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Verfahren zum Einbauen von Streckenausbaubögen und Vorrichtung hiezu
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbauen von Streckenausbaubögen verschiedener Bauarten in ein-oder mehrteiliger und in starrer oder nachgiebiger Ausführung und eine Vorrichtung hiezu.
Derartige Ausbaubögen werden für den vorgesehenen Streckenquerschnitt ausgelegt und beim Einbau dessen Sollquerschnitt angepasst. Soweit es sich um nachgiebige Ausbaubögen handelt, verbindet man die Bogenteile rutschfähig miteinander. Hiezu verwendet man z. B. bei stählernen Streckenausbauen ein als Verbindungs-, Brems- und Klemmelement wirkendes Schloss, das den Zweck hat, ein gleichmässiges Einstellen bzw. Nachgeben der Ausbaubögen in ihren Führungskörpern zu erreichen. Darüberhinaus soll das Schloss gewährleisten, dass beim Nachstellen das Deckengebirge nicht beunruhigt wird. Das Schloss wird hydraulisch gespannt bzw. entspannt. Sind an aufeinanderfolgenden Ausbaurahmen mehrere Schlösser vorgesehen, so werden sie zu einer Einheit zusammengefasst und an eine gemeinsame Pumpe bzw. Druckleitung angeschlossen.
Die eingebauten Streckenausbaubögen werden dann verzogen und die zwischen dem Verzug und dem Gestein verbleibenden Hohlräume mit Bergen und Verzugselementen ausgefüllt, ohne dass dabei eine Vorspannung gegen das Gebirge entsteht. Da somit das Gebirge nicht abgestützt ist, blättern die Gesteinsschichten häufig auf und belasten dann den Ausbau schon bevor sich der durch den Abbau, z. B. im Streb, hervorgerufene Zusatzdruck auswirkt. Diese Vorbelastung kann bei grösseren, aus dem Verband sich lösenden Gesteinsmengen zu einer bleibenden Verformung der Streckenausbaubögen führen, die alsdann ihrer eigentlichen Aufgabe, nämlich den namentlich vom Abbau herrührenden Zusatzdruck abzufangen, nicht mehr voll gerecht werden können. Dieser Zusatzdruck wird nun im Laufe der Zeit allmählich grösser mit der Folge, dass in der Strecke immer mehr Gesteinsschichten aufblättern.
Hiedurch sowie durch den Umstand, dass aufgeblätterte Schichten nicht mehr tragfähig sind, vergrössert sich die für den Gebirgsdruck in der Strecke massgebende Oberfläche fortlaufend. Bekanntlich wächst dieser Druck etwa proportional mit der Oberfläche des noch tragfähigen Streckenmantels. Der anwachsende Gebirgsdruck überlastet schliesslich die Streckenbögen und drückt sie zusammen. Die Strecke muss dann in der bekannten Weise nachgerissen werden, damit sie befahrbar bleibt.
Die Erfindung löst die Aufgabe, das Aufblättern von Gesteinsschichten von vornherein zu vermeiden.
Gemäss der Erfindung werden die Streckenausbaubögen nach dem Einbringen in den Grubenraum gegen das Gebirge vorgespannt. Infolge des bereits beim Einbau wirkenden Gegendruckes bleibt das Gestein, zumal der Gegendruck auch die innere Gesteinsreibung erhöht, ein überwiegend selbsttragender Verband, so dass die Streckenausbaubögen geringer belastet werden und daher einschliesslich ihrer Verbindungen schwächer bemessen und damit leichter und billiger ausgeführt werden können.
Die Vorspannung kann mittels bekannter mechanischer Spannvorrichtungen aufgebracht werden.
Mit Vorteil wird eine hydraulische Druckvorrichtung zwischen den Enden einander überlappender Bogenteile oder zwischen den Enden der Streckenausbaubögen und ihren Widerlagern angesetzt, die die Vorspannung bewirkt.
Betriebliche und wirtschaftliche Vorteile bietet ein tragbarer hydraulischer Zylinder mit Kolben als Druckvorrichtung und eine gleichfalls tragbare Druckpumpe. Diese Ausführungsform ermöglicht eine bequeme Handhabung unter den schwierigen Betriebsbedingungen im Untertagebetrieb. Nach deren Betätigung wird die Vorspannung fixiert. Bei nachgiebigen Streckenausbaubögen werden die Verbindungselemente, wie Spannbügel oder Spannlaschen, durch Keile oder Schrauben festgespannt. Beim starren Ausbau werden zwischen die Bogenenden und Widerlager, z. B. die Sohle bzw. Sohleplatten, Zwischenstücke eingesetzt oder eingekeilt. Diese Zwischenstücke erhalten die Vorspannung aufrecht. Nach erfolgter Verriegelung wird die hydraulische Druckvorrichtung entlastet und abgenommen, um für den nächsten Ausbaubogen wieder zur Verfügung zu stehen.
Sollen mehrteilige Ausbaubögen, z. B. dreiteilige Bögen oder Ringe, vorgespannt werden, so werden zweckmässig an jeder Verbindungsstelle Druckvorrichtungen eingesetzt, die in an sich bekannter Weise von einer gemeinsamen Druckpumpe gespeist werden. Damit wird eine gleichmässige Belastung des Aus-
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baubogens über seine ganze Länge und die den jeweiligen Verhältnissen entsprechende günstige Lage der Bogenteile zueinander erreicht.
Bei Grubenstempeln, insbesondere hydraulischen, wird Vorspannung angewendet, um das Gebirge im Streb zu schonen. Obwohl dieses Verfahren, das unter den Begriff "Hangendpflege" fällt, seit langem bekannt ist, ist bisher kein Fachmann auf den Gedanken gekommen, den in der Regel bleibenden Ausbau in Strecken vorzuspannen. Die Verhältnisse sind in beiden Fällen auch verschieden. Der vorgespannte Streckenausbaubogen wirkt entlang einer Linie. Er fängt die konzentrischen Kräfte des Gewölbes ab und macht dadurch das Gestein in sich tragfähig. Der Grubenstempel stützt dagegen das Gestein nur punkt- ähnlich ab, ohne dass es dabei in sich gefestigt wird, also selbsttragende Eigenschaft annimmt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch in Schächten, Stollen, Grossräumen und Tunnels mit gleichen Vorteilen angewendet werden.
Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsformen von dreiteiligen offenen Streckenausbaubögen im Streckenquerschnitt, u. zw. in Fig. 1 einen starren Bogen, in Fig. 2 einen Gleitbogen aus Rinnenprofile und in Fig. 3 einen gleichfalls nachgiebigen Bogen mit Gleitlaschenverbindung.
Der starre Ausbaubogen 1 in Fig. 1 stützt sich über Widerlager 2 auf das Gestein ab. An den unteren Enden des Bogens 1 greifen die hydraulischen Druckvorrichtungen 3 an, die von der tragbaren Druckpumpe 4 über die Druckleitungen 5 beaufschlagt werden. Bei Betätigung der Druckpumpe wird der Bogen 1 angehoben, dadurch an das Gestein gepresst und dann unterfüttert.
Der Gleitbogen l'mit den drei sich paarweise überlappenden Rinnenprofilsegmenten nach Fig. 2 wird dadurch vorgespannt, dass die beiden Druckvorrichtungen 3'an den drei Bogensegmenten so angebracht werden, dass sie bei Betätigung der Druckpumpe 4 die drei Segmente auseinanderschieben.
Die drei Bogensegmente des Bogens 1" nach Fig. 3 überlappen sich nicht, sie werden durch die beiden Gleitlaschenverbindungen 6 zusammengehalten. Die beiden hydraulischen Druckvorrichtungen ?" greifen an den einander zugekehrten Segmentenden an.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Einbauen von Streckenausbaubögen, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckenausbaubögen (1 bzw. l'bzw. l") nach dem Einbringen in den Grubenbau gegen das Gebirge vorgespannt werden.
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Method for installing route support arches and device for this purpose
The invention relates to a method for installing route support arches of various types in one-part or multi-part and in a rigid or flexible design and a device for this purpose.
Such expansion arches are designed for the intended route cross-section and its target cross-section is adapted during installation. As far as flexible extension arches are concerned, the arch parts are connected to one another in a non-slip manner. For this purpose one uses z. B. in the case of steel line extensions a lock acting as a connecting, braking and clamping element, which has the purpose of achieving an even setting or yielding of the extension arches in their guide bodies. In addition, the lock should ensure that the ceiling mountain is not disturbed when readjusting. The lock is tensioned or relaxed hydraulically. If several locks are provided on successive expansion frames, they are combined into a unit and connected to a common pump or pressure line.
The built-in route support arches are then warped and the cavities remaining between the warping and the rock are filled with mountains and warping elements without creating any prestress against the mountains. Since the mountains are not supported, the rock layers often peel up and then put a strain on the expansion before the dismantling, e.g. B. in the longwall, caused additional pressure. In the case of larger amounts of rock loosening from the bond, this pre-load can lead to a permanent deformation of the route support arches, which can then no longer fully fulfill their actual task, namely to absorb the additional pressure resulting from the mining. This additional pressure will gradually increase over time, with the result that more and more layers of rock are peeling up along the way.
As a result of this, as well as the fact that exfoliated layers are no longer stable, the surface that is decisive for the rock pressure in the route increases continuously. As is well known, this pressure increases approximately proportionally with the surface of the still stable track jacket. The increasing mountain pressure finally overloads the curve of the route and compresses it. The route must then be torn down in the known way so that it remains passable.
The invention solves the problem of preventing rock layers from flaking up from the outset.
According to the invention, the route support arches are prestressed against the rock after they have been introduced into the pit. As a result of the counterpressure already acting during the paving, the rock remains a predominantly self-supporting structure, especially since the counterpressure also increases the internal rock friction, so that the line extension arches are less stressed and therefore, including their connections, are of weaker dimensions and can therefore be made easier and cheaper.
The preload can be applied by means of known mechanical tensioning devices.
Advantageously, a hydraulic pressure device is applied between the ends of overlapping arch parts or between the ends of the extension arches and their abutments, which causes the bias.
A portable hydraulic cylinder with piston as a pressure device and a likewise portable pressure pump offer operational and economic advantages. This embodiment enables convenient handling under the difficult operating conditions in underground operations. After actuation, the preload is fixed. In the case of flexible route extension arches, the connecting elements, such as tensioning brackets or tensioning straps, are tightened using wedges or screws. When the expansion is rigid between the arch ends and abutments, z. B. the sole or sole plates, spacers inserted or wedged. These intermediate pieces maintain the preload. After locking, the hydraulic pressure device is relieved and removed so that it is available again for the next expansion arc.
Should multi-part expansion sheets, e.g. B. three-part arches or rings are pretensioned, pressure devices are expediently used at each connection point, which are fed in a known manner by a common pressure pump. This ensures an even load on the
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building arch reached over its entire length and the respective conditions corresponding favorable position of the arch parts to each other.
In the case of pit rams, especially hydraulic ones, prestressing is used to protect the rock in the face. Although this process, which falls under the term "slope maintenance", has been known for a long time, no expert has hitherto occurred to the idea of prestressing the usually permanent extension in routes. The circumstances are also different in both cases. The pre-tensioned route extension curve acts along a line. It intercepts the concentric forces of the vault and thus makes the rock stable. The pit punch, on the other hand, only supports the rock in a point-like manner, without it being consolidated in itself, i.e. without assuming self-supporting properties.
The method according to the invention can also be used in shafts, tunnels, large spaces and tunnels with the same advantages.
The drawing shows three embodiments of three-part open route expansion arches in the route cross-section, u. Between FIG. 1 a rigid arch, in FIG. 2 a sliding arch made of channel profiles and in FIG. 3 an equally flexible arch with sliding tab connection.
The rigid support arch 1 in Fig. 1 is supported by abutments 2 on the rock. The hydraulic pressure devices 3 act on the lower ends of the arch 1 and are acted upon by the portable pressure pump 4 via the pressure lines 5. When the pressure pump is actuated, the arch 1 is lifted, pressed against the rock and then lined.
The sliding bend 1 'with the three mutually overlapping channel profile segments according to FIG. 2 is pretensioned in that the two pressure devices 3' are attached to the three bend segments in such a way that they push the three segments apart when the pressure pump 4 is actuated.
The three arc segments of the arc 1 ″ according to FIG. 3 do not overlap, they are held together by the two sliding plate connections 6. The two hydraulic pressure devices? " attack the segment ends facing each other.
PATENT CLAIMS:
1. A method for installing route support arches, characterized in that the route support arches (1 or 1 'or 1' ') are prestressed against the rock after they have been introduced into the mine.