DE1085480B

DE1085480B - Predictable rock bolt and method of fastening it

Info

Publication number: DE1085480B
Application number: DEW17415A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Weghuber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-09-01
Filing date: 1955-09-01
Publication date: 1960-07-21

Description

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.Robust rock bolt and method of fastening it The invention relates to a lootable rock anchor for connecting rock layers in mining, especially for expansion purposes in underground Hohlrä rooms, and the process to its fortification.

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.It is known to penetrate ridges, soles and buttocks of such cavities To brace the setting of rock anchors and thus fasten them. The anchors will to connect the immediately adjacent rock layers with the solid ones and deeper mountain layers are used. This type of anchor removal is carried out once to supplement the previously customary excavation methods for loose rock shells, especially in the hanging wall, to intercept and on the other hand to the stamp extension at all partially, e or completely dispensable.

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.The rock anchors used up to now have various disadvantages on, the greatest of which is that they cannot, or only with great difficulty, or only partially let regain. For reasons of profitability, however, the use of such is Rock anchors desired, which can be easily and completely recovered at will to be used again for further anchoring.

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.The known pure wedge anchor is held in the borehole by spreading the anchor head after it has been introduced into the borehole. For this purpose, the wedge must sit in the bottom of the borehole so that the slotted anchor head is spread by being driven into the borehole. For this it is necessary that the borehole is drilled to a precisely prescribed length and that the wedge rests on rock that is as solid as possible in the bottom of the borehole. Another disadvantage is the longitudinal movement of the anchor and thus of the expanding anchor head which, with increasing expansion, grinds the borehole wall surrounding it and damages it in such a way that a tight fit of the anchor is no longer guaranteed. In addition, such a wedge anchor cannot be stolen.

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.The special disadvantage that they cannot be stolen is eliminated with other types of anchors, such as the expansion sleeve and the double wedge anchor which the two- or one-sided expansion by pulling in a double-sided wedge into the expansion sleeve or a one-sided wedge against the wedge surface of an expansion shell by screwing the wedges onto the thread on the anchor shaft. The robbery this anchor is made by unscrewing it from the wedges, but is only possible to a limited extent, namely only if the anchor shaft to be unscrewed is not caused by lateral rock movements is pinched or bent. If the anchor is not used for a long time, it also sits the thread sometimes rusts so tight that it no longer unscrews leaves. In addition, at best, only the anchor shaft can be stolen while the expensive expansion body (the expansion sleeve with wedge or the expansion shell with wedge) get lost. The double wedge anchors also have the disadvantage that the to be drawn in wedge rests on one side of the borehole wall and on her in the Anchor must slide longitudinally; as a result, what has already been described occurs in this system Disadvantage & the abrasion of the borehole wall.

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.The invention is therefore based on the object of a perfect To create lootable rock bolts, with the simplest possible way of setting (Spreading) and robbery can be carried out with the simplest possible means and in which there is no longitudinal movement of the expansion head during expansion.

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.The stealable rock anchor according to the invention has an anchor head consisting of two clamping bodies of cup-shaped cross-section, the clamping bodies being firmly connected to a tubular anchor shaft into which a loose expanding wedge is inserted. The hollow anchor shaft has a rectangular cross section and is preferably formed from two angle irons welded to one another at their leg ends. The clamping bodies are fixedly connected with one of the angle iron, for example. B. welded. To drive the wedge between the clamping bodies, their inside has a guide groove into which the wedge is pressed.

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 * , - . The rock anchor allows the use of the method according to the invention for its fastening, which consists in that the inserted expansion wedge consisting of a prismatic piece with attached conical tip by means of a loose pressure rod introduced through the tubular anchor with a removal or riveting hammer simply into the head of the Anchor is driven in and does not make any longitudinal movement in the borehole, so that no abrasion of the borehole wall takes place. Another advantage is that with Bolfren no precisely measured maximum depth of the 1-borehole needs to be observed *, -.

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.The compression rod introduced into the anchor cavity for heating purposes is advantageous provided with a collar that is in the maximum spread position of the clamping body of the The anchor head comes to rest on the free end of the anchor so that the wedge does not come through the anchor head can be driven through. This loose push rod will. then again taken out and used for spreading further anchor heads. The driven Because of its friction, the wedge remains in the anchor head and prevents it from collapsing.

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.The ratio of the length of the borehole to that of the anchor will be like this dimensioned that after inserting the rock anchor at the bottom of the borehole still a free Borehole depth of at least expanding wedge length remains.

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.For robbery, the wedge in the spread position is used with a push rod # without Collar driven through and from the free one provided when drilling the anchor hole Borehole depth added. Even if this is done through the setting work or through Should loose rock have fallen, the expanding wedge can due to its cone tip are driven into the fallen bottom of the borehole. After driving through the Wedge, the anchor head loses its spread; it detaches itself from the wall of the borehole, the clamping bodies almost in their when pulling the anchor out of the borehole go back unspread starting position. The anchor is so in its entire length, if necessary with a robbery winch, pulled out and completely recovered. To the All that is needed to reuse is to bend the clamp bodies together. The opposite too its diameter relatively long wedge slides when pulling out the anchor behind this out of the anchor hole and is also recovered.

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.It is particularly advantageous to design the anchor shaft in a rectangular shape Cross-sectional shape compared to the previously usual full cross-sections of the rock bolts, because of its higher section modulus compared to full cross-sections and due to the possibility of using commercially available angle irons of normal quality or those with higher strength. The two angle irons need them as they are hardly stressed across the anchor pull, not completely welded together, but only to be pinned together in places. Likewise and in the same way Use U-iron or half-round iron or similar profiles. Such from two profile iron composite anchor shafts are cheaper than those made from tubular steel. The rectangular one Cross-sectional shape also causes the anchor to be in close contact with the four Corners on the wall of the borehole, which also allows for the direct inclusion from the side Mountain movements made possible.

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.In the drawing, an embodiment of a rock anchor according to the invention is shown, namely Fig. 1 shows a side view partially in section of a rock anchor before it is introduced into the borehole, Fig. 2 shows a cross section through the anchor head, Fig. 3 shows a cross section through the anchor shank , FIG. 4 shows a rock anchor in the expanded position, and FIG. 5 with a driven expansion wedge.

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.The example shown in Fig. 1 of a rock anchor according to the invention consists essentially of the anchor head 1 and the anchor shaft 2. The two angle irons 3 and 4 are welded together (tacked) that they form the tubular or box-shaped anchor shaft 2, in which a loose expanding wedge 5 is already inserted during manufacture. The anchor head 1 consists of two clamping bodies 6 and 7 of a shell-shaped cross-section, which are provided on the outside with sawtooth-like transverse grooves and on their opposing inner sides with a guide groove 8 for the expansion wedge. At the other end, the anchor has a tubular extension 9 provided with an external thread for bracing the spread anchor.

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.The expansion of such a rock anchor takes place, regardless of the depth to which the anchor head is to be expanded, from the inside of the tubular anchor shaft, namely by inserting a pressure rod 10. This is struck with a removal or riveting hammer against the expansion wedge 5, see above that the wedge presses into the guide ribs 8 of the clamping bodies 6, 7 and thus causes the anchor head to expand. A collar 11 limits the driving in of the pressure rod 10 and thus of the wedge 5, so that the latter cannot be driven out of your anchor head.

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.When the expanding wedge 5 is driven into the anchor head, the latter is driven apart and the two clamping bodies 6, 7 are driven into the adjacent rock. Any longitudinal movement of the anchor in the borehole is avoided. The expanding wedge 5 remains so long as the anchor is to remain anchored in the rock, in the embodiment shown in Fig. 4 the maximum spread position, thus preventing collapsing of the clamping elements 6 and 7 at the occurrence of tensile stresses in the anchor shank, d. H. i.e. when pretensioning or when the anchor comes into play.

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.The borehole required for setting the rock anchor is drilled deeper by approximately the length of the expanding wedge 5 and forms the free borehole depth 12 in front of the anchor head (Fig. 4). To steal the rock anchor, as shown in Fig. 5 , the expansion wedge 5 is driven through into the free borehole depth 12 by means of a pressure rod 13 without a collar, so that the tensioned clamping bodies 6 and 7 spring back again and when the anchor is pulled through the borehole put them back together. Even if the free borehole depth 12 should have fallen, it is always possible to drive through the expanding wedge due to its slender tip. After driving through the expansion wedge and removing the pressure rod 13 , the rock anchor can be pulled out of the drill hole in its entire length and used again after bending the clamping body and inserting the also recovered expansion wedge at another point.

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.A calender-shaped anchor plate 14, known per se, is screwed onto the extension 9 provided with an external thread, with which the anchor is supported against the rock. For this purpose, the anchor plate is provided with a slot-like recess so that it can be used in any inclined position of the rock anchor in the rock to be fastened.

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.The invention is not limited to the embodiment shown a lootable rock anchor, for example anchor head and anchor shaft also consist of one part and only in the longitudinal direction in the area of the head to be spread be slotted. It is only essential that the anchor head to be expanded is in such a cross-section and, made of such a material that after Drive the expanding wedge back into its original position can.

Claims

PATENT CLAIM-. 1. Robust rock anchor for connecting rock layers in mining, which is held in the borehole by spreading the anchor head, characterized by one of two clamping bodies (6, 7) of cup-shaped cross-section, which are firmly connected to a tubular anchor shaft (2), in the a loose expansion wedge (5) is inserted, existing anchor head (1). 2. rock anchor according to claim 1, characterized indicates overall that the armature shank (2) has a rectangular cross-section and preferably consists of two welded together at their leg ends of angle iron (3,4). 3. Rock anchor according to claims 1 and 2, characterized in that the clamping body (6,7) each with one of the angle irons (3,4) firmly connected, for. B. are welded. 4. Rock anchor according to claims 1 to 3, characterized in that the inner sides of the clamping body (6, 7) is provided with a guide groove (8) . 5. Rock anchor according to claims 1 to 4, characterized in that the expanding wedge (5) consists of a prismatic piece with an attached cone tip. 6. A method for fastening the rock anchor according to claims 1 to 5 in the borehole, characterized in that the inserted sp # drilling wedge (5 ) is driven into the anchor head (1) by means of a compression rod (10) provided with a collar (11) . 7. The method according to claim 6, characterized in that the length of the anchor to the borehole depth is dimensioned such that after the introduction of the rock anchor in the borehole base a free borehole depth (12) of at least expansion wedge length remains. 8. The method according to claims 6 and 7, characterized in that to rob the in the anchor head (1) driven expansion wedge (5) by means of a collarless pressure rod (13) is driven into the free borehole depth (12). Considered pamphlets-. German patent application W12305VI / 5e (published February 10 , 1955).