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Raubbarer Gesteinsanker und Verfahren zu seiner Befestigung Die Erfindung
betrifft einen raubbaren Gesteinsanker zum Verbinden von Gesteinsschichten im Bergbau,
insbesondere zu Ausbauzwecken in untertägigen Hohlrä umen, und das Verfahren zu
seiner Befestigung.
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Es ist bekannt, Firsten, Sohlen und Stöße solcher Hohlräume durch
Setzen von Gesteinsankern zu verspannen und damit zu befestigen. Die Anker werden
dabei zur Verbindung der unmittelbar anstehenden Gesteinsschichten mit den festen
und tieferliegenden Gebirgsschichten benutzt. Diese Art des Ankerausbaues wird durchgeführt,
um einmal zur Ergänzung der bisher üblichen Ausbanverfahren lose Gebirgsschalen,
besonders im Hangenden, abzufangen und zum anderen, um überhaupt den Stempelausbau
teilweis,e oder ganz entbehrlich zu machen.
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Die bisher gebräuchlichen Gesteinsanker weisen verschiedene Nachteile
auf, deren größter der ist, daß sie sich nicht oder nur sehr schwer oder nur teilweise
wiedergewinnen lassen. Schon aus Rentabilitätsgründen ist aber die Verwendung solcher
Gesteinsanker erwünscht, die sich, nach Belieben einfach und vollständig wiedergewinnen
lassen, um bei weiteren Verankerungen erneut gebraucht zu werden.
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Der bekannte reine Keilanker wird nach dem Einführen in das Bohrloch
durch Spreizen des Ankerkopfes im Bohrloch gehalten. Zu diesem Zweck muß der Keil
im Bohrlochgrund aufsitzen, damit der geschlitzte Ankerkopf durch Eintreiben in
das Bohrloch hinein gespreizt wird. Dazu ist es erforderlich, daß das Bohrloch
auf eine genau vorgeschriebene Länge gebohrt wird und daß der Keil im Bohrlochgrund
auf möglichst festem Gestein aufsteht. Ein weiterer Nachteil ist die beim Eintreiben
erforderliche Längsbewegung des Ankers und damit des sich spreizenden Ankerkopfes,
der mit zunehmender Spreizung die ihn umgebende Bohrlochwand zerreibt und vielfach
so beschädigt, daß ein fester Sitz des Ankers nicht mehr gewährleistet ist. Außerdem
ist ein solcher Keilanker aber nicht raub-bar.
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Der spezielle Nachteil, daß sie nicht geraubt werden können, entfällt
zwar bei anderen Ankerarten, wie dem Spreizhülsen- und dem Doppelkeilanker, bei
denen die zwei- oder einseitige Spreizung durch Einziehen eines doppelseitigen Keils
in die Spreizhülse bzw. eines einseitigen Keils gegen die Keilfläche einer Spreizschale
durch Aufschrauben der Keile auf das Gewinde am Ankerschaft erfolgt. Das Rauben
dieser Anker erfolgt durch Ausschrauben aus den Keilen, ist jedoch nur bedingt möglich,
nämlich nur dann, wenn der herauszudrehende Ankerschaft nicht durch seitliche Gebirgsbewegungen
eingeklemmt oder gar verbogen ist. Bei längerer Standzeit des Ankers sitzt zudem
das Gewinde zuweilen durch Rosten so fest, daß es sich nicht mehr auseinanderschrauben
läßt. Außerdem kann günstigstenfalls nur der Ankerschaft geraubt werden, während
der teure Spreizkörper (die Spreizhülse mit Keil bzw. die Spreizschale mit Keil)
verlorengeht. Bei den Doppelkeilankern kommt ferner der Nachteil hinzu, daß der
einzuziehende Keil an einer Seite an der Bohrlochwand anliegt und auf ihr in der
Ankerlängsrichtung gleiten muß; dadurch tritt an dieser Anlage der bereits geschilderte
Nachtei& des Zerreibene der Bohrlochwandung ein.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen vollkommenen
raubbaren Gesteinsanker zu schaffen, mit dem in einfachster Weise sowohl das Setzen
(Spreizen) als auch das Rauben mit möglichst einfachen Mitteln durchführbar ist
und bei dem keinerlei Längsbewegung des Spreizkopfes heim Spreizen erfolgt.
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Der erfindungsgemäße raubbare Gesteinsanker weist einen aus zwei Klemmkörpern
von schalenförmigern Querschnitt bestehenden Ankerkopf auf, wobei die Klemmkörper
mit einem rohrförmigen Ankerschaft fest verbunden sind, in den ein loser Spreizkeil
eingelegt ist. Der hohle Ankerschaft ist dabei von rechteckigem Querschnitt und
vorzugsweise aus zwei an ihren Schenkelenden miteinander verschweisten Winkeleisen
gebildet. Die Klemmkörper sind mit je einem der Winkeleisen fest verbunden,
z. B. verschweißt. Zum Eintreiben des Keiles zwischen die Klemmkörper weist deren
Innenseite eine Führungsrille auf, in die sich der Keil einpreßt.
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Der Gesteinsanker ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu seiner Befestigung, das darin besteht, daß der eingelegte, aus einem prismatischen
Stück mit aufgesetzter kegelförmiger Spitze bestehende Spreizkeil mittels eines
durch den rohrförrnigen Anker eingeführten losen Druckstabes mit einem Abbau- oder
Niethammer einfach in den Kopf des Ankers eingetrieben wird und dabei keine Längsbewegung
im Bohrloch macht, so daß keine Zerreibung
der Bohrlochwandung
stattfindet. Von Vorteil ist ferner, daß beim Bolfren keine genau bemessene Höchsttiefe
des 1- Bohrloches eingehalten zu werden braucht * , - .
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Der zum SpTeizen in den Ankerhohlraum eingeführte Druckstab wird vorteilhaft
mit einem Bund versehen, der in der maximalen Spreizstellung der Klemmkörper des
Ankerkopfes am freien Ende des Ankers zur Anlage kommt, so daß der Keil nicht durch
den Ankerkopf durchgetrieben werden kann. Dieser lose Druckstab wird. danach wieder
herausgenommen und zum Spreizen'weiterer Ankerköpfe verwandt. Der eingetriebene
Keil verharrt infolge seiner Reibung im Ankerkopf uiid verhindert dessen Zusammenklappen.
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Das Verhältnis der Länge des Bohrloches zu der des Ankers wird so
bemessen, daß nach dem Einführen des Gesteinsankers am Bohrlochgrund noch eine freie
Bohrlochtiefe von wenigstens Spreizkeillänge verbleibt.
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Zum Rauben wird der in Spreizstellung befindliche Keil mit einem Druckstab#ohne
Bund durchgetrieben und von der beim Bohren des Ankerloches vorgesehenen freien
Bohrlochtiefe aufgenommen. Auch wenn diese etwa durch die Setzarbeit oder durch
loses Gestein zugefallen sein sollte, kann der Spreizkeil infolge seiner Kegelspitze
in den zugefallenen Bohrlochgrund eingetrieben werden. Nach dem Durchtreiben des
Keiles verliert der Ankerkopf seine Spreizung; er löst sich von der Bohrlochwandung,
wobei die Klemmkörper beim Herausziehen des Ankers aus dem Bohrloch fast in ihre
ungespreizte Anfangsstellung zurückgehen. Der Anker wird so in seiner ganzen Länge,
notfalls mit einer Raubwinäe, herausgezogen und vollständig wiedergewonnen. Zur
Wiederverwendung sind lediglich die Klemmkörper zusammenzubiegen. Auch der gegenüber
seinem Durchmesser verhältnismäßig lange Keil gleitet beim Herausziehen des Ankers
hinter diesem aus dem Ankerloch heraus und wird ebenfalls wiedergewonnen.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Ankerschaftes in rechteckiger
Querschnittsfurrn gegenüber den bisher üblichen Vollquerschnitten der Gesteinsanker,
und zwar wegen seines höheren Widerstandsmomentes gegenüber Vollquerschnitten und
infolge der Verwendungsmöglichkeit von handelsüblichen Winkeleisen von Normalgüte
oder auch solchen mit höherer Festigkeit. Die beiden Winkeleisen brauchen, da sie
quer zum Ankerzug kaum beansprucht werden, nicht ganz aneinandergeschweißt, sondern
nur stellenweise aneinandergeheftet zu werden. Ebenso und in gleicher Weise sind
U-Eisen oder Halbrundeisen oder ähnliche Profile zu verwenden. Solche aus zwei Profileisen
zusammengesetzten Ankerschäfte sind billiger als solche aus Stahlrohr. Die rechteckige
Querschnittsform bewirkt darüber hinaus ein enges Anliegen des Ankers mit den vier
Ecken an der Bohrlochwandung, was auch die unmittelbare Aufnahme von seitlichen
Gebirgsbewegungen ermöglicht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Gesteinsankers
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht
teilweise im Schnitt eines Gesteinsankers vor dem Einbringen in das Bohrloch, Fig.
2 einen Querschnitt durch den Ankerkopf, Fig. 3 einen Querschnitt durch den
Ankerschaft, Fig. 4 einen Gesteinsanker in Spreizstellung und Fig. 5 mit
durchgetriebenem Spreizkeil.
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Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel eines Gesteinsankers nach
der-Erfindung besteht im wesentlichen aus dem Ankerkopf 1 und dem Ankerschaft
2. Die beiden Winkeleisen 3 und 4 sind so miteinander verschweißt (geheftet),
daß sie den rohr- oder kastenförrnigen Ankerschaft 2 bilden, in welchem ein loser
Spreizkeil 5
bereits bei der Herstellung eingelegt ist. Der Ankerkopf
1 besteht aus zwei Klemmkörpern 6 und 7 von schalenförmigem
Querschnitt, die außen mit sägezahnartigen Querrillen und an ihren gegeneinanderligenden
Innenseiten mit einer Führungsrille 8 für den Spreizkeil versehen sind. Am
anderen Ende hat der Anker eine rohrförmige, mit Außengewinde versehene Verlängerung
9 zum Verspannen des gespreizten Ankers.
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Das Spreizen eines solchen Gesteinsankers erfolgt, unabhängig von
der Tiefe, in der der Ankerkopf gespreizt werden soll, vom Inneren des rohrförmigen
Ankerschaftes aus, und zwar durch Einführen eines Druckstabes 10. Dieser
wird mit einem Abbau- oder Niethammer gegen den Spreizkeil 5 geschlagen,
so daß sich der Keil in die Führungsrilfen 8 der Klemmkörper 6, 7
einpreßt und so den Ankerkopf zum Spreizen bringt. Ein Bund 11 begrenzt das
Eintreiben des Druckstabes 10 und damit des Keiles 5, so daß letzterer
nicht aus dein Ankerkopf herausgetrieben werden kann.
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Beim Eintreiben des Spreizkeiles 5 in den Ankerkopf wird dieser
auseinander und die beiden Klemrnkörper 6, 7 in das angrenzende Gestein getrieben.
Dabei wird jede Längsbewegung des Ankers im Bohrloch vermieden. Der Spreizkeil
5 verharrt, solange der Anker im Gestein verankert bleiben soll, in der in
Fig. 4 dargestellten maximalen Spreizstellung und verhindert so ein Zusammenklappen
der Klemmkörper 6 und 7 beim Auftreten von Zugspannungen im Ankerschaft,
d. h. also beim Vorspannen oder wenn der Anker zum Tragen kommt.
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Das zum Setzen des Gesteinsankers erforderliche Bohrloch wird etwa
um die Länge des Spreizkeiles 5
tiefer gebohTt und bildet vor dem Ankerkopf
die freie Bohrlochtiefe 12 (Fig. 4). Zum Rauben des Gesteinsankers wird, wie in
Fig. 5 dargestellt, der Spreizkeil 5
in die freie Bohrlochtiefe 12
mittels eines Druckstabes 13 ohne Bund durchgetrieben, so daß die unter Spannung
stehenden Klemmkörper 6 und 7 wieder zurückfedern und beim Ziehen
des Ankers durch das Bohrloch sich wieder zusammenlegen. Auch wenn die freie Bohrlochtiefe
12 zugefallen sein sollte, ist ein Durchtreiben des Spreizkeiles infolge seiner
schlanken Spitze immer möglich. Nach dem Durchtreiben des Spreizkeiles und Entfernen
des Druckstabes 13 kann der Gesteinsanker in seiner ganzen Länge aus dem
Boh,rloch herausgezogen werden und nach Zusammenbiegen der Klemnikörper sowie nach
Einlegen des ebenfalls wiedergewonnenen Spreizkeiles an anderer Stelle wieder verwandt
werden.
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Auf die mit Außengewinde versehene Verlängerung 9 wird eine
an sich bekannte, kalattenförmige Ankerplatte 14 aufgeschraubt, mit welcher sich
der Anker gegen das Gebirge abstützt. Die Ankerplatte ist zu diesem Zweck mit einer
schlitzförtnigen Aussparung versehen, -damit- sie bei jeder Schräglage des Gesteinsankers
in dem zu befestigenden Gebirge verwendet werden kann.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte AusfühTung
eines raubbaren Gesteinsankers, beispielsweise könnten Ankerkopf und Ankerschaft
auch aus einem Teil bestehen und nur im Bereich des zu spreizenden Kopfes in Längsrichtung
geschlitzt sein. Wesentlich ist hierbei nur, daß der zu spreizende Ankerkopf in
einem solchen- Querschnitt und, aus einem solchen Material angeordnet wird, das
nach
Durchtreiben des Spreizkeiles in seine Ausgangsstellunz zurückL-ehen
kann.