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Dokumentenidentifikation DE3631069A1 24.03.1988
Titel Verfahren zum Lösen der Oberkohle
Anmelder Bochumer Eisenhütte Heintzmann GmbH & Co KG, 4630 Bochum, DE
Erfinder Blumenthal, Günter, Ing.(grad.), 4352 Herten-Westerholt, DE;
Neu, Gustav, 4630 Bochum, DE;
Berger, Karl-Heinz, Dipl.-Ing. (FH), 4660 Gelsenkirchen, DE;
Block, Siegmar, 4300 Essen, DE
Vertreter Stuhlmann, W., Dr.-Ing.; Willert, R., Dipl.-Ing.; Oidtmann, P., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Bockermann, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Schneiders, J., Dipl.-Ing., Rechtsanw., 4630 Bochum
DE-Anmeldedatum 12.09.1986
DE-Aktenzeichen 3631069
Offenlegungstag 24.03.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.03.1988
IPC-Hauptklasse E21C 37/00
IPC-Nebenklasse E21C 37/26   E21C 41/04   E21D 23/26   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen der Oberkohle vom Hangenden bei der Vorverlagerung der oberen Schiebekappe eines Strebausbaugestells im untertägigen Kohlebergbau, bei dem die Vorderkante der Kappe in der Kappenebene zwischen die abzulösende Oberkohle und das Gebirge gedrückt wird.

Wenn im untertägigen Bergbau die Kohle im Langfrontabbau z. B. mit einem Kohlehobel hereingewonnen wird, der mit einer bestimmten Höhe zwischen Hangendem und Liegendem verfahren wird, so sollte sich die Kohle im Idealfall immer bis zur Höhe des Hangenden lösen. In der Praxis jedoch verursachen z. B. Störungen in der Geologie, daß am Hangenden Oberkohle (auch Restkohle genannt) verbleibt. Wenn nun mit fortschreitendem Abbau jedes einzelne Ausbaugestell im Streb vorverlagert werden muß, z. B. durch Betätigen eines Schreitwerks, welches den Strebförderer mit dem Ausbaugestell verbindet, be- oder verhindert die Oberkohle die Vorwärtsbewegung, da die Vorderkante der Kappe des Ausbaugestells in der Ebene des Hangenden zwischen Oberkohle und Gebirge drückt und der Druck unter Umständen nicht ausreicht, die Oberkohle zu lösen.

Um ein Ablösen der Oberkohle vom Hangenden zu erleichtern, kann an der Kappe eine Keilanordnung vorgesehen werden.

Ähnliche Probleme ergeben sich bei Schildausbaugestellen mit Vorpfändkappe, die im Gleichlauf mit dem Strebförderer vorverlagert wird, um offene Räume zuzufahren. Die eventuell vorhandene Restkohle sperrt nämlich die Vorwärtsbewegung der Vorpfänd- oder Schiebekappe. Damit diese zum Lösen von Oberkohle beiträgt, kann sie mit einem Lösekeil oder einer Reißleiste versehen werden. Dennoch kommt es immer wieder vor, daß die zur Vorverlagerung der Kappe verfügbare Kraft nicht ausreicht, die Oberkohle zu lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß das Lösen der Oberkohle erleichtert oder gar erst ermöglicht wird, ohne daß dazu ein erheblicher apparativer Aufwand erforderlich wäre.

Als erste grundsätzliche Lösungsmöglichkeit sieht hierzu die Erfindung vor, daß die Schiebekappe im Verlauf ihrer Vorverlagerung mehrmals vor- und zurückbewegt wird, derart, daß sie bei mehreren aufeinanderfolgenden Vorwärtshüben zwischen die Oberkohle und das Gebirge stößt. Wurde früher lediglich darauf gehofft, daß bei der Vorverlagerung der Schiebekappe deren Vorderkante die Oberkohle ablöste, so wird erfindungsgemäß die Schiebekappe vor- und zurückbewegt, so daß sie sich gleichsam nach vorn boxt.

Insbesondere dann, wenn die Schiebekappe mit Hilfe einer Gleichlaufsteuerung synchron mit der Vorverlagerung eines Strebförderers vorgeschoben wird, ist es günstig, wenn der Gleichlaufsteuerung eine Stoßsteuerung überlagert ist, durch die die Schiebekappe im Verlauf ihrer Vorverlagerung mit einer wählbaren Frequenz vor- und zurückbewegt wird. Die Frequenz kann durch Handsteuerung vorgegeben werden. Die Frequenz hängt zusammen mit den Amplituden der Vor- und Rückhübe der Schiebekappe. Bei diesem Verfahren boxt sich die Schiebekappe, die mit einer Reißleiste oder ähnlichem versehen ist, solange nach vorn, bis der Gleichlauf mit dem Strebförderer erreicht ist.

Damit die Oberkohle von der Schiebekappe automatisch gelöst wird, wird mit Hilfe von Wegsensoren in Verbindung mit einer elektronischen Schaltung die relative Lage zwischen dem Schreitwerk des Ausbaugestells und der Schiebekappe ermittelt. Entspricht die ermittelte Relativlage einem Sollwert oder einem Sollwertebereich, so erfolgt eine Wegsynchronisation zwischen Schiebekappe und Schreitwerk. Entspricht die ermittelte Relativlage nicht dem Sollwert oder einem Sollwertebereich, veranlaßt die elektronische Schaltung eine zyklische Vor- und Zurückbewegung der Schiebekappe. Diese zyklische Vor- und Zurückbewegung der Schiebekappe wird solange veranlaßt, bis die ermittelte Relativlage schließlich einem Sollwert oder einem Sollwertebereich entspricht.

Es kann vorkommen, daß die Oberkohle derart fest an dem Gebirge haftet, daß sie sich auch durch mehrmalige Stoßversuche nicht lösen läßt. Deshalb kann es zweckmäßig sein, den Versuch zum Ablösen der Oberkohle nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne abzubrechen. Gegebenenfalls muß dann die Oberkohle mit einem geeigneten Handgerät gelöst werden.

Eine alternative Lösung der obigen Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebekappe, deren Vorwärtsbewegung durch Oberkohle gestoppt wird, abwechselnd mehrmals mit höherem und niedrigerem Druck beaufschlagt wird. Diese abwechselnde Druckbeaufschlagung ruft einen Rütteleffekt hervor, bei dessen Ablauf die Vorderkante der Schiebekappe permanent an der Oberkohle anliegt. Erreichen läßt sich dieses Rütteln durch eine spezielle Hydrauliksteuereinrichtung, die in das Hydrauliksystem zum Vorverlagern der Schiebekappe integriert ist. Die Frequenz der Druckbeaufschlagung und/oder die Dauer der Beaufschlagung und/oder die Höhe des niedrigen und des hohen Drucks lassen sich auf geeignete Werte einstellen. Für das Rüttelverfahren nach der zweiten Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird eigener Schutz geltend gemacht.

Ebenso wird selbständiger Schutz geltend gemacht für ein erfindungsgemäßes Verfahren, welches eine Kombination der beiden oben genannten Lösungen darstellt. Dieses Verfahren läuft folgendermaßen ab: Im Zuge der Vorverlagerung der Schiebekappe stößt die Schiebekappe gegen die Oberkohle. Anschließend erfolgt das Rütteln durch Beaufschlagung der Schiebekappe mit abwechselnd niedrigerem und höherem Druck. Dieses Rütteln kann eine vorbestimmte Zeit anhalten. Anschließend wird die Schiebekappe wieder ein Stück zurückbewegt. Daran schließt sich ein ähnlicher Zyklus an. Kombiniert mit der Gleichlaufsteuerung erfolgt also bis zur Erzielung der Wegsynchronisation zwischen Strebförderer und Schiebekappe ein abwechselndes Vorboxen und Losrütteln der Oberkohle.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulik-Schaltplan einer Rütteleinrichtung,

Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht eines Schildausbaugestells im Streb, wobei im unteren Teil der Figur die noch nicht ausgefahrene Schiebekappe gegen Oberkohle stößt, während im oberen Teil der Figur die Oberkohle bereits von der Schiebekappe abgelöst ist.

Es soll zunächst auf Fig. 2 Bezug genommen werden. Ein Schildausbaugestell 101 ist im Bereich des Liegenden des Strebs über ein Verbindungsgestänge 102 mit einem hier nur schematisch angedeuteten Strebförderer 103 verbunden. Eine hydraulisch verfahrbare Vorpfänd- oder Schiebekappe 104 ist über eine Gleichlaufsteuerung mit dem Strebförderer 103 gekoppelt, so daß bei fortschreitendem Abbau am Kohlestoß K der Strebförderer 103 von einer hier nicht näher dargestellten Hydraulik über das Verbindungsgestänge 102 vorverlagert wird und synchron damit die Schiebekappe 104 vorverlagert wird. Die Schiebekappe 104 hat die Aufgabe, das Hangende zu unterfangen und Leerräume zuzufahren.

Wie in dem unteren Teil der Fig. 2 gezeigt ist, kann am Hangenden H Oberkohle oder Restkohle R verbleiben. Um diese Oberkohle R zu lösen, ist an der Vorderkante der Schiebekappe 104 eine Abreißleiste 105 vorgesehen, die in der Ebene der Oberseite der Schiebekappe 104 zwischen das Gebirge und die Oberkohle R stößt, um die Oberkohle R abzulösen und damit den weiteren Weg für die vorzuverlagernde Schiebekappe 104 freizugeben. Wenn die Oberkohle R gelöst ist, kann die Schiebekappe 104 das freiliegende Hangende H unterfangen. Die Schiebekappe 104 befindet sich dann etwa auf gleicher Höhe mit dem Strebförderer 103.

Zur Vorverlagerung der Schiebekappe 104 wird ein an die Schiebekappe gekoppelter Hydraulikzylinder mit einem gewissen Druck beaufschlagt. Wenn dieser Druck allein nicht ausreicht, die Oberkohle R vom Hangenden H zu lösen, wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch gemacht.

Insgesamt umfaßt die vorliegende Erfindung drei Verfahrensvarianten, die im folgenden näher erläutert werden sollen. Der Strebförderer 103 wird in Richtung des Pfeils P vorverlagert. Gleichzeitig damit wird die Schiebekappe 104 vorverlagert. Jedoch erfolgt die Vorverlagerung der Schiebekappe 104 nicht kontinuierlich, sondern im Zuge einer Vor- und Zurückbewegung. Bei der Rückwärtsbewegung der Schiebekappe 104 entfernt sich die Vorderkante der Abreißleiste 105 ein Stück von der Oberkohle R. Bei der Vorwärtsbewegung der Schiebekappe 104 stößt die Vorderkante der Abreißleiste 105 dann zwischen Hangendem H und Oberkohle R. Abhängig von der Masse der Schiebekappe, der zum Bewegen der Schiebekappe aufgebrachten Kraft und der Geschwindigkeit der Schiebekappe wirkt die Abreißleiste dann mit einer bestimmten Energie auf die Oberkohle R ein. Dieses Zurückfahren und anschließende Vorfahren der Schiebekappe geschieht mehrmals, so daß sich die Schiebekappe gleichsam unter Ablösung einzelner Oberkohle-Stücke vorboxt.

Die Steuerung dieser "Vorbox"-Bewegung ist hier nicht im einzelnen dargestellt. Die Steuerung kann in einer Ausführungsform von Hand vorgenommen werden, indem der an die Schiebekappe 104 gekoppelte Hydraulikzylinder entsprechend beaufschlagt wird. Es kann aber auch eine automatische Steuerung vorgesehen sein, die mit Hilfe hier nicht dargestellter Wegsensoren die Relativlage von Strebförderer 103 und Schiebekappe 104 feststellt und solange eine zyklische Vor- und Zurückbewegung der Schiebekappe 104 veranlaßt, bis die Relativlage zwischen Strebförderer und Schiebekappe einer vorgegebenen Sollage entspricht.

Eine zweite Möglichkeit zum Ablösen der Oberkohle R vom Hangenden H sieht erfindungsgemäß vor, daß die einmal gegen die Oberkohle R angedrückte Schiebekappe 104 mit ihrer Abreißleiste 105 eine Rüttelbewegung vollzieht. Dies geschieht derart, daß die die Schiebekappe 104 beaufschlagende Hydraulik abwechselnd mit relativ niedrigem und relativ hohem Druck beaufschlagt wird. Der niedrigere Druck liegt dabei unterhalb desjenigen Drucks, mit dem die Schiebekappe 104 vorwärtsbewegt wird, wenn kein Hindernis (Oberkohle) vorhanden ist. Der genannte höhere Druck bei der Rüttelbewegung liegt oberhalb dieses "Normaldrucks". Während des Rüttelvorgangs bleibt die Vorderkante der Reißleiste 105 an der Oberkohle R, bis diese sich löst. Selbstverständlich erfolgt das Rütteln nur über einen begrenzten Zeitraum. Wenn nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne die Oberkohle R immer noch nicht vom Hangenden gelöst ist, muß gegebenenfalls mit Hilfe eines Handgeräts gearbeitet werden, um die Oberkohle zu lösen.

Als dritte Verfahrensvariante sieht die Erfindung eine Kombination der oben beschriebenen Verfahren vor. Das "Vorboxen" der Schiebekappe 104 mit deren Abreißleiste 105 wird von einem Rütteln überlagert. Wenn im Zuge der zyklischen Vorwärtsbewegung der Schiebekappe die Vorderkante der Abreißleiste 105 gegen die Oberkohle R stößt, wird dadurch der oben beschriebene Rüttelvorgang für eine bestimmte Zeitspanne eingeleitet, falls sich nicht bereits durch die erste Berührung der Abreißleiste mit der Oberkohle letztere löst. Löst sich die Oberkohle nicht, so wird der Rüttelvorgang nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne beendet, und die Schiebekappe 104 wird wieder ein Stück zurückbewegt, um dann erneut vorwärtsbewegt zu werden, bis die Vorderkante der Abreißleiste gegen die Oberkohle R stößt. Dieses kombinierte "Stoßen und Rütteln" wird solange durchgeführt, bis Gleichlauf mit der Bewegung der Vorverlagerung des Strebförderers 103 erreicht ist.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel für eine Rüttelsteuerung beschrieben werden, mit deren Hilfe die oben beschriebene zweite Verfahrensvariante und auch teilweise die dritte Verfahrensvariante durchgeführt werden kann.

Die in Fig. 1 gezeigte Rütteleinrichtung wirkt auf einen doppelt wirkenden Zylinder 1, dessen Kolbenstange 2 die Schiebekappe des in Fig. 2 gezeigten Schildausbaugestells verschiebt. Diese Verschiebung erfolgt im Gleichlauf mit der Vorverlagerung des Strebförderers 103.

Die Gleichlaufsteuereinrichtung ist hier nicht im einzelnen dargestellt, sondern nur durch das Symbol S gekennzeichnet. Sie wirkt auf zwei Hydraulikleitungen 3 und 4, von denen die Leitung 3 mit dem Kolbenraum 5 und die Leitung 4 mit dem Ringraum 6 des Zylinders 1 verbunden ist. Durch Beaufschlagen des Ringraums 6 mit unter Druck stehendem Fluid wird die Schiebekappe mit Hilfe der Kolbenstange 2 zurückgezogen. Wird der Kolbenraum 5 über die Leitung 3 mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt, schiebt der Kolben 2 die Schiebekappe auf den Kohlestoß zu. Dabei stellt sich in der Leitung 3 ein bestimmter Druck ein.

Wenn die Vorderkante der Kappe nun auf ein Hindernis stößt, welches z. B. aus am Hangenden verbliebender Restkohle besteht, bleibt die Kolbenstange 2 stehen, wenn die Restkohle nicht durch die mit "normaler" Kraft vorwärts bewegte Kappe abgestoßen wird. Dabei steigt der Druck in der Leitung 3 zwangsläufig an.

Ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Rüttelventil 7 einer Rüttelsteuerung 8 besitzt eine erste, größere Steuerfläche 7a und eine zweite, kleinere Steuerfläche 7b. Eine verstellbare Druckfeder spannt das Rüttelventil 7 in die in der Fig. 1 dargestellte Nullstellung vor. Bei normalem Druck der Leitung 3 während der Vorwärtsbewegung der Kolbenstange 2 reicht der über die Steuerleitung 10 auf die Steuerfläche wirkende Druck nicht aus, das Rüttelventil gegen die Kraft der Druckfeder 9 umzuschalten. Bei dem erhöhten Druck in der Leitung 3 jedoch, verursacht durch die die Kolbenstange 2 anhaltende Restkohle, wird bei Erreichen eines mit Hilfe der verstellbaren Druckfeder 9 eingestellten Grenzwerts das Rüttelventil 7 schlagartig unter Zusammenpressen der Feder 9 geöffnet. Dadurch gelangt der erhöhte Druck in der mit der Leitung 3 verbundenen Zweigleitung 11 über das Rüttelventil 7, eine Leitung 12 und ein Rückschlagventil 13 schlagartig in den Kolbenraum 5 des Zylinders 1. Dieser erhöhte Druckimpuls bewirkt, daß die als beispielsweise Reißleiste ausgebildete Vorderkante der Schiebekappe mit erhöhter Kraft zwischen die am Hangenden verbliebene Restkohle und das Gebirge drückt.

Der erhöhte Druck in der Leitung 12 wirkt außerdem über eine eine Drossel 14 enthaltende Steuerleitung 15 auf die Steuerfläche 7b des Rüttelventils 7. Dieser Druck reicht zusammen mit dem durch die Druckfeder 9 verursachten Druck aus, das Rüttelventil 7 zurückzustellen, so daß die Leitung 12 wieder mit dem Rücklauftank T verbunden ist, ebenso wie die Steuerleitung 15, letztere jedoch mit einer durch die Drossel 14 verursachten Zeitverzögerung.

Wenn nun das Hindernis noch vorhanden ist, herrschen wieder die oben beschriebenen Zustände, und der geschilderte Vorgang wiederholt sich mit einer durch die Drossel 14 einstellbaren Frequenz. Die Vorderkante der Schiebekappe beaufschlagt die Restkohle an der Berührungsstelle also mit abwechselnd hohem und niedrigem Druck, also impulsartig. Dadurch kann die Restkohle gelöst werden.

Eine Steuerleitung 16 verbindet die Leitung 4 mit einem entsperrbaren Rückschlagventil 17, welches verhindert, daß sich der Druck im Kolbenraum 5 in die Leitung 3 abbaut, während der Rüttelvorgang stattfindet. Im Handbetrieb wird die Kolbenstange 2 durch Druckbeaufschlagung des Ringraums 6 über die Leitung 4 zurückgezogen. Das Entsperren des Rückschlagventils 17 über die Steuerleitung 16 gestattet das Entspannen des im Kolbenraum 5 herrschenden Drucks in die Leitung 3.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Lösen der Oberkohle vom Hangenden bei der Vorverlagerung der oberen Schiebekappe eines Strebausbaugestells im untertägigen Kohlebergbau, bei dem die Vorderkante der Kappe in der Kappenebene zwischen die abzulösende Oberkohle und das Gebirge gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebekappe im Verlauf ihrer Vorverlagerung mehrmals vor- und zurückbewegt wird, derart, daß sie bei mehreren aufeinanderfolgenden Vorwärtshüben zwischen die Oberkohle und das Gebirge stößt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schiebekappe mit Hilfe einer Gleichlaufsteuerung synchron mit der Vorverlagerung eines Strebförderers vorgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufsteuerung eine Stoßsteuerung überlagert ist, durch die die Schiebekappe im Verlauf ihrer Vorverlagerung mit einer wählbaren Frequenz vor- und zurückbewegt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz durch Handsteuerung vorgegeben wird, wobei die Frequenz zusammenhängt mit den einzelnen Vor- und Rückhüben der Schiebekappe.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßsteuerung als programmierte Steuerung der Gleichlaufsteuerung überlagert ist, und daß die Stoßsteuerung derart programmiert ist, daß sie das Vor- und Zurückbewegen der Schiebekappe solange veranlaßt, bis der Gleichlauf zwischen Schiebekappe und Strebförderer erreicht ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein über ein Schreitwerk mit einem Strebförderer verbundenes Schildausbaugestell verwendet wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

    1. a) mittels Wegsensoren und einer elektronischen Schaltung wird die Relativlage zwischen Schreitwerk und Schiebekappe ermittelt, und
    2. b1) entspricht die ermittelte Relativlage einem Sollwert oder einem Sollwertebereich, so erfolgt eine Wegsynchronisation zwischen Schiebekappe und Schreitwerk; oder
    3. b2) entspricht die ermittelte Relativlage nicht dem Sollwert oder einem Sollwertebereich, so veranlaßt die elektronische Schaltung eine zyklische Vor- und Zurückbewegung der Schiebekappe.


  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b2) nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne abgebrochen wird, wenn dann die Relativlage noch nicht dem Sollwert oder dem Sollwertebereich entspricht.
  7. 7. Verfahren zum Lösen der Oberkohle vom Hangenden bei der Vorverlagerung der oberen Schiebekappe eines Strebausbaugestells im untertägigen Kohlebergbau, bei dem die Vorderkante der Kappe in der Kappenebene zwischen die abzulösende Oberkohle und das Gebirge gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebekappe, deren Vorwärtsbewegung durch Oberkohle gestoppt wird, abwechselnd mehrmals mit höherem und niedrigerem Druck beaufschlagt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz, mit der die Schiebekappe abwechselnd mit höherem und niedrigerem Druck beaufschlagt wird, eingestellt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Beaufschlagung der Schiebekappe mit wechselndem Druck auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte des höheren und des niedrigeren Drucks voreingestellt werden.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, kombiniert mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Schiebekappe mit abwechselnd höherem und niedrigerem Druck in dem Zeitraum erfolgt, der zwischen dem Anstoßen der Schiebekappe an der Oberkohle und der nachfolgenden Zurückbewegung der Schiebekappe liegt.






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