Laser oder Schall im Tunnelbau...Möglich?

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Guten Tag,

ich studiere Bergbau und bin bei Überlegungen zur „Undercutting Technologie/Hinterschneidetechnik“, (http://www.wirth-europe.com/)imim) Tunnelbau auf das Problem gestossen, dass sie kaum geeignet ist um den zentralen Einstich (ansatzweise vergleichbar mit dem Dorn bei Holzbohrern) zu tätigen. Diesen mit älteren Technologien zu machen würde den Geschwindigkeitsvorteil des undercuttings zunichte machen. Ich suche also gerade nach Optionen diesen zentralen Einstich zu machen und habe da in auch gedanklich mit dem Laser gespielt…

zugegebenerweise sind das recht fantastische Lösungsansätze aber vll gibts ein paar Ideen dazu…

ich weiss fast nichts über laser, aber ein einzelner Laserstrahl der stark genug ist um Fels einen halben Meter tief und breit verdampfen bzw. zu Plasma zerfliessen lassen kann, gibts es wohl nicht, aber wäre der Einsatz von mehren Lasern (wenn: welcher Typ? Leistung? Stromverbrauch? Ladezeiten?) möglich(erstmal nur grundsätzlich, Wirtschaftlichkeit später) die diesen Bereich ausschneiden könnten um Platz für die Schneidendiscs zu machen?

Andere Option: Schall(wellen)
hab ich bisher noch weniger zu gefunden als zum Laser.
Ist es möglich Fels auch in grösseren Maßstäben zu zertrümmern als bei Nierensteinen?
die Zertrümmerung sollte aber nur schichtweise den zentralen Einstich vergrössern und nicht den ganzen Berg in Schwingungen versetzen…;D
Gibts es technichte Optionen dazu? Welche Wellenbereichen wären dazu am geeignetsten?

danke für eure Hilfe

#2

Hallo

So schnell wie das Material herausgeführt werden kann, kommt man vorwärts.

An die Energien einer Tunnelfräse kommst du mit nichts an.
Nicht das bohren ist das Problem, sondern das setzen der Tübbinge und ausgiessen der Hohlräume, Geleise setzen, Frischluft-Zufuhr, Wasserdurchbruch-Ablass, Sandgesteins-Bereiche, Verlängerung und Vortrieb des 40 Meter langen Nachläufers und die Materialrückführung.

Deine Varianten gehen darauf nicht ein. Ohne Tübbingsetzen geht da gar nichts, das Material muss zuerst entfernt werden und das macht die Bohrmaschine sehr effektiv.

Gruss
Beat

#3

Hallo,

erstmal danke für die Antwort, aber wegen der Abraumförderung…bei einer 7m Durchmesser TBM (TunnelBohrMaschine) könnte bei einem Erddruckschild…also nur (relativ) Feststoff zur Stützung der Ortsbrust könnte ein Schneckenförderer eingesetzt werden der bei 950mm Durchmesser in der Lage wäre ca 460m^3/h abzufördern. 7m D —> 38mm^2 A
—> also wären was die Leisungsgrenzen des Schneckenförderers angeht bis zu 12m Streckenvortrieb pro Stunde möglich. Oft genug sind das die Vortriebe pro Tag. Das ist also nicht der begrenzende Faktor.
Ich hab noch keine Zahlen (arbeite aber dran) was die Geschwindigkeiten beim Tübbingsetzen angeht.
Wenn wir aber von Festgestein ausgehen, kann man sich auch auf Boltersetztgeräte und Spritzbetonauskleidung setzen. Selbst wenn man in diesem Fall die Hälfte der Zeit für das Boltersetzen und den Vorschub der Maschine veranschlagen würde wäre man immer noch bei 144m Streckenvortrieb am Tag, nochmal 50% weg für Komplikationen immer noch mehr als 70m…
Hast du Infos/Zahlen wie schnell Tübbinge gesetzt werden können? Oder Zahlen zu den begrenzenden Faltoren die du genannt hast damit ich mir ne genauere Vorstellung machen kann?
Was die Kraft der Tunnelfräse angeht, will sie ja nutzen, aber die Hinterschneidediscs funktionieren nicht mit Pressdruck in Fahrtrichtung, sondern mit Pressdruck der bei einem Winkel von ca 80°auf der Fahrtrichtung stehend und dann während der Dreh/Rotationsbewegeung des Bohrkopfs an den Fels gebracht wird…nur direkt in der Mitte gibts es keine Drehbewegung die so genutzt werden kann…ich brauch also eine Lücke in die 2 Discs nebeneinander eingeführt werden können um von dort mit der Schneidbewegung zu starten.
Und da hab ich eben an Schallwellen oder ein Lasersystem gedacht dass dieses Loch bohrt, da die herkömmlichen Bohrsysteme nicht schnell genug sind um dem Hinterschneidesystem leistungsmässig folgen zu können.
Hat davon jemand Ahnung hier?

gruss
atvranger

#4

Moien

Hat davon jemand Ahnung hier?

Beim schneiden mit Laser bekommt man mit viel Aufwand etwa 10kW Leistung hin. Das langt bei weitem nicht um Fels schnell weg zu schmelzen.

Industrielaser lieferen eine sehr hohe Energiedichte, aber keine grosse Fläche. Die experimentellen liefern eine noch viel höhere Energiedichte, aber weder Fläche noch Zeit …

Und das Zeug ist definitiv nicht für den Einsatz in rauen Bedingungen gedacht und man kann den Strahl auch nicht einfachso beliebig lange leiten.

cu

#5

Danke…sowas wollte ich zwar nicht wirklich hören aber trotzdem danke…:wink:

Und wie siehts mit Schall aus…gibts die Nierensteinzerschiesser auch in groß?

gruß

#6

Als totaler Laie auf dem Gebiet frage ich mich, was wenn man wirklich das Material mittels Laser verdampfen würde. Wohin mit der Luft in der das Material ist? Wieviel Luft braucht man da? Das sind etliche Kubikkilometer, wenn man das so machen will.
Ich denke das funktioniert nicht.

#7

Moien

Und wie siehts mit Schall aus…gibts die
Nierensteinzerschiesser auch in groß?

Das würde auf sprengen rauslaufen. Dafür muss man den Tunnel mehr oder weniger räumen und damit sind die Vorteile alle futsch.

(Beim Laser müsste man auch räumen, 10kW unkontrolliert mit mit Tiefenwirkung auf Stein reichen um einige Leute trotz Schutzbrillen in einigem Abstand erblinden zu lassen. Laser ist nicht lustig, vorallem wenn der Strahl über einen langen Weg fokusiert bleiben soll)

Wenn ich sehr, sehr schnell ein 50cm Loch in Fels haben möchte, würde ich zu einem normalen Bohrer greifen, ein Lochfeld um einen Kern setzen und dann mit viel Hydraulik den Kern brechen. Aber ich weiss nicht wie man für sowas eine Verankerung hinbekommt.

cu

#8

emittiert der Laser bei der Entstehung soviel Licht, ist der Laserstrahl so hell oder wird da noch andere Strahlung frei die die Augen schädigt?

ist Schall nicht gerichtet?..wenn ich eine Schallquelle direkt auf den Feld richte geht doch die Kraft doch nur in diese Richtung oder? quasi ein Richtlautsprecher…
Sprengstoffexplosionen können zwar durch Druck/Begrenzungen in die Richtung des geringsten Widerstandes gelenkt werden, aber man hat immer eine einzige grosse Explosion. Bei den Schallwellen dachte ich eher an kurze kleinere Impulse, die den Fels schichtweise zerlegen. Die Geschwindigkeit der Gesteinszerstörung wird dann über die Frequenz der Stösse erreicht. Man könnte vll über die Wellenlänge auf die Eigenschaften der Gesteine eingehen. Ich denke unterschiedliche Materialien reagieren unterschiedlich auf eine bestimmte Wellenlänge.
Ich hab da Bilder von den Gläsern die durch hochfrequenten Töne zerlegt werden.
Oder geht die Energie von Schallwellen immer nur durch das ganze Gestein, so dass die Energie immer weiter weg von der Stelle läuft wo ich die Wirkung haben will?

gruß

#9

Moien

emittiert der Laser bei der Entstehung soviel Licht

Laser ist nichts anderes als Licht (mit ein paar kleinen Zusatzeigenschaften die das Auge aber auch nicht retten). Und Licht kann nunmal reflektiert werden.

cu