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Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren zum
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Ausbauen von seigeren bis tonnenlägigen Räumen des Untertagebetriebes,
vorzugsweise von Bohrlöchern mit einem in einem Formraum erhärtenden ^Baustoff gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Ausbau von Bohrlöchern
des Untertagebetriebes, z.B. den zwischen Teilsohlen aufgefahrenen, im allgemeinen
seigeren, aber auch tonnenlägigen Bohrlöchern, welche in der Regel einen grösseren
Durchmesser als Zielbohrungen, aber einen geringeren Durchmesser als die Bohrschächte
aufweisen, die als Blind-oder Tagesschächte verwendet werden. Der Durchmesser solcher
Bohrlöcher beträgt dementsprechend z.B. ca. 1,2 m, während ihre Länge z.B. 110 m
betragen kann. Solche Bohrungen dienen unterschiedlichen Zwecken. Sie können beispielsweise
als Vorbohrungen und/oder als Rollöcher verwendet werden; Der erfindungsgemäß eingebaute
Ausbau ist grundsätzlich unabhängig von der Art, wie der Ausbruch des Raumes hereingewonnen
wird, schließt sich aber in der Regel ohne vorläufigen Ausbau unmittelbar an die
Gebirgsstöße an. Dieser Ausbau hat meistens eine kreisförmige Begrenzung seines
lichten Querschnittes, jedoch sind grundsätzlich auch polygonale Begrenzungslinien
denkbar. Obwohl die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, wird sie im folgenden
bevorzugt anhand des Ausbaus der bezeichneten Bohrlöcher näher beschrieben.
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Der aus einem aushärtenden Baustoff hergestellte Ausbau muß einerseits
eine kontinuierliche Schale bilden, welche eine im Einzelfall zu bestimmende Mindeststärke
nicht unterschreitet. Andererseits müssen die den geforderten lichten Querschnitt
bestimmenden Abmessungen des Ausbaus eingehalten
werden. Die Schalung,
mit der der Ausbau eingebracht wird, muß das Einbringen des Ausbaus auch dann noch
ermöglichen, wenn nach dem Ausbruch des Gebirges Querschnittsverminderungen eingetreten
oder Ausbrüche aus dem Gebirge vorgekommen sind.
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Die Schalung muß außerdem eine durchgehende Bewetterung des Grubenraumes
ermöglichen, für dessen Ausbau sie eingesetzt wird.
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Es ist bekannt, Bohrungen mit den eingangs bezeichneten Abmessungen
unmittelbar nach dem Freilegen des Gebirgsstoßes mit einem für das Aufspritzen auf
das Gebirge geeigneten, aushärtenden Baustoff auszubauen, indem man den Bohrwerkzeugen
eine entsprechende Spritzeinrichtung nachschaltet. Für diese wird der flüssige Baustoff
im Zuge der Drehung des Bohrgestänges auf die frischen Bohrlochstöße aufgetragen,
auf denen er aushärtet. Bei einem solchen Verfahren kann man die fehlende Schalung
nicht durch eine hinreichend genaue Steurung ersetzen. Deswegen treten u.a. Materialverluste
und Ungleichmäßigkeiten im fertigen Ausbau auf. Man bedient sich daher audh bei
den bezeichneten Bohrungen im allgemeinen einer Verrohrung, wenn das Gebirge ausgebaut
werden muß.
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Stahlverrohrungen geeigneter Ausbildung sind jedoch erheblich aufwendiger
als ein aus aushärtendem Baustoff bestehender Ausbau. Die Rohre lassen sich in der
Regel auch nur von oben einbringen. Treten im abgebohrten Teil des Grubenraumes
an den Bohrlochstößen Verformungen auf, dann ergeben sich beim Einbringen der Verrohrung
erhebliche Schwierigkeiten, die dann noch erheblich zunehmen, wenn es zu Ausbrüchen
aus dem freigelegten Gebirge kommt.
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Für den Ausbau von Schächten mit aushärtenden Baustoffen sind in erster
Linie Schrumpfschalungen bekannt (Glückauf 94 (1958) Heft 1/2, 17,28), von denen
die Erfindung ausgeht.
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Bei diesen Schalungen besteht die Schalhaut aus Blechen, welche am
Umfang geteilter Ringe ausgebildet sind, die sich unabhängig von einander öffnen
und schließen lassen. Die Unterkonstruktion der Schalung besteht aus einem Stahlgerüst,
an dem Schubkolbengetriebe für den Antrieb der beweglichen Schalungsteile untergebracht
sind. Eine solche Schrumpfschalung kann mit Hilfe weiterer Schubkolbengetriebe an
den Schachtstößen entlangklettern. Nachteilig wirkt sich aus, daß die Schalung einen
bereits mit einem Ausbau versehenen Schacht voraussetzt und deswegen grundsätzlich
nicht zur unmittelbaren Sicherung der freigelegten Gebirgsstöße geeignet ist. Die
von den Ringen umschlossenen Teile der Schalung behindern denDurchgang des Wetterstromes
erheblich, so daß bei Grubenräumen mit geringem oder kleinen Querschnitt erhebliche
Schwierigkeiten bei der Bewetterung mit einem durchgehenden Wetterstrom auftreten.
Das Kontraktionsvermögen der Schalung ist außerdem so gering, daß bei Verengungen
des den Schalraum außen begrenzenden Querschnittes und insbesondere beim Auftreten
von Nachfall die Schalung blockiert werden kann und sich nicht mehr aus dem Schacht
entfernen läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ausbau mit einer Schalung
der bezeichneten Art und in einer von bei Grubenbauen üblichen Abweichungen der
lichten Querschnitte unabhängigen Weise derart einzubringen, daß in sämtlichen Stellungen
der Schalung ein ausreichender freier Querschnitt verbleibt und eine vorzeitige
Unterstützung des Gebirges mit dem Ausbau ermöglicht wird, wobei beim Auftreten
von
Nachfall die Schalung genügend weit geschrumpft werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen
der Pateii-tansprüche gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Verwendung eines
Gewebeschlauches einerseits der Aufwand vermieden, der mit einer Stahlschalung notwendigerweise
verbunden ist.
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Andererseits werden durch die Art der Schlauchfüllung die Forderungen
erfüllt, die an den Ausbau zu stellen sind.
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Dabei bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Schalung auch durch
verengte Bereiche des Grubenraumes zu bewegen.
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Wenn Nachfall auftritt, kann man diesen bei geschrumpfter Schalung
abziehen und danach den Bruch mit Hilfe der Schalung verfüllen. Der freie Querschnitt
des die Schalung bildenden Rohres wird auf das Schrumpfmaß abgestellt, ist aber
im Prinzip nicht eingeschränkt, so daß eine störungsfreie Wetterführung gewährleistet
ist.
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Das zum Füllen des Gewebeschlauches benutzte Medium läßt sich nach
dem erforderlichen Innendruck wählen, der unter Berücksichtigung der Füllgeschwindigkeit
und der Abbindegeschwindigkeit des aushärtenden Baustoffes stets etwas größer als
der hydraulische Druck aus dem Formraum der Schalraum, also insbesondere aufgrund
des eingefüllten flüssigen Baustoffes gehalten wird. Im allgemeinen genügen aber
Drücke von 1,5 bar bei Bohrlöchern mit den eingangs bezeichneten Abmessungen. Solche
Drücke lassen sich mit Druckluft darstellen und mit geeigneten Schlauchgeweben aufnehmen.
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Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
richtet
sich der Innendruck des Schlauches nur nach der Füllhöhe des noch flüssigen Baustoffes
und ist somit in allen Höhenbereichen des Schlauches gleich.
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Für höhere Drücke benutzt man eine Flüssigkeit und/oder einen rieselfähigen
Feststoff, z.B. Wasser und/oder Sand.
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Dabei steuert man gemäß der Erfindung die jeweilige Höhe des flüssigen
Baustoffes im Schalraum so, daß der Innendruck den Außendruck stets um ein bestimmtes
Maß übersteigt und dadurch den hydrostatischen Druck des Baustoffes ausgleicht.
Der Hohlraum des Rohres hat den Vortel, daß der Maximalwert des Druckes der Schlauchfüllung
relativ niedrig gehalten werden kann.
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Da im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der Gewebeschlauch mehrfach
als Schalhaut verwendet wird, empfehlen sich Maßnahmen, die darauf abzielen, den
Schlauch gegen Verschleiß oder gegen Beschädigungen zu schützen, die durch den Betonausbau,
z.B. aufgrund der Rauhigkeit der Oberfläche oder dem Haftvermögen des Gewebeschlauches
auf der erhärteten Betonoberfläche verursacht werden können.
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Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, den Schlauch an einem Ende
einzustülpen und an dem einges-tülpten Ende unter Ablösung von dem erhärteten Ausbau
ihre Haut abzuziehen. Dazu benötigt man allerdings eine Ausführungsform der Schalung,
die vollkommen flexibel ist.
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Bei einem anderen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet
man für die Schalhaut zusätzlich einen Außenschlauch, den man als verlorene oder
ihrerseits wiedergewinnbare Hülle für einen Innenschlauch benutzt und innen mit
Oberflächeneigenschaften
versieht, die den Verschleiß oder die Beschädigungen des Innenschlauches ausschließt.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung zum
Betonieren eines zwischen zwei Teilsohlen aufgefahrenen Großbohrloches im Längsschnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung der Fig. 1 und Fig. 3 in vergrößerter
Darstellung sowie im Längsschnitt die Schalung gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine
Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 3 und Fig. 5 den Druckverlauf in der schematisiert
dargestellten Schalung gemäß der Erfindung.
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In der Darstellung der Fig. 1 ist ein Bohrloch 1 zwischen einer oberen
Teilsohle 2 und einer unteren Teilsohle 3 abgeteuft worden. Das kann mit Hilfe einer
Zielbohrung erfolgt sein, die von der unteren Teilsohle 3 bis zur oberen Teilsohle
2 vorgetrieben und nachträglich von der unteren Teilsohle 3 her aufgebohrt worden
ist. Oberhalb der Teilsohle 2 befindet sich ein nicht dargestellter, nach oben aufgebrochener
Grubenraum 4, der eine Umlenkrolle für ein Haspelseil aufnimmt. Das
erweiterte
Bohrloch 1 ist in der Firste 5 der unteren Teilsohle 3 mit einer Aufmauerung abgefangen
worden. Diese bildet einen Mauerfuß6/auf dem der schematisch bei 7 angedeutete Betonausbau
abgesttzt ist.
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Wie die Darstellung der Fig. 2 erkennen läßt, sind in dem Mauerfuß
mehrere parallel zur Achse des Bohrloches verlaufende Spannseile 8-15 festgelegt,
so daß der Mauerfuß als unteres Spannwiderlager dient. Die Spannseile sind am oberen
Ende des Bohrloches in einem schematisch bei 16 wiedergegebenen Spannrahmen verankert.
Mit Hilfe der Spannseile ist ein Außenschlauch 17 in dem Bohrloch radial aufgespannt.
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Er ist seinerseits am Spannrahmen 16 und am Maußerfuß 6 festgelegt.
Dieser Schlauch dient als saubere Schalhaut und als Führungsschlauch. Er besteht
aus einem Chemiefasergewebe, das ein- oder beidseitig mit einem plastomeren oder
elastomeren Kunststoff beschichtet ist. Er kann jedoch auch aus einer unverstärkten
Kunststoff-Folie bestehen.
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Die allgemein mit 20 bezeichnete, umsetzbare Schalung besteht gemäß
dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 aus einem Rohr 60 mit einem hohlen
Mantel 61. Die äußere Hohlraumwand 62 wird von einem Gewebeschlauch gebildet. Gemäß
dem Ausführungsbeispiel besteht auch die innere Hohlraumwand aus einem Gewebeschlauch
63, der konzentrisch in dem Gewebeschlauch 62 angeordnet ist. Die beiden Gewebeschläuche
sind an ihren beiden Enden über Stirnteile 6+, 641 miteinander verbunden. Gemäß
der dargestellten Ausführungsform bilden die Teile 62-64'eine Baueinheit, die mit
ihrem inneren Schlauchteil 63 auf einem Stahlzylinder 65 befestigt ist. Dieser Zylinder
ist mit seinem Mantel 66 konzentrisch zu den Schläuchen 62, 63 angeordnet und an
seinen beiden Enden mit mehreren
Anschlußstutzen 67, 68 bzw.
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versehen. Die Anschlußstutzen 67, 68 können einzeln oder zu mehreren
zum Füllen des Hohlraumes 74 eingesetzt werden, während die unteren Stutzen 70,
70' als Entleerungsöffnungen eingesetzt werden.
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Auf der Innenseite 71 trägt der Stahlzylinder 65 insgesamt vier ösen
72, welche zum Anschluß eines viersträngigen Gehänges 73 dienen, mit dem die Schalung
an das Tragseil 33 über einen Wirbel 32 angeschlagen ist. Das Seil 33 wird über
die eingangs beschriebene Seilumlenkung geführt.
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Ein Rohrstutzen 3 ist an einen der Stutzen 67 für
Klemmen 37 angeschlossen. Der Schlauch @6 führt zur oberen Sohle 2 und kann dort
z.B. mit einer nicht dargestellten Wasserpumpe angeschlossen werden. Der Stutzen
68 dient als Entlüftung, um das Füllen des Raumes 74 zu erleichtern.
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StaLt, wie gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, die Schalung
20 mit Wasser zu füllen, kann man den Hohlraum 74 des Mantels 60 auch mit einem
gasförmigen Medium, insbesondere mit Druckluft füllen.
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Im Betrieb wird nach Fertigstellung des Bohrloches zunächst der Außen-
oder Führungsschlauch an den vorher verankerten Seilen 8-15 mit Hilfe von die Seile
umgreifenden Laschen 19 befestigt. Der Schlauch begrenzt dann einen Formraum, der
allgemein mit 43 bezeichnet ist und der außen von den Bohrlochstößen 44 begrenzt
ist. In den. freien Querschnitt wird mit Hilfe des Seiles 33 die zunächst leere
Schalung 20 eingehängt.
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Die Entleerungsstutzen 70, 70'sind geschlossen.
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Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 ist der Zustand wiedergegeben, der
nach Betonieren des unteren, d.h. sich an den Mauerfuß 6 anschließenden Abschnittes
42 erreicht ist. In diesem Abschnitt ist der Beton bereits erhärtet, so daß dadurch
der untere Teil der Schalung 20 und damit auch der Gewbbeschlauch 61-64/ .in seinem
unteren, an die Stirnteile
anschließenden Bereich eine feste Führung erhalten hat.
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Darauf füllt man den Innenraum 74 des Mantels 60. Dadurch gewinnt
man für die von dem AuBenschlauch 62 und dem erwShnten Außen- oder Führungsschlauch
gebildete Schalhaut eine Unterstützungskonstruktion, welche die gewünschte geometrische
Form des Ausbaus aufrecht erhält. Man kann die Füllung so einbringen, daß der jeweilige
Füllstand, mit 49 in Fig. 1 wiedergegeben, kurz oberhalb des Füllstandes 50 des
Betons im Formraum 43 behalten wird. Wenn man absatzweise arbeitet, äßt man den
Beton erhärten, bevor man die Schalung 20 umsetzt.
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Dazu wird das Absperrorgan 46 geöffnet, das an einem der Stutzen 70,
70' befestigt ist, worauf sich der Innenraum 74 nach öffnen der Entlüftung 68 entleert.
Handelt es sich bei der Füllung um einen Feststoff, so kann dieser über einen Füllkasten
in Wagen abgefüllt werden, die auf der unteren Sohle bereitgehalten werden. Nach
dem Entleeren des von den Gewebeschläuchen umschlossenen Hohlraumes 74 kann die
umsetzbare Schalung 20 ohne weiteres mit Hilfe des Seiles 33 nach oben gezogen werden,
weil sie sEh an der verhältnismäßig: glatten Oberfläche des Außen- oder Führungsschlauches
17 entlang bewegen läßt.
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Zweckmäßig zieht man die Schalung so weit nach oben, daß ihr unterer,
d.h. unmittelbar am unteren Stirnteil 64 anschliessender Teil noch in dem erhärteten
Betonausbau steht, der allgemein mit 52 bezeichnet ist.
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Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann man nach Fig.
5 unter Weglassung des Führungsschlauches 17 und der Spannseile 8-15 die Schalhaut
ausschließlich mit dem außen liegenden Schlauch 62 verwirklichen. Im rechten Teil
der schematischen Darstellung der Fig. 5 ist ein Achsenkreuz wiedergegeben. Auf
der nach unten gerichteten Abszisse läßt sich die Länge des Bohrloches darstellen,
während die horizontal verlaufende Ordinate in Druckeinheiten unterteilt ist.
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Nimmt man an, daß der Innenraum 74 mit einem Druckgas,. z.B.
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mit Druckluft gefüllt ist, so herrscht über die gesamte Länge des
Bohrloches und damit auch in der Schalung 20 der gleichförmige Druck Pi. Der als
Gegendruck wirkende Druck des Betons Pb wirkt von außen. Die geometrische Konfiguration
des Ausbaus 52 ist von der Aufrechterhaltung des Formraumes abhängig. Diese ist
gewährleistet, wenn, wie dargestellt, der Druck des Betons kleiner als der jeweils
herrschende Innendruck des Schlauches 62-64 ist.
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Diese Ausführungsform hat gegenüber den Ausführungsformen nach Fig.
1 den Vorteil, daß die Gefährdung beim Platzen des Schlauches 62-64lgering ist.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 hat darüberhinaus den Vorteil des leichteren Transportes
und des geringeren Aufwandes, weil mit Druckluft gearbeitet wird.