JPH0257197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石炭層または他の鉱石、或は粒状お
よび塊状の原料、並びに沈降塊を、高圧圧縮空気
によつて稼動される採掘ヘツドを用いて砕解する
ための及び（または）採掘するための方法及び装
置に関するものである。

地質学的に撹乱され、坑内ガスによる危険があ
り、また比較的大きな堅固性を有し、傾斜方向で
も走行方向でも狭い広がりしかもたない石炭層を
機械的に採掘することは、今日ではまだ満足に解
決されていない。このような鉱山では、手動の採
掘の他に、主に単気筒による短穴採掘方法或は砕
解方法が適用されている。即ち採掘は、短いボー
リング穴内に配置され圧縮空気によつて稼動され
る単一の採掘ヘツドを用いて行なわれる。従来の
圧縮空気式採掘ヘツドは、大体に於て、その周囲
に採掘空気放出口と呼ばれる開口部を具備し円錐
形の端部をもつ中空円筒体であり、この中空円筒
体に隙間板を介して高圧圧縮空気用ホースが接続
されている。目下のところ、特別に採鉱業用に形
成される圧縮空気システムから最大圧力
100MN／m²の圧縮空気を供給される従来の単気
筒の採掘装置を用いて一段階で得られる採掘長さ
或は深さに、フレツツが平らな場合１ｍないし２
ｍ、フレツツが急傾斜している場合たかだか６ｍ
である。

フレツツが平らな場合、採掘深さを増すには、
数段階を経て、即ち１ｍないし1.5ｍの採掘長さ
を連続的に得なければならない。ところでこの方
法は、フレツツが急傾斜している場合、坑道の天
井崩落のテクノロジーを適用して枠囲いをしなけ
れば不可能である。というのも、多くの場合採掘
現場上方の天井が崩落するからである。採掘に必
要なボーリング穴が簡単に比較的長く掘られ、ボ
ーリング穴底で単気筒の採掘装置が稼動されれ
ば、砕解作用及び（または）採掘作用は得られ
ず、単に凝縮作用が起こるにすぎないであろう。
また、爆破によつて採掘する場合には、坑内の空
気全部を何度も排気させる必要があろう。

公知の採掘方法の欠点は、冒頭で述べた条件の
もとでは次のような点にある。即ち、採掘深さが
浅いこと、生産量が低いこと、並びにこの方法で
急傾斜なガスを含むフレツツを砕解し及び（また
は）採掘する場合、坑道の天井崩落のテクノロジ
ーを適用して枠囲いをしなければ、実効性が低
く、しかも天井崩落が頻繁に起こるため石炭埋蔵
量損失が大きいことである。

さらに、隙間板を装備する従来の単気筒の採掘
装置の他の欠点は、砕解作用に関し部分的に不都
合に稼動することである。これは、圧縮空気が採
掘ヘツドの全周で石炭に作用し、それによつて採
掘の実効性が低くなるためである。

本発明の目的は、ひとつのテクノロジーを打ち
立てること、そして次のような機械的な装置をつ
くること、即ち生産性を高め、石炭埋蔵量損失を
回避させ、坑内空気を排気することなしに安全な
条件のもとに、地質学的に褶曲され撹乱されたガ
スを含んだ石炭層を機械的に完壁に支持すること
を可能にするような装置をつくることである。

上記の目的と関連し、本発明の基本的な課題
は、砕解長さ或は採掘長さを次のように増すこ
と、即ち同時に砕解作業及び砕解された石炭塊の
搬出も容易になるように増すことである。同様
に、本発明の主な課題は、砕解の実効性を高める
ことである。

本発明は、次のような認識に基づいている。即
ち、石炭層に長いボーリング穴を堀り、このボー
リング穴内に、ボーリング穴口からボーリング穴
底に至るまで急速な順序でかつ互いに自動的に遅
延して稼動されるようないくつかのユニツトから
成る採掘装置が配置され稼動されるならば、採掘
長さが増し、従つて生産性をも高めることが可能
になる、という認識に基づいている。

他方、生産性は次のような手段によつても高め
られる。即ち、採掘ヘツドから流出する高圧の採
掘空気が砕解されるべき石炭に集中的に向けられ
ていることによつても高められる。それによつ
て、空気のエネルギーが他の採掘場の方向に作用
することはなく、他方当の採掘されるべき層内で
効果的な砕解が得られる。

従つて本発明の特徴は、高圧の砕解空気或は採
掘空気を石炭層に掘られたボーリング穴全長にわ
たつて分配し、その際空気の放出を部分ごとにわ
ずかに遅延させて行ない、この遅延を自動的に制
御することにある。従つて、採掘長さを本発明に
よる採掘ユニツトの長さの何倍にもすることがで
きる。なぜなら、遅延操作の結果、先行する採掘
ヘツドによつて得られる砕解のために各採掘ヘツ
ドが好都合な砕解状況のもとに稼動されるからで
ある。

従つて、フレツツが急傾斜している場合には、
採掘長さが坑道支持全長と一致し、その結果この
ようなフレツツは、坑道天井崩落によつても枠囲
いなしに高い生産性と最小の石炭埋蔵量損失でか
つ極めて経済的に採掘されることができる。

本発明による方法を実施するために、次のよう
な自動制御される多気筒の圧縮空気式採掘装置が
使用される。即ち、その採掘ユニツトが、長いボ
ーリング穴をふさぐために適した、合目的には１
ｍないし２ｍの長さのいくつかの管片と、これら
の管片とねじによつて結合される圧縮空気式採掘
ヘツドとから成る装置がそれである。

この採掘装置では、採掘ヘツドとこれと結合さ
れる管片とは対のユニツトを形成し、その際空気
槽としての管片が高圧の採掘空気或は砕解空気を
供給し、一方採掘ヘツドは合目的に方向づけられ
る採掘空気放出口と自動制御するピストンとを有
する。採掘ヘツド内には、上記の軸線方向に可動
なピストンのために、段付きの貫通穴が形成され
ている。このピストンは、採掘ヘツドの表面に形
成される採掘空気放出口の開閉のために用いら
れ、さらに採掘ユニツトを各ユニツトごとに充填
するために逆止め弁を有し、そして各ユニツトご
とに空気を放出するために、互いに離れている２
つの作用面がピストンの両端部にある差動ピスト
ンとして形成されている。

採掘空気放出口は、高圧空気を流出させるため
の開口部であり、この開口部は、従来の採掘ヘツ
ドとは異なり、全周に広がつているのではなく、
推進方向とは逆の側にある石炭層に対してのみそ
の作用を及ぼす。従つて本発明による採掘装置
は、ｎ個の採掘ユニツトから成り、その際一連の
互いに結合されるユニツトは、石炭層内に掘られ
るボーリング穴を全長にわたつて塞ぐ。採掘ヘツ
ドのピストンによつて自動的に制御される高圧の
採掘空気の放出は、数秒間に各ユニツトごとにボ
ーリング穴に沿つて行なわれ、その際高圧の採掘
空気の流出は、砕解されるべき石炭層へ集中され
る。

各採掘ユニツトを、管状の高圧空気槽と自動制
御するピストンを有する圧縮空気式採掘ヘツドと
から構成することにより、採掘空気はボーリング
穴の全長にわたつて処理され、その際自動制御す
るピストンによつて、各ユニツトごとの効果的な
採掘が保証される。

次に、本発明を添付の図面を用いて説明する。

第１図に示すように、本発明による採掘ヘツド
１には段付きの貫通穴２が形成され、この貫通穴
内には差動ピストン３が配置されている。貫通穴
２のパツキンは、差動ピストン上に形成されかつ
エンドリング４に接合する截頭円錐状のパツキン
面５並びにパツキンリング６によつて保証されて
いる。

採掘ヘツド１の表面には、差動ピストン３によ
つて閉塞可能な採掘空気放出口７が形成されてい
る。この放出口は、範囲がほぼ90゜ないし120゜の
円弧上に延び、かつ採掘されるべき石炭の側でほ
ぼ45゜の角度で下方へ向けられている。

差動ピストン３の内側には、流動方向を決定す
る逆止め弁が配置されている。この逆止め弁は、
球案内ねじ８、シート９、このシート上にある球
１０から成る。球１０は、差動ピストン３にねじ
込まれるねじ１２を用いてばね１１によつてシー
ト９に押しつけられる。採掘ヘツド１の上部部分
に配置されるエンドリング４は、接続管１３によ
つてその位置に固定されている。採掘ヘツド１の
下部部分、即ち流動端には、差動ピストン３が開
く際ピストンの激突或は膠着を阻止する空気制動
子リング１４がねじ結合によつて固定されてい
る。採掘ヘツド１或は採掘ヘツド１₁…１_oは、独
立した空気槽としての接続管１３₁…１３_oとじか
に結合され、必要なパツキンは、個々の採掘ヘツ
ドの間でパツキンリング１５によつて保証され
る。

採掘ヘツド１と接続管１３の結合は、ニツプル
を用いて容易に行なうことができる。

第２図ないし第４図は、採掘の対象となるフレ
ツツを示し、その際本発明による採掘装置は、フ
レツツ内に形成されるボーリング穴１６内に配置
されている。ボーリング穴１６内には、個々の採
掘ヘツド１₁…１_o或はこれらの採掘ヘツドに接続
される接続管１３₁…１３_oが配置されている。ボ
ーリング穴口には、始動管片１７があり、この始
動管片内に始動弁または始動部材１８が配置され
ている。採掘装置全体は、フレキシブルなホース
１９を介して吸込弁２０と結合されている。組立
てられる採掘装置は、坑道２２または採掘場２３
を枠囲いするためのチエーン２１を用いて固定さ
れている。採掘された石炭を搬出するためには、
チエーンコンベア２４が用いられる。

本発明による採掘方法は、上述の装置を用いて
次のように実施される。

手動式ボーリング機械、またはフレツツが急傾
斜している場合（第２図、第３図）には坑道内に
そしてフレツツが平らな場合（第４図）には採掘
場内に或はこの目的から形成される取付け位置と
しての切り込み内に石炭壁の前に立てられている
延長可能なボーリング棒をもつ立てボーリング機
械を用いて、採掘長さ或は坑道支持長さに対応す
るボーリング穴１６が石炭壁に掘られる。このボ
ーリング穴１６内に、まず、同様に部分的に予じ
め取付けられる、接続管１３₁と採掘ヘツド１₁か
ら成る第１の採掘ユニツトが、次に接続管１３₂
と採掘ヘツド１₂から成る第２の採掘ユニツトが
押し込まれ、以下第ｎの採掘ユニツトまで順次押
し込まれる。その際、第１のユニツトを押し込ん
だ後、第２のユニツト或は任意の次のユニツト
は、それを押し込む前に、すでに押し込まれたユ
ニツトとねじで締結され、さらに奥へ押し込まれ
る。この作業段階は、ボーリング穴１６が完全に
詰まるまで繰返される。最後の、即ち最下部の採
掘ヘツド１_oには、ねじ結合によつて始動弁１８
をもつ始動管片１７が固定され、そしてこのよう
にして組立てられた装置は、坑道２２或は採掘場
２３を枠囲いするためのチエーン２１を用いて固
定される。次に、採掘装置全体は、フレキシブル
なホース１９を用いて、高圧圧縮空気の経路を開
く或は閉じる吸込弁２０と連結される。

次に、作業員がボーリング穴１６の近辺から離
れ、安全場所に取付けられている吸込弁２０まで
退去する。この時点で吸込弁２０が開かれ、高圧
圧縮空気がフレキシブルなホース１９を通つて始
動管片１７内に或は最初の（または最下部の）採
掘ヘツド１_o内に流入し、そして高圧圧縮空気は
採掘ヘツド１_o内で第１図に図示された差動ピス
トン３をエンドリング４へ押しつけ、一方差動ピ
ストンは、採掘空気放出口７に塞ぐ。始動管片１
７及び採掘ヘツド１_o内の圧縮空気の圧力が、要
素８，９，１０，１１，１２から成る逆止め弁を
開けるために必要な、合目的には0.3MN／m²な
いし0.5MN／m²の予じめ調整された値を越える
と、逆止め弁が開き、この時点で空気が隣接する
接続管１３_o内に或は次の採掘ヘツド１_o-1内に流
入し、そしてこの過程は、即ち採掘ヘツド内で順
次行なわれる接続管の充填と逆止め弁の開弁と
は、最後の（最上部の）接続管１３₁或は採掘装
置全体が充填されるまで繰返される。

装置全体を充填した後の圧力が始動弁１８を開
弁するために必要な大きさに達すると、この始動
弁１８が開き、空気が始動管片１７から石炭壁内
へまたは外へ流れる。始動管片１７が空気を迅速
に放出する間、始動管片１７と接続管１３の間に
配置される採掘ヘツド１_oの差動ピストン３は、
高圧圧縮空気によつて後方へ（或は下方へ）押さ
れ、それによつて採掘空気放出口７が開き、この
放出口を通つて高圧圧縮採掘空気が、石炭壁内に
掘られたボーリング穴１６内へ高速度で流れ込
み、そしてこの高圧圧縮採掘空気が砕解作業或は
採掘作業を行なう。互いに直列接続される各採掘
ヘツド１₁…１_oは、上述の態様で機能する。この
ようにして採掘された原料は、チエーンコンベヤ
２４を用いてまたは他の輸送手段を用いて搬出さ
れる。

本発明による方法、及びこの方法を実施するた
めの装置は、石炭ばかりでなく他の鉱石に対して
も、並びに種々の粒状の塊状の原料、または沈降
塊に対しても使用されることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧縮空気式採掘ヘツドの
軸線方向の断面図、第２図は本発明による採掘装
置を急傾斜のフレツツ（α＞50゜）内に配置した
場合の平面図、第３図は第２図の配置の側面図、
第４図は本発明による採掘装置を平らなフレツツ
（α＜50゜）内に配置した場合の平面図である。 １……採掘ヘツド、２……貫通穴、３……差動
ピストン、７……採掘空気放出口、８，９，１
０，１１，１２……逆止め弁、１３……接続管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭層または他の鉱石、又は粒状および塊状
   の原料、並に沈降塊を砕解するための及び（また
   は）採掘するための方法であつて、その際石炭層
   内或は原料内にボーリング穴が掘られ、このボー
   リング穴内に、高圧圧縮空気によつて稼動される
   採掘装置が取付けられる前記方法に於て、砕解及
   び（または）採掘を行なう高圧の採掘空気のボー
   リング穴に沿つた放出が、いくつかの採掘部分に
   配分され、その際採掘空気が、ボーリング穴口か
   らボーリング穴底に至るまで個々の採掘部分にて
   急速な順序でかつ採掘部分ごとに遅延させて放出
   されることを特徴とする方法。 ２ 採掘空気の流出が、採掘の前進方向とは逆の
   方向へ集中されることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３ 高圧圧縮空気によつて稼動される採掘ヘツド
   を有する、特許請求の範囲第１項に記載の方法を
   実施するための装置に於て、装置が、それぞれ採
   掘ヘツド１とこれと結合される接続管１３とから
   成る採掘ユニツトから組立てられ、その際採掘ヘ
   ツド１内に段付きの貫通穴２が形成され、この貫
   通穴内に、軸線方向に可動な、かつ採掘ヘツド１
   の表面に形成される採掘空気放出口７の開閉に適
   した差動ピストン３が配置され、この差動ピスト
   ンの両端部の間に、逆止め弁８，９，１０，１
   １，１２が配置されていることを特徴とする装
   置。 ４ 採掘ヘツド１の表面に形成される採掘空気放
   出口７が、採掘の前進方向とは逆の側にだけ設け
   られていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   ３項に記載の装置。