JPS6018794B2 - 主として硬質の鉱物性原料の採鉱方法および複合流体↓−機械式採掘装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として硬質の鉱物性原料の採鉱方法および
複合流体−機械式採掘装置に関する。

少なくとも１個の高圧水ノズルを用いる切羽探鉱用の液
体−機械式コールプレーナは、ドイツ連邦共和国特許出
願公告第１２７４５４４号明細書により公知である。そ
のごし、ノズルにおける圧力は約３００気圧である。

露出した石炭の垂直面に沿って採掘する場合には、水の
噴流によって描かれる曲線が石炭の全採掘高さを包含す
るようにノズルが揺動させられる。コールプレーナ本体
には固定的に設けられた刃と硬いたがねとが備えられて
いる。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第２３０７４１３号明細
書により、横坑道によって鉱柱に分割された層状鉱床の
液体−機械式採掘装置が公知である。

この装置は、切羽面に向かって開放された単一の楯状の
取外し装置を有し、この要素には切羽面の全長にわたり
分布して固定された圧力ノズルが取りつけられている。
この取外し装置のところでは、圧力ノズルを備えた装置
が案内されており、この装置は、通常はたがねを用いて
コールプレーナによって行なわれるように、切羽面へ切
込みをつける。

採掘された物質の運搬は洗流ノズルを用いて行なわれる
。前記の２つの装置は、受容できる費用での硬い鉱物の
採掘には適していないように思われる。ドイツ連邦共和
国特許出願公告第１２７４５４４号明細書による液体−
機械式コールプレーナは、物質へ十分に深い切込みをつ
けるために、硬質の物質に対して小さすぎる水圧で作動
し、したがって物質は、それにつづいて硬いたがねを備
えたコールプレーナを用いて採掘することができる。前
記のドイツ連邦共和国特許出願公告第 ２３０７４１３号によれば、表面だけ削る工具のたすげ
ないこ多数の切削ノズルを用いて鉱物を採掘するように
する。

ノズルが作動する水圧に関する記載はされていない。

大きい水量と低い水圧たとえば３０ぴ気圧でノズルが作
動する場合には、コールプレーナが比較的低い水圧で大
むね十分な物質量を採掘できる限り、物質が鍵泥状で生
ずることが予想される。これに対して高いノズル水圧に
よって十分な量の物質が採掘可能である場合には、高い
水圧発生のための不経済な大きいエネルギー需要が生ず
る。本発明の課題は、主として硬質の鉱物の液体−機械
式採掘に適した方法と公知の基本要素の適当な改造およ
び改良によってこの方法を実施するのに適した装置とを
提供することである。

そのさし、全過程を通じて採掘された物質量の最大値と
消費エネルギーの最小値とが得られるよう部分過程すな
わち切削および破砕へ分割された採掘過程を鉱物の硬度
に適合させ得るように、液体式切削工具と機械的破砕工
具との共同動作が同期させられるようにする。

そのさし・この結果は、採掘をさらに困難にすることな
く、採掘された物質の他の処理における追加的な過程も
なく、追加的な人件費もないこ得られねばならない。

前述した課題を解決するため本発明によれば、複合体の
形で露出している鉱物が、圧力流体の噴流で作動する採
掘機械により後方に切込みをつけられ、これにすぐ続い
て、採掘機械に固定的に結合されてこの後方切込みへ入
り込む破砕工具によって複合体から破砕され、搬出装置
に送られかっこの装置によって搬出される。

本発明は、提起された議題を満たすために、採掘過程の
部分過程を新しいやり方で協調させることが必要である
という認識から出たものである。

このためには部分過程すなわち切込みと破砕との間の時
間的同期が必要である。このことは、本発明によれば、
物質の切込みが破砕に対して調整可能な進みをもって行
なわれるように連続探鉱が行なわれることによって可能
である。部分過程である切込みは物質の硬度の影響を受
け、そのために本発明の他の特徴によれば、切込みのさ
し、に高圧水の圧力および量が鉱物の硬度に対し調整可
能に適合させられるように採鉱が行なわれねばならない
。

採鉱方法を物質の硬度へ適合させる他の手段は、本発明
によれば、物質の切込みがただ１個の圧力流体用ノズル
を用いて行なわれあるいは場合によって非常に硬質の物
質の場合には複数のノズルを用いて行なわれることであ
る。

部分過程である破砕は、同様に複合鉱物の硬度と凝集力
とに影響される。

したがって探鉱はこの条件にも適合しなければならない
。本発明によれば、くさび状の破砕工具を用いそれぞれ
調整可能な突込み力または揺動力を有する突込み運動ま
たは揺動運動により切り込みずみ鉱物の破砕が行なわれ
ることによりこのことが実施される。部分過程である採
掘ずみ鉱物の搬出は、公知のやり方で通常の搬出手段に
より行なわれる。本発明による探鉱方法は、物質の採鉱
が一方向だけに行なわれることにより、設定された搬出
目標に適合させることもできる。両方向に行なわれる採
鉱によって、比較的わずかな追加装備を用いほとんど２
倍の鉱物量の採掘が可能になる。露出鉱物の厚さに対し
採鉱方法を適合させることは、本発明の他の特徴によれ
ば、少ない厚さの露出鉱物の採鉱が単一層の採掘機械、
大きい厚みの露出鉱物の探鉱が複数層の採掘機械によっ
て行なわれることにより遂行される。複合流体−機械式
採掘用の採鉱方法は、単なる採掘過程以外の条件を満た
すことが可能でなくてはならない。そのさし、操作員の
安全と保健および採掘につづく鉱物の他の処理と用途と
の関係する条件が重要である。本発明の他の特徴により
鉱物切削のさし、に高圧水の圧力および量が、点火火花
を避けられるよう設計可能かつ調整可能であることによ
って、この採鉱方法は、爆発性雰囲気の危険にさらされ
る運転において爆発の防止に役立つ。

鉱物の切削のさし、に発生するガスは、圧力流体の噴流
によって効果的に点火を防止される。

操作員の作業条件の主な改良は、本発明による採鉱方法
においては、切削過程にともなう粉塵状鉱物の発生がで
きるだけ少なくなるように、切込みのさし、に圧力流体
の噴流の圧力および量が調整可能に設計されていること
により可能になる。これによって経費のかかる通常の注
水方法よりもいちじるしく効果的な粉塵抑制にこの採鉱
方法が役立つ。複合液体−機械式採掘を用いると、採掘
された物質の処理にとつて重要な特性、すなわち粒度お
よび含水量が決定的に制御される。本方法のこの利点は
、とくに石炭の採掘と以後の処理にとって重要である。
何故ならば炭泥および炭塵は、販売可能な製品へ処理す
るさし、に塊状の物質よりも高い費用を要するからであ
る。本発明の別の特徴によれば、採掘物質の塊状化は、
切込みのさし、に物質の目標粒径の分離されるべき鉱物
断片の厚みを調整可能に適合させることにより制御する
ことができる。

泥状の微細粒子物質が一層多量に発生するのを避けるた
めに、本発明の別の特徴により、さらにこの方法は、採
掘された物質が以後の処理に対して許容される含水量の
値を超えないように切込みのさし、に圧力流体の圧力お
よび量が設計されているように調整することができる。

本発明による方法を実施するために、採掘機械が少なく
とも一方の側に切削兼破砕ヘッドを有し、このヘッドに
後方切込み用切削工具としてのノズル装置とこの後方切
込みへ入り込む破砕工具とが取り付けられている。採鉱
方法の効果に対しては、切削過程が時間的に破砕過程よ
り先行することが重要である。

このことは、本発明の特徴により、本質安全構造の限時
継電器を用いノズル装置の動作開始が破砕工具の動作開
始に対して進んでいるように調整可能であることによっ
て可能である。採掘物質の切込みのために必要なノズル
装置は、本発明によれば、揺動筒のところに取り付けら
れたノズル、揺動筒用の支持要素、揺動筒とその駆動装
置との間に設けられた結合要素、連結要素、連結棒、駆
動装置側の連結要素、支持部材付の揺動駆動装置および
流体用管路から構成されている。

自身の軸線の回りの揺動筒の往復運動によって、ノズル
が流体噴流によって採掘物質へ垂直なスリットを切り込
む。

この上下に移動して切り込む噴流は、本発明により、揺
動筒のところに取りつけられたノズルの藤線が、揺動筒
の鞠線に対し９０ｏないし１８０ｏの傾斜角をなして設
けられていることによって実現される。ノズルのところ
における圧力流体の噴流の効果は、本発明によりポンプ
の制御装置によって調整および再調整の可能な十分な流
体圧力に大きく影響される。

部分過程である破砕は、被採掘物質の切り込みにつづい
て本発明により突込み運動を行なう突込みくさびまたは
揺動運動を行なう揺動くさびを用いて行なわれる。

採掘機械を用いれば、採掘の所望の厚み、すなわち採掘
送りを行なうことおよび上磯と下盤との間における切削
兼破砕ヘッドの高さ位置を適切に調整しかつ保持するこ
とが可能である。この議題は本発明により次のようにし
て解決される。

すなわち水平に移動可能な送り要素を用いて採掘送りを
調整するため、ならびに調整要素を用いて上盤と下盤と
の間における切削兼破砕ヘッドの高さを調整するために
、採掘機械に操作装置が設けられている。図面に示され
た実施例について本発明を以下に説明する。

採鉱区域１では、被採掘物質ｌａが、採掘機械２による
第１の切削において切削兼破砕ヘッド３，４に設けられ
たノズル装置７を用いて図示したように後方を功込部６
のように切り込まれ、同様に切削兼破砕へッド‘こ取り
付けられた破砕工具８を用いて複合鉱物から破砕され、
５ａの方向に搬出する搬出装置５に送られる。

第１の切削の終了後採掘機械２は採掘送りｌｂの方向に
前進させられ、切削ヘッド４によって次の採掘を逆の方
向に向かって行なう。

そのさい被採掘物質ｌａの搬出はやはり搬出装置５によ
って５ａの方向に行なわれる。この採鉱過程は探鉱装置
を用いて露出採鉱区域１の完全採掘まで続けられる。

そのさし、採掘機械２は、図示されていない巻上磯の鉱
２ａによって移動させられ、搬出装置５のところで案内
される。

第２図ないし第７図は、部分的過程すなわち圧力流体用
ノズル装置７による被採掘物質ｌａの「後方切込み」と
破砕工具８による「破砕」との共同動作の連続採掘過程
を示す。

そのさし・第２図は、切削兼破砕ヘッド３に連行される
ノズル装置７を用いて被採掘物質ｌａを切込むことによ
る切込部６の形成を示す。

第３図は、突込みくさび８ａの形に構成された破砕工具
８をノズル装置７により露出させられた切込部６へかみ
合わせることと、突込みくさび８ａにより複合鉱物から
被採掘物質ｌａを破砕することとを示す。

第４図はノズル装置７を用いて次の切込部６を作ること
を示す。

第５図ないし第７図は、揺動くさび８ｂを用いて鉱物の
破砕が行なわれる採掘過程「後万切込み」と「破砕」と
を示す。

第５図に示されるようにノズル装置７を用いて被採掘物
質の切込みによる切込部６が作られる。

そのあとで第６図に示されるように揺動くさび８ｂは切
込部６へかみ合い、かつ第６ａ図に示された揺動くさび
８ｂの揺動運動により複合鉱物から被採掘物質ｌａを押
圧する。第７図は部分的過程「破砕」の終了と、その間
に行なわれたノズル装置７による薪しい切込部６の形成
とを示す。

ノズル装置７と突込みくさび８ａまたは揺動くさび８ｂ
の形をした破砕工具８とを切削兼破砕ヘッド３，４に取
り付けた状態が第８図ないし第１３図に示されている。

このうちで第８図ないし第１０図は切削兼破砕ヘッド４
を示し、このヘッド４は前記のヘッド３に対して対称で
かつその他の点では同機こ構成されており、そのハウジ
ング９の中には、ノズル装置７と、操作要素１１および
案内要素１０を有する突込みくさび８ａとが設けられて
いる。第８図および第９図は、引き込まれた位置、第１
０図は繰り出された位置における突込みくさび８ａを示
す。

第１１図ないし第１３図には切削兼破砕ヘッド４が示さ
れており、このヘッドのハウジング９には、ノズル装置
７と、操作要素１１を備えかつ回転軸１２の回りに揺動
可能な揺動くさび８ｂとが取り付けられている。

第１１図においては揺動くさび８ｂが内方へ、第１２図
および第１３図においては外方へ揺動している。

ノズル装置７の個々の横成都品は第１４図ないし第１６
図に示されている。

第１４図および第１６図に示されているように、ノズル
装置７は、揺動筒７ｂのところに取り付けられたノズル
７ａ、揺動筒７ｂ用の支持要素７ｃ、揺動筒とその駆動
装置との間に設けられた結合要素７ｄ、連結要素７ｅ、
連結棒７ｆ、駆動装置側の連続要素７ｇ、支持部材７ｉ
付の揺動駆動装置７ｈ、および流体用管路７ｋから構成
されている。揺動筒７ｂの揺動運動によって、ノズル７
ａの圧力流体の噴流が、第１３図に示さた角度８が９０
ｏないし１８０ｏの範囲において被採掘物質ｌａを垂直
に切込み、かっこのようにして切込部６を形成する。

この過程は、揺動筒７ｂのところに取り付けられたノズ
ル７ａの軸線が、揺動筒７ｂの縦軸線に対し第１５図に
記入された９００ないし１８００の傾斜角Ｑをなして設
けられていることによって実現される。

流体噴流の作用のために必要なノズル７ａのところの流
体圧力はポンプ制御装置によって保持される。

複合鉱物から被採掘物質ｌａを破砕する部分過程は、切
込みに続いて、突込み運動を行なう突込みくさび８ａあ
るいは揺動運動を行なう揺動くさび８ｂを用いて行なわ
れる。

採掘の所望の厚みすなわちｌｂの方向の採掘送りおよび
上盤と下盤との間の切削兼破砕ヘッド３，４の高さ位置
を適切に調整しかつ保持することも、採掘機械２を用い
れば可能である。

採鉱されるべき鉱物ｌａの断片の厚みの調整は、第１７
図および第１８図に示された方法により、採掘機械２に
取り付けられた操作装置１６を用いて行なわれ、この操
作装置は、水平に移動可能な送り要素１５ａ，１５ｂを
ｌｂの方向に所望の位置へ移動させかつそこに保持する
。

第１７図は、引き込まれた位置、第１８図は繰り出され
た位置における送り要素１５ａ，１５ｂを示す。

操作装置１６は、上盤と下盤との間の適切な高さに切削
兼破砕ヘッド３，４を動かしかつ所望の位置に保持する
という別の課題を満足させる。

この課題は、第１９図および第２０図に示された調整要
素１７ａおよび１７ｂによって引き受けられ、この調整
要素は操作装置１６によって引き入れられかつ繰り出さ
れる。第１９図は引き込まれた位置、第２０図は繰り出
された位置における調整要素１７ａ，１７ｂを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は採鉱区域における採掘装置の平面図、第２図、
第３図、および第４図は第１図と同じように破砕工具と
しての突込みくさびをもつ採掘機械の平面図、第５図、
第６図、第６ａ図および第７図は第１図と同じように破
砕工具としての揺動くさびをもつ採掘機械の平面図、第
８図は、第２図の矢皿の方向に見た突込みくさび付切削
兼破砕ヘッドの詳細平面図、第９図は、突込みくさびが
引き入れられた位置における第８図と同様の切削兼破砕
ヘッドの詳細側面図、第１０図は、突込みくさびが繰り
出された位置における第９図と同様の切削兼破砕ヘッド
の詳細側面図、第１１図は、第５図の矢幻の方に見た揺
動くさび付切削兼破砕ヘッドの詳細平面図（くさびが内
方へ揺動した位置）、第１２図は、揺動くさびが外方へ
揺動した位置における第１１図と同様の切削兼破砕ヘッ
ドの詳細平面図、第１３図は、揺動くさびが外方へ揺動
した位置における第１２図と同機の切削兼破砕ヘッドの
詳細側面図、第１４図は、第８図の矢×Ｗの方に見たノ
ズル装置の詳細平面断面図、第１５図は、第１４図の矢
×Ｖの方に見た／ズル装置の詳細平面断面図、第１６図
は、第１４図と同様のノズル装置の透視側面図、第１７
図は、送り要素が引き入られた位置における第１図と同
様の採掘機械の平面図、第１８図は、送り要素が繰り出
された位置における第１７図と同様の採掘機械の平面図
、第１９図は、高さ調整要素が引き入れられた位置にお
ける２層配置の切削兼破砕ヘッドにおける第１６図と同
様の採掘機械の側面図、第２０図は、高さ調整要素が繰
り出された位置における第１９図と同様の採掘機械の側
面図である。 ｌａ・・・・・・被採掘物質、２・・・・・・採掘機械
、３，４・・・・・・切削兼破砕ヘッド、５・・・・・
・搬出装置、６・・・・・・後方切込み（切込部）、７
・・・・・・ノズル装置、７ａ…・・・ノズル、７ｂ・
・・・・・揺動筒、７ｃ・・・・・・支持要素、７ｄ…
・・・結合要素、７ｅ，７ｇ・・…・連結要素、７ｆ・
・・・・・連結棒、７ｈ・・・・・・揺動駆動装置、７
１・・・・・・支持部材、７ｋ・・・・・・流体用管路
、８・・・・・・破砕工具、８ａ・・・・・・突込みく
さび、８ｂ・・・・・・揺動くさび、１４……ポンプ、
１５ａ，１５ｂ……送り要素、１６・・・・・・操作装
置、１７ａ，１７ｂ・・・・・・調整要素。Ｆ′ ．２ 内的．’ Ｆ１，３ Ｆ′９．ム 〇ｂ．ａ 〇９．９ Ｆね．’○ 行方．５ 句，．６ Ｆ′ ，６ｏ Ｆね．フ 万ね．刀 ＦＩＧ．１２ 丹９．０ Ｆね．仏 行９．，５ 〇Ｇ．７６ Ｆ′９．″ Ｆｒｇ．７８ Ｆゐ．’９ Ｆね．２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複合体の形で露出している鉱物が、圧力流体の噴流
   で作動する採掘機械により後方に切込みをつけられ、こ
   れにすぐ続いて、採掘機械に固定的に結合されてこの後
   方切込みへ入り込む破砕工具によつて複合体から破砕さ
   れ、搬出装置に送られかつこの装置によつて搬出される
   ことを特徴とする、主として硬質の鉱物性原料の採鉱方
   法。 ２ 鉱物の後方切込みが破砕に対して調整可能な進みを
   もつて行なわれるように連続採鉱が行なわれることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の採鉱方法。 ３ 後方切込みのさいに圧力流体の圧力と量とが鉱物の
   硬度に対し調整可能に適合させられていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の採鉱
   方法。 ４ 鉱物の後方切込みが圧力流体用の１つのノズルだけ
   を用いて行なわれることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のうち１つに記載の採鉱方法。 ５ 鉱物の後方切込みが圧力流体用の複数のノズルを用
   いて行なわれることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のうち１つに記載の採鉱方法。 ６ 後方を切り込まれた鉱物の破砕が、くさび状の破砕
   工具８を用いそれぞれ調整可能な突込み力または揺動力
   をもつ突込み運動または揺動運動によつて行なわれるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の採鉱方
   法。 ７ 鉱物の採鉱が採掘機械を用いて一方向にしか行なわ
   れないことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の採鉱方法。 ８ 鉱物の採鉱が採掘機械を用いて両方向に行なわれる
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の採鉱
   方法。 ９ 厚さの少ない露出鉱物の採鉱が単一層の採掘機械に
   よつて行なわれることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の採鉱方法。 １０ 厚さの大きい露出鉱物の採鉱が複数層の採掘機械
   によつて行なわれることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載の採鉱方法。 １１ 鉱物の後方切込みのさいに圧力流体の圧力および
   量が、点火火花発生を避けるように設計可能かつ調整可
   能であるとを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の採鉱方法。 １２ 切削過程にともなう粉塵鉱物の発生ができるだけ
   少なくなるように、後方切込みのさいに圧力流体の圧力
   および量が調整可能であることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の採鉱方法。 １３ 後方切込みのさいに、切り取られるべき鉱物断片
   の厚みが物質の目標粒径に対して調整可能に適合させら
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記
   載の採鉱方法。 １４ 後方切込みのさいに、採掘された物質の含水量が
   以後に行なわれる処理に対して許容される値を超過しな
   いように、圧力流体の圧力および量が設定されているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の採鉱方
   法。 １５ 圧力流体の噴流で作動する採掘機械により採掘す
   べき鉱物の後方に切込みをつけ、これにすぐ続いて、こ
   の採掘機械に固定されてこの後方切込みへ入り込む破砕
   工具により鉱物を破砕し、搬出装置によりこの破採され
   た鉱物を搬出する装置において、採掘機械２が少なくと
   も一方の側に切削兼破砕ヘツド３，４を有し、このヘツ
   ドに後方切込み用切削工具としてのノズル装置７とこの
   後方切込み６へ入り込む破砕工具８とが取り付けられて
   いることを特徴とする、鉱物性原料の複合流体−機械式
   採掘装置。 １６ 限時継電器によりノズル装置７の動作開始が破砕
   工具８の動作開始に対して進んでいるように調整可能で
   あることを特徴とする、特許請求の範囲第１５項に記載
   の採掘装置。 １７ ノズル装置７が、揺動筒７ｂのところに取り付け
   られたノズル７ａ、揺動筒７ｂ用の支持要素７ｃ、揺動
   筒とその駆動装置との間に設けられた結合要素７ｄ、連
   結要素７ｅ、連結棒７ｆ、駆動装置側の連結要素７ｇ、
   支持部材７ｉ付の揺動駆動装置７ｈおよび流体用管路７
   ｋから構成されていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１５項に記載の採掘装置。 １８ 揺動筒７ｂのところに取り付けられたノズル７ａ
   の軸線が、揺動筒７ｂの縦軸線に対し９０°ないし１８
   ０°の傾斜角をなして設けられていることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１７項に記載の採掘装置。 １９ ノズル装置７のところの圧力流体の圧力がポンプ
   １４の制御装置によつて調整可能であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１５項に記載の採掘装置。 ２０ 破砕工具８が、突込み運動を行なう突込みくさび
   ８ａの形状に構成されていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１５項に記載の採掘装置。 ２１ 破砕工具８が、揺動運動を行なう揺動くさび８ｂ
   の形状に構成されていることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１５項に記載の採掘装置。 ２２ 採掘機械２が操作装置１６をもち、それにより水
   平に移動可能な送り要素１５ａ，１５ｂによる採掘送り
   調整用ならびに調整要素１７ａ，１７ｂによる上盤と下
   盤との間に切削兼破砕ヘツド３，４の高さ調整が行なわ
   れることを特徴とする、特許請求の範囲第１５項に記載
   の採掘装置。