DE1963637C - Mehrspindelbohrmaschine für den Bergbau zur Herstellung von im Flöz aufgefahrenen Bohrungen durch flözgängige Bohrköpfe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrspindelbohrmasehine für den Bergbau zur Herstellung von im Flöz aufgefahrenen Bohrungen durch flözgiingige Bohrköpfe, die auf nebeneinander angeordneten Bohrspindeln befestigt sind, wobei im Abstand von den Bohrköpfen ein Leitapparat angeordnet ist, der eine zentrisehe Spiiulelführung aufweist, und gegebenenfalls hinter den Bohrkronen zur weiteren Stabilisierung der Bohrung Zylinderkörper mit Freischneidwerkzeugen angeordnet sind.

Derartige Mehrspindelbohrmaschinen stellen Bohrungen her, welche, infolge der von den radial und tangential arbeitenden Bohrwerkzeugen entwickelten flözweisenden Kräfte nicht in das Nebengestein verlaufen können. Dieser Hözweisende Effekt verhindert außerdem eine Drehung der Mehrspindelanordnung um ihre Längsachse, weil die außenliegenden Bohrspindeln stabilisierende Momente erzeugen, sobald ihre Buluköpfc das Nebengestein anfahren.

Dagegen dient zur Stabilisierung der Bohrung um die ihr innerhalb der Flözflüche vorgegebene Richtung der Leitapparat, der sich auf den Stößen der Bohrungen abstützt.

Wenn ungeachtet dessen beim Vorschub der Bohrung Richtungsänderungen inntrhalb des Flözes auftreten, die 2u einem Verlaufen der Bohrung aus der ihr in der Flözflädie vorgegebenen Richtung führen können, kann es zweckmäßig sein, zusätzliche Stabilisierungsvonich' 'ngcii anzuordnen. Dazu eignen sich Zylinderholilkörper, welche auf den beiden Außenspindeln hinter den Buhrköp.en befestigt werden. Derartige Zylinderhohlkörp^r sind bekannt. Es ist ferner bekannt, in der Vorder- und Rückseite solcher Z)linderhohlkörper Freischneidwerkzeuge vorzusehen.

Hs sind ferner Mehrspindelbohrmaschinen für den Bergbau bekannt, bei denen zwei nebeneinander angeordnete Bohrspindeln mit Bohrköpfen versehen sind, wo im Abstand von diesen Bohrköpfen ein Leitapparat angeordnet ist. der eine zentrische Spindelführung aufweist.

Wenn mit solchen Mehrspindelbohrmaschinen geologische Störungen im Flöz angefahren werden, ergibt sich auf Grund der beschränkten Beweglichkeit der Bohrkronen eine gewisse Trägheit des flözweisenden Effektes. Darunter ist zu verstehen, daß eine bestimmte Bohrstrecke erforderlich ist, bevor die Bohrung wieder im Flöz steht, wobei das Abbohren dieser Strecke natürlich auch eine bestimmte Zeit erfordert. Bei der Anordnung von Zylinderkörpern hinter den Bohrkronen zur weiteren Stabilisierung der Bohrung wird diese Trägheit noch beträchtlich vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrspindelbohrmaschine zu schaffen, deren Bohrkronen gegebenenfalls mit koaxial angeordneten Zylindcrhohlkörpern verschen sind und die so ausgebildet ist, daß das Zurücklenken der von den Bohrköpfen aufgefahrenen Bohrung aus dem Nebengestein in das Flöz erleichtert und dadurch beschleunigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß hinter den Bohrköpfen durch radialen und tangentialen Angriff flözweisende Kräfte erzeugende Schneidwerkzeuge auf Ringen angeordnet sind, die zur Erzielung exzentrischer Schneidbahnen in radialer Richtung der Bohrköpfe bzw. der Spindeln fliegend nnpcordnct sind.

Bei einer Mehrspindelbohrmaschine dieser Art wird beim Anfahren einer Störung mit Hilfe des Nebengesteins ein Teil der Bohrwerkzeuge exzentrisch ausgelenkt und dadurch eine seitlich zur Störung verschobene Bohrung aufgefahren, in die die Bohrkronen bzw. die ihnen nachfolgenden Teile der Bohreinrichtung eingelenkt werden. Dadurch ergibt sich die gewünschte beschleunigte Zurücklenkung der Bohrung aus der Störung in das Flöz,
ίο Auf den Ringen brauchen die radialen und tangentialen Angriff aufweisenden Schneidwerkzeuge nicht mehr unmittelbar angebracht zu sein. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind auf den Ringen Disken oder Rollenmeißel angeordnet, welche die flözweisenden Kräfte erzeugenden Schneidwerkzeuge tragen.

Die Drehachse der Disken oder Rollenmeißel soll der Längsachse der Bohrung einen windschiefen Winkel zur Erzielung eines Freischnittes einschließen,
Insbesondere ist eine Ausführungsform der neuen Mehrspindelbohrmaschine zweckmäßig, bei der drei Spindeln nebeneinander angeordnet sind,, wobei auf den außenliegenden Spindeln die Ringe mit den die flözweisenden Kräfte erzeugenden Schneidwerkzeugen angeordnet werden.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 das vordere Ende einer Mehrspinclelbohrmaschine mit den Bohrköpfen und dem Leitapparat in Draufsicht,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Gegenstandes nach Fig. 1 im Schnitt längs der Liniea-a der Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie b-b der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie c-c der Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie a'-d der Fig. 1,

Fig. 6 eine Ansicht der Schneidbahnen und weiterer Einzelheiten der außenliegenden Bohrköpfe,

F i g. 7 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 6,

F i g. 8 eine Seitenansicht beim Anfahren eines Verwurfes, der streichend verläuft und ins Hangende verwirft,

F i g. 9 das Durchfahren des Verwurfs,

Fig. IO in der Fig. 6 entsprechender Darstellung die Verhältnisse beim Freischneiden am Liegenden,

F i g. 11 in der F i g. 10 entsprechender Darstellung die Verhältnisse beim Freischneiden am Hangenden,

Fig. 12 eine Ansicht der Einrichtung zum Freischneiden und

Fig. 13 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 12.

In der Zeichnung ist eine Mehrspindelbohrmaschine wiedergegeben, die mit drei Spindeln 1,2 und 3 versehen ist. Die beiden Spindeln 1 und 3 liegen außen, in der Mitte liegt die Spindel 2. Die Spindeln liegen in einer gemeinsamen Ebene und tragen an ihren Enden Bohrköpfc 4, 5 und 6. Die Bohrköpfe 4 und S besitzen gleichen Durchmesser, der Bohrkopf 6 hat einen etwas geringeren Durchmesser. Im übrigen sind die Bohrköpfe identisch ausgebildet.

Ihr wesentliches Merkmal besteht dann, daß sie auf zwei schraubcnlinienförmigen Bahnen 7 und 8 Bohrwerkzeuge tragen, welche im einzelnen nicht dar-

testelli sind. Diese Bohrwerkzeuge greifen jedoch die lohrlochbrust 9 vorwiegend radial-tiingential an und frzeugen auf diese Weise einen flözweisenden Effekt, tofern das Flöz einen geringeren Bohrwiderstand als #as Nebengestein aufweist. Dies trifft für nahezu alle f teinkohlenflöze zu.

Infolgedessen ist die mit der dargestellten Mehripindelanordnung aufgefahrene Bohrung zwischen dem Hangenden Il bzw. 12 (vgl. Fig. 8 und 9) stabilisiert.

Hinter den Bohrkronen trägt di<; F/ehrspindelanordnung einen Leitapparat. Dieser Leitapparat belitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei hintereinander angeordnete Gestängeführungen 14 und 16. Jede Gestängeführung besitzt drei durch Traversen Untereinander verbundene Spindelführungen 17, 18 «nd 19 sowie kartenförmige Abstützungen für die Bohrlochstöße.

Zwei dieser kartenförmigen Abstützungen 20 bzw. 21 sitzen neben den außenliegenden Spindeln I und 3 und sind durch Traverse^ 23, 24 mit den übrigen Teilen der betreffenden Gestängeführung 14 bzw. 16 verbunden. Zwei weitere kartenförmige Führungen 26 bzw. 27 sind über Traversen 28 bzw. 29 ;.n die zeni-ische Gestängeführung 18 für die mittlere Spindel 2 angeschlossen.

Bei den außenliegenden Bohrspindeln 1 und 3 schließen sich an die Bohrköpfe 4 und 5 Zylinderhohlkörper 30 bzw. 31 an. Die Zylinderhohlkörper besitzen zur Verminderung ihres Gewichtes Ausnehmungen 33 in der aus den Figuren ersichtlichen Zahl und Anordnung und sind außerdem auf ihrer Außenseite mit Schneckengängen 34 besetzt, weiche den Abtransport des Bohrkleins erleichtern sollen.

An ihrer Rückseite 35 besitzen sie Schneidwerkzeuge 36, welche beim Ziehen des Gestänges ein Freischneiden der Zylinderkörper und der Bohrköpfe bewirken. In dem im Abstand auf die Zylinderhohlkörper 30, 31 folgenden Leitapparat sind die beiden Gestängeführungen 14 und S6 hintereinander angeordnet. Zwischen diesen beiden Gestängeführungen bzw. den in ihnen vereinigten zentrischen Spindclfühmngen befinden sich Gegengewichte bei 15. Das eigentliche Gewicht 40 sitzt jeweils an einer Schelle 41 und ist so bemessen, daß sich ein Ausgleich der vor dem Leitapparat befindlichen Gestänge und Bohrkopfgewichtvr ergibt. Im übrigen sind die zentrischen Führungen für die Spindeln in solchen Abständen .angeordnet, daß ein Durchbiegen des Gestänges weitg".hend vermieden wird.

Wie sich aus Fi g. 3 ergibt, sind die Zylinderkörper 30 bzw. 31 mit Hilfe von Speichern 42 auf den Spindeln befestigt. Die auf der mittleren Spindel 2 befestigte Bohrkrone 6 eilt den beiden außenliegenden Bohrköpfen 4 und 5 voraus. Die außenliegenden Bohrköpfe 4 und 5 drehen sich gegenläufig, wie die Pfeile 44 bzw. 45 zeigen.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann natürlich auch der mittlere Bohrkopf 6 zusätzlich mit einem Zylinderhohlkörper versehen werden.

Die beschriebene Mehrspindelanordnung besitzt die Fähigkeit, auf Grund des flözweisenden Effektes ihrer Bohrköpfe 4 bis 6, sich selbst durch das Flöz zu steuern und folgt daher schwächeren Krümmungen der Flözfläche. Beim Anfahren von Verwürfen mit einer Verwurfshöhe, die kleiner als der Durchmesser der Bohrköpfe ist, schneidet sich die Mehrspindelanordnung demzufolge in das Flöz zurück.

Um dies zu erleichtern und den I'lfekt nodi /.u verstärken, isl bei der in den F i ß- (> bis " wi^dorgegebenen Anordnung vorgesehen, »" ¹^" ^n;!' ^c'^L'ⁿ Zylinderkörpern 30 bzw. 31 versehenen, auüenlk'uenden Spindeln hinter den Ilohrköpfen 4 bzw. 5 und vor den Zylinderkörpern JO, 31 weitere, durch wirwiegend radial-tiingentiulen Angriff il ö.'w eisende Kräfte erzeugende Schneidwerkzeuge 50 iin/uhringen. Die Schneidwerkzeuge 50 sitzen bei dem in den Fig. 6 bis Il wiedergegebenen Ausführungsbeispiel auf einem Ring 51, der exzentrisch zur Drehung der Spindeln 1 bzw. 3 angeordnet ist.

In den Fig. 6 und 7 ist die Normalstellung des Ringes 51 wiedergegeben. Die auIk-rc Schneidbahn 53 der Werkzeuge 50 liegt dann derart exzentrisch, daß ihre maximale Exzentrizität zur Mittelspindel 2 gerichtet ist. Ein Vergleich der äußeren Schneidbuhnen 53 der Werkzeuge 50 mit den äußeren Schneidbahnen54 der We".zeuge der Bohrköpfe läßt dies erkennen.

Bei der Darstellung in Fig. 8 ist angenommen, daß die dargestellte Mehrspinrlelanordnung im Liegenden einen Verwurf anfährt, dessen Verwurfshöhe 55 kleiner als der Durchmesser der Bohrköpfe 4 bis 6 ist. Der Verwurf verläuft etwa streichend und verwirft, wie dargestellt, ins Hangende It.

Sobald die Bohrköpfe im Liegenden 12 auf das Nebengestein des Verwurfs treffen, versuchen die vorwiegend radial-tangcntial arbeitenden Bohrwerkzeuge und die ihnen nachfolgenden weiteren, ebenfalls vorwiegend radial-tangential angreifenden Werkzeuge 50 die Bohrköpfe in das Flöz 56 zurückzulcnken. Durch entsprechende Einstellung der Exzentrizität der Schneidbahnen der Werkzeuge 50 wird bei 57 ein Freischutt vorgenommen. Fig. 10 zeigt das Liegende 12 im Bereich des Verwurfs und den durch die Exzentrizität bei 57 im Bereich der beiden außenlicgenden Bohrkronen erzeugten Freischnitt.

Umgekehrt sind die Verhältnisse im Falle der Fig. 11 beim Anfahren des Hangenden.

Die Fig. 12 und 13 zeigen eine weitere Möglichkeit, die zum Freischni't eingesetzten weiteren, vorwiegend radial-tangential arbeitenden Bohrwerkzeuge anzuordnen. Gleiche Bezugszeichen wurden für einander entsprechende Teile verwendet.

Die zusätzlichen Schneidwerkzeuge sitzen im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 12 und 13 auf Disken 60, welche in Haltern 61 auf entsprechenden Wellen 62 drehbar gelagert sind. Die Haiier sitzen wiederum auf einem ringförmigen Träger 51, der zwischen dem Bohrkopf 4 und dem diesem zugeordneten Zylinderhohlkörper 30 angeordnet ist.

Die Disken können auch durch Rollenmeißel ersetzt werden.

Ir den Zeichnungen ist die Umlenkvorrichtung nicht wiedergegeben, welche die Einstellung der Exzentrizität ermöglicht. Diese Umlenkvorrichtung kann auch dazu benutzt werden, die Exzentrizität nach Durchführen einer Störung wieder in ihre Normalstellung zu verbringen, so daß beim Ziehen des Gestänges keine Schwierigkeiten entstehen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Mehrspindelbohrmaschine für den Bergbau zur Herstellung von im Flöz aufgefahrenen Bohrungen durch flözgängige Bohrköpfe, die auf nebeneinander angeordneten Bohrspindeln be-

   festigt sind, wobei im Abstand von di:n Bohrköpfen ein Leitapparat angeordnet ist, der eine zcnlrisclie Spindclführung aufweist, und gcpebcnenfalls hinter den Bohrkronen zur weiteren Stabilisierung der Bohrung Zylinderkörp'cr mit Ά Frcischncidwerkzcugcn angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Bohrköpfen (4. 5) durch radialen und tangentialcn Angriff flözweisende Kräfte erzeugende Schneidwerkzeuge (50) auf Ringen (51) angeord- u> net sind, die zur Erzielung exzentrischer Schneidbahnen (S3) in radialer Richtung der Bohrköpfc bzw. der Spindeln (1 bis 3) fliegend angeordnet sind.

   2. Mehrspindelbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ringen (51)

   Disken (60) oder Rollenmeißel angeordnet sind welche die flözweisende Kräfte erzeugende! Schneidwerkzeuge (50) :ragen.

   ?. Mchr5pindc!bohrmas:iiine nach den An spr.ichen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, dal die Drehachsen der Dhkcr; (60) oder Rollenmei ßel mit der Längsachse dei Bohrung einen wind sch.efen Winkel zur Erzielung eines Freischnitte einschließen.

   4. Mehrspindelbohrmaschine nach den An Sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dal drei Spindeln (1 bis 3) nebeneinander angeord net sind und auf den auilenliegenden Spindel] (1, 3) die Ringe (51) mit den flözweisendc Kraft erzeugenden Schneidwerkzeugen (50) angcordne sine!.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen