DE1084669B - Verfahren zur Erhaltung des Streckenquerschnitts durch Verfestigung des Gesteins mittels einer in Bohrloecher hineingepressten Mischung von Chemikalien und Zementmilch - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhaltung des Streckenquerschnitts durch Verfestigung des Gesteins mittels einer in Bohrlöcher hineingepreßten Mischung von Chemikalien und Zementmilch Um die statischen und dynamischen Kräfte, die zu Querschnittsveränderungen von aufgefahrenen Strekken führen, zu beherrschen, sind eine Reihe von Maßnahmen wie harmonische Abbauführung, nachgiebiger und starrer Ausbau, die Anwendung unterschiedlicher Ausbau- und Profilformen bekannt. Besonders geeignet für diesen Zweck sind runde oder elliptische Ausbauformen, bei welchen gegen auftretende Gebirgsbewegungen ein allseitiger Gegendruck aufgebracht wird.
• Neuere Verfahren zur Sicherung von Strecken beruhen auf dem Gedanken, mit Hilfe sog. Gebirgsanker weniger feste Schichten an festeren Schichten aufzuhängen. Man bedient sich hierbei vor allem der sogenannten Hangendverankerung.
• In Abänderung des Hangendverankerungsverfahrens wurden an Stelle der Spitzkeil- oder Spreizkeilaliker den Moniereisen ähnliche Anker in die Bohrlöcher eingelegt und dann der Hohlraum des Bohrloches mit Zementmilch ausgefüllt. Durch die Zementierung läßt sich eine größere Tragfähigkeit der Anker auf Grund der größeren Haftoberfläche erreichen.
• Die Verankerungsverfahren können nur dann zu Erfolg führen, wenn einmal die Möglichkeit besteht, die Verankerung an eine feste Sandsteinschicht anzuschließen, oder wenn sich andererseitsdurch fachwerkartige Anordnung der Anker eine weitgehende Versteifung des Gebirgskörpers erreichen läßt. Die erste Voraussetzung bezüglich einer Sandsteinbank ist nur in seltenen Fällen gegeben. Die durch den Fachwerkverband geschaffene Tragfähigkeit ist bei Tonschiefer- und Sandschieferschichten in der Regel gering.
• Es sind weiterhin Verfahren zum Abdichten von Schächten oder Strecken bekannt, die sich zur Aufgabe setzen, die umgebenden Gebirgsschichten wasserundurchlässig zu machen. Zu diesem Zweck werden in regelmäßigen Abständen um die abzudichtende Strecke oder den Schacht Bohrlöcher gebohrt und diese mit Zernentmilch, evtl. unter Zusatz von Chemikalien, verpreßt. Uni eine hohe Wasserundurchlässigkeit des Gebirgskörpers zu erreichen, müssen sich die durch die einzelnen Bohrlöcher gegebenen Verfestigungszonen im Gebirgskörper überschneiden, so daß ein wasserdichter Gesteinsmantel entsteht.
• Die erwähnten Verfahren verfolgen den Zweck, einen Hohlraum im Gebirgskörper gegen Wasserzuflüsse abzudichten und einen Mantel um die Strecke zu bilden, der die losen Gesteinsschalen zusammenbindet. Der Verpreßvorgang gestaltet sich hierbei in der Weise, daß zunächst die Gesteinsschichten in unmittelbarer Nähe der Strecke oder des Schachtes verpreßt werden und anschließend durch weiteres Verpressen der Mantel um die Strecke od. dgl. Schichtweise von innen nach außen erweitert wird. Bei der vorliegenden Erfindung soll der Gebirgskörper um einen Hohlraum nicht abgedichtet, sondern im Hinblick auf die statischen bzw. dynamischen Beanspruchungen in seiner Eigenfestigkeit bzw. in seiner Trag- und Scherfestigkeit erhöht werden. Infolgedessen wird gegenüber den bekannten Verfahren in genau umgekehrter Weise vorgegangen, indem erfindungsgemäß eine Mischung von Chemikalien und Zementmilch stufenweise in ein Bohrloch eingepreßt wird, wobei der Preßdruck beim Einpressen in das Bohrlochtiefste am höchsten ist und stufenweise verringert wird, je näher die Einpreßstelle am Bohrlochmund liegt. Diese Maßnahme bewirkt, daß die statischen und dynamischen Gebirgskräfte von der äußer-2n Verfestigungszone höherer Tragfähigkeit - vergieichbar einem in den Gebirgskörper hineingeschobenen Streckenausbau aus Beton - in größerem Abstand von der Strecke aufgefangen werden. Gleichzeitig bietet die äußere Verfestigungszone ein Widerlager tind einen festen Halt für die Verankerung der Schichten. Um diese äußere Verfestigungszone werden in Richtung auf den Hohlraum weitere Verfestigungszonen gelegt, um einen möglichst kompakten Verfestigungskörper zu erhalten. Es entspricht der Vorstellung eines in den Gebirgskörper verlegten Streckenausbaues aus Beton, in weiterer Ausführung der Erfindung den Verfestigungszonen durch entsprechende Anordnung und Länge der Bohrlöcher eine im Hinblick auf den Gebirgsdruck günstige Gewölbeform, beispielsweise die Form einer aufrecht stehenden Ellipse, zu geben. Durch das Verknüpfen beider Vorgänge, der zonenweisen Verfestigung und Strukturänderung in Verbindung mit dem Einbringen der Anker soll mithin eine weitgehende Versteifung des Gebirges bei gleichzeitigerBefestigung der Anker in den äußeren, am meisten verfestigten Zonen erfolgen.
• Die Zeichnung verdeutlicht das Verfahren nach der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, dargestellt in einem Schnitt durch die Strecke.
• Die Ausführungsbeispiele beziehen sich in erster Linie auf die Behandlung des Liegenden bzw. der Sohle. Ähnlich gestaltet sich die Anwendung des Verfahrens zur Verfestigung und Verankerung des Hangenden, der Firste oder der Stöße.
• Fi-. 1 zeigt die Anwendung des Verfahrens lediglich am Liegenden einer Strecke, da die gute Hangendausbildung eine Verfestigung und V, rankerung der Hangendschichten nicht erforderlich macht.
• Mit 1, 2 und 3 sind die Bohrlöcher, die Anker und die unter stufenweisem Druck hervorgerufene Umwandlungs- und Verfestigungsmasse bezeichnet. Die Umwandlungsmasse ist in Fig. 1 schematisch in drei Zonen unterteilt. Die Zone 31 steilt den Abschnitt dar, in welchem der Verpreßvorgang mit dem höchsten Preßdruck stattgefunden hat. Die Zonen 32 und 33 sind Abschnitte mit jeweils verringertem Einpreßdruck.
• Aus den Fig. 2 und 3 ist der Verpreßvorgang zu entnehmen. In das Bohrloch 1 ist das Verpreßrohr 5 eingeschoben. Dieses besteht aus einer inneren Hülse 51 und einer äußeren H.ülse 52, die mit Hilfe eines Gewindeteiles 53 axial zueinander verschoben werden können, wobei die Gummibandage 54 unter Abdichtung des Bohrloches 1 zusammengepreßt wird. Danach wird durch das Verpreßrohr 51 die Preßmasse in das Bohrlochtiefste mit hohem Druck eingepreßt und somit die Verfestigungszone 31 gebildet. Anschließend wird mit Hilfe des Gewindeteiles 53 die Gummibandage 54 wieder entspannt und das Verpreßrohr 5 nach oben gezogen. Darauf wird die Abdichtung des Bohrloches mit Hilfe der Gummibandage 54 wiederhergestellt. Der Verpreßvorgang wiederholt sich in der bescbriebenen Weise, jedoch mit vermindertem Preßdruck, wobei die Verfestigungszone 32 hergestellt wird. Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung ist es möglich, die Verfesti-ungszone je nach Änderun- der Verschiebe-Z> z5 ,größe der Gummibandage 54 mit verschiedener Dicke anzulegen.
• Den Fig. 4 und 5 ist die Herstellung der Verfestigungszonen bei gleichzeitigem Einbringen von Gebirgsankern zu entnehmen. Nach dem Herstellen des Bohrloches wird der Anker 2, der mit einem beliebig geformten Kopf ausgerüstet sein kann, eingebracht. Über diesen wird dann das Verpreßrohr 5 geschoben und das Bohrloch in der beschriebenen Weise abgedichtet. Die Verfestigungszone 32 wird durch den nun folgenden Verpreßvorgang hergestellt. Anschließend wird die Verfestigungszone 32 in der beschriebenen Weise angelegt.
• Die Fig. 6 zeigt eine Strecke. deren Sohle sich gehoben hat. N ac h dem Senken der sich in die Strecke hereinwölbenden Sohle werden Bohrlöcher 1 so angelegt, daß unter der Sohle ein halbmondförmiger Verfestigungskörper verschiedener Festigungszonen 31, 32 und 33 entspricht. Das Einbringen der Anker 2 und Verpressen der Bohrlöcher 1 erfolgt in der beschriebenen Weise.
• Fig. 7 zeigt schematisch die Anwendung des Verfahrens gleichzeitig an der Sohle, der Firste und den Stößen einer Streck-- Nur ein Teil der Bohrlöcher 1 ist mit Ankern 2 versehen, jedoch sind sämtliche Bohrlöcher, wie aus der Fig. 7 zu entnehmen ist, mit einer Umwandlungs- und Verfestigungsmasse verpreßt worden. Durch die Anordnung der Bohrlöcher und das Verpressen ist ein elliptischer Verfestigungskörper um die Strecke geschaffen worden. Es ist daher möglich, einem in der Strecke vorhandenen Türstockausbau die Eigenschaften des elliptischen Ausbaues zu geben oder aber auch einen Bogenausbau in einem elliptischen Verfestigungskörper einzubetten.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCKE: 1. Verfahren zur Erhaltung des Streckenquerschnittes im Grubenbetrieb unter Tage durch Veränderung der Schichtenfestigkeit im Bereich der Strecke mittels eines in Bohrlöcher hineingepreßten Verfestigungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abpressen des Gebirges mit dem Verfestigungsmittel (Zementmilch und Chemikalien) Bohrlöcher unterschiedlicher Tiefe und Winkellage in einer solchen Weise angelegt werden, daß sie durch das Abpressen erzeugten Umwandlungs- und Verfestigungszonen in den Schichten die Form eines Gewölbes annehmen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohriöcher derart über den Streckenumfang verteilt angelegt werden, daß durch das Abpressen der Bohrlöcher eine Umwandlungs- und Verfestigungszone von der Form einer aufrecht stehenden Ellipse entsteht. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrlöcher stufenweise abgepreßt werden, wobei der Preßdruck beim Einpressen des Verfestigungsmittels in das Bohrlochtiefste am höchsten gewählt wird und zu dem Bohrlochmund hin- stufenweise verringert wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teil der Bohrlöcher Gebirgsanker eingebracht werden, die sich in der äußeren Zone höchsten Abpreßdruckes abstüzen. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungs-und Verfestigungszonen dem Streckenvortrieb vorauseilend angelegt werden.