WO2008043511A1

WO2008043511A1 - Tunnelbohrmaschine sowie anordnung einer tunnelbohrmaschine mit einem transportsystem

Info

Publication number: WO2008043511A1
Application number: PCT/EP2007/008738
Authority: WO
Inventors: Bernhard Sänger
Original assignee: Saenger Bernhard
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2008-04-17
Also published as: DE102006048823A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tunnelbohrmaschine für den Schrägtunnelbau, die einen Hauptrahmen (20) aufweist, an dem ein Bohrkopf (16) rotierend angeordnet ist. Der Bohrkopf (16) definiert eine Mittelachse (32) eines zu bohrenden Tunnels (30). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein vom Bohrkopf (16) abgewandter Bereich (38) des Hauptrahmens (20) unterhalb der Mittelachse (32) des Tunnels (30) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Tunnelbohrmaschine sowie Anordnung einer Tunnelbohrmaschine mit einem Transportsystem

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Tunnelbohrmaschine, insbesondere für den Schrägtunnelbau, mit einem Hauptrahmen, an dem wenigstens ein Bohrkopf rotierend angeordnet ist. Der Bohrkopf definiert eine Mittelachse eines Tunnels, wobei eine Bohrkopfachse, eine Maschinenachse und die Tunnelachse mit Abständen zueinander angeordnet sein können und nicht notwendiger weise achsparallel sein müssen, im Verhältnis zum Bohrdurchmesser aber sehr eng beieinander liegen. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung einer Tunnelbohrmaschine mit einem Transportsystem.

Derartige Tunnelbohrmaschinen sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 042 963 A1 bekannt. Darin ist eine Tunnelbohrmaschine mit einem Hauptrahmen gezeigt, an dem der Bohrkopf rotierend befestigt ist. Im Verlauf des Bohrvorgangs erzeugt der Bohrkopf eine Tunnelröhre, deren Mittelachse im Wesentlichen deckungsgleich mit der Mittelachse des die Tunnelröhre erzeugenden Bohrerkopfs ist. Der Hauptrahmen dieser Tunnelbohrmaschinen erstreckt sich entlang der Tunnelmittelachse.

Es sind auch Tunnelbohrmaschinen mit einem Hauptrahmen bekannt, bei denen der Hauptrahmen ausgehend vom Bohrkopf in Richtung der Tunneldecke über der Tunnelmittelachse verläuft. Aufgabe und Lösung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tunnelbohrmaschine sowie eine Anordnung einer Tunnelbohrmaschine mit einem Transportsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels der eine durchgehende logistische Versorgung der Tunnelbohrmaschine realisierbar ist, die unabhängig von der Tunnelbohrmaschine ist. Darüber hinaus sollen weitere Nachteile der bekannten Tunnelbohrmaschinen mit der Erfindung verbessert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Tunnelbohrmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Manche der nachfolgenden, jedoch nicht erschöpfend aufgezählten Merkmale und Eigenschaften werden teilweise nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander sowohl für die Tunnelbohrmaschine als auch für die Anordnung. Weiterhin ist die Reihenfolge der aufgelisteten Merkmale nicht bindend sondern kann vielmehr entsprechend einer optimierten Tunnelbohrmaschine beziehungsweise einer optimierten Anordnung geändert werden.

Erfindungsgemäß ist bei einer Tunnelbohrmaschine, die insbesondere im Schrägtunnelbau, bei Schrägschächten und allen anderen Tunneln beziehungsweise Schächten, die nicht horizontal verlaufen Anwendung findet und die einen Hauptrahmen aufweist, an dem wenigstens ein eine Mittelachse eines zu bohrenden Tunnels definierender Bohrkopf rotierend angeordnet ist, ein vom Bohrkopf abgewandter Bereich des Hauptrahmens wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen unterhalb der Mittelachse des Tunnels angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Aufbau einer Tunnelbohrmaschine stellt sich, insbesondere bei so genannten offenen Tunnelbohrmaschinen, als besonders vorteilhaft dar. Dies deshalb, da durch den wenigstens abschnittsweise unter die Mittelachse des Tunnels abgesenkten Hauptrahmen oberhalb des Hauptrahmens erheblich mehr Platz zur Verfügung steht, als bei den bekannten Tunnelbohrmaschinen. Dadurch ist es beispielsweise für Bedienpersonal möglich, sich auch bei Tunnelbohrmaschinen mit vergleichsweise kleinen Durchmessern oberhalb des Hauptrahmens im Wesentlichen bis in den Bereich des Bohrkopfes zu bewegen. Des weiteren können beispielsweise nötige und im Tunnelbau gängige Sicherungsarbeiten im Firstbereich des Tunnels schon direkt nach dem Tunnelbohrvorgang direkt hinter dem Bohrkopf mit mehr Platz vorgenommen werden, wobei auch die Arbeitssicherheit aufgrund der Erfindung möglichen weitere Stege erhöht wird. Eine Lagerung, beispielsweise von Material für die Tunnelsicherung und den Tunnelausbau wie beispielsweise Anker oder Stahlmatten oder dergleichen sowie Betriebsmittel für die Tunnelbohrmaschine, ist in diesem Bereich möglich, wobei dieser Bereich im Wesentlichen auch ergonomisch gut zugänglich ist. Auch die Möglichkeit der Bohrung von längeren Ankern zur Firstsicherung ist durch die Erfindung und den mit der Erfindung verbundenen vergrößerten Platz oberhalb des Hauptrahmens vorteilhaft gegeben.

Diese Ausführung stellt eine Verbesserung der Situation in einem Bereich oberhalb des Bohrkopfes bei bekannten Tunnelbohrmaschinen dar, insbesondere im Schrägtunnelbau. Dies besonders auch deswegen, da ein von der Tunnelbohrmaschine unabhängiges und ökonomisch sinnvolles Logistiksystem vor allem bei kleinen Tunnelbohrmaschinen nicht bis direkt an den Bohrkopf geführt werden kann. Bedienpersonal kann bei den Tunnelbohrmaschinen nur umständlich im Bereich des Bohrkopfs eine nötige Firstsicherung durchführen. Insbesondere im Schrägtunnelbau rutscht ab einer Steigung von etwa 30 bis 35° das Abraumgut beziehungsweise Bohrklein selbstständig im Bohrschacht ab, ohne dass eine entsprechende Fördereinheit für den Abtransport vorgesehen werden muss. Ein Logistiksystem zur Ver- und Entsorgung der Tunnelbohrmaschine, beispielsweise mit Energie, Wasser, Druckluft oder dergleichen, sowie der Transport von Personen sollte also nicht in einem Bereich vorgesehen werden, der unterhalb der Tunnelachse liegt. Durch das Absenken des Hauptrahmens ist es ermöglicht, ein Logistiksystem, insbesondere eine Versorgungsbahn, beispielsweise eine Seilbahn oder vorzugsweise eine Einschienenhängebahn, im Deckenbereich des Tunnels hinter beziehungsweise über der Tunnelbohrmaschine ununterbrochen beispielsweise vom Portal beziehungsweise der Betriebseinrichtungs-Fläche (BE-Fläche) bis kurz hinter den Bohrkopf zu führen. Damit entfällent seither nötige Umschlagstellen und/oder Lagerplatz und/oder zusätzliche Fördereinrichtungen auf der Tunnelbohrmaschine und/oder einer Rückfallsicherung beziehungsweise im Bereich einer Rückfallsicherung und/oder einem Nachläufer beziehungsweise im Bereich eines Nachläufers, der von der Tunnelbohrmaschine gezogen wird.

Ein weiterer Vorteil des abgesenkten Hauptrahmens ist, dass Kräfte und Momente, die durch den an die Tunnelbohrmaschine angehängten Nachläufer in den Hauptrahmen eingebracht werden, deutlich verringert werden beziehungsweise besser geführt werden können.

Als Hauptrahmen wird erfindungsgemäß der Teil der Tunnelbohrmaschine verstanden, an dem im Wesentlichen alle für die Tunnelbohrmaschine relevanten Bauteile unmittelbar oder mittelbar befestigt sind. Als Beispiel für diese Bauteile gelten unter anderem so genannte Gripper, Rückfallsicherungen, Antriebsvorrichtungen und Lagervorrichtungen für den Bohrkopf oder dergleichen, Vorrichtungen für die Energieverteilung oder dergleichen, Bedienunterstände und selbstverständlich noch weite- re Bauteile. Der Bohrkopf ist vorteilhaft an einer vorderen Seite beziehungsweise Stirnseite des vorzugsweise im Wesentlichen länglich ausgebildeten Hauptrahmens befestigt, wobei die Stirnseite dem zu bohrenden Material zugewandt ist. Der Bohrkopf definiert die reale Mittelachse des Tunnels während des Vortriebs, indem er einen Tunnel mit einem Durchmesser bohrt, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Bohrkopfes entspricht.

In der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe Abraumgut und Bohrklein und gegebenenfalls weitere Begriffe mit gleicher beziehungsweise ähnlicher Bedeutung genannt. Diese Begriffe beschreiben alle unterschiedliche Materialarten, die während eines Bohrvorgangs mit einer Tunnelbohrmaschine mittels des Bohrkopfs aus einem zu bohrenden Felsen oder dergleichen entfernt werden. Es versteht sich aber, dass auch wenn lediglich einer dieser Begriffe genannt ist, dieser Begriff stellvertretend für die anderen Begriffe verwendet wird.

Die Anordnung des Hauptrahmens zumindest abschnittsweise unterhalb der Mittelachse des Tunnels kann so erfolgen, dass nur vergleichsweise kleine Bereiche des Hauptrahmens unterhalb der Mittelachse angeordnet sind. Auch kann der Hauptrahmen bis in den Bereich des Tunnelbodens oder knapp darüber geführt sein, wodurch Momenten- Einwirkungen auf den Hauptrahmen, beispielsweise durch einen Nachläufer, weiter verringert würden. In der praktischen Anwendung der erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine kann der Hauptrahmen beliebig zwischen den beiden beschriebenen Positionen angeordnet werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Hauptrahmen asymmetrisch ausgebildet. Durch die asymmetrische Ausbildung des Hauptrahmens kann noch mehr Platz oberhalb des Hauptrahmens bereit gestellt und ebenfalls in vorstehend beschriebener Weise genutzt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Bereich des Hauptrah- mens, der im Wesentlichen unterhalb der Mittelachse angeordnet ist, etwa eine Länge von zwei Dritteln der Gesamtlänge des Hauptrahmens auf. Die Länge des Bereichs des Hauptrahmens, der unterhalb der Mittelachse des Tunnels angeordnet ist, kann jedoch den jeweiligen Bedürfnissen beziehungsweise Anwendungen der Tunnelbohrmaschine im Einsatz angepasst werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Hauptrahmen wenigstens einen im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Tunnels verlaufenden Rahmenabschnitt auf, der mit einem in einem Winkel zur Mittelachse des Tunnels verlaufenden Rahmenabschnitt verbunden ist, wobei vorzugsweise der in einem Winkel verlaufende Rahmenabschnitt im Bereich des Bohrkopfes angeordnet ist. Der Rahmen verläuft ausgehend vom Bohrkopf vorzugsweise etwa parallel zur Mittelachse, insbesondere jedoch wenigstens so, dass ein Antriebsmodul stabil, sicher und den Anforderungen entsprechend an dem Hauptrahmen befestigt werden kann. Ein derartiges Antriebsmodul bestehend im Allgemeinen aus mehreren Motoren für die Rotationsbewegung des Bohrkopfes, wobei die Motoren im Allgemeinen um eine Bohrkopfmittelachse herum verteilt angeordnet sind. Es kann auch ausreichen, wenn der Hauptrahmen in einem Winkel zu dem Bereich des Antriebsmoduls angeordnet ist, sofern der Hauptrahmen die durch das Antriebsmodul erzeugten Kräfte den Anforderungen entsprechend aufnehmen kann.

An diesen im Wesentlichen parallel zur Mittelachse verlaufenden ersten Abschnitt schließt sich ein in einem Winkel zur Mittelachse verlaufender Abschnitt des Hautrahmens an, der den Verlauf des Hauptrahmens auf den Tunnelboden zu abknickt. Dieser abgewinkelt verlaufende zweite Abschnitt kann sich beispielsweise so weit erstrecken, dass er auch einen Endbereich des Hauptrahmens bildet. Es kann sich aber auch ein weiterer, dritter Abschnitt an den abgewinkelten zweiten Abschnitt an- schließen, der, wie der erste Abschnitt, im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Tunnels verläuft, so dass der Hauptrahmen im Wesentlichen eine Z- oder Blitzform aufweist. Der Verlauf des Hauptrahmens ist vorzugsweise so gewählt, dass Kräfte und Momente, die in den Hauptrahmen eingeleitet werden, möglichst klein sind beziehungsweise dass sich Spannungslinien im Material des Hauptrahmens gleichmäßig verteilen, beispielsweise homogen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Hauptrahmen zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet und/oder weist wenigstens einen Innenkanal auf, insbesondere zum Abtransport beispielsweise von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen im Schrägtunnelbau aus dem Bereich der Tunnelbohrmaschine. Zur Erhöhung der Stabilität eines hohl ausgebildeten Hauptrahmens kann dieser im Inneren beispielsweise Spanten, so genannte Holland-Profile oder dergleichen aufweisen. Durch die hohle Ausbildung beziehungsweise durch das Vorsehen eines Innenkanals oder dergleichen können im Inneren des Hauptrahmens beispielsweise Versorgungsleitungen angeordnet sein, wie Pneumatik-, Hydraulik- oder andere Energieleitungen.

Das Abraumgut wird von Schaufeln am Außenumfang des Bohrkopfes bei der Rotation des Bohrkopfes aufgenommen und durch Öffnungen im Bereich der Schaufeln in einen Innenbereich des Bohrkopfes geleitet, wenn sich die entsprechende Schaufel im Wesentlichen am höchsten Punkt des gebohrten Tunnels befindet, ähnlich wie bei einem Wasserschöpfrad. In diesem Innenbereich wird das Abraumgut durch den Bohrkopf hindurch zu einer weiteren Ausnehmung im Bohrkopf geleitet, die auf der dem Hauptrahmen zugewandten Seite des Bohrkopfes angeordnet ist. Durch diese Ausnehmung fällt das Abraumgut in einen Bereich hinter den Bohrkopf, in dem auch der Hauptrahmen angeordnet ist. Das Abraumgut kann selbstverständlich auch aus dem Bohrkopfinnenbereich in diesen Bereich hinter den Bohrkopf geleitet oder transportiert werden, beispielsweise mittels einer entsprechenden Transportvorrichtung.

In Bereichen des Tunnels, deren Steigung ausreichend gering beziehungsweise kleiner als etwa 20° ist, kann das Abraumgut beispielsweise auf ein entsprechendes Transportband gefördert werden, das vorzugsweise auch bis zur Fertigstellung des Tunnels im waagerechten Bereich des Tunnels verbleibt. Diese Bereiche sind beispielsweise Tunneleingänge beziehungsweise Tunnelausgänge oder Bereiche, in denen wegen sich ändernder geologischer Bedingungen der Verlauf des Tunnels geändert werden muss. Sobald die Steigung des zu bohrenden Tunnels die vorstehend genannte Neigung erreicht, kann ein Abtransport des Abraumgutes direkt am Bohrkopf unterbleiben, da sich ja das Abraumgut dem Gefälle beziehungsweise der Schwerkraft folgend selbst aus dem Bereich des Bohrkopfes entfernt. Ab einer gewissen Steigung würde jedoch das Abraumgut aus der Ausnehmung im Bohrkopf auf den Hauptrahmen treffen und unkontrolliert an dem Hauptrahmen vorbeifallen. Durch die hohle Ausbildung des Hauptrahmens kann das Abraumgut jedoch aus der Ausnehmung im Bohrkopf übernommen werden und in einen Bereich am Tunnelboden hinter dem Bohrkopf geführt werden. Vorzugsweise wird in einem Bereich des Tunnels, dessen Steigung deutlich unter etwa 20° liegt, die Transportvorrichtung verwendet, um das Abraumgut aus dem gebohrten Tunnel entfernen zu können.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Hauptrahmen Klappen auf, insbesondere in den Endbereichen des Hauptrahmens, um einen hohlen Innenbereich und/oder wenigstens einen Innenkanal des Hauptrahmens für den Abtransport beispielsweise von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen freizugeben oder zu verschließen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung lenkt eine Freigabeklappe an einem dem Bohrkopf zugewandten Endbereich des Hauptrahmens Abraum beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen in einen Bereich unterhalb und/oder einen Innenbereich des Hauptrahmens der Tunnelbohrmaschine um. Derartige Klappen können beispielsweise hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder manuell betätigt werden. Die Antriebe sind vorzugsweise so angeordnet, dass Abraumgut keine Schäden an ihnen verursachen kann. Die Klappen können beispielsweise einen Weg durch das Innere des Hauptrahmens freigeben oder auch Zugänge zu Bedienelementen im Inneren des Hauptrahmens sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Innenbereich des Hauptrahmens eine Transportvorrichtung, insbesondere ein Transportband für den Transport von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen angeordnet. Diese Transportvorrichtung im Innenbereich des Hauptrahmens ist vorteilhaft, wenn ein Bereich des Hauptrahmens sehr nah am Tunnelboden verläuft und deswegen keine externe Transportvorrichtung angeordnet werden kann. Wie vorstehend bereits beschrieben, ist eine derartige Transportvorrichtung meistens jedoch nur bis zu einer bestimmten Grenzsteigung verwendbar. Übersteigt die Tunnelneigung diese Grenzsteigung, die etwa im Bereich von 20°, insbesondere im Bereich des Schüttwinkels beziehungsweise Böschungswinkel des Abraumgutes liegt, kann die Transportvorrichtung beispielsweise aus dem Innenbereich des Hauptrahmens entfernt werden oder um beispielsweise 2 bis 3m in eine von dem Bohrkopf abgewandte Richtung verschoben werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch eine Anordnung bestehend aus einer vorstehend beschriebenen Tunnelbohrmaschine und einem Transportsystem im Bereich eines Tunnels gelöst, wobei das Transportsystem für die Zufuhr und Abfuhr von Gegenständen und Personen ausgebildet ist. Es ist im Wesentlichen oberhalb der Mittelachse des Tunnels angeordnet und erstreckt sich bis in einen Bereich des Bohrkopfes. Besonders bevorzugt ist das Transportsystem an der Tunneldecke befestigt. So kann insbesondere im Schrägtunnelbe- reich in der Tunnelsohle Abraumgut abgeführt werden, ohne dass das Transportsystem gefährdet wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Transportsystem eine von der Tunnelbohrmaschine unabhängige Einschienenhängebahn. Das Vorsehen einer Einschienenhängebahn insbesondere an der Tunneldecke zeigt sich vorteilhaft, da diese mittels Deckenankern oder an Deckenankern, die zur Firstsicherung hinter dem Bohrkopf in die Tunneldecke eingebracht werden, montiert werden können. Wenn die Schiene der Einschienenhängebahn aus einzelnen Schienensegmenten zusammengesetzt wird, kann ein Schienenelement einer bestimmten Länge hinter dem Bohrkopf montiert werden, wenn der Bohrkopf einen entsprechenden Vorschub seit der letzten Montage eines Schienenelements vollzogen hat. Ein umständliches und zeitintensives Nachspannen oder ein Umhängen eines Tragseils oder dergleichen, wie dies bei einer Seilbahn der Fall wäre, ist bei der Einschienenhängebahn nicht nötig.

In einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Schiene der Einschienenhängebahn ausgehend von einem Portal beziehungsweise einer BE-Fläche ohne Unterbrechung bis in den Bereich des Bohrkopfes. Auf diese Weise ist ein lückenloser und unterbrechungsfreier Transport möglich, wobei eine Unterbrechung seither beispielsweise durch einen so genannten Umschlagbahnhof auf dem Nachläufer hervorgerufen wurde, ausgehend vom Bergeinstieg bis in den Bereich des Bohrkopfes. Ein manuelles Tragen von Gegenständen in den Bohrkopfbereich ist im Wesentlichen nicht mehr nötig.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Einschienenhängebahn Bereiche mit Weichen und/oder Bereiche für einen Begegnungsverkehr auf. Mittels der Weichen können Züge der Einschienenhängebahn beispielsweise in Kavernen oder andere Tunnel umgeleitet werden. Der Bereich für den Begegnungsverkehr ist dann nötig, wenn zwei Züge gemeinsam eine Einschienenhängebahn-Schiene verwenden und in entgegengesetzte Richtungen fahren.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Bereich unterhalb des Hauptrahmens der Tunnelbohrmaschine eine weitere Transportvorrichtung für den Abtransport von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein o- der dergleichen angeordnet, beispielsweise ein Transportband. Dieses kann zusätzlich oder alternativ zu einem Förderband in dem Hauptrahmen vorgesehen sein. Ein temporärer Einsatz des Förderbandes, beispielsweise in schwierigen Situationen, ist ebenfalls möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an die Tunnelbohrmaschine ein Nachläufer angehängt.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwi- schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausführungsformen weisen teilweise Merkmale auf, die die anderen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung nicht aufweisen. Die Merkmale können jedoch, ohne den Rah- men der Erfindung zu verlassen, beliebig miteinander kombiniert werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig.1 eine entlang einer vertikalen Mittelebene geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung einer ersten Ausführungsform, bestehend aus einer Tunnelbohrmaschine, die einen abschnittsweise unter der Tunnelachse angeordneten Hauptrahmen aufweist, und weiter bestehend aus einer Einschienenhängebahn,

Fig.2 eine entlang einer vertikalen Mittelebene geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung einer zweiten Ausführungsform mit einer Transportvorrichtung im Inneren des Hauptrahmens der Tunnelbohrmaschine beispielsweise beim im Wesentlichen waagrechten Tunnelbohrvorgang, sowie

Fig.3 eine entlang einer vertikalen Mittelebene geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig.2, jedoch ohne die Transportvorrichtung im Inneren des Hauptrahmens der Tunnelbohrmaschine im Schrägtunnelbohrvorgang.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In der Fig.1 ist eine Anordnung 10 mit einer Tunnelbohrmaschine 12 und einer Einschienenhängebahn 14 als Transportsystem gezeigt. Die Tunnelbohrmaschine 12 weist einen Bohrkopf 16 auf, der mittels einer Antriebsvorrichtung 18 mit einem Hauptrahmen 20 verbunden ist. Mit dem Hauptrahmen 20 sind weitere Bauteile verbunden, wie beispielsweise so genannte Gripper 22, Teile einer Entstaubungsanlage 24, eine Rückfallsicherung 26 sowie ein so genannter Nachläufer 28. Die Tunnelbohrmaschine 12 befindet sich in der Fig.1 in einem mittels des Bohrkopfes 16 erzeugten Tunnel 30, wobei der Bohrkopf beim Bohren eine Mittelachse 32 des Tunnels 30 definiert. Der Tunnel 30 ist, zumindest im dargestellten Abschnitt, ein so genannter Schrägtunnel, der in einem Winkel zu einer horizontalen Ebene 31 verläuft.

Der Hauptrahmen 20 weist im beschriebenen Beispiel im Wesentlichen drei Bereiche auf, nämlich einen Bohrkopfbereich 34, einen Mittelbereich 36 sowie einen Nachläuferbereich 38, wobei der Bohrkopfbereich 34 und der Nachläuferbereich 38 im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 32 verlaufen. Der Mittelbereich 36 verläuft in einem Winkel zur Mittelachse 32 und verbindet den Bohrkopfbereich 34 mit dem Nachläuferbereich 38.

Der Hauptrahmen 20 weist einen durchgängig hohlen Innenbereich 40 auf, der wenigstens in einem dem Bohrkopf 16 zugewandten Endbereich 42 mittels einer Klappe 44 im Wesentlichen verschließbar ist. Diese Klappe 44 ist mittels einer Hydraulikvorrichtung 46 betätigbar. Mittels der Klappe 44 kann ein Weg für Abraumgut oder dergleichen durch den Hauptrahmen 20 gemäß Pfeil 60 oder an dem Hauptrahmen 20 vorbei geleitet werden, beispielsweise in einen Bereich 62 unterhalb des Hauptrahmens 20 gemäß Pfeil 64. Der Weg gemäß Pfeil 60 wird vorzugsweise gewählt, wenn die Steigung des Tunnels 30 im Wesentlichen kleiner als 18° ist. In dem Bereich 62 unterhalb der Tunnelbohrmaschine 12 kann, wenn der Weg gemäß Pfeil 64 freigegeben ist, eine nicht dargestellte Transportvorrichtung zum Abtransport des Abraumguts angeordnet sein, beispielsweise ein Transportband.

Durch die Anordnung des Hauptrahmens 20 im Wesentlichen unterhalb der Mittelachse 32, ist in einem Bereich 48 oberhalb der Mittelachse 32 ein großer Stau- und Arbeitsraum 50 geschaffen, der insbesondere im Schrägtunnelbau sehr vorteilhaft ist. In diesem Bereich 48 können beispielsweise Betriebsmittel und Bauteile 52 gelagert werden und Bedienpersonal 54 kann sich darin im Wesentlichen ergonomisch angemessen bewegen. Diese Bewegungsfreiheit ist beispielsweise notwendig, um Sicherungen beispielsweise mittels Sicherungsankern 56 an der Tunneldecke 58 anzubringen. Diese Sicherungsanker 56 werden mittels Bohrvorrichtungen 57 in den Berg eingebracht, die durch das vergrößerte Platzangebot ebenfalls vergleichsweise groß ausgebildet sein können und dementsprechend längere Sicherungsanker 56, zumindest jedoch längere Abschnitte der Sicherungsanker 56 in einem Bohrvorgang in den Berg einbringen. Weiterhin wird durch den abgesenkten Hauptrahmen 20 vorteilhaft erreicht, dass die Einschienenhängebahn 14 bis in einen Bereich direkt hinter den Bohrkopf 16 geführt werden kann. So kann ein Logistiksystem bereitgesellt werden, das ausgehend von einem Lagerplatz, beispielsweise einer Kaverne oder im Bereich des Bergeinstiegs, ununterbrochen bis an den Bohrkopf 16 geführt ist.

Die Tunnelbohrmaschine 112 im waagrechten Vortrieb der in Fig.2 dargestellten Anordnung 110 weist ebenfalls einen im Wesentlichen hohl ausgebildeten Hauptrahmen 114 auf, der abschnittsweise unterhalb einer Tunnelmittelachse 118 angeordnet ist. Durch den gesamten Innenbereich 116 des Hauptrahmens 114 erstreckt sich eine als Transportband ausgebildete Transportvorrichtung 120, wobei die Klappe 130 dazu vollständig aufgeschwenkt ist, um den Innenbereich 116 freizugeben. In dem dem Bohrkopf 122 zugewandten Bereich 124 des Hauptrahmens 114 erstreckt sich die Transportvorrichtung 120 bis in den Innenbereich 126 des Bohrkopfes 122. Am gegenüberliegenden Endbereich der Transportvorrichtung 120 endet diese im Bereich eines so genannten Grobkornabscheiders 128.

Mittels des Bohrkopfes 122 abgetragenes Abraumgut wird in der Anordnung 110 in Fig.2, wie bereits vorstehend beschrieben, gemäß Pfeil 132 vom oberen Bereich des Bohrkopfes 122 der Transportvorrichtung 120 zugeführt. Diese transportiert das Abraumgut dann durch den Hauptrahmen 114 zum Grobkornabscheider 128, in dem das Abraumgut in bekannter Weise nach Größe sortiert wird. Die Übergabe des Abraumgutes von der Transportvorrichtung 120 zum Grobkornabscheider 128 erfolgt dabei deutlich unterhalb der Tunnelachse 118, wodurch eine Fallhöhe des Abraumgutes verringert wird, was insbesondere bei größeren Abraumteilen von Bedeutung ist.

In Fig.2 ist weiterhin eine Ausnehmung 134 im vorderen Bodenbereich 136 des Hauptrahmens 114 zu erkennen. Über diese Ausnehmung 134 kann im waagrechten Vortrieb beispielsweise die Staubabsaugung vorgenommen werden.

In Fig.3 ist die Anordnung der Tunnelbohrmaschine aus Fig.2 im Schrägtunnelvortrieb wie in Fig.1 dargestellt. Die in Fig.3 gezeigte Anordnung 210 weist ebenfalls eine Tunnelbohrmaschine 212 mit Hauptrahmen 214 und Bohrkopf 216 auf. Im Unterschied zur Anordnung in Fig.2 ist in Fig.3 jedoch die Klappe 218 abgesenkt, so dass der Innenraum 220 des Hauptrahmens 214 im Wesentlichen verschlossen ist. Der Abtransport des Abraumgutes erfolgt wegen der abgesenkten Klappe 218 entlang eines anderen Weges wie in Fig.2, wobei der Weg in Fig.3 durch den Pfeil 222 dargestellt ist.

Der Weg des Abraumgutes verläuft hier aus dem Inneren 224 des Bohrkopfes 216 in vorstehend beschriebener Weise auf den Hauptrahmen 214 zu. Das Abraumgut wird dann jedoch von der Klappe 218 zu der Ausnehmung 226 umgeleitet, auf die ein Fallrohr 228 folgt. Dieses mündet in einem Bereich 230, in dem hier beispielhaft ein weiteres Rohr 232 angeordnet ist, um das Abraumgut zu leiten, beispielsweise zu dem Grobkornabscheider 238. Ausgehend von dem Grobkornabscheider 238 können dann beispielsweise vergleichsweise großvolumigere Abraumteile einem Transportsystem, beispielsweise einer Einschienenhängebahn zugeführt werden und die vergleichsweise kleinvolumigeren Ab- raumteile beispielsweise entlang dem Boden des Bohrschachts abtransportiert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Tunnelbohrmaschine, insbesondere für den Schrägtunnelbau, mit einem Hauptrahmen (20, 114, 214), an dem wenigstens ein Bohrkopf (16, 122, 216) rotierend angeordnet ist, wobei der Bohrkopf (16, 122, 216) eine Mittelachse (32, 118) eines zu bohrenden Tunnels (30) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Bohrkopf (16 122, 216) abgewandter Bereich (38) des Hauptrahmens (20, 144, 214) wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen unterhalb der Mittelachse (32, 118) des Tunnels (30) angeordnet ist.

2. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrahmen (20, 114, 214) asymmetrisch ausgebildet ist.

3. Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (38) des Hauptrahmens (20, 144, 214), der im Wesentlichen unterhalb der Mittelachse (32, 118) angeordnet ist, etwa eine Länge von zwei Dritteln der Gesamtlänge des Hauptrahmens (20, 114, 214) aufweist.

4. Tunnelbohrmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrahmen (20, 114, 214) wenigstens einen im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (32, 118) des Tunnels (30) verlaufenden Rahmenabschnitt (34, 38) aufweist, der mit einem in einem Winkel zur Mittelachse (32, 118) des Tunnels (30) verlaufenden Rahmenabschnitt (36) verbunden ist, wobei vorzugsweise der in einem Winkel verlaufende Rahmenabschnitt (36) im Bereich des Bohrkopfes (16, 122, 214) angeordnet ist.

5. Tunnelbohrmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrahmen (20, 114, 214) zumindest abschnittsweise einen hohl ausgebildeten Innenbereich (40, 116, 220) und/oder wenigstens einen Innenkanal aufweist, insbesondere zum Abtransport beispielsweise von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen im Schrägtunnelbau aus dem Bereich der Tunnelbohrmaschine (12, 112, 212).

6. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrahmen (20, 114, 214) Klappen (44, 130, 218) aufweist, insbesondere in den Endbereichen (42) des Hauptrahmens (20, 114, 214), um einen hohlen Innenbereich (40, 116,220) und/oder den wenigstens einen Innenkanal des Hauptrahmens (20, 114, 214) für den Abtransport beispielsweise von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen freizugeben.

7. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabeklappe (44, 130, 218) an einem dem Bohrkopf (16, 120, 216) zugewandten Endbereich (42) des Hauptrahmens (20, 114, 214) Abraum beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen in einen Bereich (62, 230) unterhalb und/oder einen Innenbereich (40, 116, 220) des Hauptrahmens (20, 114, 214) der Tunnelbohrmaschine (12, 112, 212) umlenkt.

8. Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich (40, 114, 214) des Hauptrahmens (20, 114, 214) eine Transportvorrichtung (120), insbesondere ein Transportband für den Transport von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen angeordnet ist.

9. Anordnung wenigstens bestehend aus einer Tunnelbohrmaschine (12, 112, 212) insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche und einem Transportsystem (14) im Bereich eines Tunnels (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (14) für die Zufuhr und Abfuhr von Gegenständen (52) und Personen (54) ausgebildet ist, im Wesentlichen oberhalb der Mittelachse (32, 118) des Tunnels (30) angeordnet ist und sich bis über den Hauptrahmen erstreckt, vorzugsweise bis in einen Bereich des Bohrkopfes (16, 120, 216).

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (14) eine von der Tunnelbohrmaschine (12, 112, 212) unabhängige Einschienenhängebahn (14) ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schiene der Einschienenhängebahn (14) ausgehend von einem Portal beziehungsweise einer BE-Fläche ohne Unterbrechung bis in den Bereich des Bohrkopfes (16, 120, 216) erstreckt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einschienenhängebahn (16) Bereiche mit Weichen und/oder Bereiche für einen Begegnungsverkehr aufweist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich (62, 230) unterhalb des Hauptrahmens (20, 114, 214) der Tunnelbohrmaschine (12, 112, 212) eine weitere Transportvorrichtung für den Abtransport von Abraumgut beziehungsweise Bohrklein oder dergleichen angeordnet ist, beispielsweise ein Transportband.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die Tunnelbohrmaschine (12, 112, 212) ein Nachläufer (28) angehängt ist und vorzugsweise auch eine Rückfallsicherung (26).