DE102010063098A1 - rock bolt - Google Patents
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Abstract
Bei einem Gesteinsanker (1), insbesondere zur Anwendung im Bergbau, umfassend ein Ankerrohr (3), welches einen Innenraum (4) einschließt, einen innerhalb des Innenraumes (4) angeordneten Fixierungsstoff (5) zur stoffschlüssigen Fixierung des Ankerrohres (3) an Gestein (28), einen innerhalb des Innenraumes (4) angeordneten, beweglichen Kolben (11) zur Förderung des Fixierungsstoffes (5) außerhalb des Ankerrohres (3) bei einer Anordnung des Ankerrohres (3) in einer Bohrung (29) in dem Gestein (28), wenigstens ein Mittel (12) zum Bewegen des Kolbens (11), eine Ankermutter (14), eine von der Ankermutter (14) gestützte Ankerplatte (15) zur Auflage auf dem Gestein (28), soll mit einem geringen technischen Aufwand der Fixierungsstoff (5) in den Raum (29) zwischen dem Gestein (28) und den Ankerrohr (3) gefördert werden können und/oder der Gesteinsanker (1) als Gleitanker (2) nur wenig Arbeitsraum in dem unter Tage hergestellten Tunnel bzw. Arbeitsstollen benötigen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das wenigstes eine Mittel (12) zum Bewegen des Kolbens (11) als ein Spindeltrieb (13) ausgebildet ist und/oder die Ankermutter (14) und die Ankerplatte (15) an einem innerhalb des Ankerrohres (3) angeordneten Stab (16) befestigt sind, der Stab (16) mit einer Befestigungseinrichtung (19) an dem Ankerrohr (3) dahingehend befestigt ist, dass die Befestigung des Stabes (16) an dem Ankerrohr (3) nur ab einer vorgegebenen Zugkraft in dem Stab (16) gelöst ist und somit der Stab (16) nach außen teilweise bewegbar ist, so dass der Gesteinsanker (1) ein Gleitanker (2) ist.In the case of a rock anchor (1), in particular for use in mining, comprising an anchor tube (3) which encloses an interior space (4), a fixation material (5) arranged within the interior space (4) for firmly bonding the anchor tube (3) to the rock (28), a movable piston (11) arranged inside the interior (4) for conveying the fixative (5) outside the anchor tube (3) when the anchor tube (3) is arranged in a bore (29) in the rock (28) ), at least one means (12) for moving the piston (11), an anchor nut (14), an anchor plate (15) supported by the anchor nut (14) for resting on the rock (28), should be the Fixing material (5) can be conveyed into the space (29) between the rock (28) and the anchor pipe (3) and / or the rock anchor (1) as sliding anchor (2) only has a small working space in the tunnel or working gallery produced underground need. This object is achieved in that at least one means (12) for moving the piston (11) is designed as a spindle drive (13) and / or the anchor nut (14) and the anchor plate (15) are attached to one inside the anchor tube (3 ) arranged rod (16) are fastened, the rod (16) is fastened with a fastening device (19) to the anchor tube (3) in such a way that the fastening of the rod (16) to the anchor tube (3) only from a predetermined tensile force in the rod (16) is released and thus the rod (16) is partially movable outwards, so that the rock anchor (1) is a sliding anchor (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gesteinsanker gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Fixierung eines Gesteinsankers in Gestein gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12.The present invention relates to a rock bolt according to the preamble of claim 1 and a method for fixing a rock bolt in rock according to the preamble of claim 12.
Im Berg- und Tunnelbau werden Gesteinsanker eingesetzt, um Gebirgsbewegungen des anstehenden Gesteines zu unterbinden, zu verlangsamen oder um größere Abplatzungen von anstehendem Gestein zu sichern und damit einen gefahrlosen Betrieb zu ermöglichen. Dabei sind zwei Funktionsprinzipien bekannt, die teilweise auch kombiniert werden. Bei mechanischen Systemen erfolgt eine Verankerung des Ankers mittels Reibschluss, wobei mechanische Gesteins- bzw. Felsanker im Allgemeinen auch eine Spreizhülse aufweisen. Bei chemischen Gesteinsankern sind Ankerrohre mit einem aushärtenden Mörtel oder mit Kunstharz als Fixierungsstoff stoffschlüssig mit dem Untergrund bzw. dem anstehenden Gestein verbunden. Die Gesteinsanker sind dabei mit oder ohne Vorspannung im anstehenden Gestein eingebaut. Gesteinsanker im Bergbau, z. B. bei der Kohlförderung unter Tage, dienen im Gegensatz zum Tunnelbau nur zur temporären Sicherung des Gesteins, weil im Allgemeinen das temporär gesicherte Gestein in einem späteren Arbeitsgang abgebaut wird und damit auch die Gesteinsanker wieder aus dem Gestein entfernt werden.In mining and tunneling rock anchors are used to prevent rock movements of the upcoming rock, to slow down or to secure larger flakes of pending rock and thus to allow safe operation. Two functional principles are known, some of which are combined. In mechanical systems, anchoring of the anchor takes place by means of frictional engagement, wherein mechanical rock anchors or rock anchors generally also have an expansion sleeve. In chemical rock anchors anchor pipes are connected with a hardening mortar or synthetic resin as a fixing material cohesively with the substrate or the upcoming rock. The rock anchors are installed with or without bias in the upcoming rock. Rock anchors in mining, z. As in the cabbage underground, serve in contrast to the tunnel only for temporary securing of the rock, because in general, the temporarily secured rock is mined in a later operation and thus the rock anchors are removed from the rock again.
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Gesteinsanker und ein Verfahren zur Fixierung eines Gesteinsankers in Gestein zur Verfügung zu stellen, bei dem mit einem geringen technischen Aufwand der Fixierungsstoff in den Raum zwischen dem Gestein und den Ankerrohr gefördert werden kann und/oder der Gesteinsanker als Gleitanker nur wenig Arbeitsraum in dem unter Tage hergestellten Tunnel bzw. Arbeitsstollen benötigt.The object of the present invention is therefore to provide a rock bolt and a method for fixing a rock bolt in rock available, in which the fixing material can be promoted in the space between the rock and the anchor pipe with a low technical effort and / or the Rock anchors as slip anchors only little working space in the underground tunnel or working tunnel needed.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem chemischen Gesteinsanker, insbesondere zur Anwendung im Bergbau, umfassend ein Ankerrohr, welches einen Innenraum einschließt, einen innerhalb des Innenraumes angeordneten Fixierungsstoff zur stoffschlüssigen Fixierung des Ankerrohres an dem Gestein, einen innerhalb des Innenraumes angeordneten, beweglichen Kolben zur Förderung des Fixierungsstoffes außerhalb des Ankerrohres bei einer Anordnung des Ankerrohres in einer Bohrung in dem Gestein, wenigstens ein Mittel zum Bewegen des Kolbens, eine Ankermutter, eine von der Ankermutter gestützte Ankerplatte zur Auflage auf dem Gestein, wobei das wenigstes eine Mittel zum Bewegen des Kolbens als ein Spindeltrieb ausgebildet ist und/oder die Ankermutter und die Ankerplatte an einem innerhalb des Ankerrohres angeordneten Stab befestigt sind, der Stab mit einer Befestigungseinrichtung an dem Ankerrohr dahingehend befestigt ist, dass die Befestigung des Stabes an dem Ankerrohr nur ab einer vorgegebenen Zugkraft in dem Stab gelöst ist und somit der Stab nach außen teilweise bewegbar ist, so dass der Gesteinsanker ein Gleitanker ist. Die Ankermutter und die Ankerplatte können als ein Bauteil oder als zwei separate Bauteile ausgebildet sein.This object is achieved with a chemical rock bolt, in particular for use in mining, comprising an anchor tube which encloses an interior, a fixation material disposed within the interior for cohesive fixation of the anchor tube to the rock, a arranged within the interior, movable piston to promote the Fixing material outside the anchor tube in an arrangement of the anchor tube in a bore in the rock, at least one means for moving the piston, an anchor nut, an armature supported by the anchor nut anchor plate for resting on the rock, the least a means for moving the piston as a Spindle drive is formed and / or the anchor nut and the anchor plate are attached to a disposed within the anchor tube rod, the rod is fixed with a fastening device to the anchor tube to the effect that the attachment of the rod to the anchor tube only from a predetermined Z. ugkraft is dissolved in the rod and thus the rod is partially movable outwardly, so that the rock bolt is a sliding anchor. The anchor nut and the anchor plate may be formed as one component or as two separate components.
Zum Bewegen des Kolben, das heißt zum Auspressen des Fixierungsstoffs aus dem Innenraum in einen Raum zwischen dem Ankerrohr und dem Gestein, ist es somit nicht mehr erforderlich, im Tunnel oder Stollen in aufwendiger Weise eine Hochdruckpumpe vorhalten zu müssen, um mit Hilfe des Wassers unter Hochdruck den Kolben zu bewegen. Der Gesteinsanker umfasst einen Spindeltrieb, sodass am Gesteinsanker, insbesondere außenseitig, lediglich durch Aufbringen eines Drehmoments der Kolben bewegt werden kann.To move the piston, that is, for pressing the fixative from the interior into a space between the anchor tube and the rock, it is therefore no longer necessary to have to hold in the tunnel or galleries in a complex manner, a high-pressure pump, with the help of the water below High pressure to move the piston. The rock bolt comprises a spindle drive, so that the rock bolt can be moved on the rock bolt, in particular on the outside, only by applying a torque.
Der Gesteinsanker ist ferner auch als ein Gleitanker ausgebildet. Der Gleitanker hat eine Gleitfunktion dahingehend, dass ab einer vorgegebenen, von dem Gesteinsanker aufgenommenen Zugkraft, das heißt der an der Ankerplatte wirkenden Druckkraft, welche durch das Gestein verursacht ist, der Gesteinsanker seine Länge vergrößert und dadurch am Gestein eine Bewegung zugelassen wird, die die von dem Gesteinsanker aufzunehmenden Zugkräfte an dem Stab verringern (unterhalb der vorgegebenen Zugkraft als Schwellwert, so dass kein Gleiten mehr auftritt) und dadurch eine bessere Sicherung des Gesteins gewährleistet ist. Dabei ist nach dem Auspressen des Fixierungsstoffes aus dem Innenraum der Stab im Wesentlichen innerhalb des Innenraums angeordnet, das heißt, der Stab steht nur sehr geringfügig über das äußere Ende des Ankerrohrs hinaus, sodass der Gleitanker nur sehr wenig Bauraum außerhalb des Gesteins benötigt. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Gleitankern ist die Gleitfunktion an der Ankermutter dahingehend realisiert, dass die Ankermutter an einem größeren Überstand des Stabes bzw. des Ankerrohres nach außen gleitet. Daher ist bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Gleitankern ein großer Bauraumbedarf vor einem Gleiten des Gleitankers erforderlich für den Überstand an dem Ankerrohr bzw. dem Stab für die Mutter.The rock bolt is also designed as a sliding anchor. The sliding anchor has a sliding function in that, starting from a predetermined, absorbed by the rock bolt tensile force, that is, the force acting on the anchor plate compressive force, which is caused by the rock, the rock bolt increases its length and thereby the movement of the rock is allowed, which decrease tensile forces on the rod to be absorbed by the rock bolt (below the predetermined tensile force as a threshold value, so that no more gliding occurs) and thus a better backup of the rock is guaranteed. In this case, after the extrusion of the fixing substance from the interior of the rod is arranged substantially inside the interior, that is, the rod is only very slightly beyond the outer end of the anchor tube addition, so that the sliding anchor requires very little space outside of the rock. In the sliding anchors known from the prior art, the sliding function is realized on the anchor nut to the effect that the anchor nut slides on a larger projection of the rod or the anchor tube to the outside. Therefore, in this known from the prior art sliding anchors a large space requirement before sliding of the sliding anchor required for the supernatant on the anchor tube or the rod for the mother.
Fällt die von dem Stab aufzunehmende Zugkraft bzw. die von dem Stab an der Befestigungseinrichtung aufzunehmende Kraft an dem erfindungsgemäßen Gesteinsanker unterhalb der vorgegebenen Zugkraft wieder ab, ist die Bewegung des Stabes nach außen relativ zu dem Ankerrohr mit der Befestigungseinrichtung wieder behindert, sodass wieder größere Kräfte von dem Gesteinsanker aufgenommen werden können.If the tensile force to be absorbed by the rod or the force to be absorbed by the rod on the fastening device falls below the predetermined tensile force again, the movement of the rod outward relative to the anchor tube with the fastening device is hindered again, so that greater forces again can be absorbed by the rock anchor.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist der Stab ein Gewindestab mit einem Außengewinde und die Befestigungseinrichtung ist ein Ringteil mit einem Innengewinde, z. B. eine Mutter, und das Ringteil ist an dem Ankerrohr befestigt und das Innengewinde des Ringteiles greift in das Außengewinde des Gewindestabes ein.In an additional embodiment, the rod is a threaded rod with an external thread and the fastening device is a ring member with an internal thread, for. As a nut, and the ring member is attached to the anchor tube and the internal thread of the ring member engages in the external thread of the threaded rod.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist das Ringteil einteilig an dem Ankerrohr ausgebildet, insbesondere indem an dem Ankerrohr innenseitig das Innengewinde ausgebildet ist. Das Ringteil kann somit ein gesondertes, an dem Ankerrohr befestigtes Bauteil sein oder das Ringteil mit dem Innengewinde ist einteilig mit dem Ankerrohr ausgebildet, zum Beispiel auch lediglich dadurch, dass am außenseitigen Endbereich innenseitig an dem Ankerrohr ein Innengewinde vorhanden ist.In a supplementary embodiment, the ring member is integrally formed on the anchor tube, in particular by the inner thread is formed on the inner side of the anchor tube. The ring member may thus be a separate, attached to the anchor tube component or the ring member with the internal thread is formed integrally with the anchor tube, for example, only in that on the outside end portion on the inside of the anchor tube, an internal thread is present.
In einer weiteren Variante ist das Innengewinde des Ringteiles als ein Spezialgewinde ausgebildet, welches nur ab der vorgegebenen Zugkraft das Außengewinde des Gewindestabes zerstört oder umgekehrt.In a further variant, the internal thread of the ring member is formed as a special thread, which destroys the external thread of the threaded rod only from the predetermined tensile force or vice versa.
Zweckmäßig ist der Spindeltrieb zum Bewegen des Kolbens von dem Gewindestab und dem Ringteil mit dem Innengewinde gebildet.Suitably, the spindle drive for moving the piston of the threaded rod and the ring member is formed with the internal thread.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist der Kolben mittelbar oder unmittelbar an dem Gewindestab befestigt.In a supplementary embodiment, the piston is attached directly or indirectly to the threaded rod.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist ein hinteres Ende des Ankerrohres von einer Kappe verschlossen und das Ankerrohr und/oder die Kappe weisen wenigstens eine Öffnung zum Leiten des Fixierungsstoffes aus dem von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraum auf. Die Kappe kann einerseits ein gesondertes Bauteil sein oder auch einteilig zusammen mit dem Ankerrohr ausgebildet sein.In an additional embodiment, a rear end of the anchor tube is closed by a cap, and the anchor tube and / or the cap have at least one opening for guiding the fixation substance from the interior enclosed by the anchor tube. The cap may on the one hand be a separate component or be formed integrally with the anchor tube.
In einer ergänzenden Ausgestaltung umfasst der Fixierungsstoff, insbesondere ein Kunstharz oder Mörtel, zwei Komponenten, z. B. eine Klebekomponente und eine Härtekomponente.In a supplementary embodiment, the fixative, in particular a synthetic resin or mortar, comprises two components, eg. B. a glue component and a hardness component.
Vorzugsweise sind die zwei Komponenten getrennt jeweils in einem Beutel angeordnet. Als Beutel wird dabei jede Vorrichtung zur Aufbewahrung der zwei getrennten Komponenten angesehen, zum Beispiel auch eine Kartusche oder ein anderweitiger Behälter.Preferably, the two components are each arranged separately in a bag. The bag is considered to be any device for storing the two separate components, for example a cartridge or other container.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist zwischen dem Fixierungsstoff und der wenigstens einen Öffnung ein Mischer angeordnet zur Vermischung des Fixierungsstoffes, insbesondere der zwei Komponenten, vor dem Austreten des Fixierungsstoffes aus der wenigstens einen Öffnung.In a supplementary embodiment, a mixer is arranged between the fixing substance and the at least one opening for mixing the fixing substance, in particular of the two components, before the release of the fixing substance from the at least one opening.
Zweckmäßig ist der Stab mit einem Anschlag, vorzugweise einem Anschlagring, versehen, so dass die Bewegungsmöglichkeit des Stabes nach außen durch den Anschlag begrenzt ist. Der Anschlag kann dabei ein gesondertes Bauteil sein oder auch einteilig mit dem Stab, insbesondere Gewindestab, ausgebildet sein. Darüber hinaus kann der Anschlag auch durch den Kolben gebildet sein.Suitably, the rod with a stop, preferably a stop ring, provided so that the possibility of movement of the rod is limited to the outside by the stop. The stop may be a separate component or be formed integrally with the rod, in particular threaded rod. In addition, the stop may also be formed by the piston.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Fixierung eines Gesteinsankers, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Gesteinsankers, in Gestein, mit den Schritten, Einarbeiten einer Bohrung in das Gestein, Einführen des Gesteinsankers in die Bohrung, Fördern eines Fixierungsstoffes aus dem von einem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraum durch wenigstens eine Öffnung in einen Raum, insbesondere Ringraum, zwischen dem Ankerrohr und dem Gestein, indem ein Kolben in dem Innenraum zu dem Fixierungsstoff bewegt wird, Stoffschlüssiges Befestigen des Ankerrohres mit dem Fixierungsstoff an dem Gestein, Erhärten des Fixierungsstoffes, wobei der Kolben mit einem Spindeltrieb an dem Gesteinsanker, insbesondere innerhalb eines von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraumes, bewegt wird.Method for fixing a rock bolt, in particular a rock bolt described in this patent application, in stone, with the steps, incorporating a hole in the rock, introducing the rock bolt into the bore, conveying a fixing material from the inner space enclosed by an anchor pipe through at least one opening into a space, in particular annulus, between the anchor tube and the rock by moving a piston in the interior to the fixation substance, attaching the anchor tube to the fixation substance to the stone, hardening the fixative, the piston having a spindle drive on the rock anchor , in particular within an enclosed by the anchor tube interior, is moved.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst der Spindeltrieb einen Gewindestab, auf den Gewindestab wird von außerhalb ein Drehmoment aufgebracht, so dass der Gewindestab in eine Rotationsbewegung um eine Längsachse des Gewindestabes versetzt wird und der Gewindestab mit einem Außengewinde an einem Innengewinde an dem Ankerrohr verschraubt ist, so dass von dem Gewindestab eine axiale Bewegung nach innen ausgeführt wird, d. h. der Gewindestab in den von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraum eingeschraubt wird.In an additional embodiment, the spindle drive comprises a threaded rod, on the threaded rod is applied from outside a torque, so that the threaded rod in a rotational movement about a longitudinal axis of the threaded rod is offset and the threaded rod is screwed with an external thread on an internal thread on the anchor tube, so that from the threaded rod an axial movement is performed inwardly, that is, the threaded rod is screwed into the enclosed space of the anchor tube interior.
In einer ergänzenden Variante führt der an dem Gewindestab befestigte Kolben zusammen mit dem Gewindestab die nach innen gerichtete axiale Bewegung aus.In a supplementary variant, the piston attached to the threaded rod, together with the threaded rod, performs the inward axial movement.
In einer zusätzlichen Variante ist vor dem Einschrauben des Gewindestabes in dem von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraum der Gewindestab nur teilweise in dem von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraum angeordnet und während des Auspressen des Fixierungsstoffes aus dem von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraum wird der Gewindestab im Wesentlichen vollständig in den von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenraum eingeschraubt. Im Wesentlichen vollständig in dem von dem Ankerrohr eingeschlossenen Innenrohr eingeschraubt bedeutet dabei, dass der Gewindestab zu wenigstens 70%, 80%, 90% oder 95% in dem Innenraum eingeschraubt ist. Dadurch ist nur ein geringer Teil des Gewindestabes, das heißt beispielsweise weniger als 30%, 20%, 10% oder 5%, außerhalb des Innenraums angeordnet, sodass nach dem Einschrauben und Verpressen des Raums zwischen dem Ankerrohr und dem Gestein mit dem Fixierungsstoff der Gesteinsanker nur sehr wenig Arbeitsraum im Tunnel oder Stollen benötigt.In an additional variant, prior to screwing the threaded rod in the enclosed by the anchor tube interior, the threaded rod is only partially disposed in the space enclosed by the anchor tube interior and during the pressing of the fixative from the enclosed by the anchor tube interior, the threaded rod is substantially completely in the Screwed inside of the anchor tube enclosed interior. Essentially screwed completely into the inner tube enclosed by the anchor tube means that the threaded rod is screwed in at least 70%, 80%, 90% or 95% in the interior. As a result, only a small part of the threaded rod, that is, for example, less than 30%, 20%, 10% or 5%, arranged outside the interior, so that after screwing and pressing the space between the anchor tube and the rock with the fixative of the rock bolts only very little working space in the tunnel or tunnels needed.
In einer ergänzenden Ausgestaltung bestehen die Komponenten des Gesteinsankers, zum Beispiel das Ankerrohr, der Kolben, der Spindeltrieb, die Ankermutter, die Ankerplatte, der Stab, die Befestigungseinrichtung, das Ringteil, die Kappe und/oder der Anschlag wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, zum Beispiel Stahl oder eine Stahllegierung, oder glasfaserverstärktem Kunststoff.In a supplementary embodiment, the components of the rock bolt, for example, the anchor tube, the piston, the spindle drive, the anchor nut, the anchor plate, the rod, the fastening device, the ring member, the cap and / or the stop at least partially, in particular completely, from Metal, for example steel or a steel alloy, or glass fiber reinforced plastic.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Ein als Gleitanker
Vor dem Auspressen des Fixierungsstoffs aus dem Innenraum
Am außenseitigen äußeren Ende des Gewindestabes
Zum Einbringen des Fixierungsstoffes
Mit der Bewegung des Gewindestabes
Der Gesteinsanker
Ein als Anschlagring
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Gesteinsanker
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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