<Desc/Clms Page number 1>
Patrone für einen insbesondere im untertägigen Grubenbetrieb zu verwendenden Ankerausbau
Beim Ankerausbau wurden ursprünglich geschlitzte Bolzen verwendet, die gegen einen im Bohrloch- tiefsten abgestützten Keil getrieben und auf diese Weise im Berg verankert wurden. Um ein Verziehen des Ankerschaftes unter der Wirkung des Gebirgsdruckes möglichst zu vermeiden, wurde in das mit dem
Anker versehene Bohrloch Zementmörtel injiziert. Die dabei insbesondere durch die geringe Eigenfestig- keit des Füllmaterials auftretenden Schwierigkeiten suchte man dadurch zu überwinden, dass in das Bohr- loch zunächst eine Patrone mit perforierter Wand und Verschlusskappen aus leicht zerstörbarem Material eingeschoben wurde, die mit dem Gemisch aller Komponenten eines fliessbaren und erhärtenden Binde- mittels gefüllt war.
Unter Zertrümmerung der Kappe wurde in diese Patrone sodann der Bolzen mit sei- nem Ende kolbenartig hineingetrieben, wobei das Bindemittel durch die Perforation der Wand der Patrone verdrängt wurde. Nach dem Abbinden ergab sich gesteigerte Festigkeit der so hergestellten Verankerung.
Diese Arbeitsweise konnte bei Verwendung verhältnismässig langsam abbindender, vorzugsweise hydraulischer Bindemittel mit Erfolg angewendet werden, wenn die relativ niedrigen Werte für die Haft- und Eigenfestigkeit derartiger Bindemittel in einem Einzelfall genügten und die Ungenauigkeiten in der Zusammensetzung des Komponentengemisches in Kauf genommen werden konnten, die sich daraus ergaben, dass dieses Gemisch vor Ort für jeden einzelnen Ausbau frisch bereitet und sofort versetzt werden musste.
Sollte der Ankerausbau stärkeren Anforderungen genügen, so boten sich als Bindemittel die Kunstharze an, und die Erfindung betrifft eine Patrone für einen insbesondere im untertägigen Grubenbetrieb zu verwendenden bekannten Anker ausbau, bei welchem die Festlegung des Ankerschaftes innerhalb des Bohrloches auf einer mittels einer Dichtmanschette vorbestimmbaren Einbettungslänge durch eine KunstharzKittmasse erfolgt und dem Ankerschaft ein in Richtung auf die Bohrlochsohle vorgelagerter, beim Setzen des Ankers zerstörbarer und die für das Abbinden der Kittmasse wesentlichen Anteile der übrigen Mischkomponenten in mindestens einer gesonderten Kammer getrennt enthaltender, allseitig geschlossener, patronenartiger Behälter zugeordnet ist,
dessen Durchmesser entsprechend dem Bohrlochdurchmesser und dessen Länge in Abhängigkeit von dem Durchmesser entsprechend der für die Verkittung benötigten Menge der Kittmasse bemessen ist. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Art des Ankerausbaues trotz genauer Einhaltung des jeweils als. optimal festgestellten Mischungsverhältnisses der einzelnen Mischkomponenten des Kunstharz-Kittes innerhalb der Patrone nicht in allen Fällen eine ausreichende Haftung des Ankerschaftes innerhalb des Bohrloches gewährleistet werden kann.
Die Erfindung bezweckt sine Verbesserung dieser bekannten Gattung des Ankerausbaues unter Vermeidung des vorstehend angegebenen Nachteils durch Verwendung einer neuartigen Patrone, die sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, dass die die für das Abbinden der Kittmasse wesentlichen Anteile der Mischkomponenten aufnehmenden Kammern innerhalb des das Füllmittel enthaltenden Behälters gegen Lageveränderungen gesichert und gleichzeitig derart verteilt angeordnet sind, dass die jeweiligen Mengenanteile der Mischkomponenten in den verschiedenen Längenbereichen des Behälters wenigstens annähernd dem vorbestimmten Mischungsverhältnis entsprechen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bei dem bekannten Ankerausbau vielfach be- obachtete ungenügende Verankerungdes Ankerschaftes innerhalb des Bohrloches darauf zurückzuführen ist, dass die Kittmasse vor dem Abbinden nicht an allenSte1Jen des Einbettungsbereiches die dem theoretischen Mischungsverhältnis entsprechende Zusammensetzung aufweist und daher nur auf einem Teil der Einbettungslänge die vorgeschriebene Festigkeit erreicht. Die Erfindung beruht ferner auf der Erkenntnis, dass
<Desc/Clms Page number 2>
diese ungleichmässigeZusammensetzungderMischkomponenten der Kittmasse wählend des Abbindens bereits auf eine unzweckmässige Unterbringung und Aufteilung der einzelnen Mischkomponenten innerhalb der Patrone zurückgeht.
Diese Nachteile und damit die vorerwähnten Mängel werden gemäss der Erfindung einerseits dadurch vermieden, dass die für das Abbinden notwendigen Mischungskomponenten getrennt innerhalb der Patrone untergebracht sind und zum andern - in Verbindung mit dieser Massnahme-dadurch, dass eine vorzeitige Schwerkraftentmischung vor dem Abbinden sowohl innerhalb der Patrone während der Lagerzeit als auch nach der Zerstörung derselben in dem Zeitraum bis zur Abbindung vermieden wird.
Eine zweckmässige Ausführungsform der Patrone besteht darin, dass das vorzugsweise aus Quarzsand bestehende Füllmittel mit einem Teil des flüssigen, bereits mit dem Beschleuniger gemischten Kunstharzes getränkt ist und lediglich der Restanteil des mit dem Beschleuniger gemischten Kunstharzes sowie der Härter in je einer gesonderten Kammer untergebracht sind. Während die im Regelfall grössere Menge des mit dem Beschleuniger bereits gemischten flüssigen Kunstharzes (z. B. etWa 600/0 der insgesamt benötigten Menge) vom Füllmittel getrennt gehalten wird, dient der übrige, mit diesem gemischte Anteil der Kunstharzkomponente dem Zweck, dem körnigen bzw. lockeren Füllmittel eine mehr oder weniger breiige Konsistenz zu verleihen.
Hiedurch wird einerseits der durch die Rieselfähigkeit des Füllmittels sonst begünstigten vorzeitigen Entmischung nach der Zerstörung der Patrone, jedoch vor dem Abbinden wirksam entgegengetreten, während auf diese Weise anderseits leichter verhindert wird, dass das seiner Natur nach körnige Füllmittel während des Setzvorganges teilweise aus dem Bohrloch herausrieselt und dadurch zu einer unter Umständen nachteiligen Veränderung des Mischungsverhältnisses führt.
Die Patrone besteht zweckmässig aus einem dünnwandigen Mantelrohr aus leicht zerstörbarem Werkstoff. z. B. Kunststoff geringer Bruchfestigkeit, welches an beiden Enden in bekannter Weise durch eine mit diesem z. B. durch Kleben verbundene, zerstörbare Verschlusskappe verschlossen ist, deren Wandstärke vom äusseren Randbereich zur Mitte konzentrisch, vorzugsweise mit allmählichem Übergang, abnimmt. Die Zerstörung der Im allgemeinen wesentlich dickwandiger als die Wand ausgebildeten Verschlusskappe durch die dem Ankerschaft zugeordnete Spitze kann hiebei dadurch erleichtert werden, dass aie Verschlusskappen mindestens auf den einander abgekehrten, vorzugsweise jedoch zusätzlich auf den einander zugekehrten Stirnseiten Vertiefungen, beispielsweise inForm von kugelkalottenförmigen Ausnehmungen, aufweisen.
Gemäss einer besonders zweckmässigenAusführungsform der Erfindung sind innerhalb der Patrone zwei etwa koaxial mit radialem Abstand ineinanderliegende und durch die endseitigen Verschlusskappen gegeneinander abgedichtete Rohre angeordnet, wobei die Mischkomponenten innerhalb des Innenrohres sowie in den beidenRingräumen. zwischenInnen- undMittelrohr einerseits sowie zwischen Mittel- und Mantelrohr anderseits In einer dem benötigten Mischungsverhältnis entsprechenden Menge getrennt untergebracht sind.
Da bei dieser Ausführungsform die Mischkomponenten in koaxialen Räumen radial nebeneinander angeordnet sind, wird eine von dem gewünschten Mischungsverhältnis abweichende Zusammensetzung durchSchwerkraftwirkung auch bei der Zerstörung der Patrone beim Setzvorgang weitgehend verhintert und damit eine sich auf die gesamte Einbettungslänge des Ankerschaftes erstreckende gleichmä- ssige Festigkeit des Kittes gewährleistet.
Da die durch die koaxial ineinanderliegenden Rohre gebildeten, den einzelnen Mischkomponenten zugeordneten Querschnitte dem als optimal ermittelten Mischungsverhältnis entsprechend gewählt sind, hat diese Ausführungsform weiterhin den fertigungstechnischen Vorteil, dass das richtige Mischungsverhältnis stets unabhängig von der jeweiligen Länge der Patronen (die je nach den gegebenen Verhältnissen verschieden sein kann) gewahrt bleibt, soferne die Durchmesser der verwendeten Rohre dem Mischungsverhältnis angepasst sind und unter der Voraussetzung, dass die die einzelnen Mischkomponenten aufnehmenden Kammern bzw. Ringräume vor dem Verschliessen auf das gleiche Niveau angefüllt werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Anordnung so zu wählen, dass das innere Rohr den Härter enthält, während sich in dem Ringraum zwischen dem inneren und dem mittleren Rohr ein Teil des mit dem Beschleuniger bereits gemischten Kunstharzes und in dem Ringraum zwischen dem mittleren und dem Mantelrohr das mit dem restlichen Teil des flüssigen, bereits mit dem Beschleuniger gemischten Kunstharzes getränkte Füllmittel, z. B. Quarzsand, befinden.
Sowohl für das Mantelrohr als auch für die innerhalb des Mantelrohres liegenden Trennrohre und die Verschlusskappen kann der gleiche Kunststoff, z. B. ein Kunstharz aus Formaldehydkondensationsprodukten, verwendet. werden, doch ist es auch möglich, einen derartigen oder einen ähnlichen Kunststoff nur
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
Hantierung mit der Patrone, insbesondere während der Setzarbeit, gleichwohl eine einwandfreie und leichte Zerstörung durch den Anker ermöglicht.
Gemäss einer weiterenAusführungsform der Erfindung sind innerhalb der das mit eInem Teil der Kunst- harzkomponente getränkte Füllmittel enthaltenden Patrone, auf deren Länge verteilt, mehrere, jeweils das restliche Kunstharz mit dem Beschleuniger sowie den Härter getrennt enthaltende Gruppen von Kapseln aus einer Kunststoffolie geringer Zerreissfestigkeit, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, vorgesehen.
Zweckmässig weist die Patrone hiebei in ihren beiden, jeweils etwa einem Viertel bis einem Fünftel sei- ner Gesamtlänge entsprechenden Endbereichen je zwei in das mit einem Teil des Kunstharzes sowie des
Beschleunigers bereits getränkte Füllmittel eingebettete, den Querschnitt des Mantelrohres im wesentli- chen ausfüllende und in axialer Richtung gegebenenfalls miteinander verbundene Kapseln auf, von denen die jeweils grösseren, den Verschlusskapseln zugekehrten Kapseln das restliche Kunstharz mit dem Beschleu- niger, die jeweils innen liegenden kleineren Kapseln dagegen den Härter enthalten. Wie Versuche be- stätigt haben, lässt sich auch durch eine derartige Anordnung eine annähernd gleichbleibende Zusammen- setzung der Kittmasse über die Einbettungslänge des Ankerschaftes hinweg sicherstellen.
Auch bei dieser
Ausführungsform richtet sich die Grösse und Anzahl der den Härter sowie das restliche Kunstharz mit dem
Beschleuniger aufnehmenden Kapseln nach der Menge des innerhalb der Patrone untergebrachten Füllmit- tels in dem Sinne, dass das als zweckmässig ermittelte Mischungsverhälmis gewahrt bleibt.
In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Es. zeigen Fig. l den Zu- stand des Setzvorganges vor der Zerstörung der die Kittmasse bzw. deren Komponenten enthaltenden Pa- trone, Fig. 2 den innerhalb des Bohrloches verkitteten Anker im gesetzten Zustand und die Fig. 3 und Fig. 4 je eine Ausführungsform der Patrone.
Gemäss Fig. l besteht der Gebirgsanker 1 aus dem Ankerschaft la, dem der Bohrlochmündung zugekehrten Gewindeteil lob und dem dem Bohrlochtiefsten zugekehrten, vorzugsweise ebenfalls mit Gewinde ausgerüsteten Einbettungstei11c. Mit 2 ist eine auf dem Ankerschaft befestigte Dichtscheibe bezeichnet, die zugleich die Einbettungslänge des Ankerschaftes innerhalb der Kittmasse begrenzt. Der Durchmesser der Dichtscheibe ist derart gewählt, dass eine hinreichende Abdichtung gegenüber der Bohrlochwandung sichergestellt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dichtscheibe 2 am Ende des vorderen Gewindeteils lc zwischen zwei Gewindescheiben 3a, 3b festgelegt.
An dem dem Bohrlochtiefsten zugekehrten Ende weist der Ankerschaft eine die Zerstörung der Patrone 4 beim Setzvorgang erleichternde Spitze Id auf.
Das Bohrloch ist mit 5 bezeichnet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, durchdringt die Spitze Id des Ankerschaftes la beim Setzvorgang die die- sem vorgelagerte Patrone 4, wobei sich die Komponenten der Kittmasse im Zuge der Zerstörung derselben miteinander vermischen und beim Abbinden zu einer festen Masse 6 erstarren. Die Durchmischung der Komponenten kann während des Setzvorganges durch Drehen des Ankers 1 unterstützt werden.
Nach der Verfestigung der Kittmasse wird auch das hintere, aus dem Bohrloch herausragende Ende Ib des Ankers 1 unter Zwischenschaltung einer vorzugsweise mit einer kugelkalottenförmigen Auswölbung versehenen Ankerplatte 7 mittels einer Mutter 8 angeschraubt und durch festes Anziehen der Mutter die Vorspannung des Ankers bewirkt.
Die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsform der Patrone besteht aus einem dünnwandigen, aus einem Kunststoff geringer Bruchfestigkeit, beispielsweise einem Kunstharz aus Formaldehydkondensationsprodukten, gebildeter, Mantelrohr 9, innerhalb welchem zwei weitere, etwa koaxial mit radialem Abstand ineinanderliegende Rohre 10 und 11, zweckmässig ebenfalls aus dem genannten Kunststoff dünnwandig ausgebildet, angeordnet sind.
Innerhalb des inneren Kernrohres11 befindet sich der Härter 12, während sich in dem Ringraum zwischen dem inneren Rohr 11 und dem mittleren Rohr 10 ein vorzugsweise grösserer Anteil des mit dem Beschleuniger bereits gemischten Kunstharzes 13 und in dem Ringraum zwischen dem mittleren Rohr 10 und dem äusseren Mantelrohr 9 das Füllmittel 14, zweckmässig Quarzsand, befinden, wobei das Füllmittel mit dem restlichen Anteil des Kunstharzes sowie des Beschleunigers getränkt ist.
An den Enden ist die Patrone durch je eine beispielsweise ebenfalls aus einem Kunstharz aus Formaldehydkondensationsprodukten bestehende und die Rohre gegeneinander abdichtende Verschlusskappe, 15a, 15b verschlossen. Zur Verbesserung der Abdichtung sind die Rohrenden jeweils in entsprechende Ausnehmungen der Verschlusskappe auf einem gewissen Längenbereich eingebettet und mit diesen zweckmässig zusätzlich durch Kleben verbunden. Die Verschlusskappen weisen mindestens an den einander abgekehrten Aussenseiten kugelkalottenfdrmige Vertiefungen 16 auf, derart, dass ihre Wandstärke vom äusseren Rand her zur Mitte hin verringert ist.
Durch diese kalottenförmigen Ausnehmungen wird einerseits die Zerstörung der Verschlusskappen durch die Ankerschaftspitze erleichtert und anderseits vor allem ein seitliches Abgleiten der Spitze beim Setzvorgang verhindert.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1