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Dokumentenidentifikation DE3631069C2 18.08.1988
Titel Anordnung zum aktiven Hereingewinnen der Oberkohle mit der Schiebekappe des hydraulischen Schreitausbaus
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 Andrejewski, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Honke, M., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Masch, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 4300 Essen
DE-Anmeldedatum 12.09.1986
DE-Aktenzeichen 3631069
Offenlegungstag 24.03.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.08.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.1988
IPC-Hauptklasse E21C 37/00
IPC-Nebenklasse E21C 37/26   E21C 41/04   E21D 23/06   
Zusammenfassung Um bei der Vorverlagerung von Schildausbaugestellen im untertägigen Bergbau die die Vorverlagerung behindernde Oberkohle oder Restkohle vom Hangenende zu lösen, wird im Zuge der Vorverlagerung die das Hangende unterfangende Schiebekappe des Ausbaugestells abwechselnd vorwärts und rückwärts bewegt, damit die Vorderkante der Schiebekappe beim Vorwärtshub die Oberkohle löst. Alternativ oder zusätzlich kann dann, wenn die Vorderkante der Schiebekappe an die Oberkohle stößt, die Schiebekappe abwechselnd mit hohem oder niedrigem Druck beaufschlagt werden, um einen Rütteleffekt zu erzielen. Bei dem kombinierten Verfahren wird die Schiebekappe vorverlagert, während des Anliegens der Vorderkante wird gerüttelt, anschließend wird die Schiebekappe wieder ein Stück zurückbewegt. Anschließend wird dieser Zyklus mehrere Male wiederholt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Hereingewinnen der stehengebliebenen Oberkohle im Streb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn im untertätigen 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 ein Nachreißwerkzeug in Form einer Keilanordnung vorgesehen werden (DE-GM 83 09 112.2).

Ähnliche Probleme ergeben sich bei Schildausbaugestellen mit Vorpfändkappe, die im Gleichlauf mit dem Strebförderer vorverlagert wird, um offene Räume zuzufahren ("Glückauf" 119 (1983), S. 926). 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.

Man kann daran denken, nach einem ersten, erfolglosen Versuch, bei dem sich die Oberkohle nicht vom Hangenden löst, einen weiteren Versuch zu unternehmen. Für eine derartige Vorgehensweise sind jedoch die bekannten Anordnungen nicht ausgelegt. Außerdem ist es zweifelhaft, ob eine einmalige oder mehrmalige Wiederholung des Vorschiebens der Schiebekappe zu dem gewünschten Erfolg führen könnte.

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

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Durch die Erfindung ist es möglich, die Schiebekappe im Zuge ihrer Vorverlagerung mehrmals vor- und zurückzubewegen, und zwar in Form einer der Vorverlagerung überlagerten Vorwärts-/Rückwärtsbewegung. Dadurch "boxt" sich die Schiebekappe im Verlauf ihrer Vorverlagerung nach vorn, wobei die Oberkohle abgelöst wird.

Dabei ist es besonders günstig, wenn bei vorhandener Gleichlaufsteuerung von Strebförderer und Schiebekappe dem hydraulischen Vorschub der Schiebekappe eine Frequenzsteuerung der Vorwärts-/Rückwärtsbewegung mit wählbarer Frequenz zugeordnet ist. Die Frequenz kann z. B. durch Handsteuerung voreingestellt werden und hängt zusammen mit den Amplituden der Vorwärts-/Rückwärtshübe der Schiebekappe. Die Schiebekappe stößt solange nach vorn, bis Gleichlauf zwischen Strebförderer und Schiebekappe erreicht ist.

Mit der im Anspruch 4 angegebenen Weiterbildung der Erfindung läßt sich erreichen, daß die Oberkohle von der Schiebekappe automatisch gelöst wird, wobei die Vorwärts-/Rückwärtsbewgung der "normalen" Vorverlagerung der Schiebekappe nur dann überlagert wird, wenn die Schiebekappe dem Schreitwerk nicht in der vorgegebenen Weise folgt.

Es kann vorkommen, daß die Oberkohle derart fest am Hangenden haftet, daß sie sich auch durch mehrmalige Stoßversuche nicht lösen läßt. Deshalb ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, wenn die elektronische Schaltung nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne die Bewegung der Schiebekappe beendet, wenn dann die Relativlage zwischen Schreitwerk und Schiebekappe noch nicht dem Sollwert entspricht.

Alternativ oder zusätzlich zu der der Vorverlagerung überlagerten Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Schiebekappe erfolgt die Vorverlagerung mit wechselnder Vorschubkraft. Dadurch wird ein Rütteleffekt erzielt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist für diese alternative oder zusätzliche Besonderheit vorgesehen, daß eine Frequenzsteuerung die Frequenz des Rüttelns steuert. Dabei können die Dauer und/oder die Amplituden der wechselnden Drücke eingestellt werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich auch sehr fest am Hangenden haftende Oberkohle gut lösen: Im Zuge der Vorverlagerung der Schiebekappe stößt diese gegen die Oberkohle. Anschließend erfolgt das Rütteln dadurch, daß die Vorverlagerung mit wechselnder Vorschubkraft erfolgt. 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 zeigt

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 und synchron damit die Schiebekappe 104 vorverlaget 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 die Oberkohle mit der Schiebekappe aktiv hereingewonnen.

Insgesamt umfaßt die vorliegende Erfindung drei Möglichkeiten, die im folgenden näher erläutert werden sollen. Der Strebförderer 103 wird in Richtung des Pfeiles 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 Vorwärtsbewgung 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 Möglichkeit sieht die Erfindung eine Kombination der oben beschriebenen Varianten 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 Variante und auch teilweise die dritte Variante 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 Veschiebung 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 dargestellten 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 Grenzwertes 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 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. Anordnung zum Hereingewinnen der stehengebliebenen Oberkohle im Streb bei der Vorverlagerung der Schiebekappe (104) eines Strebausbaugestells (101), wobei die Vorderkante (105) der Kappe (104) in der Kappenebene gegen die abzulösende Oberkohle dicht am Hangenden (H) drückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverlagerung der Schiebekappe (104) eine mehrfache Vorwärts-/Rückwärtsbewegung überlagerbar ist und/oder die Vorverlagerung mit wechselnder Vorschubkraft durchführbar ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der an sich bekannten hydraulischen Gleichlaufsteuerung von Strebförderer (103) und Schiebekappe (104) dem hydraulischen Vorschub der Schiebekappe (104) eine Frequenzsteuerung der Vorwärts-/Rückwärtsbewegung mit wählbarer Frequenz zugeordnet ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsteuerung als programmierte Steuerung der Gleichlaufsteuerung überlagert ist und derart progammiert ist, daß sie die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Schiebekappe (104) solange veranlaßt, bis der Gleichlauf zwichen Schiebekappe (104) und Strebförderer erreicht ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet, durch folgende Merkmale:

    1. a) Wegsensoren und eine elektronische Schaltung ermitteln die Relativlage zwischen dem Schreitwerk des Schildausbaugestells (101) und der Schiebekappe (104), und
    2. b1) entspricht die ermittelte Relativlage einem Sollwert oder einem Sollwertbereich, so vollzieht die Gleichlaufsteuerung eine Wegsynchronisation zwischen Schiebekappe (104) und dem Schreitwerk, oder
    3. b2) entspricht die ermittelte Relativlage nicht dem Sollwert oder einem Sollwertbereich, so veranlaßt die elektronische Schaltung die mehrfache Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung.


  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Schiebekappe (104) beendet, wenn die Relativlage noch nicht dem Sollwert oder dem Sollwertebereich entspricht.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der an sich bekannten hydraulischen Gleichlaufsteuerung von Strebförderer (103) und Schiebekappe (104) dem hydraulischen Vorschub (1, 5, 6, 7) der Schiebekappe (104) eine Frequenzsteuerung der mit wechselnder Vorschubkraft erfolgenden Vorverlagerung mit wählbarer Frequenz zugeordnet ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenzeichnet, daß die Dauer der mit wechselnder Vorschubkraft erfolgenden Vorverlagerung auf einen vorbestimmten Wert einstellbar und/oder die Größe der wechselnden Vorschubkraft einstellbar ist.






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