DE1205038B

DE1205038B - Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen in Bohrloechern

Info

Publication number: DE1205038B
Application number: DEB54710A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz Schuermann; Dipl-Chem Dr Rudolf Novotny
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1959-09-07
Filing date: 1959-09-07
Publication date: 1965-11-18

Description

Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen in Bohrlöchern Die Erfindung betrifft ein als solches den Gegenstand eines älteren Rechts bildendes, jedoch nicht zum Stande der Technik gehörendes Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen ohne Spreizkopf beim Ankerausbau von Grubenräumen in ihren Bohrlöchern über einen Kunststoffkörper, der aus einem in einer durch das Eintreiben der Ankerstange zerstörten Patrone enthaltenen kalt härtbaren Kunststoffmaterial gebildet wird, wobei die durch ihre Mischung miteinander das erhärtende Kunststoffmaterial ergebenden Komponenten, nämlich die Kunstharzmischung als solche und der Härter zeitlich voneinander unabhängig in getrennten Behältnissen in das Bohrlochtiefste eingebracht und dort gemischt werden.
Die Mischung der Komponenten erfolgt unter gleichzeitiger vollkommener Ausfüllung des Hohlraumes im Bohrlochtiefsten durch Eindrehen der in ihrem Endbereich als Misch- bzw. Preßschnecke ausgebildeten Ankerstange in die Patrone unter der Mitwirkung des hierdurch auf das gemischte Gut ausgeübten Drucks.
Durch die Erfindung wird dieses Verfahren insbesondere im Hinblick auf die erzielbare Verankerungswirkung und vor allem die für den angestrebten Erfolg der schnellen Tragwirkung des Ankers wesentliche Verkürzung der Verfestigungsdauer des den Verband zwischen Gebirge und herstellenden Materials verbessert.
Gemäß der Erfindung werden, mit dem oben erläuterten Erfolg, als Kunstharzkomponente für den im Bohrlochtiefsten zu bildenden, den Verband zwischen Ankerstange und Gebirge herstellenden Körper Polyester-, Epoxy-, Phenol- oder Polyurethanharze verwendet, die, wie in dem älteren Recht beschrieben, zusammen mit Härte- und/oder Beschleunigungsmitteln in verschiedenen Behältern in das Bohrlochtiefste eingeführt und dort miteinander gemischt werden.
Im Falle der vorzugsweisen Verwendung von Polyesterharzen beträgt die anteilige Menge des Härtungsmittels größenordnungsmäßig 8 bis 10e/o, bezogen auf das Kunstharz.
Als Härter werden vorzugsweise Peroxyde, z. B.
Cyclohexanonperoxyd, Benzoylperoxyd oder Methyläthylketonperoxyd, und als Beschleuniger z. B. Dimethylanilin oder Kobaltnaphthenat verwendet.
Als Füllstoffe, deren Zweck insbesondere der ist, das beim Abhärten solcher Kunststoffe unter Umständen auftretende Schrumpfen bzw. Schwinden derselben auszugleichen, kann z. B. Quarzsand in zweckentsprechender Korngröße von 1 bis 3 mm und/oder Glasfasern verwendet werden. Ein Teil der Aufgabe der Füllstoffe wird, wenn die Patrone vorzugsweise aus Glas besteht, durch die Glas splitter, die sich mit dem Kunststoffmaterial mischen, übernommen. Gegebenenfalls können ferner Stoffe, die äthylketonperoxyd, und als Beschleuniger z. B. Di-NH4 HCO3, NaHCO5, Azoisobuttersäurenitril, Terephthalsäurenitrosomethylamid, zugesetzt werden.
Selbstverständlich können die vorstehend genannten Zusätze sowohl für sich wie auch in geeigneten Kombinationen angewendet werden.
Es lassen sich durch die Verwendung der erfindungsgemäß zusammengesetzten Kunststoffmischungen Festigkeitswerte der Verankerung erzielen, die die Zugfestigkeit der Ankerstange selbst übersteigen, so daß bei Beanspruchungen des Ankers eher die Ankerstange reißt, als sich die Verankerung im Bohrlochtiefsten löst.
Eine weitere zusätzliche oder für sich anwendbare Möglichkeit zur Beeinflussung der Härtungsdauer bzw. zur Beschleunigung des Härtungsvorganges ist die des Vorwärmens der Patrone und/oder der Ankerstange vor deren Einführung in das Bohrloch. Die Anwendung dieser Maßnahme ermöglicht es, auch noch nicht durchgehärtete, bei Raumtemperatur praktisch feste Harze zu verwenden.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des neuen Verfahrens unter Benutzung verschiedener für seine Durchführung besonders geeigneter Kunstharze gegeben.
Beispiel 1 Als Patrone diente ein Glaszylinder mit 1/2 mm Wandstärke, einer Länge von 300 mm und einem Durchmesser von 28 mm. Die Patrone wurde mit einer Mischung aus 30°/o des unter dem Handelsnamen »Vestopal« bekannten Polyesterharzes, 700/( Quarzsand und 2% Dimethylanilin gefüllt. In die Füllung wurde eine mit 80/0 Benzoylperoxyd als Härter gefüllte Glaskapsel von 280 mm Länge und 9 mm Durchmesser eingeführt. Die geschlossene, mit einem Dichtungselement versehene Patrone wurde in ein Bohrloch von 33 mm Durchmesser eingeführt und anschließend die über ihren ganzen Umfang mit Spirairippen versehene Ankerstange unter Drehen mit 100 bis 240 Umdrehungen pro Minute in das Bohrloch gesenkt, hierdurch die Patrone zerstört, die getrennten Komponenten miteinander vermischt und der Härtungsvorgang ausgelöst. Nach 30 Sekunden Eindrehzeit und 30 Minuten Härtungszeit war es möglich, den Anker auf Zug zu belasten, wobei sich eine Haftung von 1,25 t/cm Verklebungslänge ergab.
Beispiel 2 Als Patrone diente ein auf 1600 C vorgewärmter Glaszylinder der Dimensionen gemäß Beispiel 1, der mit einem Gemisch aus 400/0 des mit dem Handelsnamen »Araldit« bezeichneten Äthoxylinharzes (Epoxyharzes) bekannten Gießharzes E und 60°/o Quarzmehl gefüllt war. In diese Füllung war die zweite Glaskapsel, die 200/0 eines Aminhärtes Typ 943 (°/o bezogen auf das Gießharz) enthält, eingebettet. Die Patrone wurde noch heiß in das Bohrloch eingeführt, die auf etwa die gleiche Temperatur erhitzte, mit Spiralrippen versehene Ankerstange entgegen der Drehrichtung der Spirale drehend in das Bohrloch eingebracht, hierdurch die Patrone zerstört und die Komponenten einschließlich der Splitter der Glaszylinder innig miteinander vermischt. Nach 15 Minuten war der Härtungsvorgang abgeschlossen.
Die sofort vorgenommene Prüfung der Haftung des Ankers ergab einen Wert von 1,70 t/cm Verklebungslänge.
Beispiel 3 Als äußere Patrone diente ein Bakelit-Zylinder mit 1 mm Wandstärke, der mit 40 Teilen vorkondensiertem dickflüssigem Phenolharz und 60 Teilen Quarzsand unterschiedlicher Körnung gefüllt wurde.
In die Füllung war eine den Härter, und zwar Toluylsulfonsäure enthaltende Kapsel eingebettet. Nach Einführung der Patrone in das Bohrloch wurde die auf etwa 2000 C vorgeheizte Ankerstange drehend in das Bohrloch eingebracht, hierdurch die Patrone zerstört und die Komponenten innig miteinander vermischt. Nach einer Stunde wurde die Haftung des Ankers geprüft. Sie betrug 1,10 t/cm Verklebungslänge.
Beispiel 4 Als Patrone diente ein Glaszylinder von 1 mm Wandstärke, 500 mm Länge und 28 mm Durchmesser, der mit 30 Teilen eines Polyesterharzes der in Beispiel 1 genannten Art und 70 Teilen Schlackenmehl + NaHCOs gefüllt wurde. In diese Füllung wurden zwei weitere Glaszylinder mit nur 8 mm Durchmesser eingebracht, deren einer 60/0 Benzoylperoxyd (O/o bezogen auf das Polyesterharz) und deren anderer Polyesterharz vermischt mit 4°/o Dimethylanilin enthielt. Nach Einführen der Patrone in ein Bohrloch von 33 mm Durchmesser wurde die mit 300 Umdrehungen pro Minute rotierende Ankerstange, die in der Länge der Patrone von der Spitze des Ankers entsprechendem Abstand ein elastisches ringförmiges Dichtungselement trug, in das Bohrloch gesenkt, hierdurch die Patrone zerstört und die Komponenten einschließlich der Glassplitter innig miteinander vermischt. Nach 60 Sekunden Drehzeit und einer anschließenden Härtungszeit von 40 Minuten wurde der Anker auf Zug belastet; die Haftung betrug 1,4 t/cm Verklebungslänge.
Beispiel 5 Eine Glaspatrone von 22,5 mm Durchmesser und 260 mm Länge enthält 46 Gewichstteile eines Polyisocyanats. In diese Außenpatrone wird eine Innenpatrone mit einem Durchmesser von 16 mm und einer Länge von 240 mm, die 44 Gewichtsteile einer Polyhydroxylverbindung enthält, eingebettet. Beide Komponenten enthalten Zusätze eines inerten Füllstoffes. Die fertige Patrone wird in ein Bohrloch von 28 mm Durchmesser eingeführt und durch die drehend eingebrachte Ankerstange zerstört, wobei die in der Patrone getrennten Komponenten innig miteinander vermischt werden. Der entstandene Polyurethan-Harzmörtel füllt den Ringraum zwischen Ankerstange und Bohrlochwandung vollständig aus.
Nach einer Härtungszeit von 6 Stunden wurde der Anker auf Zug belastet. Die Haftung des Ankers betrug 1,63 t/cm Verklebungslänge.

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht über Harzmischungen, die sich als besonders zweckentsprechend für die Durchführung des neuen Verfahrens erwiesen haben.

Tempe- Härtungs-

ratur | Harz | Füllstoff | Härter*) Beschleuniger dauer Haftung **)

oc j Minuten ticm

20 40 O/o Polyesterharz 600/0 Quarzmehl 8 °/o BP 1 O/o DMA 30 1,05

20 30 O/o Polyesterharz 70 ovo Quarzsand 8 ovo BP 10/0 DMA 30 1,25

lbis2mm

20 300/0 Polyesterharz 70 O/o Quarzsand 8 ovo BP 1 0/o DMA 180 1,40

lbis2mm

20 35 ovo Polyesterharz 65 O/o Quarzsand 8 0/o BP 2 0/o DMA 30 1,30

1 bis 2 mm

20 30 O/o Polyesterharz 700/o Quarzsand 8 ovo BP 1 0/o DMA 30 1,20

lbis2mm

BP = Benzoylperoxyd. - DMA = Dimethylanilin.

Fußnoten siehe am Schluß der Tabelle.

(Fortsetzung)

Tempe Härtungs- Haftung **)

ratur Harz Füllstoff Härter *) Beschleuniger dauer

OC Minuten t/cm

20 40% Epoxyharz 60% Quarzmehl 200/0 Aminhärter - 1200 1,50

20 40% Epoxyharz 60% Quarzmehl 200/0 Aminhärter - 1200 1,60

120 40 0/o Epoxyharz 60% Quarzmehl 20% Aminhärter - 60 1,60

160 40 ovo Epoxyharz 600/0 Quarzsand 20 ovo Aminhärter i - 15 1,70

*) Die Konzentration an Härter und Beschleuniger bezieht sich auf eingesetztes Harz.

**) Die Haftung (tlcm) bezieht sich auf die Verklebungslänge eines im Bohrloch befestigten Ankers, der nach den angegebenen Härtungszeiten auf Zug belastet wird.
Patentansprüche: 1. Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen ohne Spreizkopf beim Ankerausbau von Grubenräumen in ihren Bohrlöchern über einen Kunststoffkörper, der aus einem in einer durch das Eintreiben der Ankerstange zerstörten Patrone enthaltenen kalt härtbaren Kunststoffmaterial gebildet wird, wobei die durch ihre Mischung miteinander das erhärtende Kunststoffmaterial ergebenden Komponenten, nämlich die Kunstharzmischung als solche und der Härter in voneinander getrennten Behältnissen in das Bohrlochtiefste eingebracht und dort gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daßalsKunst- harzkomponente Polyester-, Epoxy-, Phenol-oder Polyurethanharze verwendet werden.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Polyesterharzen die anteilige Menge des Härtungsmittels größenordnungsmäßig 8 bis 10 °/o, bezogen auf das Kunstharz, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Härter Peroxyde, z. B.

Benzoylperoxyd, Cyclohexanonperoxyd oder Methyläthylketonperoxyd, und als Beschleuniger Dimethylanilin, Kobaltnaphthenat od. dgl. verwendet werden.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 146830.