CH672002A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Seilverankerung eines Felsen, wobei Bohrlöcher durch einen Erzkörper in den Felsen gebohrt werden und ein Seil in die Bohrlöcher geschoben wird, sowie eine Seilverankerungsausrüstung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei mechanisierter Felsankerung ist es bekannt, ein einheitliches Seil als Felsnagel für ein Bohrloch zu benutzen. Die Löcher werden mittels einer Ausrüstung für Langlochbohrung in den Felsen gebohrt, wonach ein Seil in das Loch geschoben wird, das schon im voraus oder gleichzeitig mit Betonmasse gefüllt wurde. Als Seilmaterial wird gewöhnlich kohlenstoffreicher Spanndraht mit grosser Zerreissfestigkeit verwendet.

Die Absicht mit einer Seilverankerung ist, bei unterirdischem Abbau die Grenzen eines Erzfeldes und zwischen Erzkörpern zu lassende Stützpfeiler und bei Abbau mit Versatz das Dach eines Erzkörpers abzustützen und zu verstärken. Bei oberirdischem Abbau können steile Felsbrüste mittels Seile abgestützt werden.

Bei Verankerung eines Felsen mittels sich in den Erzkörper oder dadurch erstreckender Seile veranlassen die im Erz bleibenden Seile bei Erzsprengung oder bei Entleerung des Erzkörpers nach der Sprengung einige bedeutende Probleme. Weil die Seile bei Sprengung nicht reissen, können die Seile Felsblöcke ausserhalb des Erzkörpers losziehen. Bei Sprengung macht sich das Erz nicht immer ganz los von den

Seilen, sondern an den Seilen bleiben Blöcke verschiedener Grösse haften. Die Seile und die an den Seilen festsitzenden Blöcke bremsen und stören die Entleerung des Erzkörpers und können sogar die Entleerung verhindern, was bedeutende Kosten verursacht. Nach der Entleerung des Erzkörpers bleiben im Erzkörper Seile hängen, an denen eventuell sogar grosse Blöcke haften. Indem die Korrosion das Seil und die Verbindung zwischen den Blöcken und dem Seil schwächt, fallen von den Wänden des Erzkörpers Blöcke ab, wobei der Abbau wegen seiner Gefährlichkeit abgesperrt werden muss. Bei sogenanntem Abbau mit Versatz bleiben nach der Sprengung einer Erzschicht Seile von dem Dach hängen, deren Länge mit der Tiefe der gesprengten Schicht übereinstimmt und die vor einer neuen Sprengung abgerissen werden müssen.

Zum Vermeiden dieser Probleme wurden früher Tunnel an den Seiten eines Erzkörpers in den Felsen abgebaut, von welchen Tunneln aus die an den Erzkörper grenzenden Felsteile verankert werden. Dabei wird die Richtung der Felsnägel jedoch wesentlich identisch mit der Richtung der abzustützenden Grenzfläche sein, wobei die abgestützte Fläche eine Tendenz hat, in den Erzkörper einzustürzen. Die Felsnägel sind auch keinem Zug ausgesetzt.

Auch ausserhalb des Erzkörpers sind in den Felsen Tunnel abgebaut, von wo aus die Seile in den Felsen neben dem Erzkörper verankert werden. Für die Verankerung müssen dabei Tunnel abgebaut werden und zur Minimierung der Anzahl der Tunnel werden die Loch- und Felsnagellängen gross.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die obenerwähnten Nachteile vermeidet und es möglich macht, einen Felsen mittels sich durch einen Erzkörper erstreckender Seile zu verankern, ohne dass es den Ausbruch des Erzes und die Entleerung des Erzkörpers stört. Diese Aufgabe wird durch das erfindungs-gemässe Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Seil vor dem Schieben in ein Loch mindestens an einer Stelle so geschwächt wird, dass das Seil unter der Einwirkung einer Erzsprengung an der geschwächten Stelle reisst.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass der Fels immer noch durch den Erzkörper verankert wird, aber dass die im Bereich des Erzkörpers befindlichen Seilabschnitte unter der Einwirkung einer Sprengung zum Reissen gebracht werden, damit sie eine weitere Behandlung des Erzkörpers nicht stören. Dafür wird so angeordnet, dass die Seile den von einer Sprengung veranlassten Beanspruchungen ausgesetzt z. B. an der Grenzfläche des Erzkörpers und eventuell an mehreren Stellen innerhalb des Erzkörpers reissen. Bei Abbau mit Versatz können die Seile z. B. in Abständen von 5 m an den Grenzflächen der Sprengungen zum Reissen gebracht werden.

Die einfachste, leichteste und billigste Weise zum Schwächen eines Seils ist eine lokale Härtung des Seils. Das Seil wird ausgeglüht und abgekühlt, wobei das kohlenstoffreiche Seilmaterial hart und spröde abgehärtet wird. Die bei der Sprengung entstehenden Biege-, Zug- und Schnittkräfte reissen das Seil an den geschwächten Stellen ab.

Eine durch Härtung auszuführende Schwächung verändert das Aussehen des Seils nicht, veranlasst keine Diskontinuitätstellen, scharfe Kanten o. dgl., sondern veranlasst nur eine Schwächung der Festigkeit an der abgehärteten Stelle. Ein geschwächtes Seil kann in derselben Weise wie ein ungeschwächtes in ein gebohrtes Loch geschoben werden.

Eine Härtung ist auch zeitlich schnell. Beispielsweise dauert eine Widerstands-, Induktions- oder Flammenheizung und Abkühlung z. B. mit Wasser oder mit irgendeinem anderen Medium nur einige Sekunden. Eine Schwächung des Seils durch Härtung kann einfach mechanisiert und im

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Zusammenhang mit der Verankerung verwirklicht werden.

Die Erfindung betrifft somit auch eine zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens beabsichtigte Seilverankerungsausrüstung, die ein Seillager und einen Zuführungsmechanismus zum Verschieben eines Seils aus dem Lager in ein Bohrloch umfasst. Die Ausrüstung ist durch eine in der Bewegungsbahn des Seils befindliche Härtungsvorrichtung zur lokalen Schwächung des Seils gekennzeichnet. Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung genauer beschrieben, in der

Figuren 1-3 Querschnitte der drei verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verankerungsverfah-rens schematisch zeigen,

Figur 4 eine Seitenansicht einer Felsankerungsausrüstung zeigt, auf die die Erfindung angewandt ist, und

Figuren 5 und 6 zwei vorbekannte Verankerungsverfahren schematisch zeigen.

In dem in Figur 1 der Zeichnung gezeigten Verankerungs-fall wird die Verankerung von dem Inneren eines Erzkörpers aus durch den Erzkörper ausgeführt. In einen Erzkörper 1 sind Tunnel 2 zum Bohren von Sprenglöchern gemacht. Aus dem Tunnel werden durch den Erzkörper in den umgebenden Felsen 3 Löcher gebohrt, und in jedes Loch wird ein Seil 4 geschoben und befestigt, das sich kontinuierlich aus dem Tunnel bis auf den Boden des Bohrlochs erstreckt.

An den Seilen sind durch Härtung Schwächungsstellen 4a und 4b zustandegebracht, die sich, während die Seile sich in den Bohrlöchern geschoben befinden, einerseits an den Grenzflächen des Erzkörpers und anderseits in bestimmten Abständen auf der Strecke zwischen der Grenzfläche und dem Tunnel befinden werden. Die Härtung des Seils wird vorzugsweise durch elektrische Heizung und Wasserkühlung während der eigentlichen Verankerung ausgeführt. Die Schwächungsstellen der Seile werden auf der Basis des erforschten Laufs des Erzkörpers und der Lage des Tunnels sowie der Verankerungsrichtung und anderer Faktoren so gewählt, dass die Schwächungsstellen sich an im voraus geplanten Stellen in den Bohrlöchern befinden werden.

In dem in Figur 2 gezeigten Verankerungsfall werden aus dem neben dem Erzkörper 1 befindlichen Tunnel 2 durch den Erzkörper in die angrenzenden Felswände eine Anzahl Löcher gebohrt, die von dem Tunnel aus mit Seilen 4 verankert werden. Die Seile sind an Stellen 4a und 4b geschwächt, die der Lage der Grenzflächen des Erzkörpers respektive der innerhalb des Erzkörpers befindlichen erwünschten Reissstellen entsprechen.

Der in Figur 3 gezeigte Verankerungsfall zeigt den Abbau mit Versatz eines Erzkörpers, wobei in die Löcher, die in den oberhalb des Tunnels 2 befindlichen Erzkörper 1 gebohrt sind, Seile 4 von z. B. 25 m verankert werden. An den Seilen sind in Abständen von z. B. 5 m Schwächungsstellen 4c ausgeformt, die sich an den Sprengflächen verschiedener Erzschichten 1 a befinden. Dabei wird jeweils eine Erzschicht aus dem Erzkörper gesprengt.

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Es wird bemerkt, dass die Seile dank der Schwächungsstellen der Seile in Abschnitte reissen, so dass an den den Erzkörper begrenzenden Felswänden keine längeren Seilabschnitte vorspringen und keine grösseren Erzblöcke auf die Seile gestützt hängen bleiben. Die innerhalb des Erzes bleibenden Seile reissen auch in kleinere Stümpfe ab, die die Entleerung des Erzkörpers nicht stören.

Die in Figur 4 gezeigte Seilverankerungsausrüstung ist eine an sich bekannte Konstruktion und umfasst eine Transportunterlage 5, die mittels eines Baumsystems 6 Verankerungsvorrichtungen 7 trägt. Die Unterlage trägt ein Seillager 8, und im Zusammenhang mit den Verankerungsvorrichtungen ist ein Zuführungsmechanismus 9 des Seils 4 montiert, mittels welches Mechanismus das Seil einem in den Felsen gebohrten Loch 10 zuführbar ist.

Eine in der Bewegungsbahn des Seils 4 befindliche Härtungsvorrichtung 11 ist zweckmässig auf der Transportunterlage 5 montiert. Die Härtungsvorrichtung 11, durch die das Seil 4 läuft, enthält ein elektrisches Heizmittel 12 und ein Wasserkühlmittel 13. Sie kann natürlich auch anderswo, beispielsweise auf dem Zuführungsbalken 14 der Verankerungsvorrichtung montiert sein oder in den Zuführungsmecha-nismus integriert sein.

In den Figuren 5 und 6 werden bekannte Verankerungsverfahren gezeigt, wenn man den an den Erzkörper grenzenden Felsen abstützen will, ohne dass schädliche Seilabschnitte im Erzkörper bleiben. Nach Figur 5 werden an der Seite des Erzkörpers Tunnel gemacht, von denen aus der Fels in der Richtung des Erzkörpers verankert wird. Gemäss Figur 6 werden ausserhalb des Erzkörpers Tunnel gemacht, von denen aus der Fels gegen den Erzkörper verankert wird. Die Nachteile dieser bekannten Verfahren wurden am Anfang der Beschreibung beschrieben.

Die Zeichnung und die sich daran anschliessende Beschreibung sind nur zur Veranschaulichung des Gedanken der Erfindung beabsichtigt. Was die Einzelheiten betrifft,

können das erfindungsgemässe Verfahren und die erfin-dungsgemässe Ausrüstung im Rahmen der Patentansprüche variieren. So ist es möglich, statt Härtung auch andere Schwächungsweisen zu verwenden, wenn auch die Härtungsschwächung besonders vorteilhaft ist. Es ist auch möglich, die Schwächung dadurch auszuführen, dass ein Teil der Stränge des biegbaren Seildrahts abgerissen werden oder dass an einigen Stellen des Seils Schwächungsstücke ange-schweisst werden.

Obgleich oben beschrieben wurde, dass in Löcher immer ein mit dem Loch gleich langes Seil geschoben wird, ist es in einigen Verankerungsfällen möglich, in ein Loch oder mehrere Löcher ein Seil zu schieben, das kürzer als das gebohrte Loch, aber doch länger als die Länge des Lochs in dem abzustützenden Felsen ist, so dass das Seil sich zum vorläufigen Abstützen des Erzkörpers während der verschiedenen Sprengphasen in den Erzkörper erstreckt. Dabei braucht kein Seil z. B. in dem Teil des Lochs gelassen werden, der sich in der zuerst abzusprengenden Erzschicht des Erzkörpers befindet, wobei Materialkosten gespart werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Seilverankerung eines Felsen, wobei Bohrlöcher durch einen Erzkörper in den Felsen gebohrt werden und ein Seil in die Bohrlöcher geschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) vor dem Schieben in ein Loch mindestens an einer Stelle (4a, 4b, 4c) so geschwächt wird, dass das Seil unter der Einwirkung einer Erzsprengung an der geschwächten Stelle reisst.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) mindestens wesentlich an der der Grenzfläche des Erzkörpers (1) entsprechenden Stelle (4a) geschwächt wird.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) an mehreren, in einem Abstand von einander befindlichen Stellen (4b, 4c) auf der im Inneren des Erzkörpers (1) bleibenden Seilstrecke geschwächt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) durch Härtung geschwächt wird.
5. 5. Seilverankerungsausrüstung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die ein Seillager und einen Zuführungsmechanismus (9) zum Verschieben des Seils (4) aus dem Lager (8) in ein Bohrloch (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in der Bewegungsbahn des Seils (4) befindliche Härtungsvorrichtung (11) zur lokalen Schwächung des Seils aufweist.
6. 6. Ausrüstung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsvorrichtung (11) in den Zuführungsmechanismus (9) integriert ist.
7. 7. Ausrüstung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsvorrichtung (11) sich auf der Transportunterlage (5) befindet.
8. 8. Ausrüstung nach einem der Patentansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsvorrichtung (11) Mittel (12) zum Heizen des Seils und Mittel (13) zum Zuführen von Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, der geheizten Stelle des Seils in sich einschliesst.