Schachtbagger

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsbühne zum Teufen eines Schachtes sowie zur Installation von Einbauten in senkrecht verlaufenden Schächten im Berg- und Tunnelbau, die an einem oder einer Mehrzahl von Seilen hängend geführt ist und mindestens eine Arbeitsplattform aufweist.

Man unterscheidet grundsätzlich zwei verschiedene Verfahren beim Teufen von Tagesschächten aus dem Vollen, dem maschinellen und dem konventionellen Teufen durch Bohren und Sprengen. Welches Verfahren geeignet ist, richtet sich stark nach den Gegebenheiten vor Ort und den verschiedenen Einsatzbedingungen in Bezug auf Geologie, Schachtdurchmesser, Teufe etc., zumal beide Verfahren über Vor- und Nachteile verfügen. Der Schachtausbau mittels Bohren und Sprengen zeichnet sich etwa durch Vorteile bei der Einbringung von Ausbau und hohe Flexibilität auf sich ändernde Gebirgseigenschaften aus, muss aber hinsichtlich steigender Vortriebsleistungen - speziell beim maschinellen Teufen - weiter wettbewerbsfähig bleiben. Dabei besteht das Verfahren aus den Arbeitsvorgängen Bohren und Sprengen der Schachtsohle, Wegladen und Ausfördern des gesprengten Haufwerks über Kübel und schließlich Erstellen des Schachtausbaus von der Arbeitsbühne im Schacht. Für die Ladearbeiten auf der Sohle wurden ab Mitte des 20. Jahrhunderts bis in die heutige Zeit Mehrschalengreifer eingesetzt. Eine solche Anlage ist unter der Arbeitsbühne befestigt und wird von der Sohle aus von zwei Personen bedient. Von diesen ist einer für das Öffnen und Schließen und der andere für die Positionierung des Greifers auf der Schachtsohle verantwortlich. Weil der Greifer nur über seine eigene Schwerkraft in das Haufwerk eindringen kann, wird dieser von dem zweiten Mann teilweise mit Schwung „fallengelassen“, was zu gefährlichen Situationen auf der Sohle führen kann, insbesondere da es heutzutage kaum noch erfahrene Bediener für solche Anlagen gibt.

Damit stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine Arbeitsbühne zur Installation von Einbauten in senkrecht verlaufenden Schächten im Berg- und Tunnelbau zu schaffen, die sich durch eine Verbesserung der zu erzielenden Teufleistungen und der Arbeitssicherheit bei Reduzierung der erforderlichen Mannstärke im Gefährdungsbereich auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch einen unterhalb der Arbeitsbühne positionierten und in der Höhe verstellbaren, zum Wegladen und/oder Ausfördern von gesprengtem Haufwerk dienenden, mindestens einen Schachtbagger gelöst.

Dieser kann eine Vielzahl von Tätigkeiten auf der Schachtsohle sowie am Schachtstoß übernehmen. Dies gilt auch für manuelle Arbeiten am Schachtstoß. Hierzu gehören beispielsweise das Wegladen und/oder Ausfördern von gesprengtem Hauwerk, das Bohren von Ankern und Sprenglochbohrungen, das Anschließen eines Saugbaggers zur Säuberung der Sohle oder weiterer Anbaugeräte zur Nacharbeit der Schachtsohle und des Stoßes.

Dieses neue Konzept ermöglicht neben gesteigerten Ladeleistungen vor allem auch eine Parallelisierung der Arbeiten im Schacht und erhöht damit nicht nur die Teufleistung signifikant, sondern auch die Arbeitssicherheit. Während auf der Arbeitsbühne der Schachtausbau eingebracht wird, wird über den Schachtbagger mannlos die gesprengte Sohle (die Berge) fernbedient oder automatisch in Kübel geladen und ausgefördert. Dank der Parallelisierung der normalerweise sequenziell verlaufenden Arbeiten können mehrere Stunden an einem gesamten Arbeitszyklus eingespart werden. Die Teufleistung erhöht sich damit sehr deutlich.

Dass zur Höhenverstellung des Schachtbaggers eine der Arbeitsbühne zugeordnete Vorrichtung dient, ist so verstehen, dass der jeweilige Schachtbagger über eine geeignete Vorrichtung mittelbar bewegt wird. Der Schachtbagger wird also in Abhängigkeit von dem Verfahren und/oder Verschwenken dieses Aggregates (mit-)bewegt und in Stellung gebracht. Unter solch einer Vorrichtung wird hier z. B. ein teleskopierbares Rohr oder eine untergehängte, verstellbare Plattform der Arbeitsbühne verstanden.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist also vorgesehen, dass in der Längsachse der Arbeitsbühne ein teleskopierbares Rohr geführt ist, an dessen unterem Ende ein Schachtbagger angeordnet ist. Die Baugruppe Schachtbagger wird also dank des teleskopierbaren Zentralrohrs in der Höhe (mit-)verstellt. Vorteil dieser Lösung ist die Möglichkeit eines genauen Verfahrens des Baggers, ohne dass ein Umsetzen der Arbeitsbühne erforderlich ist. Zudem ist die Wartung am Baggerarm durch Klapppodeste am Schachtbagger deutlich einfacher. Die Klapppodeste können zum Arbeiten an der nicht gesicherten Schachtwand eingesetzt werden, etwa zur Montage von Tragringen oder im Rahmen anderer Sicherheitsmaßnahmen. Die Energieversorgung erfolgt geschützt durch das Zentralrohr und die Hydraulikaggregate können außerhalb der Arbeitsbereiche vorgehalten werden.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung geht in die Richtung, dass der Schachtbagger an der Unterseite der untersten Arbeitsplattform angeordnet ist. Dazu kann auch unterhalb der Arbeitsbühne eine zusätzliche unterste Arbeitsplattform aufgehängt sein. Die Arbeitsbühne wird also bei beispielsweise drei Arbeitsplattformen um eine vierte, untere ergänzt. Eine solche, auch als untergehängte Baggerplattform bezeichnet, bringt ebenfalls erhebliche Vorteile mit sich. Zu nennen sind die Zugänglichkeit der hydraulischen und elektrischen Versorgungsleitungen, das Weiterleiten von Vibrationen vom Schachtbagger in die Arbeitsbühne, die notwendige Verdrehsicherung für das Zentralrohr oder ein hoher Aufwand hinsichtlich der Austauschbarkeit Hydraulikschläuche im teleskopierbaren Rohr. Das teleskopierbare Zentralrohr bzw. die unterste Arbeitsplattform bildet gewissermaßen das Lager für die für das Wegladen und/oder das Ausfördern des gesprengten Haufwerks dienenden Schachtbagger samt erforderlicher Aggregate für diese Baugruppe. In diesem Sinne versteht sich der Vorschlag, dass am unteren Ende des teleskopierbaren Rohres oder an der Unterseite der untersten Arbeitsplattform eine Konsole zum Anschluss des Schachtbaggers vorgesehen ist. Der Konsole kommt dabei eine Doppelfunktion zu, wenn die Konsole zum Verfahren und/oder Verschwenken des Schachtbaggers dient, denkbar ist jedoch auch die ausschließliche Möglichkeit Verfahren oder Verschwenken.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Schachtbagger in einem Schlitten in der Konsole geführt ist. Der Schlitten ermöglicht also das Verfahren des Schachtbaggers samt seiner Aggregate in der Konsole.

Weiter ist vorgesehen, dass in dem Schlitten ein Ausleger des Schachtbaggers geführt werden soll, weicher ein Oberteil und ein Unterteil aufweist.

Dass am Oberteil des Auslegers ein Stiel angelenkt ist und dass das der Konsole abgewandte Ende des Stiels zum Anlenken eines Werkzeugs, insbesondere eines Tieflöffels dient, sehen weitere Maßnahmen vor.

Zusätzliche Robustheit verleiht dem erfindungsgemäßen Schachtbagger eine auch die Verfügbarkeit verbessernde Schutzmaßnahme für Zylinder, Schläuche etc. Dazu ist vorgesehen, dass Zylinder und/oder Versorgungsschläuche innerhalb eines das Oberteil des Auslegers umgebenden Schutzgehäuses angeordnet sind. Die innenliegende Verschlauchung verhindert ein Einreißen oder eine Beschädigung der Schläuche.

Die Bedienung des Schachtbaggers kann von einer Arbeitsbühne oder auch von über Tage erfolgen. Bei Einsatz der Bedieneinheit kann der befüllte Tieflöffel überall im Bereich der Schachtsohle automatisch und mit hoher Präzision über dem Kübel positioniert und entleert werden.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der Arbeitsbühne ein Kamerasystem zugeordnet ist, vorzugsweise ein 3D-Kamerasystem, um diese Abläufe noch mehr zu optimieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die abgespeicherte Position eines Bergekübels als Referenzwert für das Positionieren und/oder Entleeren des Tieflöffels dient. Ist nämlich die Position des Bergekübels einmal eingespeichert, kann über die Betätigung eines Tasters an der Bedieneinheit der gefüllte Tieflöffel von jedem Punkt der Schachtsohle automatisch exakt über dem Kübel positioniert und entleert werden. Dies geschieht mit hoher Präzision und Gleichmäßigkeit dank der auf diese Weise möglichen Ausrichtung des Schachtbaggers samt seiner Baugruppe mit Ausleger, Stiel, Tieflöffel etc. Auch das Rückfahren zum letzten Arbeitspunkt erfolgt automatisch, so dass der Bediener nur noch den Tieflöffel mit Haufwerk füllen muss. Gerade bei den im Schacht vorhandenen engen Platzverhältnissen können diese rechnerunterstützten Bewegungsabläufe und Positionierungen schneller, exakter und sicherer durchgeführt werden als bei jeder manuellen Steuerung.

Solch ein Ladezyklus kann hinsichtlich der auszuführenden Arbeiten auf der Schachtsohle noch weiter optimiert werden, indem das Einbringen des Schachtausbaus auf der Arbeitsbühne und das Laden und Ausfördern der gesprengten Sohle in Kübel gleichzeitig erfolgen.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Schachtbagger für eine Arbeitsbühne nach mindestens einem der Patentansprüche 1 bis 16.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Arbeitsbühne zur Installation von Einbauten in senkrecht verlaufenden Schächten im Berg- und Tunnelbau geschaffen ist, die maßgeblich zur Sicherheit unter Tage im Rahmen des Schachtteufens beiträgt, indem die Vorgänge des Wegladens und Ausförderns von gesprengtem Haufwerk quasi automatisch ausgeführt werden. Der Einsatz von Personal in diesem kritischen Bereich ist obsolet. Zudem ist es möglich, den Schachtbagger samt Baugruppe präzise anzusteuern und ein gleichmäßiges Wegladen/Ausfördern zu gewährleisten. Hierzu werden zwei verschiedene Lösungen vorgeschlagen, nämlich ein teleskopierbares Rohr, das in der Längsachse der Arbeitsbühne geführt ist und an dessen unterem Ende mindestens ein Schachtbagger positioniert ist. Die Alternative lehrt eine unterste, ggf. zusätzliche Arbeitsplattform für die Arbeitsbühne mit entsprechender Aufhängung. An dem teleskopierbaren Rohr oder an der untersten Arbeitsplattform befindet sich eine Konsole, in der die Baugruppe rund um den Bagger verfahrbar gehalten ist, im Bedarfsfall auch zusätzlich verschwenkbar.

Während auf der Arbeitsbühne der Schachtausbau eingebracht wird, wird über den Schachtbagger mannlos die gesprengte Sohle in Kübel geladen und ausgefördert. Die Bedienung des Schachtbaggers kann dabei von der Arbeitsbühne oder auch von über Tage erfolgen. Darüber hinaus besteht Optimierungspotential hinsichtlich der auszuführenden Arbeiten auf der Schachtsohle darin, dass der Ladezyklus teilweise automatisiert werden kann.

Neben der reinen Ladetätigkeit gibt es noch weitere Einsatzmöglichkeiten des Schachtbaggers, die den Arbeitsprozess deutlich beschleunigen können. Hierzu gehört das Bohrfestmachen der Sohle, d. h. das Entfernen der „letzten cm“ Haufwerk vor dem festen Gebirge über eine am Schnellwechsler angeschlagene Saugeinheit, das Bereißen des Schachtstoßes und der Einsatz einer leistungsfähigen Anbaufräse sowie einer Bohrlafette zum Einbringen der Sprenglochbohrungen ist als hilfreich anzusehen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen: Figur 1 eine Arbeitsbühne mit Teleskoprohr in eingefahrener Stellung,

Figur 2 eine Arbeitsbühne mit Teleskoprohr in ausgefahrener Stellung,

Figur 3 einen Schachtbagger mit Konsole,

Figur 4 einen Schachtbagger in anderer Position,

Figur 5 einen Schachtbagger mit Schwenkmechanismus,

Figur 6 den Blick in einen Ausleger,

Figur 7 einen Ausleger in perspektivischer Ansicht,

Figur 8 eine Arbeitsbühne mit zusätzlicher Arbeitsplattform in Vorderansicht und

Figur 9 eine Arbeitsplattform Schachtbagger in perspektivischer Ansicht.

Figur 1 zeigt eine Arbeitsbühne 1 zur Installation von Einbauten in senkrecht verlaufenden Schächten im Berg- und Tunnelbau mit in diesem Ausführungsbeispiel drei Arbeitsplattformen 2, 3 und 4. Die Arbeitsbühne 1 verfügt über ein in der Längsachse 7 positioniertes Rohr 8, 9. Die Rohre sind teleskopierbar ausgebildet wobei das Innenrohr 9 hier eingefahren ist, sodass durch das Verfahren des Innenrohres 9 in Richtung der Längsachse 7 der Schachtbagger 5 sich in der Höhe verstellen lässt. Der Schachtbagger 5 befindet sich in der Darstellung nach Figur 1 damit direkt unterhalb der Arbeitsbühne 1.

Verglichen damit ist in der Darstellung nach Figur 2 das Innenrohr 9 in einer nach unten ausgefahrenen Position gezeigt, sodass der Schachtbagger 5 bis zur Schachtsohle 27 hinunter zum Einsatz kommen kann. Dieser besteht darin, nach dem Bohren und Sprengen der Schachtsohle 27 das Wegladen und Ausfördern des gesprengten Haufwerks über hier nicht dargestellte Kübel zu gewährleisten.

Gemäß Figur 3 ist an dem Innenrohr 9 oder der Unterseite 14 der untersten Arbeitsplattform 13 - beide hier nicht gezeigt - die Konsole 15 anzuschließen. An dieser Konsole 15 wiederum ist der hier nicht erkennbare Schlitten verfahrbar und gewährleistet auf diese Weise das Verfahren des Schachtbaggers 5 mit dem Ausleger 17, bestehend aus einem Oberteil 18 und einem Unterteil 19. Letztere sind über das Gelenk 33 miteinander verbunden. An das Unterteil 19 schließt sich der Stiel 21 an, an dessen wiederum dem Ausleger 17 gegenüberliegenden Ende 22 sich das Werkzeug 20 in Form eines Tieflöffels befindet. Ein Schnellwechsler 32 dient ggf. zum Austausch dieses Werkzeugs 20. Zylinder sind mit den Bezugszeichen 24, 25 bzw. 33, 34 bezeichnet.

Figur 4 zeigt in anderer Position ansonsten den identischen Schachtbagger 5 mit dem an bzw. unter der Konsole 15 in Richtung deren Längsachse 36 verfahrbaren Schlitten 16.

Figur 5 zeigt die Baugruppe für den Schachtbagger 5 nochmals mit der Konsole 15, an deren Unterseite 37 der Schachtbagger 5 mittels Schlitten 16 verfahrbar ist. Mit 38 und 39 sind zwei Dreh- bzw. Schwenkvorrichtungen bezeichnet, welche das Verstellen des Schachtbaggers 5 in nahezu jede Position ermöglichen.

Einen Blick in den Ausleger 18 hinein zeigt Figur 6 mit einer Montageöffnung 40 und insbesondere dem Blick auf die Schläuche, von denen einer beispielhaft mit 26 bezeichnet ist, hier die Anschlussstelle für den Stiel. Die Leitungen 26 sind also in dem Gehäuse 28 des Auslegers 17 positioniert und damit bestens geschützt.

Den Ausleger 17 zeigt dann nochmal Figur 7 mit der Schottplatte 41.

Die Variante der Erfindung für eine Arbeitsbühne 1 mit einer zusätzlichen untersten Arbeitsplattform 13 unterhalb der Arbeitsplattformen 2, 3, 4 ist dann Gegenstand von Figur 8. Die zusätzliche Arbeitsplattform 13 ist über Seile 30, 31 mit der Arbeitsbühne 1 mit ihren drei Arbeitsplattformen 2, 3 und 4 verbunden. An deren Unterseite 14 befindet sich der Schachtbagger 5, der sich hier der Schachtsohle 27 bereits sehr nahe befindet. Das illustriert dann nochmals Figur 9 mit dem Schachtbagger 5 unterhalb der Arbeitsbühne 13 mit ihren diversen Einbauten wie einem Geländer 43 und den Anschlüssen 45, 46 für die hier nicht gezeigten Seile.