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Verbundausbau
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Die Erfindung richtet sich auf einen Verbundausbau für Hohlräume
in untertägigen Grubenbetrieben, insbesondere Strecken, gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche 1 und 8.
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Ein derartiger Ausbau ist unter dem Begriff "Anker-Maschendraht-Verbundausbau"
bekannt. Die Anker sind nicht nachgiebig gestaltet. Die Verzugselemente bestehen
aus Maschendrahtabschnitten. Sie werden durch Andruckteller am Gebirge gehalten,
die von den in die Strecke hineinragenden Längenabschnitten der Anker durchsetzt
sind. Die Größe der Andruckteller ist so bemessen, daß eine ausreichende Anzahl
von Maschen erfaßt wird, um die Maschendrahtabschnitte flächig an das Gebirge drücken
zu können. Die Andruckteller werden zumeist mit Muttern in ihre Halteposition gebracht,
welche auf Gewindeabschnitte der Anker gedreht werden.
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Bei diesem Verbundausbau dienen die Anker der Sicherung des den Hohlraum
umgebenden Gebirges, während die Maschendrahtabschnitte die Aufgabe haben, das Abplatzen
bzw. Abblättern von mantelseitigen Gebirgsschichten zu verhindern.
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Einen derartigen Anker-Maschendraht-Verbundausbau hat man bislang
dort eingesetzt, wo keine oder nur vergleichsweise geringe Konvergenzen des Gebirges
erwartet werden können. Hier hat er sich auch bewährt. Es wäre zwar theoretisch
möglich, den bekannten Verbundausbau unter Verwendung von nachgiebigen Ankern (Gleitankerprinzip)
auch dort zu verwenden, wo Hohlräume, insbesondere Strecken, stark konvergenzgefährdet
sind. Da sich jedoch bei eintretenden Konvergenzen der Streckenumfang verringert,
würde
dies zwangsläufig eine Auffaltung der Maschendrahtabschnitte bedeuten. Mithin kann
zwar durch die nachgiebigen Anker der Zusammenhalt des Gebirges zunächst gewährleistet
werden, da jedoch die Maschendrahtabschnitte nicht mehr am Gebirge anliegen, können
jetzt die mantelseitigen Gebirgsschichten abplatzen bzw. abblättern, was dann doch
eine Auflockerung des Gebirges bewirkt. Demzufolge kann eine Kombination aus nachgiebigen
Ankern, Maschendrahtabschnitten und Andruckteller für diejenigen Streckenabschnitte
keine befriedigende Lösung darstellen, welche zwar im Moment noch keinen besonderen
Gebirgskonvergenzen ausgesetzt sind, wo jedoch beispielsweise durch eine heranrückende
Abbau zone in absehbarer Zeit mit erheblichen Gebirgskonvergenzen gerechnet werden
muß.
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Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, den in den Oberbegriffen
der Ansprüche 1 und 8 beschriebenen Verbundausbau so zu verbessern, daß er mit Erfolg
auch dann seine ihm zugedachte Funktion erfüllt, wenn er in stark konvergenzgefährdeten
Betriebspunkten bzw. dort eingesetzt werden soll, wo in absehbarer Zeit mit erheblichen
Konvergenzen gerechnet werden muß.
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Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
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Wesentlich hierbei ist die funktionelle Verschmelzung von nachgiebigen
Ankern, Maschendrahtabschnitten und biegetragfähigen Rinnenprofilsegmenten. Die
nachgiebigen Anker gewährleisten den Zusammenhalt geklüfteter Gebirgsschichten auch
bei starken Konvergenzen. Die damit einhergehende Umfangsverkleinerung eines untertägigen
Hohlraums, insbesmdere einer Strecke, wird
jetzt von den sich dann
immer mehr überlappenden Rinnenprofilsegmenten mit vollzogen, so daß zu jedem Zeitpunkt
auch der Zusammenhalt der mantelseitigen Gebirgsschichten im Zusammenwirken mit
den Maschendrahtabschnitten gewährleistet ist. Es kann keine Auflockerung des Gebirges
eintreten. Das Andrücken der Maschendrahtabschnitte über die Schenkel der Rinnenprofilsegmente
erfolgt zweckmäßig mit Hilfe von Muttern, welche auf die mit Gewinden versehenen,
die Böden der Rinnenprofilsegmente durchsetzenden Längenabschnitte aufgedreht werden.
Die Rinnenprofilsegmente können aus Sonderprofilen, wie z.B. Blechabschnitten, gebildet
sein. Es bestehen jedoch keine Bedenken dagegen, auch die herkömmlichen rinnenförmigen
Streckenausbauprofile mit U-artigen bzw. trapezartigen Querschnitten zu verwenden.
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Im Rahmen der ersten Lösung kennzeichnet sich eine vorteilhafte Ausführungsform
durch die Merkmale des Anspruchs 2. Die Länge jedes Rinnenprofilsegments ist hierbei
unter Berücksichtigung einer entsprechenden Ausgangsübrlappung nach beiden Seiten
hin von dem Abstand zweier in Umfangsrichtung der Strecke benachbarter Anker abhängig.
Der Einbau der Rinnenprofilsegmente erfolgt von der Firste in Richtung auf die Sohle.
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WIn den Betriebspunkten, wo neben starken Konvergenzen auch noch
mit gebrächen Gebirgsschichten gerechnet werden muß, ist eine Ausführungsform mit
den Merkmalen des Anspruchs 3 besonders vorteilhaft. Hier wird also durch den mit
Hilfe von etwa 3 bis 5 Rinnenprofilsegmenten gebildeten Bogenausbau ein Unterstützungsausbau
geschaffen, welcher die notwendigen Unterstützungskräfte in das Gebirge leitet,
um das Aufblättern auch bei gebrächen Gebirgsschichten zu verhindern. Die nachgiebigen
Anker übernehmen nach wie vor die Aufgabe, die inneren Gebirgsschichten möglichst
zusammenzuhalten. Die Rinnenprofilsegmente
liegen überlappend ineinander
und sind nur durch Klemmschluß verbunden. Klemmschluß genügt deshalb, weil die Verbindungen
keine Querkräfte mehr aufnehmen müssen. Diese werden nunmehr von den Ankern übernommen.
Es handelt sich bei dieser Ausführungsform um einen quasi Unterstützungsausbau.
Gelangen z.B.
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vier Rinnenprofilsegmente zur Anwendung, so werden jeweils die sohlseitigen
Rinnenprofilsegmente bevorzugt mit zwei Ankern und die firstseitigen Rinnenprofilsegmente
zweckmäßig mit drei Ankern festgelegt.
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In diesem Zusammenhang können xxxx die Merkmale des Anspruchs 4 von
Vorteil sein. Es müssen dann in den Rinnenprofilsegmenten entsprechende Öffnungen
für die Anker vorgesehen werden. Dabei ist es von Bedeutung, daß ein Anker, z.B.
der mittig liegende Anker gewissermaßen als Festpunkt fungiert, während der oder
die in Umfangsrichtung mit Abstand benachbarten Anker eine Relativbewegung zum Rinnenprofilsegment
in dessen Umfangsrichtung durchführen können. Zu diesem Zweck sind beispielsweise
die Merkmale des Anspruchs 5 bevorzugt geeignet.
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Um jedoch die notwendigen Bearbeitungen der Rinnenprofilsegmente,
insbesondere im Bereich der Endabschnitte zu vermeiden, kann es auch von Vorteil
sein, die Merkmale des Anspruchs 6 zu benutzen. Hierbei wird lediglich durch z.B.
den mittigen Anker das Verzugselement über das Jeweilige Rinnenprofilsegment an
das Gebirge gepreßt.
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Um beim Auffahren einer Strecke das Anbringen der Maschendrahtabschnitte
zu erleichtern, sind gemäß der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 7 vorgesehen.
Die freien Enden eines Maschendrahtabschnitts werden folglich zunächst von diesen
Andrucktellern am Gebirge festgelegt und damit lagemäßig fixiert. Anschließend wird
der neue Maschendrahtabschnitt aufgelegt
und mit Hilfe der dann
angesetzten Rinnenprofilsegmente gemäß einer der voraufgehend erläuterten Ausführungsformen
an das Gebirge gedrückt.
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Eine zweite Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht
in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 8 aufgeführten Merkmalen.
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Hierbei werden mithin die Maschendrahtabschnitte vollständig durch
die plattenartigen Verzugselemente ersetzt. Es erfolgt eine gezielte funktionelle
Verschmelzung der Aufgaben der nachgiebigen Anker mit denen der Verzugselemente.
Die letzteren überlappen sich sowohl in Umfangs- als auch in Längsrichtung der Strecke
flächendeckend, so daß der gesamte Umfangsbereich eines untertägigen Hohlraums bestrichen
werden kann. Die über lappung ist gewissermaßen schuppenartig, so daß auch bei erheblichen
Gebirgskonvergenzen stets eine Relativverschiebung der Verxgsplatten gewährleistet
ist und die Funktion des erfindungsgemäßen Verbundausbaus einwandfrei aufrechterhalten
bleibt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der zweiten Lösung besteht in den
Merkmalen des Anspruchs 9. Dies trägt dem Zusammenhalt des Gebirges besonders Rechnung.
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Die Steifigkeit der Verzugsplatten wird durch die Merkmale des Anspruchs
10 erhöht. Die zentralen Kalotten können ausgepreßt sein.
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Eine weitere Verbesserung der Verwindungssteifigkeit einer Verzugsplatte
kann durch die Merkmale des Anspruchs 11 bewirkt werden.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen vertikalen Querschnitt
durch eine untertägige Strecke mit einem schematisch angedeuteten Verbundausbau;
Figur 2 einen vertikalen Längsschnitt entlang der Linie II-II der Figur 1 mit einem
Verbundausbau während der Verlegung; Figur 3 einen vertikalen Querschnitt durch
eine untertägige Strecke mit zwei verschiedenen Ausführungsformen eines Verbundausbaus,
teilweise im Schnitt; Figur 4 eine Ansicht auf einen Streckenstoß sowie einen Verbundausbau
gemäß dem Pfeil IV der Figur 3; Figur 5 einen vertikalen Längsschnitt durch einen
Streckenstoß mit einem Verbundausbau gemäß einer weiteren Ausführungsform und Figur
6 eine Frontalansicht auf den Verbundausbau der Figur 5 gemäß dem Pfeil VI.
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In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 eine Strecke in einem untertägigen
Grubenbetrieb bezeichnet. Die Strecke 1 wird in einem konvergenzgefährdeten Gebirge
2 aufgefahren. Die Auffahrrichtung ist in der Figur 2 mit dem Pfeil A bezeichnet.
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Die Strecke 1 wird durch einen Verbundausbau 3 offengehalten, welcher
nachgiebige Anker 4, Maschendrahtabschnitte 5 und kurze Rinnenprofilsegmente 6 U-förmigen
bzw. trapezförmigen Querschnitts
umfaßt. Nach dem Setzen der Anker
4 werden zunächst, wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, Maschendrahtabschnitte
5 über die aus den Ankerlöchern 7 in die Strecke 1 vorstehenden, mit Außengewinden
8 versehenen Längenabschnitte 9 der Anker 4 geschoben, bis sie am Gebirge 2 anliegen.
Die vorläufige Lage der Maschendrahtabschnitte 5 wird durch Andruckteller 10 bewirkt,
welche über die Längenabschnitte 9 geschoben und mittels Muttern 11 an die Maschendrahtabschnitte
5 gedrückt werden.
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Anschließend werden im Jeweils vorgesehenen Bauabstand BA (Figur
2), beginnend im Firstbereich, die kurzen Rinnenprofilsegmente 6 auf die Längenabschnitte
9 der Anker 4 gesetzt, wobei die Längenabschnitte 9 den Zentralbereich der Rinnenprofilsegmente
6 durchsetzen.
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Die Rinnenprofilsegmente 6 überlappen sich endseitig. Ihre Festlegung
erfolgt ebenfalls mit Hilfe von Muttern 12, welche die mit ihren divergierenden
Schenkeln 13 gegen das Gebirge 2 gerichteten Rinnenprofilsegmente 6 mit den Flanschen
14 gegen die Maschendrahtabschnitte 5 und damit gegen das Gebirge 2 drücken. Dabei
ist aus Figur 2 ersichtlich, daß es über die Länge eines Maschendrahtabschnitts
5 ausreicht, wenn nur jeweils das überlappungsende 15 durch Andruckteller 10 vorläufig
festgelegt wird, ehe der nächste Maschendrahtabschnitt 5 angesetzt und durch die
Rinnenprofilsegmente 6 örtlich fixiert wird (siehe den Bereich am rechten Anker
in Figur 2). Auch brauchen nicht alle Anker 4 im Uberlappungsbereich 15 der Maschendrahtabschnitte
5 mit Andrucktellern 10 versehen werden.
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Es genügt z.B. ein Andruckteller 10 an Jedem zweiten Anker 4, in Umfangsrichtung
gesehen.
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Treten bei dem in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Streckenabschnitt
1 Konvergenzen auf, die mit einer UmSangsverringerung der Strecke 1 verbunden sind,
so ist durch die funktionelle Verschmelzung der nachgiebigen Anker 4, der Rinnenprofilsegmente
6 und der Maschendrahtabschnitte 5 gewährleistet, daß sich die Rinnenprofilsegmente
6 immer mehr übereinander schieben. Dadurch ist der Zusammenhang der inneren Gebirgsschichten
durch die nachgiebigen Anker 4 sichergestellt und über die Rinnenprofilsegmente
6 wird darüber hinaus erreicht, daß die mantelseitigen Gebirgsschichten nicht aufblättern
können, weil die Maschendrahtabschnitte an einem Auffalten gehindert werden.
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Während beim Verbundausbau 3 gemäß der Ausführungsform der Figuren
1 und 2 jedes kurze Rinnenproilsegment 6 durch einen einzigen, den Boden 19 durchsetzenden
mittigen Anker 4 an das Gebirge 2 gedrückt ist, läßt die Figur 3 in der rechten
Bildhälfte einen Verbundausbau 16 für eine Strecke 1 erkennen, der längere Rinnenprofilsegmente
17, 18 umfaßt. Beispielsweise sind pro Bau vier Rinnenprofilsegmente 17, 18 vorgesehen.
Die sohlseitigen Rinnenprofilsegmente 17 sind dabei durch zwei im Abstand voneinander
angeordnete Anker 4 festgelegt, wohingegen die firstseitigen Rinnenprofilsegmente
18 durch drei Anker 4 an das Gebirge 2 angedrückt werden. Sämtliche Anker 4 durchsetzen
die Böden 19 der Rinnenprofilsegmente 17, 18. Die Anordnung der Maschendrahtabschnitte
5 und die Anbringung des Verbundausbaus 16 erfolgt etwa in derselben Weise wie sie
anhand der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 erläutert worden ist.
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Die Verbindung zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden
Rinnenprofilsegmenten 17, 18 bzw. 18, 18 erfolgt lediglich durch Klemmschluß, da
keine Querkräfte aufgenommen werden müssen. Die Verbindungselemente zwischen zwei
Rinnenprofilsegmenten 17, 18 bzw. 18, 18 sind mit 20 bezeichnet.
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Damit auch die Rinnenprofilsegmente 17, 18 der Ausführungsform der
Figur 3 rechte Bildhälfte bei Eintreten von Konvergenzen die notwendigen Relativverschiebungen
zueinander durchführen können, ist lediglich ein Anker 4 an Jedem Rinnenprofilsegment
17, 18 fixiert. Bei den sohlseitigen Rinnenprofilsegmenten 17 ist dies der untere
Anker 4, während bei den firstseitigen Rinnenprofilsegmenten 18 dies der mittlere
Anker 4 ist.
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Zu diesem Zweck sind, wie insbesondere aus der Figur 4ersichtlich
ist, für die an den Rinnenprofilsegmenten 17, 18 festgelegten Anker 4 lediglich
Bohrungen 21 in den Böden 19 der Rinnenprofilsegmente 17, 18 vorgesehen, wohingegen
endseitig der Rinnenprofilsegmente 17, 18 Langlöcher 22 angeordnet sind, die also
auch eine Relativverschiebung der Rinnenprofilsegmente 17, 18 zu den nachgiebigen
Ankern 4 erlauben.
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In der linken Bildhälfte der Figur 3 ist eine Ausführungsform eines
Verbundausbaus 23 veranschaulicht, die im Prinzip derjenigen der rechten Hälfte
der Figur 3 entspricht. Unterschiedlich ist lediglich, daß die jeweils endseitigen
Anker 4 nicht die Böden 19 der Rinnenprofilsegmente 24, 25 durchsetzen.
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Die in die Strecke 1 hineinragenden Längenabschnitte 9 enden vielmehr
zwischen den Rinnenprofilsegmenten 24, 25 und dem Gebirge 2. Bei den sohlseitigen
Rinnenprofilsegmenten 24 ist nur der untere Anker 4 durch den Boden 19 geführt,
wohingegen bei den firstseitigen Rinnenprofilsegmenten 25 nur die mittleren Anker
4 die Böden 19 durchsetzen.
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Bei der Ausführungsform eines Verbundausbaus 26 gemäß den Figuren
5 und 6 wird auf Maschendrahtabschnitte gänzlich verzichtet. Die in das Gebirge
2 eingebrachten nachgiebigen Anker 4 durchsetzen vielmehr plattenartige Verzugselemente
27, welche sich sowohl in Umfangsrichtung U der Strecke 1 als auch in Streckenlängsrichtung
St flächendeckend überlappen. Die
Figur 6 zeigt, daß die einander
benachbarten Anker 4 und die Verzugsplatten 27 in Umfangsrichtung U und Längsrichtung
St der Strecke 1 auf Lücke versetzt sind. Dabei ist außerdem zu erkennen, daß die
Verzugsplatten 27 jeweils eine von den Ankern 4 mittig durchsetzte, zur Strecke
1 hin vorgewölbte zentrale Kalotte 28 besitzen. Zwecks Aussteifung der Kalotte 28
sind umfangsseitige Rippen 29 vorgesehen. Die Kalotten 28 und die Rippen 29 können
durch Auspressen hergestellt sein.
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Durch das Überlappen der Verzugsplatten 27 in Umfangsrichtung U und
Längsrichtung St der Strecke 1 ist also bei diesem Verbundausbau 26 sichergestellt,
daß bei starken Konvergenzen die Verzugsplatten 27 sich schuppenartig zueinander
relativ bewegen können, damit die Verkleinerung der Strecke 1 mitmachen und dennoch
ein Abplatzen bzw. Abblättern der mantelseitigen Gebirgsschichten sicher verhindern.
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Bezugszeichenaufstellung: 1 Strecke 2 Gebirge 3 Verbundausbau 4 Anker
5 Maschendrahtabschnitte 6 Rinnenprofilsegmente 7 Ankerlöcher 8 Außengewinde an
9 9 Längenabschnitte von 4 10 Andruckteller 11 Muttern 12 13 Schenkel von 6 14 Flansche
von 6 15 überlappungsende von 5 16 Verbundausbau 17 Rinnenprofilsegmente 18 19 Böden
von 6, 17, 18 20 Verbindungselemente 21 Bohrungen in 17, 18 22 Langlöcher in 17,
18 23 Verbundausbau 24 Rinnenprofilsegment 25 26 Verbundausbau 27 Verzugsplatten
28 Kalotte 29 Rippen BA Bauabstand A Vortriebsrichtung U Umfangsrichtung St Streckenlängsrichtung
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