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Gußeiserner Tübbing für Schacht- und Stollenausbau Seit über 100 Jahren
werden Bergwerksschächte in nicht standfestem, wasserführendem Deckgebirge mit einer
vorwiegend aus gußeisernen Segmenten, sogenannten Tübbings, bestehenden Auskleidung
versehen, welche innerhalb eines vorwiegend die Gebirgsdruckkräfte aufnehmenden
Betonmantels angeordnet ist.
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Diese Tübbings bestehen aus zylindrischen Mantelstücken mit angegossenen
Stoßflanschen und Rippen; sie werden mit Hilfe von Schrauben zu Ringen zusammengebaut
und mit einem geschlossenen Betonmantel umgeben, der den Anschluß an das Gebirge
herstellt. Die Tübbings wurden in dieser Ausführung bis auf kleine Umänderungen
bzw. Verbesserungen im wesentlichen beibehalten, da sich diese Tübbingform in einer
Vielzahl von Bergwerksschächten bewährte.
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Trotzdem wurde bereits mehrfach erwogen, einen dicken, doppelwandigen
Tübbingausbau, insbesondere in Schmiedestahl mit Betonzwischenfüllung, für Bergwerksschächte
vorzusehen. Dieser Ausbau sollte gegenüber seitlichen ungleichförmigen Gebirgsdrücken
ein höheres Widerstandsmoment besitzen.
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Es zeigte sich aber, daß durch eine Verbindung der einzelnen Ausbausegmente
mit Schrauben keine wesentliche Versteifung der Ausbauringe erreicht werden konnte.
Der Nachteil dieser Ausbauart war ferner, daß die äußere und die innere Wandung
geschlossene Dichtflächen darstellen, wobei für die Wasserdichtigkeit der einen
oder anderen Wandung nicht gerantiert werden konnte. Es wäre deshalb notwendig gewesen,
auch die Innenwandung des Ausbaues so stark auszubilden, daß sie dem gesamten hydrostatischen
Teufendruck hätte standhalten können. Dies bedeutet aber erheblichen Materialaufwand
und Verteuerung. Außerdem wäre es nicht vorteilhaft gewesen, die Innenwandung wasserdurchlässig
zu gestalten, da bei einem Undichtwerden der Außenwandung an den Stoßflächen der
Segmente praktisch keine Möglichkeit bestanden hätte, nachzudichten. Die Auffüllung
des Zwischenraumes zwischen der Außenwandung und der Innenwandung mit Beton gab
schließlich keine Gewähr, daß ein hinreichender Verbund mit den beiden Stahlwandungen
zustande kam, da der Beton beim Erstarren bekanntlich schwindet.
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Aus diesen Gründen blieb man deshalb vorwiegend bei der Innenauskleidung
eines dickeren, geschlossenen Betonmantels mit den obenerwähnten gußeisernen Flanschtübbings.
Bei dieser Konstruktion hat vorzugsweise der Betonmantel die Aufgabe, den Gebirgsdruck
aufzunehmen, während die Tübbingringe vorwiegend dem Wasserdruck standzuhalten haben
und eine Wasserabdichtung erzielen sollen. Hierbei ist es auch nicht notwendig,
möglichst biegesteife Flanschverbindungen auszubilden, da ein Einbeulen eines Teils
der Segmente durch die Abstützung der benachbarten Segmente am umgebenden Betonmantel
vermieden wird.
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Beim Übergang zu tieferen Schächten ergeben sich jedoch bei dieser
Innenauskleidung eines Betonmantels gewisse konstruktive Schwierigkeiten insofern,
als die Tübbingwanddicken ungewöhnlich groß werden, wenn die Standsicherheit der
Auskleidung gewährt werden soll. Wanddickenvergrößerungen sind jedoch aus gießtechnischen
Gründen mit Rücksicht auf die Erzielung eines bestimmten Gefüges unerwünscht, ganz
abgesehen davon, daß die Erreichung auf diese Weise nur unter verhältnismäßig großem
Werkstoffaufwand möglich ist.
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Weiterhin verursachen die nach dem Schachtinnern zu vorspringenden
Flansche und Rippen Druckverluste in der Wetterführung. Es bringt deshalb nur bis
zu einem gewissen Teil Vorzüge, die Wanddicken der Tübbings durch Verbreiterung
der Flansche und Rippen klein zu halten.
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In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, daß man versuche, durch ein
wellenartiges Querschnittsprofil das Trägheitsmoment der Tübbings (Welltübbings)
zu erhöhen. Diese Tübbings erweisen sich aber gegenüber Stauchungen der Schachtsäule
als sehr empfindlich, da in den vor- und zurückspringenden Wandteilen nachteilige
Biegemomente entstanden.
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Gemäß der Erfindung wird nun ein Schacht- bzw. Stollenausbau vorgeschlagen,
der in an sich bekannter
Weise aus einem äußeren, an das Gebirge
anschließenden, verhältnismäßig dicken Betonmantel und einer innenliegenden dünneren
gußeisernen Tübbingauskleidung besteht, wobei jedoch die Tübbings außer den nach
außen gerichteten sogenannten Betonrippen und außer den nach innen vorspringenden
Flanschen und Rippen eine weitere, die Innenenden der Flansche und Rippen verbindende,
angegossene Wandung besitzen, so daß dadurch ein praktisch allseitig geschlossener
Kasten gebildet wird, dessen durchgehend glatte Innenwandung eine oder mehrere zweckentsprechende,
zur- Entfernung des oder der Kerne, Anbringung der Flanschschrauben und Befestigung
der Einstriche dienende Öffnungen oder Aussparungen besitzt.
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Durch diese neuartige, praktisch geschlossene Kastenform gegossener
Tübbings wird die bewährte Methode der Innenauskleidung eines Betonmantels beibehalten.
Dagegen wird erreicht, daß durch die doppelwandige Form der eigentlichen Auskleidung
die Wanddicken der gegossenen Tübbings verhältnismäßig dünn gewählt werden können,
was sich sowohl in metallurgischer als auch in gießtechnischer Hinsicht günstig
auswirkt. Es kann gießtechnisch leichter, als es bisher bei großen Wandstärken der
Fall war, durch die ganze Wandstärke hindurch ein gleichmäßiges Gußgefüge erzielt
werden, und es können fernerhin Fehlstellen, wie Lunker od. dgl. im Guß besser vermieden
werden. Weiterhin ist der Werkstoffaufwand bei gleichem Trägheitsmoment geringer
als bei den bisher gebräuchlichen gegossenen Tübbings, so daß auch an Gewicht eingespart
werden kann.
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Insofern eignet sich die neue kastenförmige Tübbingauskleidung besonders
für größere Teufen, in denen höhere Beanspruchungen vorliegen. Schließlich besteht
ein allgemeiner, nicht zu unterschätzender Vorteil dieser Auskleidung in der glatten
Innenwandung, durch die bei der Wetterführung nur geringfügige Druckverluste entstehen
können.
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Wie bereits oben angedeutet wurde, hat bei dieser Form des Ausbaues
die Starrheit der Tübbingflanschverbindungen gegenüber Biegung, z. B. durch seitliche
Gebirgskräfte, nur untergeordnete Bedeutung. Es ist hier sogar erwünscht, daß die
Auskleidung eine gewisse Verformbarkeit bei Gebirgsbewegungen besitzt. Aus diesem
Grunde kann auf die Anbringung einer Vielzahl von Schrauben verzichtet werden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung werden daher vorzugsweise die
parallel zur Schachtachse laufenden senkrechten Flansche bzw. Stoßflächen der Tübbings
nut- und federartig mit beispielsweise vor-und zurückspringenden Erhebungen bzw.
Vertiefungen versehen, zwischen denen sich die an sich bekannten Bleizwischenlagen
befinden. Diese Ausbildung der Stoßflächen bedeutet eine weit bessere Schubbehinderung,
als es durch Schrauben möglich ist. Außerdem wird durch das Einpressen der Bleizwischenlage
in die Vertiefung der Stoßflächen eine sehr wirkungsvolle Abdichtung erzielt, wohingegen
bisher eine einwandfreie Abdichtung durch die völlig ebenen Flanschflächen bei der
Montage nur sehr schwer erreicht werden konnte.
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Weiterhin ist noch Gegenstand der Erfindung, in den waagerechten Flanschen
der Tübbings statt der bisher hier verwendeten Schrauben lediglich schubaufnehmende
Elemente, wie Dübel od. dgl., zum Beispiel aus gußeisernem Werkstoff, anzuordnen,
die vorzugsweise in einem der Flansche in Umfangsrichtung der Tübbings Spiel haben
können. Auch hierdurch werden die Kosten für derartige Tübbing-Sehachtauskleidungen
verringert, da diese Dübel leichter sind als Verschraubungen und da fernerhin eine
einfachere Bearbeitung der Dübel selbst möglich ist, als dies bei Schrauben der
Fall ist, welch letztere lediglich zur Verbindung der senkrechten Flansche Verwendung
finden, wobei im übrigen auch hier die Schrauben durch Dübel ersetzt sein könnten.
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Zwecks tunlichster Verringerung von Druckverlusten in der Wetterführung
im Schachtinneren können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die in der Innenwandung
der gegossenen kastenförmigen Tübbings für die Einbringung der S'chraubenverbindungen
vorgesehenen Öffnungen bzw. Aussparungen, soweit sie nicht für die Absttüzung der
Schachteinbauten (Einstriche) verwendet werden, durch aufgeklebte Kunststoffolien
od. dgl. abgedeckt sein.
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Es sind bereits aus Schmiedeeisen bestehende Tübbings mit kastenförmigem
Querschnitt bekannt, wobei dieser Querschnitt aus miteinander verbundenen Gurtungsringen
und -platten gebildet wird, welche durch dazwischen angeordnete Stegbleche versteift
sind. Abgesehen davon, daß diese Bauweise einen unvergleichbar hohen Aufwand an
Herstellungskosten bedingt, wird es dort für notwendig gehalten, die waagerechten
oberen und unteren Begrenzungsplatten der Tübbings über den Innenmantel hinaus in
das Schachtinnere zu ziehen, um einerseits eine besondere Versteifung der Tübbings
zu erreichen und andererseits überstehende Flansche für Befestigungsschrauben zu
schaffen, durch welche die übereinanderliegenden Tübbingringe zu einem starren Gebilde
miteinander verbunden werden sollten. Zu dem gleichen Zweck sind auch die Innenmantelstücke
an ihren Enden winkelartig nach dem Schachtinneren hin abgebogen, so daß auch dort
vorstehende Flansche entstehen.
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Gemäß der Erfindung werden solche in das Schachtinnere hineinragende
Vorsprünge (Flansche), welche einen Druckverlust in der Wetterführung verursachen,
grundsätzlich vermieden, wobei die notwendigen Befestigungselemente in Aussparungen
bzw. Öffnungen des Innenmantels angeordnet sind. Darüber hinaus wurde erkannt, daß
bei solchen starren Tübbings aus Gußeisen eine Verschraubung von Ring zu Ring, wie
sie bei den genannten Stahltübbings für unerläßlich für die Standfestigkeit gehalten
wird, nicht nur überflüssig, sondern sogar unerwünscht ist, was sich seinerseits
wiederum günstig auf die Gestaltung eines glatten Innenmantels auswirkt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
welches weitere Einzelheiten derselben zeigt.
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F i g. 1 zeigt den Tübbingausbau mit dem Betonmantel im Schacht; F
i g. 2 ein Tübbingsegment von oben gesehen, F i g. 3 einen Querschnitt durch die
senkrechten Flansche der Tübbings in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 einen Ausschnitt
in Umfangsrichtung aus den waagerechten Stoßflanschen an der Stelle eines Dübels
in vergrößertem Maßstab.
In F i g. 1 und 2 bezeichnet 1 die Schachtwandung,
welche mit einem verhältnismäßig dicken Betonmantel 2 ausgekleidet ist, dessen innere
Begrenzung die aus einzeln gegossenen Segmenten 3 bestehende Tübbingsäule darstellt.
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Die Tübbingsegmente 3 bilden praktisch allseitig geschlossene Kästen,
bestehend aus der stärkeren Außenwandung 4, welche noch mit längs und quer
verlaufenden, in den Betonmantel eingreifenden Rippen 5 versehen ist, den waagerechten
Flanschen 6, den senkrechten Flanschen 7 und der dünneren Innenwandung 8, welche
die Enden der nach innen vorspringenden Flansche 6 und 7 sowie die noch vorhandenen
weiteren inneren Rippen 9 verbindet.
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Die nach dem Schachtinneren hin gelegene Seite der Innenwandung 8
ist mit Rücksicht auf einen möglichst geringen Wetterwiderstand vollkommen glatt
ausgebildet und besitzt nur an den Stellen öffnungen 11, wo sich die Schrauben
10 der senkrechten Stoßflansche 7 befinden, und gegebenenfalls weitere Öffnungen
zwischen den Rippen 9, wenn deren mehrere vorhanden sind, zum Entfernen der Gießereikerne.
Diese Öffnungen 11 werden, soweit sie nicht zur Befestigung der Einstriche u. dgl.
mit herangezogen werden, mit einer aufgeklebten Kunststoffolie 12 od. dgl. abgedeckt.
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Wie F i g. 3 zeigt, sind die senkrechten Stoßflansche mit trapezförmig
vor- und zurückspringenden Erhebungen 13 und Vertiefungen 14 versehen, zwischen
denen sich in bekannter Weise eine Bleizwischenlage 15 befindet. Durch das Einpressen
der Bleizwischenlage 15 in die Vertiefungen 14 wird eine sehr gute
Abdichtung und eine wirkungsvolle gegenseitige Schubbehinderung der Tübbingsegmente
erzielt.
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Wie F i g. 4 zeigt, sind zwischen den waagerechten Stoßflanschen 6
an Stelle von Schrauben lediglich schubaufnehmende Dübel 16 angeordnet, welche an
den Flanschen in Umfangsrichtung ein größeres Spiel 17 haben. Diese Dübel
16 lassen besser als Schrauben gewisse Streckungen der Tübbingauskleidung
bei Gebirgsbewegungen zu. Der Gefahr des Undichtwerdens wird dabei durch die Anwendung
besonderer Lippendichtungen an den waagerechten Flanschen 6 Rechnung getragen.