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Schneidkopf (Bergbau)  Als Schneidkopf oder Fräskopf bezeichnet man ein Gewinnungswerkzeug, mit dem bei der mechanischen Streckenauffahrung die Ortsbrust bearbeitet wird.[1] Um die Schneidarbeit durchführen zu können, werden die Schneidköpfe mit Schneidmeißeln bestückt.[2] Schneidköpfe werden an Umfangfräsen wie Teilschnittmaschinen oder Continuous Minern eingesetzt.[3] Außerdem kommen sie an der Bohreinheit von Schachtabsenkanlagen zum Einsatz.[4] AufbauSchneidköpfeEs gibt zwei Typen von Schneidköpfen, Querschneidköpfe und Längsschneidköpfe.[2] Querschneidköpfe haben eine walzenförmige Geometrie.[3] Die Schneidköpfe sind seitlich so am Ausleger der Maschine angebracht, dass sie sich axial quer zur Vortriebsrichtung drehen.[2] Längsschneidköpfe sind am oberen Ende des Auslegers vor Kopf montiert und bewegen sich radial um den Ausleger.[2] Die Drehachse liegt bei Längsschneidköpfen orthogonal zur Schwenkrichtung.[5] Beim Einsatz von Längsschneidköpfen wirken hohe Torsionskräfte auf das Trägergerät, was wiederum durch ein hohes Maschinengewicht kompensiert werden muss.[6] An den Schneidköpfen sind in einem bestimmten Abstand Meißeltaschen angeschweißt.[2] Diese Meißeltaschen dienen zur Aufnahme der Schneidmeißel.[6] Die Meißeltaschen sind so aufgebaut, dass sich die Meißel in der Meißeltasche drehen können.[7] Die Meißeltaschen sind so an den Schneidkopf angeschweißt, dass die Schneidmeißel in einem bestimmten Winkel gehalten werden.[3] Bei Querschneidköpfen lässt sich durch eine entsprechende Einstellung des Anstellwinkels zur Rotationsachse der Verschleiß der Meißelspitzen minimieren.[8] Zur Kühlung der Meißelspitzen und zur Staubbekämpfung werden die Schneidköpfe mit einer Innenbedüsung ausgestattet.[9] Hierbei wird mittels einer Wasserpumpe Wasser durch Kanäle, die sich in den Meißeln befinden, gepumpt.[5] MeißeltypenEs gibt verschiedene Meißeltypen, die auf die jeweilige Gesteinsart abgestimmt sein müssen.[8] Bei Teilschnittmaschinen kommen Flachmeißel oder Rundmeißel zur Anwendung.[10] Continuous Miner werden in der Regel mit Spitzmeißeln oder mit Kegelstumpfmeißeln bestückt.[3] Sämtliche Meißel sind mit einer Hartmetallspitze bestückt.[11] Flach und Rundmeißel werden für Gestein mit geringer Festigkeit eingesetzt.[10] Spitzmeißel haben einen zylindrischen Meißelschaft und ein konische Meißelspitze.[12] Kegelstumpfmeißel haben einen ähnlichen Schaft wie Spitzmeißel, allerdings hat die Meißelspitze eine kreisförmige, konkave Fläche. Sie haben eine höhere Standzeit als Spitzmeißel.[3] Des Weiteren hat die Größe der Meißel einen direkten Einfluss[ANM 1] auf die Entstehung der Feinstaubkonzentration vor Ort.[13] ArbeitsweiseDurch die konzentrische Bewegung des Schneidkopfes werden Rillen in das Gestein geschnitten und die stehenbleibenden Gesteinsrippen werden anschließend durch sogenannte Verdränger weggebrochen.[14] Bei Querschneidköpfen werden aufgrund der walzenförmigen Geometrie der Schneidköpfe beim Schneiden des Gesteins Stufen in die Stöße geschnitten.[5] Damit diese Stufen wieder beseitigt werden können, muss die Maschine verfahren werden.[3] Das Haufwerk vor der Maschine wird durch die Rotation der Schneidköpfe auf den Ladetisch befördert.[9] Längsschneidköpfe haben eine konische Form mit spiralförmig angeordneten Schneidmeißeln.[11] Mit Längsschneidköpfen kann im Bereich der Firste und der Stöße ein ebenes Schnittprofil erstellt werden.[12] Längsschneidköpfe schleudern das herausgelöste Gestein nicht direkt auf den Ladetisch der Maschine, sondern auf die Sohle.[3] WerkzeugverschleißJe nach Belastung kommt es zu einer entsprechenden Abnutzung der Schneidköpfe und hierbei insbesondere der Meißel.[8] Der Abnutzungsgrad der Meißel ist abhängig von der Abrasivität des zu schneidenden Gesteins, der Festigkeit des Meißelmaterials, der Qualität der Werkstoffe und der Einsatzdauer der Werkzeuge.[12] Bei bestimmten Gesteinssorten, z. B. Ton oder Schluff, kommt es in Verbindung mit Wasser dazu, dass der Schneidkopf mit der Gesteinsmasse verklebt.[10] Dadurch können sich die Meißel nicht mehr in der Meißeltasche drehen und werden einseitig abgenutzt.[12] Dies führt zu einseitigem Verschleiß und dadurch zu vorzeitigem Ausfall der Meißel.[8] Entsprechend der jeweiligen Belastung kommt es zum Abrasivverschleiß, zum Verschleiß durch Sprödbruch oder zum thermischen Verschleiß.[12] Der Abrasivverschleiß entsteht aufgrund der gleitenden Kontakte zwischen Gesteinsoberfläche und Werkzeug.[9] Dadurch kommt es zu einem kontinuierlichen Materialabtrag.[12] Sprödbrüche entstehen durch hohe Spannungen bei schlagender Belastung.[10] Thermischer Verschleiß entsteht durch hohe Temperaturen.[12] Außerdem gibt es auch Verschleißformen infolge von Kontakten zwischen Werkzeugoberfläche und Zwischenstoffen wie Spülmedien in Kombination mit mitgeführten Stoffen.[8] Explosionsschutz und StaubbekämpfungIm Untertagebereich kann es durch ausströmendes Grubengas im Zusammenhang mit Funkenbildung beim Schneidvorgang zu einer Entzündung des Grubengases und zu weiteren Folgen wie einer Schlagwetterexplosion kommen.[9] Damit entstehende Methanausgasungen verdünnt werden, müssen zusätzliche Bewetterungsmaßnahmen im Bereich der Schneidköpfe erfolgen.[15] Dies kann mittels Zusatzluftdüsen, Luft-/Wasserbedüsung und Jetblöcken erreicht werden.[7] Im Bereich der Ortsbrust muss der Methangehalt der Wetter erfasst und ausgewertet werden.[9] Werden bestimmte Grenzwerte überschritten, dürfen die Schneidköpfe nicht weiter betrieben werden.[15] Zur Kühlung der Schneidköpfe müssen entsprechende Bedüsungsanlagen eingesetzt werden.[7] Des Weiteren erreicht man mit der Bedüsung des Schneidkopfes eine Reduzierung der Staubentwicklung.[16] Weblinks
Einzelnachweise
Anmerkungen
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