DE3100204C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild zum Vor­ treiben von Tunneln oder Strecken im Bergbau, insbesondere für solche Strecken, bei denen Hartgestein mit nicht standfesten Bodenschichten abwechselt, mit einem sich drehenden Bohrkopf und hydraulischen Vorschubzylindern, die auf eingebaute Tübbings einer Tunnelauskleidung abstützbar sind, wobei hinter dem Bohrkopf mindestens zwei hydraulisch angetriebene, radial gerichtete Preßstempel angeordnet sind, die durch entsprechend ausgebildete Durchlässe im Schutzschild gegen die ausgebohrte Tunnelwand abstützbar sind, und in axialer Richtung hinter den ersten Preßstempeln eine weitere, hydraulisch angetriebene, radial gerichtete Preßstempel aufweisende Abstützeinrichtung angeordnet ist, und wobei ein hydraulisches Antriebssystem vorgesehen ist, durch das wahlweise oder gemeinsam die vorderen und die hinteren Preßstempel der Abstützeinrichtungen beaufschlagbar sind.

Aus der DE-OS 25 34 984 ist eine Tunnelvortriebsmaschine zu entnehmen, wobei der Schild in einen vorderen und hinteren Teil unterteilt ist. Der vordere Teil des Schildes kann ge­ meinsam mit dem Bohrkopf relativ zum hinteren Schildteil ver­ schoben werden, wofür Vorschubpressen vorgesehen sind. Der hintere Schildteil wird dabei über Pressen gegen das Vorderende der Tunnelauskleidung abgestützt.

Aus der DE-OS 28 51 742 ist ein Vortriebsschild mit darin verlagerter Vortriebsmaschine bekanntgeworden, wobei der Schild als Spreizschild mit mehreren gelenkig miteinander ver­ bundenen und mittels einer Spreizvorrichtung abspreizbaren Spreizsegmenten ausgebildet ist. Dadurch soll eine zuver­ lässige Verspannung des Schildes im Ausbruchraum erreichbar sein und zugleich die Steuerbarkeit des Schildes verbessert werden.

Bekannte Vortriebsschilde für den Abbau von Hartgestein mit Einrichtungen zur seitlichen Abstützung sind nur dann ein­ setzbar, wenn die Reaktionskräfte des Bohrkopfes durch verti­ kale und seitliche Abstützungen und eine Verspanneinrichtung aufgenommen werden können. Das setzt aber voraus, daß die zu durchfahrenden Strecken durchwegs standfeste Bodenschichten aufweisen. Bei nicht standfesten Bodenschichten hingegen be­ steht die Gefahr, daß die Reaktionskräfte von den Boden­ schichten nicht mehr oder nicht ausreichend aufgenommen werden können, so daß der Vorschub des Vortriebsschildes behindert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vor­ triebsschild der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auch in klüftigem, nicht standfesten Gebirge ein sicheres Abtragen der Vorschubkräfte in das Gebirge möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Vortriebsschild im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Ab­ stützeinrichtung im ausgebauten Tunnelbereich gegen die einge­ baute Tunnelauskleidung abstützbar ist, daß der Schutzschild unter Zwischenschaltung von hydraulisch in der Länge veränder­ lichen Führungsstäben an der weiteren Abstützeinrichtung ab­ stützbar ist und daß Vorschubzylinder zwischen Schutzschild und dem Bohrkopf vorgesehen sind. Bei einer bevorzugten Aus­ führungsform der Erfindung weisen die Durchlaßöffnungen im Schutzschild für die vorderen Preßstempel seitliche Führungen durch den Schutzschild auf. Auch sind vorzugsweise die Preß­ stempel derart ausgebildet und angeordnet, daß sich ihre Außenfläche in der Ruhestellung etwa in der äußeren Ebene des Schutzschildes befindet.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Vorschubzylinder zum separaten Vortrieb des Bohrkopfes gegen Ansätze am Schutzschild abgestützt, wobei im hydraulischen Antriebssystem Mittel zum getrennten und/oder gleichzeitigen Antrieb der genannten Preßzylinder vorgesehen sein können. Das Stütz- und Verbindungssystem für die im hinteren Teil angeordneten Hydraulikzylinder besteht aus einem räumlich, fachwerkartig angeordneten Stabsystem, wobei die Fachwerkstäbe als doppelt wirkende Hydraulikzylinder ausgebil­ det sind. Das Getriebegehäuse des Bohrkopfes ist vorzugsweise beiderseits mit Tragarmen oder Führungsarmen versehen, welche in entsprechenden Führungen des Schutzschildes gleitbar ange­ ordnet sind, so daß die Reaktionskräfte vom Drehmoment des Bohrkopfes unmittelbar in den Schutzschild einführbar sind, der Bohrkopf aber trotzdem in allen Richtungen kippbar geführt wird. Nach der Erfindung kann schließlich das Getriebegehäuse für den Bohrkopf über Gleitführungen im Schutzschild geführt sein.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es in Abhängigkeit von dem Zustand der Bodenschichten mög­ lich ist, den Vortriebsschild wahlweise unmittelbar hinter dem Bohrkopf und/oder im Bereich der bereits eingebauten Tübbinge abzustützen. Ergibt sich, daß im Bereich eines der vorge­ sehenen Preßzylinder die Standfestigkeit des Gebirges nicht ausreicht, kann die Abstützung in dem Bereich der bereits ein­ gebauten Tübbings oder dergleichen vorgenommen werden.

Vorteilhaft ist ferner, daß für den Schutzschild einerseits und den Bohrkopf andererseits separat angeordnete Vortriebs­ zylinder vorgesehen sind, die wahlweise auf den Schutzschild und den Bohrkopf oder auf einen der angegebenen Teile wirken können. Auf diese Weise ist es im Gegensatz zu den bekannten Vortriebsschilden oder Vortriebsanlagen möglich, den Vor­ triebsschild den jeweils vorhandenen geologischen Verhält­ nissen anzupassen. Es versteht sich, daß gemäß dem Sinn der Offenbarung auch hinter dem zweiten angeordneten Preßzylinder noch ein dritter Satz von Preßzylindern angeordnet werden kann, wodurch die Anpassungsfähigkeit des Vortriebsschildes noch erhöht wird. Durch die Erfindung wird ferner der Nachteil beseitigt, daß das Steuern des Bohrkopfes in die Sollrichtung erleichtert wird, was bei Maschinen für Hartgestein bisher immer gewisse Schwierigkeiten bereitet hat. Es versteht sich von selbst, daß durch die Erfindung auch das Steuern des Vortriebsschildes in Kurven erheblich erleichtert wird. In solchen Fällen ist es besonders vorteilhaft, daß durch die Anordnung der hydraulischen Zylinder für den zweiten Satz Preßzylinder in Fachwerk-Anordnung eine Art hydraulisch kardanische Verbindung der vorderen und hinteren Verspann­ einheit gegeben ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Ausbildung so getroffen sein, daß der Schutzschild oder der im Bereich der Antriebsmittel für den Bohrkopf befindliche Schildmantel im Außendurchmesser kleiner sind als der Bohr­ kopfdurchmesser und eine Auflagefläche nur im Sohlenbereich vorgesehen ist.

Es kann des weiteren eine Ausführungsform vorgesehen sein, bei der ein Schutzschild vollkommen entfällt und nur ein dem Schutzschild entsprechendes Maschinengehäuse als Widerla­ ger für Bohrkopf mit Getriebe und Vortriebspressen sowie Vor­ schubzylinder vorhanden ist.

Alle bisher genannten Ausführungsformen des Schutz­ schildes bzw. des Maschinengehäuses können weiter vorteilhaft in einer solchen Bauart vorgesehen sein, daß der Außen­ durchmesser von Schutzschild oder Maschinengehäuse in einem bestimmten Maße reduzierbar ist, wobei diese Reduzierung des Außendurchmessers dadurch erreicht wird, daß der Schutzschild oder der im Bereich der Antriebsmittel für den Bohrkopf befindliche Schildmantel in einer geteilten Segmentausführung vorgesehen sind und daß die Segmente durch radiale Ver­ schiebung oder durch Kippung mittels ihrer Verbindungsgelenke nach innen verlegbar sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Vortriebsschildes nach der Erfindung, wobei die für die Erfindung nicht wesent­ lichen Teile durch Umrißlinien angedeutet wurden;

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Vortriebsschildes von oben gesehen, wobei Einzelheiten des Bohrkopfes nur angedeutet wurden;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Vortriebsschildes entsprechend der Schnittlinie B-B;

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht ent­ sprechend der Schnittlinie C-C in Fig. 1.

Die Darstellung zeigt einen Vortriebsschild mit dem Schutzschild 2, der am hinteren Ende in den Schildmantel 1 übergeht. Am vorderen Ende des Vortriebsschildes befindet sich der Bohrkopf 4, der zum Lösen des Hartgesteines mit Rollen­ meißeln versehen ist. Die in die Schutzschildversteifung ein­ gebauten Vortriebspressen 3 dienen zum Vortrieb des Schutz­ schildes. Ferner sind, wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt, Vorschubzylinder 5 vorgesehen, die zum separaten Vortrieb des Bohrkopfes 4 dienen. Diese Vorschubzylinder 5 sind in Halterungen 17 angeordnet, die an der Versteifung des Schutz­ schildes 2 vorgesehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind unmittelbar hinter dem Antrieb des Bohrkopfes Preßstempel 6 angeordnet, die radial wirken und am Getriebekasten 15 befestigt sind, wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt. Zur zeichnerischen Vereinfachung sind diese Preßstempel 8 in der Darstellung von Fig. 1 von oben gesehen dargestellt. Sie können bei Betätigung mittels Durchlässen 18, die in Fig. 3 dar­ gestellt sind, unmittelbar auf die Bodenschichten einwirken. Diese Durchlässe 18 sind mit Führungen 27 versehen, die eben­ falls aus der Darstellung in Fig. 3 ersichtlich sind. Ein weiterer Satz von Preßstempeln 7 ist im hinteren Bereich ange­ ordnet, die gegen die bereits eingebauten Tübbings wirken können. Diese Preßstempel 7 stehen über ein Stabsystem 10 mit dem Getriebekasten 15 in Verbindung. Diese Stäbe 10 weisen hydraulisch betätigte Kolben 11 auf, wodurch die Arbeits­ position der Preßzylinder 7 einstellbar ist. Da die in die Stäbe 10 eingebauten Hydraulikzylinder doppelt wirken, ist die Arbeitsstellung der Preßzylinder 7 leicht einstellbar. Hinter dem Getriebekasten 15 befindet sich die Tübbingversetzanlage 22. Da derartige Versetzanlagen bekannt sind, wurde diese Anordnung nur schematisch dargestellt. Die Arbeitsweise ergibt sich aus der Darstellung eines Tübbings 23, der eingesetzt werden soll. Hinter den Vortriebspressen 3 ist schematisch der Preßring 9 dargestellt, gegen den die Vortriebspressen 3 wirken.

Die Mittel zur Beförderung des gelösten Materials wurden nur schematisch dargestellt. Mittels der Rutschen 24 wird das gelöste Material zum Förderband 25 gebracht, das das Material zwecks eines weiteren Transportes nach rückwärts bringt. Die Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Staubschutzwand 28, die am Getriebekasten 15 angeordnet ist und elastisch an dem Schutz­ schild anliegt. Mit 14 wurde der Nachlaufwagen bezeichnet, der die hydraulische Einrichtung und die elektrischen Geräte enthält. Da diese Einrichtung nicht zur Erfindung gehört, wurde lediglich ihr Umriß eingezeichnet.

Fig. 3 dient im wesentlichen der Darstellung der Preß­ stempel 8 und der Durchlässe 16 für den Durchgang der Preß­ stempel und der Führungen 27 für den Weg der Preßstempel. Die Darstellung läßt ferner die Führungsarme 18 erkennen, die in Führungen 19 mit einer Gleitfläche 20 angeordnet sind. Diese Anordnung ergibt sich ferner aus der Darstellung in Fig. 2. Die Darstellung in Fig. 4 schließlich zeigt die Anordnung der Preßstempel 7, die unmittelbar auf die Tübbings 8 einwirken.

Diese Preßstempel 7 sind an ihren inneren Enden auf einem Kasten als Träger befestigt, der mit 28 bezeichnet wurde.

Claims (8)

1. Vortriebsschild zum Vortreiben von Tunneln oder Strecken im Bergbau, insbesondere für solche Strecken, bei denen Hartgestein mit nicht standfesten Bodenschichten ab­ wechselt, mit einem sich drehenden Bohrkopf und hydraulischen Vorschubzylindern, die auf eingebaute Tübbings einer Tunnel­ auskleidung abstützbar sind, wobei hinter dem Bohrkopf min­ destens zwei hydraulisch angetriebene, radial gerichtete Preß­ stempel angeordnet sind, die durch entsprechend ausgebildete Durchlässe im Schutzschild gegen die ausgebohrte Tunnelwand abstützbar sind, und in axialer Richtung hinter den ersten Preßstempeln eine weitere, hydraulisch angetriebene, radial gerichtete Preßstempel aufweisende Abstützeinrichtung angeord­ net ist, und wobei ein hydraulisches Antriebssystem vorgesehen ist, durch das wahlweise oder gemeinsam die vorderen und die hinteren Preßstempel der Abstützeinrichtungen beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Abstützeinrich­ tung im ausgebauten Tunnelbereich gegen die eingebaute Tunnel­ auskleidung (8) abstützbar ist, daß der Schutzschild (2) unter Zwischenschaltung von hydraulisch in der Länge veränderlichen Führungsstäben (10) an der weiteren Abstützeinrichtung ab­ stützbar ist und daß Vorschubzylinder (5) zwischen Schutz­ schild (2) und dem Bohrkopf (4) vorgesehen sind.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchlaßöffnungen (18) im Schutzschild (2) für die vorderen Preßstempel (8) seitliche Führungen (27) durch den Schutzschild (2) aufweisen.

3. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenfläche der Preßstempel (8) in der Ruhe­ stellung sich etwa in der äußeren Ebene des Schutzschildes (2) befindet.

4. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorschubzylinder (5) zum separaten Vortrieb des Bohrkopfes (4) gegen Ansätze (17) am Schutzschild (2) abge­ stützt sind.

5. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Getriebegehäuse (15) des Bohrkopfes (4) beider­ seits mit Tragarmen (18) versehen ist, welche in entsprechen­ den Führungen (19) des Schutzschildes (2) gleitbar angeordnet sind, so daß die Reaktionskräfte vom Drehmoment des Bohrkopfes (4) unmittelbar in den Schutzschild (2) einführbar sind (Fig. 3).

6. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Getriebegehäuse (15) für den Bohrkopf (4) über Gleitführungen (19, 20) im Schutzschild geführt ist.

7. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schutzschild (2) oder der im Bereich der An­ triebsmittel für den Bohrkopf (4) befindliche Schildmantel (1) im Außendurchmesser kleiner sind als der Bohrkopfdurchmesser und eine Auflagefläche nur im Sohlenbereich vorgesehen ist.

8. Vortriebsschild nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schutzschild (2) oder der im Bereich der An­ triebsmittel für den Bohrkopf (4) befindliche Schildmantel (1) in einer geteilten Segmentausführung vorgesehen sind und daß die Segmente durch radiale Verschiebung oder durch Kippung mittels ihrer Verbindungsgelenke nach innen verlegbar sind.