DE3319180C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Felsverbolzung - Google Patents

Abstract

Der Bolzen wird in ein in den Felsen gebohrtes Loch eingeführt und dort bis zum Aushärten einer Vergußmasse gehaltert. Zur Sicherung dieser Lage wird der Bolzen während des Einschiebens in das Bohrloch derart gebogen, daß er mit der entstandenen Biegung nach dem vollständigen Einschieben an der Bohrlochwandung verspannt ist. Die Bolzenzuführvorrichtung für die Montage von Armierungsbolzen enthält einen Tragbalken für einen Bolzenschieber, einen Antrieb zum Verschieben des Bolzenschiebers an dem Tragbalken entlang und eine Felsstütze zum Abstützen des Tragbalkens gegen das Gestein. Die Vorrichtung ist mit einem Steuergerät versehen, welches während der Vorschubbewegung den Bolzenschieber aus der Achse des Bohrloches auslenkt und wieder zurückstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Felsverbolzung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei der Felsverbolzung werden zur Sicherung von Gruben und durch Sprengungen entstandenen Hohlräumen in das Gestein Bohriöcher eingebracht in die Armierungsbolzen eingesetzt werden, wobei das Bohrloch zur dauerhaften Verankerung des Bolzens mit einer aushärtenden Vergußmasse, wie Beton oder Gießharz, verfüllt wird.

Bei diesem Verfahren besteht das Problem, den Bolzen in seiner Lage im Bohrloch zu sichern, bis die Vergußmasse erhärtet ist Hierfür sind verschiedene Verfahren angewendet worden, wobei auch Bolzen mit spezieller Form verwendet wurden.

Bei der üblichen manuellen Felsverbolzung werden stabförmige Bolzen mit Holzkeilen oder dgl. am unteren Ende des Bohrloches verkeilt Das erfordert jedoch einen erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand.

Zur mechanisierten Verbolzung sind Ankerbolzen verschiedener Formgebung verwendet worden, die selbsthaltend im Bohrloch angebracht werden können. Diese Bolzen sind aber schwierig in einem Bolzenmagazin unterzubringen, das für die Mechanisierung der Arbeit an der Maschine vorhanden sein muß. Außerdem ist die Lagesteuerung solcher Bolzen beim Einführen in das Bohrloch kompliziert und störanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren sowie eine Einrichtung zur Felsverbolzung so auszubilden, daß geradlinige Bolzen ohne spezielle Querschnittsform maschinell eingebracht und ohne zusätzliche Teile im Bohrloch auch vor dem Aushärten der Vergußmasse gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 5 oder des Anspruches 8 gelöst.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein gerader Bolzen zunächst mit einem Teilstück seiner Länge nach in das Bohrloch eingeschoben und dann durch Biegen derart verformt, daß er eine zusätzliche Erstrekkung in Querrichtung erhält und beim weiteren Einschieben in das Bohrloch an dessen Wandung selbsthaltend verspannt wird. Der Bolzen wird daher ohne jegliche Befestigungsorgane oder Hilfsmittel reibschlüssig in seiner Lage gehalten. Die Verwendung von Bolzen, die in ihrer Ausgangsform gerade sind, hat erhebliche Vorteile. Solche Bolzen können problemlos magaziniert werden, und die maschinelle Entnahme aus dem Magazin ist nicht störanfällig. Es sind keine teuren und komplizierten Befestigungsorgane erforderlich, und die Bolzen sind billig herzustellen.

Auch das Einführen der Bolzen in die Bohrlöcher ist einfach und sicher. Die maschinelle Einrichtung ist konstruktiv einfach und kann auch an schon vorhandenen Maschinen angebracht werden.

Es ist vorteilhaft, mit dem Biegen zu beginnen, wenn der Bolzen mit etwa der Hälfte oder mehr seiner Länge in das Bohrloch eingeschoben ist, wobei sein freies Ende nicht allzu kräftig gegen die Bohrlochwandung gedrückt und das weitere Einschieben nicht behindert wird. Die Bolzen können zweckmäßig am Einführende abgerundet sein, um den Vorschub an der Bohrlochwandung entlang zu erleichtern.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, insbesondere mit einem Steuergerät versehen, daß der Bolzenschieber während seiner Verschiebebewegung an einem Tragbalken aus der Achse des Bohrloches auslenkbar und wieder rückstellbar ist, wobei diese Bewegung vorzugsweise parallel zur Bohrlochachse auszuführen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher mit einer üblichen Bolzenzuführvorrichtung ausgeführt wer-

den, welche nur mit einem einfachen Steuergerät versehen werden muß, mit Hilfe dessen der Bolzenschieber oder der Tragbalken aus der normalen Betriebsstellung, in der die Bolzenachse mit der Achse des Bohrloches zusammenfällt, vorübergehend ausgelenkt werden kann, um den Bolzen zu biegen.

Eine andere zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist gemäß der Erfindung mit einem Biegegerät versehen, das eine quer zur Bewegungsbahn des Bolzens verschiebbare Biegevorrichtung enthält

Bei dieser Vorrichtung ist es nicht erforderlich, den Bolzenschieber oder den Tragbalken während des Einschiebens des Bolzens in das Bohrloch zu verlagern, weil der Bolzen mit der separaten Biegevorrichtung verformt wird.

Weitere Merkmale zur Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsformen zur Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung dargestellt sind, näher beschrieben.
Es zeigen

F i g. 1A bis 1E einen Bolzen, der mittels eines Bolzenschiebers verschiebbar ist, in fünf verschiedenen Positionen, welche den Verfahrensschritten entsprechen;

F i g. 2 eine mit einer Bolzenzuführvorrichtung versehene Verbolzungsmaschine schematisch in Endansicht und das zugehörige Steuergerät;

F i g. 3 das Funktionsprinzip der Bolzenbefestigung: F i g. 4 schematisch eine andere Ausführungsform des Bolzenschiebers mit Biegevorrichtung.

Die in den F i g. IA bis 1E gezeigte Bolzenzuführvorrichtung 1 ist Bestandteil eines in F i g. 2 gezeigten Verbolzungskopfes, dessen übrige Teile in F i g. 2 schematisch dargestellt sind, nämlich eine Bohreinrichtung 2 mit Bohrmaschine 3, eine Speisevorrichtung 4 für eine Vergußmasse, ein Bolzenmagazin 5, eine Felsstütze 6, Transportarme 22 und ein druckmittelbeaufschlagter Stellzylinder 7. der zum Schwenken der Bolzenzuführvorrichtung 1, der Bohreinrichtung 2 und der Speisevorrichtung 4 um die Achse A der Felsstütze dient. Der Verbolzungskopf ist mit nicht gezeigten Tragarmen auf einem geeigneten Transportgerüst oder einem Fahrzeug abgestützt.

Die Bolzenzuführvorrichtung 1 enthält einen Tragbalken 8, an dem verschiebbar ein Bohenschieber 9 geführt ist, welcher an dem Tragbalken entlang mit Hilfe eines Antriebes 10 bewegbar ist.

Aus dem Bolzenmagazin 5 wird mit den Transportarmen 22 ein Verankerungsbolzen 11 zum Tragbalken befördert und so ausgerichtet, daß er mit der Achse des Bolzenschiebers 9 fluchtet. Nach Inbetriebsetzen der Bolzenzuführvorrichtung 1 wird der Bolzen 11 mit einem Ende in einen topfförmigen Bolzenträger des Bolzenschiebers 9 und mit dem anderen Ende in ein Bohrloch 12 gesteuert.

F i g. IA zeigt die Position, in der die Bolzenzuführvorrichtuiig 1 auf dem Gestein mit Hilfe der Felsstütze 6 abgestützt und die Bohreinrichtung mit dem Stellzylinder 7 in eine solche Stellung geschwenkt ist, daß die Achsen des Bolzenschiebers 9, des Bolzens 11 und des Bohrloches 12 zusammenfallen. Der Bolzen It ist in einer eisten Bewegungsphase in das Bohrloch 12 eingeschoben, das über den größten Teil seiner Länge mit noch plastischer, also noch nicht ausgehärteter Verguß- b5 masse 13 verfüllt ist.

F i g. 1 B zeigt die nächste Phase. Der Bolzen 11 ist mit etwa der Hälfte seiner Länge in das Bohrloch eingeschoben; die Bolzenzuführvorrichtung 1 wurde mit Hilfe des Stellzylinders 7 in eine Stellung geschwenkt, in der die Achse des Bolzenschiebers 9 aus der Bohrlochachse ausgelenkt und zu ihr parallel ist. Der Bolzen ist dadurch gebogen worden. Die Schwenkbewegung des Bolzenschiebers 9 ist se groß, daß der Bolzen bleibend verformt wurde.

Fig. IC zeigt die folgende Position. Die Zuführvorrichtung 1 wurde mittels des Sitellzylinders 7 in die zum Bohrloch 12 achsgleiche Stellung zurückgeschwenkt (Fig. IA). Infolge der vorangegangenen Schwenkbewegung hat der Bolzen 11 eine bleibende Biegung 11a.

In Fig. ID ist die Endlage dargestellt. Der Bolzen-Schieber 9 hat den Bolzen über seine ganze Länge in das Bohrloch eingeschoben. Er wird dann vom Bolzen 11 gelöst und in die Ausgangsposition zurückgefahren.

Wie F i g. 1E zeigt, liegt der Felsbolzen 11 mit seiner Biegung 1 la an einer Seite und mit seinen beiden Enden an der gegenüberliegenden Seite der Bohrlochwandung an. Damit er mit genügendem Druck an der Bohrlochwandung abgestützt und dadurch reibschlüssig im Bohrloch gehalten ist, muß der Krümmungsradius der Biegung diesem Zweck entsprechend gewählt werden. Die im Bolzen durch bleibende Verformung entstandene Biegung soll darum so groß sein, daß der Bolzen in der Axialprojektion auf das Bohrloch (Fig. 3) eine diametrale Erstreckung hat, deren größter Wert L den Durchmesser D des Bohrloches übersteigen würde, wenn der Bolzen nicht im Bohrloch verspannt wäre. Es soll so in jedem Fall eine genügende Friktionskraft erzeugt werden, um den Bolzen in seiner eingeschobenen Lage im Bohrloch unverschieblich zu halten. Um eine ausreichend große Verbiegung zu ermöglichen, ist der Tragbalken 8 so gelagert, daß er beim Schwenken aus der Stellung nach Fig. IA seitwärts verlagert wird (vgl. F i g. 1 B). Der Bolzenschieber 9 kann daher nahe an dem Tragbalken "liegen und ist dadurch sicher abgestützt, wobei trotzdem ein genügend großer Schwenkweg erreicht wird.

Bei dem anhand der F i g. IA bis IE erläuterten Verfahren wird das Einschieben des Bolzens während des Biegevorganges unterbrochen. Der Bolzen kann aber auch bei gleichzeitigem kontinuierlichem Einschieben gebogen bzw. verformt werden.

Zum Schwenken der Bolzenzuführvorrichtung 1 zwecks Verformung des Bolzens kann ein Steuergerät 14 vorgesehen sein (F i g. 1A und 2). das einen automatischen Bewegungsablauf ermöglicht. An dem Tragbalken 8 sind parallel zur Bewegungsbahn des Bolzenschiebers 9 mit Abstand voneinander zwei Fühlglieder 15 und 16 angeordnet, die an Schaltorganen 17 bzw. 18 eines Ventils 19 angeschlossen sind, welches im Druckmittelkreis 20 des Stellzylinders 7 liegt.

Wenn der Bolzenschieber 9 beim Vorlauf das Fühlglied 15 erreicht, gibt dieses Fühlglied an das Schaltorgan 17 einen Impuls, wodurch das Ventil 19 kurzzeitig betätigt wird. Der Stellzylinder 7 schwenkt dann den Tragbalken 8 aus der in F i g. 2 mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung in die gestrichelt eingezeichnete Stellung, welche wie die in F i g. 1B gezeigte Biegeposition zum Verbiegen des Bolzens geeignet ist. Sobald der bolzenschieber 9 das zweite Fühlglied 16 erreicht, wird ein Impuls an das Schaltorgan 18 gegeben, welches das Ventil 19 kurzzeitig betätigt. Dadurch schwenkt der Stellzylinder 7 den Tragbalken 8 zurück in die in F i g. 2 mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung, welche der Position nach F i g. IC entspricht.
Wenn das Einschieben für die Dauer der Verbiegung

des Bolzens unterbrochen werden soll, kann das Schaltorgan 18 an ein Zeitsteuerungsglied so angeschlossen werden, daß es nach einer vorgegebenen Zeitdauer ab Betätigung des ersten Schaltorganes 17 eingeschaltet wird. Zweckmäßig wird der Bolzenschieber 9 während des Biegevorgangs so gesteuert, daß er der zunehmenden Biegeverformung entsprechend vorgeschoben wird, so daß keine Zugspannungen auftreten, die zu einer Streckung des Bolzenmaterials führen würden.

Die Steuerimpulse für das Steuergerät 14 können auch aus anderen Kriterien abgeleitet werden, z. B. aus der Drehzahl des den Bolzenschieber antreibenden Motors oder aus der für das Einschieben des Bolzens aufgewendeten Zeit. Ebenso kann die Schwenkbewegung des Tragbalkens 8 in ihrem zeitlichen Ablauf gesteuert werden.

In F i g. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Bolzenzuführvorrichtung dargestellt. An dem Tragbalken ist eine separate Biegevorrichtung 21 abgestützt, die z. B. einen hydraulischen Zylinder oder auch einen Exzenter aufweist. Zum Verformen des Felsbolzens 11 dient ein Kolben oder ein Stößel dieser Vorrichtung 21, wobei in der Biegezone Führungen vorgesehen sein können, um einen stetigen Krümmungsverlauf ohne übermäßige Beanspruchung des Bolzenmaterials zu gewährleisten. Auch bei dieser Ausführungsform kann das Einschieben des Bolzens in das Bohrloch während des Biegevorganges unterbrochen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

35

40

45

60

65

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Felsverbolzung, bei dem ein Bolzen in ein Bohrloch des Gesteins eingeschoben und dort vor dem Aushärten einer zur Verankerung des Bolzens dienenden Vergußmasse lagegesichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (11) nach dem Einschieben seines Einführendes derart gebogen wird, daß er in seiner Endlage mittels der Biegung (Wa) an der Bohrloch wandung durch Verspannung gehalten ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (11) während des kontinuierlichen Einschiebens gebogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschieben des Bolzens (11) während des Biegevorganges unterbrochen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Biegevorgang begonnen wird, wenn der Bolzen (11) mit wenigstens der Hälfte seiner Länge in das Bohrloch (12) eingeschoben ist.

5. Bolzenzuführvorrichtung zur Montage von Verankerungsbolzen für die Felsverbolzung, mit einem Bolzenschieber, der maschinell verschiebbar an einem Tragbalken geführt ist, der mittels einer Felsstütze gegen das Gestein im Bereich eines Bohrloches abzustützen ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzenschieber (9) in seiner Betriebsstellung aus der Achse des Bohrloches (12) auslenkbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Tragbalken mit Hilfe eines Stelizylinders schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät (14) vorgesehen ist, das den Druckmittelkreis (20) des Stellzylinders (7) beeinflussende Scha'tglieder (17, 18,19) aufweist und den Stellzylinder (7) derart steuert, daß der Tragbalken (8) in bezug auf die Felsstütze (6) zum Auslenken des Bolzenschiebers (9) vcrschwenkl und in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stellzylinder (7) aktivierenden Schaltglieder (17, 18, 19) an ein von dem Bolzenschieber (9) betätigte Fühlglied (15; 16) an einem Drehzahlmesser des Antriebsmotors des Bolzenschiebers (9) an ein von dem Bolzenschieber (9) gesteuertes Zeitschaltglied oder dgl. angeschlossen sind.

8. Bolzenzuführvorrichtung zur Montage von Verankerungsbolzen für die Felsverbolzung, mit einem Bolzenschieber, der mittels eines Antriebes an einem Tragbalken verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbalken (8) mit einem zur Verformung des Verankerungsbolzens (11) dienenden Biegegerät (21) versehen ist, das zwischen dem Bolzenschieber (9) und dem bohrlochseitigen Ende des Tragbalkens (8) angeordnet ist.