
Hangenden und dem Liegenden bearbeitet. Der Ladevorgang
wird durch ein nicht dargestelltes Räumblech und eine an
der Kohlenstoßseite des Förderers 2 angeschraubte Rampe
59 unterstützt.
Der Ausbau 61 ist über eine Führungs- und Rückeinrichtung
62 mit dem Strebförderer 2 und seinen seitlichen An
schraubteilen 63, welche das Schrämkabel aufnehmen und
die Vorschubeinrichtung enthalten, verbunden. Auf der dem
Gewinnungsstoß abgewandten Seite enthält der Kappenzug
eine zweite Schiebekappe 64, die etwa halb so breit wie
die Hauptkappe 65 des Strebausbaus 61 ist. Die in Rich
tung auf den Streckenvortrieb weisende Schiebekappe 64
ist an ihrem freien Ende von einem hydraulischen Stem
pel 66 unterstützt. Seitlich an der Schiebekappe 64
ist die Ankerlochbohr- und Ankersetzeinrichtung 67 angeordnet.
In einer Führungslafette 68 bewegt sich die Bohrmaschine 69 mit
der Bohrstange 70. Über die Bohrmaschine 69 werden auch die
Gebirgsanker eingebracht und gesetzt. Für den Fall, daß die
Streböffnung erheblich kleiner ist als die Ankerlänge, finden
aus mehreren Bauteilen zusammensteckbare Bohrstangen und
ebensolche oder flexible Anker Anwendung. Um einen möglichst
großen Anteil der Streböffnung für den Hub der Bohrmaschine
nutzbar zu machen, kann die Bohrmaschine auch seitlich
abgewinkelt, neben oder zwischen den Führungen angeordnet und
die Leistung über ein Kegelrad mechanisch auf die Bohrstange
übertragen werden.
Durch die Schiebekappen 64 und die hydraulischen Stempel
66 wird erreicht, daß die Ankerlochbohr- und Ankersetz
einrichtung 67 fest verlagert ist und sich der Strebaus
bau 61 - der Gewinnung folgend - unabhängig davon vor
wärts bewegen kann. Wenn die Anker gesetzt sind wird der
Stempel 66 eingefahren und die Schiebekappe 64 durch
einen nicht dargestellten Rückzylinder in die Hauptkappe
65 hineingezogen. Danach wird der Stempel 66 wieder
gesetzt und die Ankerbohrlöcher der nächstfolgenden Anker
reihe können hergestellt werden. Auf diese Weise wird die
verfahrensbedingt unerläßliche Dehnungsfuge zwischen dem
Teilsystem Gewinnung, Strebförderung, Ausbau einerseits
und dem Teilsystem Einbringen des Ankerausbaus anderer
seits realisiert.
Im Bereich der Streckenstöße 45 der Abbaustrecke 7 sind
für die Konzeptvarianten "Vortrieb mit Schlagkopfma
schine" und "Sprengvortrieb" im Bereich der oder unmit
telbar hinter den Kufen des Ausbaus 61 Schlitzmaschinen
71 auf dem Liegenden angeordnet. Die Schlitzmaschinen
verfügen über einen schwenkbaren Ausleger 72, über den
eine Schrämkette 73 läuft, die mit Picken 74 besetzt
ist. Die Schlitzmaschinen haben einen eigenen Antrieb für
die Bewegung der Schrämkette, der vorzugsweise als Druck
luftantrieb ausgebildet ist, um eine stufenlose Regelung
von Schnittkraft, Kettenbandgeschwindigkeit und Vorschub
kraft der Maschine zu ermöglichen. Nicht dargestellte
Regelungseinrichtungen, z.B. Mikroprozessoren, können die
Verknüpfung mit dem hydraulischen Zylinder 75 zu einem
Regelkreis bewerkstelligen. Der vorzugsweise als Mehr
fachteleskopzylinder ausgebildete Vorschubzylinder 75 ist
zwischen dem der Kohlenfront abgewandten Kufenende des
Strebausbaus 61 und einem Führungsgestänge 76 in der
Weise angeordnet, daß zum Vorschieben der Schlitzma
schine stets die Kolbenseite mit der größeren Kolbenfläche
zur Verfügung steht.
Wenn die Schlitzmaschine nicht arbeitet, sind sowohl der
Kolbenraum als auch der Ringraum des Zylinders 75 mit
der hydraulischen Rücklaufleitung des nicht dargestellten
Druckleitungssystems für den Strebausbau 61 verbunden,
damit dieser jederzeit der Gewinnung folgend vorgezogen
werden kann, ohne daß dabei Kräfte auf die Schlitzma
schine 71 ausgeübt werden.
Um entlang den beiden in Streckenachse verlaufenden Kanten
48 - Abb. 2 - zwischen dem Flözliegenden und den Strecken
stößen 45 der Abbaustrecke 7 eine Stufe zur Abstützung
des Streckenausbaus im oberen Bereich des Strecken
querschnitts zu haben, kann die Schlitzmaschine 71 zu
sätzlich zum Schrämarm 72 mit einem in der Nähe des Ma
schinenkörpers angeordneten Schrämpilz 77 ausgestattet
werden. Der Schrämpilz 77 hat dabei den Querschnitt
eines Kegelstumpfes, um bei schrägen Streckenstößen
eine horizontale Stützfläche 78 entlang der Kante 48
zu erzeugen.
In Vorschubrichtung hinter der Schlitzmaschine 71, deren
Schrämkette 73 vorzugsweise in Pfeilrichtung "unter
schlächtig" läuft, ist eine Absaugeinrichtung 79 für das
Schrämklein und den entstehenden Staub angeordnet, die
dafür Sorge trägt, daß die Schrämkette 43 nicht durch
das gelöste Material blockiert werden kann. Das von den
Schrämpicken 74 gelöste Gestein nimmt im Schrämschlitz
ein um den Schüttfaktor vergrößertes Volumen ein, so daß
zumindestens der dieser Volumenvergrößerung entsprechende
Betrag durch die Absaugeinrichtung 79 abgesaugt wird,
um sicherzustellen, daß die Schrämkette 73 nicht blockiert
wird.
Abb. 4 zeigt das maschinentechnische System Kurzstreb ein
schließlich der Zusatzeinrichtungen wie Ankerlochbohr-
und Ankersetzmaschine sowie die Schlitzmaschine für die Kon
zeptalternative Walzenlader, d.h. die gleiche maschinen
technische Ausrüstung wie auf Abb. 3 dargestellt, im Grund
riß.
Auf Abb. 5 ist für die Systemkomponente Gewinnungsmaschine
die Konzeptvariante "seitlich und vor Kopf arbeitende
Gewinnungseinrichtung" in Grundriß und Seitenansicht dar
gestellt. Der Strebförderer 2 und dessen seitliche An
schraubteile 63 entsprechen im Prinzip der auf den Abb. 3
und 4 für die Konzeptvariante Walzenlader dargestellten
Ausführungsform. Der Strebförderer ist über die Führungs-
und Rückeinrichtung 62 mit dem in Abb. 5 nicht darge
stellten Strebausbau verbunden. Dieser entspricht in seinem
grundsätzlichen Aufbau, einschließlich der Ankerlochbohr
und Ankersetzeinrichtungen 67 und für die Konzeptvarianten
"Vortrieb mit Schlagkopfmaschine" und "Sprengvortrieb"
einschließlich der Schlitzmaschine 71, der in den Abb. 3
und 4 dargestellten Ausführungsform.
Die Gewinnungsmaschine für seitliche Arbeitsweise und Vor-
Kopf-Gewinnung besteht im wesentlichen aus einer in Rich
tung auf den Kohlenstoß über den Förderer hinausragenden,
auf dem Förderer verfahrbaren Ladebühne 80, auf der La
debühne angeordneten Lagerböcken 81 und einem schwenk
baren Ausleger 82, der an seinem freien Ende die Gewin
nungswerkzeuge trägt. Der schwenkbare Ausleger ist in sei
nem dem Schwenklager 83 benachbartem Bereich vorzugs
weise so ausgeführt, daß er die Antriebsmotoren und die
Untersetzungsgetriebe aufnehmen kann.
Die Ladebühne 80 läuft an ihrem kohlenstoßseitigen Ende
84 spitz zu, um den Ladevorgang beim Einschneiden an den
Strebenden zu begünstigen. Zur Verbesserung des Ladevor
ganges während der Gewinnungsfahrt entlang des Strebför
derers ist die Ladebühne mit seitlichen Laderampen 85
ausgestattet, welche bis dicht an die Förderseitenwand
oder bis an eine an der Kohlenstoßseite des Förderers an
gebrachte Laderampe heranreichen. Auf der breiten Rampe
der Ladebühne 80 sind aktive Ladehilfen 86 angeordnet,
die in ihrem Schwenkbereich über die Kante 87 der Lade
bühne hinausgreifen. Der Querschnitt der Ladearme 88 ist
dabei so ausgebildet, daß der Widerstand beim Hineintau
chen in das Haufwerk klein, der anschließende Ladeeffekt
jedoch groß ist.
Über den schwenkbaren Ausleger 82 laufen mehrere in sich
geschlossene, mit Schrämpicken besetzte Schrämketten 89,
welche zwei auf den beiden Seiten des Auslegers am vorderen
freien Ende angeordnete Querschneidköpfe 90 antreiben.
Am freien Ende des Auslegers ist der durch die äußeren
Spitzen der auf den Schrämketten 89 angeordneten
Picken gebildete Kreisbogen im Radius nur geringfügig
kleiner als der Radius des durch die Picken der Querschneid
köpfe 90 gebildeten größten Kreisbogens.
Die Gewinnungsmaschine ist - der besseren Übersichtlich
keit wegen - nur in ihrem grundsätzlichen Aufbau darge
stellt; zahlreiche bei Gewinnungsmaschinen generell
übliche und notwendige Hilfseinrichtungen wie Schwenk
zylinder, Bedüsungseinrichtungen, Energiezufuhr, Vor
schub- und Sicherheitseinrichtungen sind nicht beschrie
ben bzw. abgebildet.
Wenn die Gewinnungsmaschine auf ihrer Gewinnungsfahrt an
einer der beiden Seiten des Kurzstrebs das Strebende er
reicht hat, werden Förder- und Gewinnungsmaschine von den
Führungs- und Rückeinrichtungen 62 sowie gegebenenfalls
durch kräftige zusätzliche, auf Abb. 5 nicht dargestellte
Rückzylinder bei laufenden Gewinnungswerkzeugen vorge
drückt. Hierdurch schneidet sich der Ausleger 82 vor
Kopf um die nächste Feldesbreite in den Kohlenstoß ein.
Dieses Einschneiden kann am Hangenden, am Liegenden oder
an einer beliebigen Stelle des Flözprofils erfolgen. Durch
eine Schwenkbewegung bestreicht der Ausleger 82 mit den
Gewinnungswerkzeugen 89, 90 die gesamte Flözhöhe, so
daß ein neuer Einbruch entsteht, wobei die je Zeiteinheit
gelöste Kohlenmenge der auf der normalen Gewinnungsfahrt
entlang der Strebfront je Zeiteinheit gelösten Kohlen
menge entspricht. Nach dem Einschneiden kann die Gewin
nungsmaschine entsprechend der Gewinnungsart des auf den
Abb. 3 und 4 dargestellten Walzenladers zunächst die Kohle
im hangendnahen Bereich des Flözes lösen, wobei die
Schiebekappen 60 des Strebausbaus 61 unmittelbar nach
Durchgang der Gewinnungsmaschine vorgeschoben werden und
anschließend auf einer zweiten Gewinnungsfahrt die Kohle
an der Flözwurzel gelöst wird; es ist aber auch möglich,
daß der schwenkbare Ausleger 82 während der Gewinnungs
fahrt eine oszillierende Schwenkbewegung ausführt, so daß
die Kohle über die gesamte Flözmächtigkeit hinweg während
einer Gewinnungsfahrt gelöst wird.
Sowohl bei dem in den Abb. 3 und 4 dargestellten Walzenlader
als auch bei der Gewinnungsmaschine mit seitlicher Ar
beitsweise und Einschneiden vor Kopf gemäß Abb. 5 ist
vorgesehen, daß sämtliche Arbeitsvorgänge vollautomatisch
bzw. durch Prozessoren gesteuert ablaufen. Das gilt so
wohl für die Bewegungsvorgänge der Gewinnungsmaschine
selbst als auch für die Systemverknüpfung mit dem Schreit
ausbau. Kurzstreben der in den Abb. 3-5 beschriebenen
Form sind außerordentlich übersichtlich, so daß es - im
Gegensatz zu den langen "Normalstreben" - durchaus mög
lich ist, daß eine Vollautomation sämtlicher Arbeits
vorgänge im Streb eine weite betriebliche Verbreitung
finden wird. Für die Überwachung des automatisierten Kurz
strebs und die zusätzlichen Arbeitsvorgänge wie Anker
lochbohren und Ankereinbringen sowie Herstellen der
Schrämschlitze sind je Gewinnungsschicht zwei Mann
vorgesehen. Die Arbeitsweise der Bedienungsmannschaft ist
der überwachenden Mehrmaschinenbedienung in den Ferti
gungsbetrieben des Maschinenbaus vergleichbar.
Wie auf Abb. 6 im einzelnen dargestellt, gibt es bei einer
anderen Lösungsalternative für die Gewinnungsmaschine auch
die Möglichkeit, den Kohlenstoß gleichzeitig auf der ge
samten Strebfront durch Gewinnungswerkzeuge zu bearbeiten.
An der Kohlenstoßseite des Förderers 2 befinden sich in
der Nähe des Hangenden und am Liegenden Führungen für
werkzeugbestückte Gliederketten 91, welche mit gegen
einander versetzten Gewinnungswerkzeugen 92 den Kohlen
stoß im oberen Bereich bis zum Hangenden und an der Flöz
wurzel bis zum Liegenden hereingewinnen. Der mittlere Be
reich des Kohlenstoßes bricht entweder von selbst herein
oder wird bei größeren Flözmächtigkeiten durch besondere,
auf Abb. 6 nicht dargestellt, mit den Ketten umlaufende
Brechwerkzeuge gelöst. An einem oder beiden Strebenden
befinden sich Antriebsräder verhältnismäßig großen Durch
messers, die von Antriebsmotoren 93 über Untersetzungs
getriebe 94 angetrieben werden. Nicht dargestellte
Hilfs- und Sicherheitseinrichtungen vervollständigen die
maschinentechnische Einrichtung für die Gewinnung. Der
Förderer ist über eine Führungs- und Rückeinrichtung 62
mit dem Strebausbau 61 verbunden. Schiebekappen 60
werden synchron mit dem Fortschreiten der Gewinnung aus
gefahren, während der Ausbau 61 in gewissen Zeitinter
vallen nachgerückt wird. Wie bei den beiden in den Abb. 3-
5 dargestellten Lösungsalternativen für die Gewinnung,
erfolgen alle Arbeitsvorgänge an der Gewinnungsmaschine
und die Verknüpfung mit dem Strebausbau vollautomatisch
bzw. prozessorgesteuert.
Bei der Konzeptvariante "Sprengvortrieb" - auf Abb. 7
erläutert - eilt der Abbaustrecke 7 ebenfalls ein auf
der Abbildung nicht dargestellter Kurzstreb voraus.
Schlitzmaschinen 70, welche gemäß Abb. 3 und 4 hinter
dem Strebausbau 61 angeordnet sind und welche über Te
leskopzylinder 75 und ein Führungsgestänge 76 vorge
zogen werden, stellen die beiden Schrämschlitze 44 her.
Die Begrenzung zwischen den beiden Begleitröschen 23
und der späteren Abbaustrecke 7 kann bei dieser Konzept
variante oder auch bei den Konzeptvarianten "Vortrieb mit
Schlagkopfmaschine" und "Vortrieb mit Schneidkopfmaschine"
durch Begleitdämme 22 oder auch durch ein oder mehrere
Reihen von Stempeln 95 erfolgen. Diese Stempelreihen
werden immer dann gesetzt, wenn gemäß Abb. 11 und 12 das
beim Streckenvortrieb gelöste und anschließend gebrochene
Gestein erst in einem größeren Abstand hinter der Orts
brust vorzugsweise als Blasversatz eingebracht oder zur
dämpfenden Abpolsterung des endgültigen Streckenausbaus
benutzt wird.
Bei der Konzeptvariante "Sprengvortrieb" werden die Spreng
löcher vorzugsweise senkrecht zum Flözliegenden, d.h. in
Ebenen parallel zur Ortsbrust hergestellt, um vergleich
bar dem Prinzip des "Strossensprengens" das anstehende,
lediglich durch die beiden Schrämschlitze 44 seitlich
freigelegte Gestein scheibenweise abzusprengen. Die
Sprenglöcher werden vorzugsweise mittels einer voll- bzw.
teilautomatisch arbeitenden Bohreinrichtung hergestellt,
welche mit mehreren Bohrmaschinen vorzugsweise mehrere
Lochreihen gleichzeitig bzw. die Länge eines ganzen Ab
schlags erbohrt. Über Zugmittel 96 und Zugwinden, die
am nicht dargestellten Strebausbau angeordnet sind, wird
die Bohreinrichtung vor dem Sprengen vorgezogen. Hydrau
lische Spannstempel 97 a, die in Laschen 97 b verlagert sind,
sorgen dafür, daß die Bohreinrichtung während des Bohr
vorganges ihre Lage beibehält. Die Stempel nehmen darüber
hinaus den Teil der Reaktionskräfte aus den Andruck
kräften der Bohrschneiden auf, der das Gewicht der Bohr
einrichtung übersteigt.
Die Bohreinrichtung selbst besteht aus einem kräftigen
Rahmengestell 97, das auf breiten Kufen verlagert ist.
Über diesem Rahmengestell kann durch nicht darstellte
Vorschubeinrichtungen die brückenartige Traverse 99,
welche die Bohrmaschinen 100 trägt, hin und her bewegt
werden. In dem auf der Abbildung dargestellten Betriebs
zustand wird die Traverse jeweils nach Abbohren von
mehreren Bohrlöchern in Pfeilrichtung weiterbewegt, wobei
die Bohrlöcher 101 bereits gebohrt sind, während an den
Stellen 102 noch Bohrlöcher hergestellt werden müssen.
Die Bohreinrichtung wird über Führungsnocken bzw. Führungs
schwerter 103 in den Schrämschlitzen 44 geführt. Am
streckenseitigen Ende der Kufen 98 sind Lagerkonso
len 104 angeordnet, an denen eine schwere Stahlplatte
105 schwenkbar angebracht ist. Im Normalzustand ist aus
Gründen besserer Wetterführung die Stahlplatte 105 auf
das Liegende hinteruntergeklappt, lediglich während des
Sprengens wird sie in die auf der Abbildung darstellte
Position hochgeschwenkt, um die Bohreinrichtung vor Be
schädigungen durch herumfliegende Gesteinsbrocken zu
schützen.
Zum Laden des Haufwerks wird eine Lademaschine 106 mit
Ladeausleger 106 a eingesetzt, die das geladene Gestein
auf den fahrbaren Zwischenförderer 16 übergibt. Die
nachgeschalteten Aggregate, die auf Abb. 7 nicht darge
stellt sind, entsprechen in Ausführung und Anordnung den
nachgeschalteten Aggregaten in Abb. 1. Der Abstand zwischen
der Ortsbrust der Abbaustrecke 7 und dem Kurzstreb
ist so bemessen, daß unter Einbeziehung von Sicher
heitseinrichtungen wie der schwenkbaren Stahlplatte 105
die automatisch ablaufende Kohlengewinnung während des
Sprengvorgangs nicht unterbrochen zu werden braucht.
Auf Abb. 8 ist der Streckenvortrieb mit der Konzeptvarian
te "Schneidkopfmaschine" beschrieben und dargestellt.
Hinter dem Kurzstreb, dessen Strebausbau 3 an seiner
vom Kohlenstoß abgewandten Seite 8 mit Schiebekappen
64, Stützstempeln 66 sowie kombinierten Ankerloch
bohr- und Ankersetzeinrichtungen ausgestattet ist, wird
das freigelegte Hangende durch Anker-Maschendraht-Ausbau
oder Gebirgsanker mit daran befestigten Kappen abgesichert.
Diese Absicherung erlaubt es, daß die Schneidkopfma
schine 107, welche über Ladeeinrichtungen 107 a und einen
Auslegerförderer 108 verfügt, nicht - wie bei den bis
her bekannten Vortriebsverfahren - für das Einbringen
des Streckenausbaus stillgesetzt zu werden braucht. Auf
diese Weise wird die Vortriebsleistung mehr als verdop
pelt. Der Auslegerförderer 108 gibt das gelöste Hauf
werk auf den fahrbaren Zwischenförderer 16 weiter, dem
die auf Abb. 8 im einzelnen nicht dargestellten nachge
schalteten Einrichtungen gemäß Abb. 1 folgen. Der Schneid
ausleger 109 kann, wie auf Abb. 8 dargestellt, mit einem
Längsschneidkopf oder aber auch mit einem Querschneidkopf
ausgestattet sein. Schrämschlitze an den Abbaustößen der
Strecke, wie sie beim Sprengvortrieb oder beim Vortrieb
mit Schlagkopfmaschine sinnvoll sind, können bei der Vor
triebsart mit Schneidkopfmaschine entfallen. Außerdem
kann auch auf das bei den derzeitigen Streckenvortrieben
notwendige "Einschneiden" verzichtet werden, da durch das
ausgekohlte Flöz bereits ein Hohlraum vorhanden ist, von
welchem aus der Schneidkopf auf das zu lösende Gestein
abgesenkt werden kann. Es werden vorzugsweise Bewegungs
abläufe des Schneidkopfes vorgesehen, bei denen nicht die
gesamte Ortsbrust von den schneidenden Gewinnungswerkzeugen
bearbeitet werden muß, sondern lediglich breite Bahnen
geschnitten werden, zwischen denen das Gestein dann
grobklötzig hereinbricht. Form und Anordnung der Bahnen
werden von Fall zu Fall festgelegt. Es empfiehlt sich daher
eine lernfähige automatische Prozeßsteuerung für die Bewe
gungsabläufe des Schneidauslegers 109, welche an sich
bekannt ist.
Die Trennung zwischen der Abbaustrecke 7 und den Be
gleitröschen 23 kann entweder durch die auf den Abb. 1 und 8
dargestellten Begleitdämme 22 erfolgen, welche vorzugsweise
durch Blasversatz hergestellt werden, oder gemäß Abb. 7
durch ein oder mehrere Stempelreihen 95 vorgenommen werden,
wenn der Versatz in größerem Abstand hinter der Orts
brust eingebracht oder zur Abpolsterung des Streckenausbaus
benutzt wird. Die beiden alternativen Möglichkeiten, Begleit
damm 22 oder Stempelreihen 95, richten sich vorwiegend da
nach, an welcher Stelle und zu welchem Zweck die ge
brochenen Ortsberge eingebracht werden.
Abb. 9 zeigt einen Querschnitt durch die Abbaustrecke und
die Begleitröschen, wie er sich - unabhängig von der Art
des Vortriebs an der Ortsbrust - bei der Ausbauvariante
"türstockartige Stützstempel" in einem größeren Abstand
hinter dem Vortriebsort ergeben kann (Schnitt C-C in
Abb. 1). Entsprechend Abb. 2 werden unmittelbar hinter
dem Strebausbau die Anker 51 im Bereich der späteren Abbau
strecke 7 und die Anker 54 im Bereich der späteren Be
gleitröschen 23 gesetzt. Unter den Ankern 51 kann ent
weder eine Kappe 52 oder Maschendraht- bzw. Mattenver
zug angebracht werden. Maschendraht- bzw. Mattenverzug
55 soll auch das Hangende in den Begleitröschen im Be
reich der Anker 54 sichern. Weiterhin werden im Bereich
hinter dem Strebausbau Stempel 95 gesetzt, welche die
Kappen unter ihren freien Enden zusätzlich unterstützen.
Die Stempel 95 sollen bei der in Abb. 9 dargestellten
Konzeptvariante sowohl das Hangende unterstützen als auch
das Gewebe 110 zur streckenseitigen Begrenzung des Ver
satzdammes 22 aufnehmen. Der Versatzdamm kann entweder
unmittelbar hinter dem Strebausbau oder in einem größeren
Abstand hinter dem Vortriebsort hergestellt werden. Auf
der Seite der Begleitröschen 23 wird der Versatzdamm
durch eine gewebeverstärkte Drahtgeflechtmatte 111 be
grenzt, die hangendseitig an den Ankern 54 und liegend
seitig an den Ankern 46 befestigt werden kann.
Die Anker 51, 54, die Kappe 52 sowie der Maschendraht-
oder Mattenverzug 55 und schließlich noch die Stempel
95 stellen in ihrer Gesamtheit diejenige Ausbaukomponen
te dar, welche den Druckerscheinungen, die zur Auffahr
konvergenz führen, zu widerstehen hat. Rechtzeitig vor
Auftreten des Zusatzdruckes ist die zweite Ausbau
komponente einzubringen, welche zusätzlich mit der
ersten den Druckerscheinungen des Zusatzdruckes zu wider
stehen und den Hauptanteil der Streckenkonvergenz aufzu
nehmen hat. In dem in Abb. 9 dargestellten Ausführungsbei
spiel besteht die zweite Ausbaukomponente aus türstockar
tig eingebrachten, vorzugsweise über Reibungsschluß nach
giebigen Stempeln, die in der Nähe oder an der Kante 48
zwischen den Streckenstößen und dem Flözliegenden gesetzt
und am Kappenzug 52 in entsprechenden Lagerschalen 112
gehalten werden. Die Stempel bestehen aus zwei in- bzw.
aneinander teleskopartig beweglichen Teilen 113, 114,
deren Stützkraft durch Verbindungselemente 115 erzeugt
wird, die vorzugsweise nach dem Reibungsprinzip arbei
ten. Am Streckenstoß können sich die türstockartigen
Stempel entsprechend dem Ausführungsbeispiel der rechten
Abbildungsseite auf Konsolen 116 abstützen, die in einem
Läufer 117 verlagert sind, der aus mineralischem, hy
draulisch abbindendem Baustoff bestehen kann und der sich
in der Stufe 78 befindet, welche durch den Schrämpilz
77 am liegendnahen Ende des Streckenstoßes erzeugt wird
(vgl. Abb. 3).
In der Ausführungsform gemäß der linken Abbildungsseite
kann die Kante 48 im Bereich der türstockartigen Stem
pel von Winkelplatten 118 umfaßt werden, welche die
Konsolen 119 für die Stempel tragen. Bei dieser Ausfüh
rungsart wird dem unter der Einwirkung des Zusatzdruckes
möglichen Hereinwandern der Streckenstöße 45 durch die
Einleitung der Stützkraft des Ausbaus entgegengewirkt.
Zusätzliche Anker 47 an den Streckenstößen können diese
Wirkung unterstützen.
Eine andere konstruktive Lösungsmöglichkeit für die Ge
staltung der zweiten Komponente für den Streckenausbau,
welche die Auswirkungen des Zusatzdruckes und den weitaus
überwiegenden Anteil der Gesamtkonvergenz aufzunehmen
hat, ist auf Abb. 10 dargestellt. Die Ausbaukomponente,
die ebenfalls im Bereich des Schnittes C-C auf Abb. 1 ein
gebracht wird, besteht aus polygonartigen, sich in Gelen
ken gegenseitig gegeneinander abstützenden Spreizen. Die
erste Ausbaukomponente, welche die Auswirkungen der beim
Auffahren entstehenden Druckerscheinungen aufzunehmen
hat, kann dabei unterschiedlich aufgebaut und zusammen
gesetzt sein, etwa wie in Abb. 2 oder in Abb. 9 dargestellt
und zu diesen beschrieben. Bei der Ausbaualternative gemäß
Abb. 10 entspricht der obere Teil der für die Aufnahme des
Zusatzdruckes vorgesehenen Ausbaukomponente der Ausführungs
form, die in Abb. 9 wiedergegeben ist. Die Stempel im
oberen Teil des Streckenquerschnittes bestehen aus zwei
vorzugsweise über ein Reibungsschloß 115 teleskopartig
ineinander beweglichen Bauteilen 113, 114. Sie stützen
sich mit ihren oberen Bauteilen 113 in Lagerschalen 112
ab, welche an den Kappen 52 angebracht sind. Falls als
vorläufiger Streckenausbau unmittelbar hinter dem Streb
ausbau Anker mit Maschendrahtverzug eingebracht wor
den sind, werden die Lager 112 auf einer Kurzkappe an
geordnet, die gleichzeitig mit den Stempeln im Bereich
des Schnittes C-C, Abb. 1, gesetzt wird. Die Bauteile
113, 114 der oberen Stempel müssen nicht aus Stahl ge
fertigt werden. Diese können auch aus anderen Werkstoffen
oder sogar nur aus Schalungselementen bestehen, welche
nach ihrem Einbau mit mineralischem, hydraulisch abbin
dendem Baustoff verfüllt werden. Wichtig ist lediglich,
daß sie unter Aufbau eines hohen Ausbauwiderstandes axial
gegeneinander verschoben werden können.
Im unteren Streckenbereich ist auf der linken Seite von
Abb. 10 zur Kennzeichnung einer besonderen Ausführungsart
eine gekrümmte Polygonstütze 120 dargestellt, während
die auf der rechten Seite abgebildete gerade Polygon
stütze 121 eine einfachere Lösungsalternative kennzeichnet.
Beide Polygonstützen 120, 121 sind über Gelenke 122 mit
den oberen nachgiebigen Stempeln verbunden und an den
Stellen 123 in die Streckensohle eingebühnt, um hori
zontalen Druckwirkungen besser widerstehen zu können,
wie sie im Gefolge des Zusatzdruckes beim Abbau auftreten
können. In druckhaftem Gebirge und insbesondere in großen
Teufen muß damit gerechnet werden, daß über die außen bei
derseits oder einseitig neben den Begleitröschen an
stehende Kohle erhebliche Druckwirkungen auf das Flöz
liegende ausgeübt werden, welche dazu führen, daß trotz
Schrämschlitzen 50 und Liegendankern 46, 47 - in Abb. 2 -
die seitlichen Streckenstöße 45 in den unteren Teil
der Abbaustrecke 7 hinein verschoben werden können. Eine
gekrümmte Polygonstütze 120 widersteht solchen Schubwir
kungen weitgehend, da ihre Auswölbung unter Belastung
durch den Stoßdruck Druckspannungen in den Konstruktions
teilen erzeugt. Werden für den unteren Teil der Strecke ge
krümmte Polygonstützen 120 benutzt, dann müssen die Strec
kenstöße 45 bei der Vortriebsarbeit entsprechend geformt
oder - falls Sprengarbeit benutzt oder Schlagkopfmaschinen
eingesetzt werden - die Schrämschlitze 44 mit entsprechend
gebogenen Auslegern hergestellt werden.
Die Konzeptvarianten für den Streckenausbau, die in den
Abb. 11 und 12 dargestellt werden, gehen ebenfalls von der
Funktionsteilung des Streckenausbaus aus. Wie in den Abb. 2,
9 und 10 dargestellt, besteht auch bei den Ausbauvarian
ten der Abb. 11 und 12 diejenige Ausbaukomponente, die zur
Aufnahme der Druckerscheinungen beim Auffahren und der
Auffahrkonvergenz dient, je nach geologischen Verhältnis
sen, geometrischer Form von Röschen sowie Strecke und Be
triebszuschnitt aus Kombinationen von Ankern 52, 54, Kappen
53, Maschendraht- oder Mattenverzug 55 und Stempeln 95.
Im Bereich des Schnittes D-D (Abb. 1) wird die zweite Ausbau
komponente, welche zur Aufnahme des Zusatzdruckes und des
weitaus überwiegenden Teiles der Gesamtkonvergenz dient,
eingebracht.
Das Ausbauprinzip gemäß Abb. 11 und 12 geht von einer wei
teren Funktionsteilung aus, nämlich daß der Streckenaus
bau selbst lediglich die Stützkraft aufzunehmen hat, während
die Funktion "Nachgiebigkeit zur Aufnahme der Konvergenz"
durch den Versatz erbracht wird, der aus den gebrochenen
Ortsbergen hergestellt wird. Da sich der Versatz auf dem
Ausbau abstützt, ist dieser gegenüber dem offenen Strecken
profil in Form einer geschlossenen Abschirmung ausgebildet.
Die spezifischen Belastungen sind geringer als beim her
kömmlichen Ausbau, da die Ausbauelemente stets auf ihrer ge
samten Außenfläche und nicht punktförmig belastet werden.
Da sich Gebirgsspannungen bekanntlich über Bewegungen auf
entstandenen Bruchflächen abbauen, werden die Druckein
wirkungen mit zunehmender Zusammendrückung des Versatzes
geringer. Die drei entscheidenden Vorteile dieser neuen Aus
bauart (Konzeptvarianten wie auf den Abb. 11 und 12 darge
stellt) bestehen darin,
daß im Bereich des Vortriebsortes nur ein verhältnis mäßig einfach einzubringender und schnell zu setzender Ausbau zur Aufnahme der Auffahrkonvergenz ohne Behin derung der Vortriebsarbeit eingebracht werden muß,
daß die Nachgiebigkeit für die Aufnahme des Zusatz druckes vom Ausbau weg auf den Versatz verlagert wor den ist und
daß der Ausbau dadurch vereinfacht und in bezug auf seine Beanspruchungen entlastet wird.
daß im Bereich des Vortriebsortes nur ein verhältnis mäßig einfach einzubringender und schnell zu setzender Ausbau zur Aufnahme der Auffahrkonvergenz ohne Behin derung der Vortriebsarbeit eingebracht werden muß,
daß die Nachgiebigkeit für die Aufnahme des Zusatz druckes vom Ausbau weg auf den Versatz verlagert wor den ist und
daß der Ausbau dadurch vereinfacht und in bezug auf seine Beanspruchungen entlastet wird.
Der Streckenausbau kann dabei in einem Ausführungs
beispiel aus einem über dem trapezförmigen unteren Teil
der Abbaustrecke 7 angeordneten Gewölbe bestehen, das sich
an seinem unteren freien Schenkel mit Stützfüßen oder
Stützbändern 124 auf dem Flözliegenden abstützt. Die
Seitenteile 125 des dachförmigen Streckenausbaus sind
unter einem solchen Winkel an den Stützfüßen bzw. Stütz
bändern 124 angeordnet, daß bei Belastung die entspre
chenden Kräfte über hinreichend große Horizontalkomponen
ten verfügen, damit dem Auswandern des Streckenstoßes
45 auch auf diese Weise wirksam entgegengewirkt wird.
Der dachförmige Streckenausbau kann einteilig oder - wie
in Abb. 11 dargestellt - zweiteilig ausgebildet sein. Im
letzteren Falle werden die beiden Bauteile 125 durch
ein Gelenk 126 miteinander verbunden.
Der dachförmige Streckenausbau kann aus Einzelelementen
bestehen, die im Bereich des Schnittes D-D (Abb. 1) ein
gebaut werden und die dichtend bündig aneinanderliegen.
In einer anderen Ausbauvariante können Einzelelemente
vorgesehen werden, auf denen dichtende Verzugbleche lie
gen. Es ist jedoch in einer besonders kostensparenden und
die Infrastruktur entlastenden Ausführungsform auch mög
lich, im Bereich des Schnittes D-D (Abb. 1) eine Gleit
schalung durch die Strecke laufen zu lassen, über welcher
der dachförmige Streckenausbau am Ort seines Einbringens
aus mineralischem, hydraulisch abbindendem Baustoff ge
gossen wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit, leichte
Elemente aus dünnem Blech, welche als Schalungsmittel für
die spätere Form des Streckenausbaus dienen, einzubauen
und nach dem Einbauen mit mineralischem, hydraulisch ab
bindendem Baustoff zu verfüllen. Bei allen Ausbauvarian
ten, bei denen mineralischer, hydraulisch abbindender
Baustoff benutzt wird, werden Stahlbewehrungen eingebracht,
um auch möglichen Biege- bzw. Zugkraftbelastungen in hin
reichender Weise widerstehen zu können.
Nach dem Herstellen bzw. Einbringen des Ausbaus werden
die gebrochenen Bruchberge vorzugsweise in Form von Blas
versatz im Bereich 127 oberhalb der Streckenfirste und
seitlich bis hin zu den Begleitröschen eingebracht. Ver
satzgewebe mit Mattengeflecht 110, das vorzugsweise an
Stempeln 95 angebracht ist, begrenzt den Versatzdamm
gegen die Begleitröschen. Zur Sicherung der Streckenstöße
45 können zusätzliche Anker 46, 47 eingebracht werden.
In bestimmten Abständen (ca. 30-50 m) werden Aussparungen
im Streckenausbau 125 und im Versatzdamm 127 in Form
von Durchhieben vorgesehen, um beim späteren Abbau die
Förderung von dem in den Begleitröschen 23 verlegten Lade
kratzer auf den in der Abbaustrecke 7 angeordneten Strec
kenförderer (vorzugsweise Gummigurtförderer) gewährleisten zu
können.
Abb. 12 zeigt eine Ausbauvariante, die vom Arbeits- und
Funktionsprinzip her gesehen dem in Abb. 11 dargestellten
Ausbau sehr ähnlich ist. Der Unterschied zu der Ausbau
form gemäß Abb. 11 besteht im wesentlichen darin, daß die
seitlichen Schenkel des gewölbeartigen Ausbaus bis zur
Streckensohle durchgezogen und an den Stellen 128 in
dieser verankert sind. Die in dem Bereich des Vortriebs
ortes eingebrachte Kombination aus Ankern 51, 54, Kappe 52,
Maschendraht- bzw. Mattenverzug 55 und Stempeln 95 ent
spricht in Ausführungsart und Variationsmöglichkeiten der
in Abb. 11 dargestellten Variante. Der gewölbeartige Ausbau
129 schirmt, vergleichbar dem Baldachin 125 der in Abb. 11
dargestellten Variante, den Streckenquerschnitt 7 gegen den
später einzubringenden Versatz 127 dichtend ab und ist so aus
gebildet, daß die Druckbelastungen, die unter der Einwirkung
des Zusatzdruckes vom Versatz auf den Ausbau übertragen wer
den, aufgenommen werden können. Der Ausbau kann aus Metall
segmenten und mineralischem, hydraulisch abbindendem Bau
stoff bestehen. Bei ersterer Form können Spitzbögen ein
gesetzt werden, zwischen denen dichtende Verzugsbleche
angeordnet sind. Bei der zweiten Variante können Beton
fertigteile montiert werden, eine Gleitschalung benutzt
und Schalelemente eingesetzt werden, welche nach dem Ein
bringen an Ort und Stelle verfüllt werden. In der Strec
kenfirste 130 ist der Ausbau stärker ausgeführt, um
eine Art "Eisbrechereffekt" zu erreichen. Auf der rechten
Seite von Abb. 12 ist ein Durchhieb 131 als Verbindung
zwischen der Strecke 7 und einer der Begleitröschen 23
dargestellt, der beispielsweise aus vorgeformten Rohren
oder ähnlichen Formteilen 132 bestehen kann, die in den
Versatz 127 eingeblasen werden.
Das erfindungsgemäße Vortriebs- und Zuschnittssystem hat
gegenüber den bekannten Vortriebsarten für unabhängig vom
Ausbau aufgefahrene Abbaustrecken die nachstehend aufge
führten, ganz erheblichen Vorteile.
Die Vortriebskosten für die Streckenauffahrung werden
zum weitaus überwiegenden Teil durch die Kohle aus dem
vorauseilenden Streb abgedeckt. Wenn man eine Flözmächtigkeit
von 1,8 m zugrundelegt und eine Streblänge von 25 m sowie
eine Vortriebsgeschwindigkeit von 30 m/d annimmt, dann
liefert der Kurzstreb eine tägliche verwertbare Förderung
von 1350 t.v.F./d. Die Möglichkeit zu einer weitgehenden
Automation bzw. Prozeßsteuerung der wichtigsten Arbeits
vorgänge im Streb, welche sich durch die gute Übersicht
lichkeit in einem nur 25 m langen Kurzstreb ergibt,
läßt es zu, daß der Streb je Gewinnungsschicht mit
nur zwei Mann belegt zu werden braucht. Darüber hinaus
liegen der Investitionsaufwand und der Kapitaldienst
- gleiche Flözmächtigkeit vorausgesetzt - bei nur etwa 10%
der Werte für den "Normalstreb". Auch die Reparaturkosten
sind verglichen mit dem "Normalstreb", erheblich geringer.
Dadurch liegen die Strebkosten der in dem vorauseilenden
Kurzstreb gewonnenen Kohle ganz erheblich unter den
Strebkosten des "Normalstrebs", so daß bereits durch diese
Differenz ein wesentlicher Teil der Streckenauffahrungs
kosten abgedeckt wird. Diese wiederum sind ebenfalls nur
noch ein Teilbetrag der derzeit üblichen Auffahrungs
kosten für Abbaustrecken. Wenn man - bezogen auf den lau
fenden Meter Strecke - von der Summe Strebkosten des
gegenwärtigen "Normalstrebs" plus Umlageanteil für die
beiden begleitenden Abbaustrecken die Strebkosten für die
im Kurzstreb gewonnene Kohle abzieht, dann bleibt ein Rest
betrag, mit dem unter günstigen geologischen Verhältnissen
der Aufwand für die nachgefahrene, im Liegenden angeordne
te Abbaustrecke mit den beiden Begleitröschen zu einem
wesentlichen Teil abgedeckt werden kann. Der Restbetrag
wird durch die Ersparnisse an den Strebrändern und in der
Infrastruktur ausgeglichen, so daß man insgesamt gesehen
von einer kostendeckenden Streckenauffahrung sprechen kann.
Es lassen sich extrem hohe Vortriebsgeschwindigkeiten von
30 m/d und mehr erreichen. Durch die hohen Auffahrge
schwindigkeiten ergeben sich neben der Verringerung der
Auffahrkosten je m Vorteile dadurch, daß der Zeitraum
zwischen Planungsentscheidung und Bereitstellung der
zugeschnittenen Bauhöhe gegenüber dem derzeitigen Zustand
auf etwa 1/3 reduziert wird. Weiterhin wirken sich die Kon
zentration von Material- und Förderfluß und die Verminderung
der Transport- und Förderwege innerhalb der Infrastruktur
kostengünstig aus.
Die Lage der Strecke zum Flöz entspricht den neuesten
gebirgsmechanischen Erkenntnissen für die Strecken
führung in großen Teufen. Gebirgsmechanische Modell
untersuchungen haben ergeben, daß im Liegenden der
Flöze aufgefahrene Strecken den in Bereichen zwischen 1200
und 1600 m Teufe zu erwartenden Druckerscheinungen in
wesentlich besserem Maße widerstehen können als die derzei
tigen Abbaustrecken. Darüber hinaus werden durch die bei
derseits der Strecke angeordneten Begleitröschen die Zonen
hohen Zusatzdruckes vom Streckenrand auf einen etwa 8 bis
10 m entfernten Bereich verlagert. Weiterhin können die
Begleitröschen als Entlastungskammern für den Druck genutzt
werden, der auf die Flözrandbereiche wirkt.
Die Abbaustrecke kann doppelseitig, d.h. zweimal genutzt
werden. Art und Form der vorgeschlagenen Abbaustreckenauf
fahrung lassen eine doppelte Nutzung (zunächst Kohlenab
fuhrstrecke und später Kopfstrecke) zu, wodurch für den
Fall, daß die vorbeschriebene Kostendeckung nicht voll
erreicht werden sollte, eine Halbierung der Restkosten
erfolgt. Im Jahre 1985 standen nur 18,5% der Abbaustrecken
in der zweiten Nutzung.
Durch den speziellen Zuschnitt von Abbaustrecke und Begleit
röschen wird der überwiegende Teil der derzeitigen Schwie
rigkeiten an den Strebrändern beim späteren Abbau beseitigt.
Da die Begleitröschen mit Ankerausbau gesichert werden,
ist auf der gesamten Abbaulänge ein ausgebauter Ma
schinenstall vorhanden, der durch schreitende hydrauli
sche Unterzüge im Bereich des zu erwartenden Zusatz
druckes hinreichend gesichert werden kann. Die Größe des
Maschinenstalles, d.h. die Breite der Begleitröschen,
kann durch Vergrößerung der Länge des Kurzstrebs der Länge der
Gewinnungsmaschinen angepaßt werden, welche beim späteren
Abbau vorgesehen sind. Saumkanten, welche personal- und kosten
aufwendig abgefangen und gesichert werden müssen, gibt es
nicht mehr.
Die weitgehende Automation der wichtigsten Arbeitsvor
gänge im Kurzstreb führt zu einem hohen zeitlichen Aus
nutzungsgrad der Maschinen und zu außerordentlich geringem
Personalaufwand. Die Systemverknüpfung von Gewinnungsma
schine, Strebförderer und Strebausbau erfolgt vollauto
matisch oder durch Prozeßsteuerung. Als Gewinnungsmaschi
nen sind schneidende Geräte vorgesehen, die auch beim
"Neueinschneiden" eines Gewinnungsfeldes die gleiche Förder
menge je Zeiteinheit erbringen, wie beim Gewinnungsvorgang
an der Strebfront. Auf diese Weise sind Laufzeitanteile
(bezogen auf die Arbeitszeit vor Ort) von 75% durchaus
realisierbar.
Durch das Auffahren der im Liegenden angeordneten Strecke
unter den an der Firste bereits gesetzten Hangendkappen
entfallen vor Ort die Stillstandszeiten für das Einbringen
des Streckenausbaus. Auch bei den Vortriebseinrichtungen
für die Strecke erhöhen sich die Laufzeitanteile (bezogen
auf die Arbeitszeit vor Ort) gegenüber den derzeitigen
Werten in ganz erheblichem Maße. Die räumliche Entzerrung
der einzelnen Arbeitsvorgänge ermöglicht eine weitgehende
zeitliche Überlappung, so daß für die Konzeptvarianten
"Vortrieb mit Schneidkopfmaschine" und "Vortrieb mit
Schlagkopfmaschine" mehr als eine Verdoppelung des Lauf
zeitanteils und für den "Sprengvortrieb" ebenfalls eine er
hebliche Leistungssteigerung erreichbar ist. Der Strecken
ausbau braucht, wenn er in unabhängig vom Abbau aufgefah
renen Abbaustrecken vor Ort eingebracht wird, noch nicht
über die Stützkraftreserven zu verfügen, welche bei der
Aufnahme des Zusatzdruckes beim Strebdurchgang erforder
lich werden. Ein optimal auf die gebirgsmechanischen Anfor
derungen abgestimmter Streckenausbau besteht daher aus
zwei Komponenten, von denen die erste der Aufnahme der
Druckerscheinungen beim Auffahren genügen muß, während die
zweite Komponente in Verbindung mit der ersten dem Zusatz
druck sowie die Konvergenz vor, während und nach Streb
durchgang aufzunehmen hat. Die zweite Komponente, die in
jedem Falle schwerer und beim Einbringen aufwendiger ist,
läßt sich auf diese Weise in hinreichendem Abstand hinter
dem Vortriebsort einbauen, so daß das eigentliche Vor
triebsgeschehen durch diese Arbeitsvorgänge nicht be
lastet bzw. gestört wird. Wenn weiterhin ein Streb der Ab
baustreckenauffahrung vorauseilt und die Strecke im Liegenden
aufgefahren wird, ist es möglich, den zur Aufnahme der
Druckerscheinungen beim Auffahren notwendigen Ausbau be
reits vor dem Vortriebsort einzubringen. In einem solchen
System brauchen die Vortriebsmaschinen und die Ladeein
richtungen nicht - wie derzeit üblich - stillgesetzt zu
werden, um den Streckenausbau einzubringen. Beim Spreng
vortrieb erfolgt das Bohren, Besetzen, Sprengen und Laden
ebenfalls in Bereichen, in denen die zur Aufnahme der
Druckerscheinungen beim Auffahren notwendige Ausbaukompo
nente bereits gesetzt ist. Bei Teilschnittmaschinen ist
mindestens eine Verdoppelung der Vortriebsgeschwindigkei
ten erreichbar, da auch das zeitaufwendige Einschneiden
entfällt. Beim Sprengvortrieb ist ebenfalls eine ganz er
hebliche Leistungssteigerung möglich.
Bei den Konzeptvarianten "Sprengvortrieb" und "Vor
trieb mit Schlagkopfmaschinen" erfolgen Lösen und
Zerkleinern des Gesteins energie- und verschleißarm.
Die beiden Konzeptvarianten "Vortrieb mit Schlag
kopfmaschinen" und "Sprengvortrieb" beinhalten - verglichen
mit dem derzeitigen maschinellen Auffahren abbauunabhängiger
Abbaustrecken und mit der Konzeptvariante "Auffahrung mit
Teilschnittmaschinen" - den sehr wesentlichen Vorteil der
energie- und verschleißarmen Zerkleinerung des an der
Ortsbrust anstehenden Gesteins. Wird die gesamte Orts
brust durch spanende Werkzeuge einer Teilschnittmaschine
hereingewonnen, so ist dies - zerkleinerungstechnisch ge
sehen - ein sehr ungünstiger Vorgang, der einen hohen spe
zifischen Energieaufwand erfordert und zu beträchtlichem Ver
schleiß führt. Wird jedoch die Ortsbrust durch Sprengarbeit
grobstückig hereingewonnen oder wie bei der Konzeptvariante
"Vortrieb mit Schlagkopfmaschine" grobkörnig zerschlagen
und anschließend in einem mitgeführten Brecher weiter zer
schlagen, dann erfolgt die Zerkleinerung auf die gewünsch
te Korngröße in erheblich günstigerer Weise, weil die Ber
gebrocken bereits allseitig freigelegt sind.
Die Infrastruktur des gesamten Grubengebäudes wird ganz
erheblich entlastet, da die Ortsberge nicht abgefördert wer
den müssen, sondern im Vortriebsbereich verbleiben und
der überwiegende Gewichtsanteil des Streckenausbaus über
Rohrleitungssysteme vollautomatisch zugeführt werden kann.
Durch Aufteilung der Funktionen des Streckenausbaus ent
sprechend den verfahrenstechnischen und gebirgsmechanischen
Anforderungen beim Vortrieb und beim Strebdurchgang kön
nen der Ausbau und sein Einbringen optimiert werden. Neben
den im Zusammenhang mit dem zeitlichen Ausnutzungsgrad der
Vortriebseinrichtungen bereits genannten Vorteilen führt
die Teilung der Funktionen des Streckenausbaus zu völlig neu
artigen Ausbauformen, welche sich bezüglich des Erfüllens der
gebirgsmechanischen und verfahrenstechnischen Anforderungen
besonders günstig gestalten lassen.
Die bei Streckenvortrieben meist übliche Sonderbewetterung
entfällt. Die im Liegenden aufgefahrene Abbaustrecke und
die beiden Begleitröschen stellen drei voneinander getrenn
te Wetterwege dar, die auf diese Weise einen Anschluß an die
Hauptbewetterung ermöglichen. Über die beiden Begleitrö
schen werden Frischwetter zugeführt, die durch den Kurz
streb geleitet und über die Mittelstrecke als Abwetter zu
rückgeführt werden. Die im Kurzstreb bei 30 m Abbaugeschwin
digkeit je Tag zu erwartende Ausgasung läßt sich auf dem
Wege der Hauptbewetterung und mit hohen Wettermengen bewälti
gen.
Durch die tiefgreifende Verringerung der Kosten für den
Meter aufgefahrener Abbaustrecke und durch die Beseiti
gung der Schwierigkeiten an den Strebrändern verliert
die Streblänge für den Gesamtzuschnitt der Abbaubetrie
be an Bedeutung. Die kostendeckende oder nahezu kosten
deckende Auffahrung der Abbaustrecken und der Fortfall
der meisten Schwierigkeiten an den derzeitigen Strebrän
dern eröffnen die Möglichkeit, kürzere Streben als bisher
mit entsprechend höheren Abbaugeschwindigkeiten zu betreiben,
da die gegenwärtig notwendige Kostenumlage für die Begleit
strecken ganz oder zum überwiegenden Teil entfällt. Eine Ver
kürzung der Streblängen würde eine bessere Übersichtlich
keit und damit höhere Laufzeitanteile sowie Vorteile bei
den Betriebsmitteln mit sich bringen. In kürzeren Streben
können beispielsweise leichtere Ketten verwandt oder bei
gleichbleibenden Kettenstärken höhere Betriebssicherheiten
erreicht werden.
Für die Zielvorgabe einer gleichbleibenden Gesamtför
derung wird der Zuschnitt der Bergwerke in vorteilhaf
ter Weise beeinflußt. Die Anzahl der Vorrichtungsbetriebe
eines Bergwerks kann verringert werden. Für drei Strec
kenvortriebe nach dem erfindungsgemäßen System kann bei
gleicher Gesamtförderung des Bergwerks auf zwei Hochleistungs
streben verzichtet werden. Hierdurch ergibt sich eine
Einschränkung der Gesamtzahl der Betriebspunkte (Vortriebe und
Streben) und damit eine weitere Betriebskonzentration.
Daraus resultieren ganz wesentliche Vorteile auf die Infra
struktur des Bergwerks.
Bei der Konzeptvariante "Sprengvortrieb" erfolgen
das Schlitzen, das Bohren und das Besetzen sowie das
Wegladen des Haufwerks an drei räumlich voneinander ge
trennten Punkten, so daß - verglichen mit den derzeitigen
Sprengvortrieben - eine weitgehende zeitliche Überlappung
und daraus eine erhebliche Leistungssteigerung resultiert.
Durch das Schlitzen kommt man mit erheblich weniger Bohr
löchern aus, die vollautomatisch bzw. prozeßgesteuert stets
nach genau dem gleichen Lochbild als "Strossenbohrlöcher"
erstellt werden können. Die geringere Zahl von Bohrlöchern und
der geringere Sprengstoffverbrauch führen zu einer Verrin
gerung des Arbeitsaufwandes und zu Kosteneinsparungen.
Claims (39)
1. Verfahren zum Vortrieb einer in das Liegende eines Flö
zes gelegten Abbau- bzw. Flözstrecke mit einem Kurzstreb,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzstreb dem Strecken
vortrieb vorauseilt und die beim Vortrieb anfallenden Ber
ge zerkleinert und derart eingebracht werden, daß neben der
eigentlichen Abbaustrecke (7) zwei Begleitröschen (23) ent
stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß
beim Vortrieb die Wetterführung in den beiden Begleit
röschen (23) und in der eigentlichen Abbaustrecke (7)
gegenläufig, beim späteren Abbau jedoch gleichsinnig,
erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sich in den aus den eingebrachten Bergen gebildeten
Versatzdänmen (22, 127) Nischen (27) bzw. Durchhiebe (131)
vorgesehen werden, die während des Streckenvortriebs durch
geeignete Materialien (39, 40) verschlossen werden und die
beim späteren Abbau zur Durchleitung des Förderstromes
wieder geöffnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lösen des Gesteins an der
Ortsbrust durch Schrämschlitze (43, 44) unterstützt wird, die
im Bereich zwischen dem Strebausbau (3) und der Ortsbrust
hergestellt werden.
5. Vorrichtung zum Vortrieb einer in das Liegende eines Flö
zes gelegten Abbau- bzw. Flözstrecke mit einem Kurzstreb,
insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß diese aus einer Gewinnungsmaschine (1,
80-90, 91-94), einem Strebförderer (2) und einem Schreit
ausbau (3) besteht, welche mittels Regeleinrichtungen oder
einer Prozeßsteuerung derart miteinander verknüpft sind,
daß die einzelnen verfahrenstechnisch notwendigen Arbeits
vorgänge an den verschiedenen Systemkomponenten in auto
matischer Abfolge ablaufen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gewinnungsmaschine (1, 80-90) so ausgebildet ist,
daß die je Zeiteinheit anfallende Kohlenmenge beim ein
schneidvorgang in das neue Gewinnungsfeld an den Streb
enden ebenso groß ist wie die gelöste Kohlenmenge bei
der Gewinnungsfahrt entlang der Strebfront (4).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gewinnungsmaschine in an sich bekann
ter Weise aus einem Walzenlader (56) mit an einem Schwenk
arm (57) verlagerter Walze (58) besteht, welcher an den
Strebenden an besonderen Führungen (5, 6) auf Kurvenbahnen
in die Begleitröschen hineinfahrbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungs
maschine (80-90) über einen Schwenkarm (82) verfügt, des
sen Gewinnungswerkzeuge (89, 90) sowohl das Einschneiden
vor Kopf als auch eine seitliche Kohlengewinnung mittels
Querschneidköpfen (90) erlauben.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich Antriebsmoto
ren und Untersetzungsgetriebe für den Antrieb der Gewinnungs
werkzeuge im Schwenkarm (82) befinden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungs
maschine eine Ladebühne (80) mit vor Kopf angeordneten Rampen
(84) und seitlichen Rampen (85) aufweist, auf der eine oder
mehrere angetriebene Ladehilfen (86) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlengewinnung
durch eine den Kohlenstoß auf seiner gesamten Länge und
Höhe gleichzeitig bearbeitende Gewinnungsmaschine (91-94)
erfolgt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Strebausbau (61)
an seiner Kohlenstoßseite mit Schiebekappen (60) ausge
stattet ist, die automatisch der Kohlengewinnung folgen,
während sich auf seiner dem Kohlenstoß abgewandten Seite
Schiebekappen (64) befinden, die von hydraulischen Stempeln
(66) unterstützt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebekappen
(64) schmaler als die Hauptkappen (65) sind und daß seit
lich an den Schiebekappen (64) Ankerlochbohr- und Anker
setzeinrichtungen (67) angebracht sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bohren der
Ankerlöcher und Setzen der Anker durch Ankerlochbohr-
und Ankersetzeinrichtung (67) die Stempel (66) verspannt
und die beiden Druckräume des zum Ein- und Ausfahren der
Schiebekappe (64) notwendigen Rückzylinders mit der hydrau
lischen Rücklaufleitung des Hydrauliksystems verbunden
sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der
Druckerscheinungen beim Auffahren der Strecke (7) und der
Begleitröschen (23) Komponenten des Streckenausbaus un
mittelbar hinter dem Strebausbau (3) gesetzt sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbaukompo
nenten aus Gebirgsankern (51, 54), Kappen (53), Maschen
draht- bzw. Mattenverzug (55) und Stempeln (95) bestehen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der
Schrämschlitze (43, 44) Schlitzmaschinen (71) benutzt werden,
die über an sich bekannte schwenkbare Ausleger (72) mit um
laufenden Schrämketten (73) und auf diesen angeordneten
Schneidwerkzeugen (74) verfügen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrämketten
so umlaufen, daß sich die Lösewerkzeuge (74) auf das
Schrämtiefste zubewegen, und daß hinter den Schlitzmaschinen
Absaugeinrichtungen (79) für das gelöste Schrämklein angeordnet
sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzmaschinen
(71) über Rückeinrichtungen mit den Kufen des Ausbaus (61)
verbunden sind, und daß die Rückeinrichtungen aus ein- oder
mehrfach teleskopierbaren, hydraulischen Zylindern (75) und
einem gelenkigen Gestänge (76) bestehen, damit beim Vorzie
hen der Schlitzmaschinen jeweils die großen Kolbenflächen
der Rückzylinder (75) wirksam werden.
20. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger (72) der
Schlitzmaschinen (71) über Schrämpilze (77) verfügen, mit
denen eine Treppenstufe (78) an der Kante (48) zwischen Streb
liegendem und Streckstößen (45) herstellbar ist, um die
Stempel der später einzubringenden zweiten Komponente des
Streckenausbaus besser abstützen zu können.
21. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Hereingewin
nen des Gesteins an der Ortsbrust durch eine Schlagkopf
maschine (9) mit zwei Schwenkarmen (11, 12) und zwei Schlag
hämmern (13, 14) erfolgt, die über eine Ladeeinrichtung (10)
und einen Auslegerförderer (15) verfügt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortriebsmaschine
ein verfahrbarer Zwischenförderer (16), auf den der Kurzför
derer (15) das geladene Gestein übergibt, sowie ein ver
fahrbarer Brecher (17), ein Zwischenbunker (18) und eine
Blasmaschine (21) nachgeschaltet sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Brecher (17),
der Zwischenbunker (19) und die Blasmaschine (21) leicht
rückbar oder auf Raupen verfahrbar sind und daß die Über
gabe zwischen den einzelnen Aggregaten jeweils durch Aus
legerförderer (18, 20) erfolgt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortrieb alter
nativ durch Sprengarbeit erfolgt, wobei die Sprenglöcher
(101, 102) vorzugsweise in parallelen Ebenen zur Ortsbrust
durch eine Bohreinrichtung hergestellt werden, die durch
mechanische Einrichtungen dem Abbaufortschritt folgend vor
wärts bewegt und während des Bohrvorganges vorzugsweise
durch hydraulische Stempel (97 a) verspannt werden kann.
25. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohreinrichtung
aus einem auf Kufen (98) gelagerten Rahmengestell (97)
besteht, an welchem eine Traverse (99) mit mehreren Bohr
maschinen (100) entlang bewegbar ist, und daß die mecha
nischen Vorschubeinrichtungen aus Seilen (96) und dazu
gehörigen Windwerken bestehen.
26. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmige
Bohreinrichtung durch Führungselemente (103) in den
Schrämschlitzen (44) geführt ist und daß eine hochklapp
bare Stahlplatte (105) während des Sprengens einen Schutz
gegen umherfliegende Gesteinsbrocken bildet.
27. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebsar
beit durch eine Schneidkopfmaschine (106) mit Ladeausle
ger (108) erfolgt, wobei die geladenen Ortsberge eben
falls über den fahrbaren Zwischenförderer (16), den Brecher
(17) und den Zwischenbunker (19) der Blasmaschine (21)
zugeführt werden.
28. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrochenen
Ortsberge über die Blasmaschine in Dämmen (22, 127) verblasen
werden, welche die Abbaustrecke (7) und die Begleitrö
schen (23) voneinander trennen.
29. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Versatzdämme
(22) relativ nahe hinter den versatzseitigen Enden (8)
des Strebausbaus (3) mittels in Abbaurichtung vor
wärts bewegbarer Blasleitungsstränge (24, 25, 28, 29) verblasen
und die notwendigen Gleitschalungen (32) über Zugmittel (34)
und dazugehörige, am Strebausbau (3) angebrachte Winden
vorwärts bewegt werden.
30. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleiner
ten Ortsberge in einem hinreichenden Abstand hinter dem
Vortriebsort als nachgiebiges Polster (127) über und neben
dem Streckenausbau eingebracht werden.
31. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme des
beim Abbau entstehenden Zusatzdruckes vorgesehene Streckenaus
bau-Komponente aus türstockartig angeordneten Stempeln be
steht, die im Hangendbereich in Konsolen (112) und an den
Streckenstößen in Konsolen (116, 119) verlagert sind, wobei
letztere über die Übertragungselemente (117, 118) die
Stützkraft schonend in die Streckenstöße einleiten und
einer Bewegung der Streckenstöße in den Streckenquerschnitt
(7) hinein entgegenwirken.
32. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel des
Ausbaus aus teleskopartig in- bzw. aneinander verschieb
baren Bauelementen (113, 114) bestehen, die über beson
dere Vorrichtungen, vorzugsweise Reibungsschlösser (115),
beim Zusammenschieben einen hohen Widerstand erzeugen.
33. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stützstempel
über Gelenke (122) auf Polygonspreizen (120, 121) ab
stützen, die an ihren unteren Enden (123) in die Strecken
sohle eingelassen sind.
34. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polygonstützen
in Richtung auf den Streckenstoß gewölbt ausgebildet sind,
um dem Auswandern der Streckenstöße unter der Einwirkung
des Zusatzdruckes in besonderem Maße entgegenzuwirken.
35. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Strecken
querschnitt dicht abschirmender, nicht nachgiebiger Aus
bau vorgesehen ist, der aus zwei Schalen (125) besteht,
die wahlweise über ein Gelenk (126) miteinander verbun
den sind, und daß eine Nachgiebigkeit von dem über dem
Ausbau angeordneten Versatz (127) bewirkt wird.
36. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Strecken
ausbau über Füße bzw. Flanschen (124) in der Weise auf den
Streckenstößen abstützt, daß die Kraft schonend eingelei
tet wird, und daß die Krafteinleitung dem Auswandern der
Streckenstöße (45) in den Streckenquerschnitt (7) entgegen
wirkt.
37. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht nach
giebiger Streckenausbau (129), der den Streckenquerschnitt (7)
vollständig gegen den über und neben dem Streckenausbau
befindlichen nachgiebigen Versatz (127) abschirmt, vorge
sehen ist, welcher in der Streckenfirste (139) besonders
stark ausgebildet und mit seinen Füßen (128) in die Strecken
sohle eingelassen ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Streckenausbau
zur Aufnahme der durch den Zusatzdruck auftretenden Druck
erscheinungen aus bewehrtem, mineralischem, hydraulisch ab
bindendem Baustoff besteht.
39. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der vorher
gehenden, dadurch gekennzeichnet , daß der Streckenaus
bau aus einer Schalung und einer Bewehrung besteht, die
nach dem Setzen mit mineralischem, hydraulisch abbinden
dem Baustoff verfüllt werden.
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