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Ausbau einer Abzweigung von Untertagstrecken sowie Verfahren zu seiner
Herstellung Die Erfindung befaßt sich mit dem Ausbau einer Abzweigung von Untertagstrecken,
der in Mehreckform angeordnete, den Verzweigungsraum einschließende stählerne Pfeiler
aufweist, die oben und unten durch Querträger verbunden sind. Sie kommt insbesondere
für Bergwerksgruben mit nachgiebigem Gleitringausbau, aber auch für Tunnels, Stollen
od. dgl. in Betracht. In solchen Strecken können bei großer Tiefe oder Plastizität
des Gesteins hohe Gebirgsdrücke auftreten, die regelmäßig Eigenbewegungen des Gesteins
in die geschaffenen Hohlräume hinein zur Folge haben. Da diese Eigenbewegungen häufig
so stark sind, daß ihnen die üblichen starren Ausbaukonstruktionen ohne schädliche
Formveränderungen nicht standzuhalten vermögen, zimmert man die Strecken, Querschläge
u. dgl. mit nachgiebigen kreisrunden oder elliptischen Gleitringen aus Stahl oder
anderen Metallen aus. Hierbei entstehen beim Ausbau einer Abzweigung Schwierigkeiten,
insbesondere wenn eine Strecke spitzwinkelig in zwei Strecken verzweigt werden muß.
Bisher verfuhr man in solchen Fällen in der Weise, daß man den Durchmesser der ankommenden
Strecke und ebenso den ihres Gleitringausbaues zur Verzweigungsstelle hin allmählich
vergrößerte, bis er der Summe der Durchmesser der beiden Abzweigstrecken entsprach,
die dann nebeneinander innerhalb des letzten Großringes angesetzt werden konnten.
Diese Ausführungsform hat nun den Nachteil, daß gerade an der kritischen Stelle
ein großer Hohlraum entsteht, der die Druck-und Bewegungserscheinungen im umgebenden
Gebirge erhöht, die bekanntlich ungefähr proportional mit der freigelegten Gesteinsoberfläche
wachsen. Ferner laufen bei dieser Ausbauweise die Streckenstöße im Bereich der Verzweigung
nicht mehr parallel zueinander, so daß die Ausbauringe schiefwinkelig zu ihnen zu
stehen kommen, wodurch sie gerade an der Stelle, an der sie infolge der verstärkten
Drücke und Bewegungen besonders standfest sein sollen, bei Gebirgsbewegungen verschoben
werden können.
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Es ist auch bekannt, an solchen Abzweigen die drei Strecken mit gleichbleibendem
Durchmesser bis auf einige Meter aneinander heranzuführen und ihre Einmündungen
durch Mauerwerk oder durch ein starres Stahlgerüst auszubauen. In diesem Falle bedarf
es zwar keines so großen Hohlraumes mehr, jedoch steht das starre Mauerwerk oder
Stahlgerüst wegen seiner Unnachgiebigkeit in Widerspruch zu dem Verhalten der unter
der Wirkung der Gebirgsbewegung nachgebenden Gleitringe. Da die Gleitringe, wenn
die Gebirgsbewegung ein größeres Ausmaß annimmt, ausweichen, konzentriert sich der
gesamte Gebirgsdruck auf die starre Abzweigkonstruktion, die dann zerstört werden
kann. - Die bekannten Stahlgerüste haben zudem den Nachteil, daß sie aus sehr großen,
schweren und unhandlichen Bestandteilen zusammengesetzt sind, deren Antransport
und Einbau erhebliche Schwierigkeit bereitet. Gegen gemauerte Ausbaue ist wiederum
einzuwenden, daß ihre Herstellung viel Zeit und den Einsatz von Fachleuten erfordert,
vor allem aber, daß sie nicht zugfest und daher auch nicht biegefest sind=. Beanspruchungen
dieser Art führen meist zu Beschädigungen oder gar zur Zerstörung. Bei beiden Ausführungsarten
muß außerdem vor dem Einbau der ganze Verzweigungsraum freigelegt und mittels einer
Hilfszimmerung abgesichert werden. Dieser große Hohlraum hat nun wiederum eine Zunahme
der Gebirgsbewegung und -drücke zur Folge. Andererseits -sind die Säulen und-Träger
dieser Abzweigkonstruktionen im wesentlichen gerade, so daß sie den kreisförmigen
oder elliptischen Querschnitt der Strecken durchkreuzen und beengen.
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Bei rechtwinkelig abgehenden Strecken ist es ferner bekannt, an der
Abzweigstelle einen türstockartigen Ausbau vorzusehen, dessen Pfeiler aus Teleskopstempeln
bestehen. Die sich überlappenden Teleskopteile (Profileisen) werden mittels einerKlemme
nach Art einer Reibungsverbindung fest aneinandergepreßt. Bei genügender Druckeinwirkung
verschieben sie sich ineinander, geben also nach. Die Nachgiebigkeit solcher Stempel
ist aber im Regelfall zu groß, insbesondere wenn sie als Eckpfeiler einer Abzweigung
dienen. Infolge ihrer Schlankheit biegen sie
bei starken Drücken
auch seitlich aus und werden dadurch unbrauchbar. Ferner eignen sie sich nur für
Abzweigungen rechteckigen Querschnittes, nicht aber oder nur wenig für Abzweigstrecken
mit rundem Gleitringausbau. In diesem Falle bedürfte es des schon oben erwähnten
umständlichen und kostspieligen Überganges, der bei spitzwinkeligen Abzweigungen
besonders kompliziert ausfiele.
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Als bekannt zu erwähnen sind weiterhin gemauerte Streckenausbaue mit
streckenseitig nach außen gewölbten Seitenwänden. Wie hierbei der Ausbau von Abzweigungen
gestaltet wird, war nicht zu ermitteln.
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Die Erfindung vermeidet bzw. verringert die Mängel der besprochenen
bekannten Ausführungsformen. Das Kennzeichen der erfindungsgemäßen Bauart ist darin
zu sehen, daß die stählernen Pfeiler streckenseitig den gewölbten Streckenwänden
angepaßt sind und aus einer Anzahl von aufeinandergesetzten, je einen Höhenabschnitt
bildenden, hinsichtlich Größe und Schwere handlichen Blöcken bestehen, welche druck-
und zugfest miteinander verbunden sind. Unter »handlichen Teilen« werden hier solche
verstanden, die von einer normalen Ortsbelegschaft von einigen Mann von Hand, also
ohne Hilfsmittel, gehoben werden können.
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Handelt es sich um Streckenkreuzungen, so sieht man vier Pfeiler vor,
die bei senkrechter Lage der Strecken zueinander rechteckig, z. B. quadratisch,
bei schräger Kreuzung dagegen rautenförmig angeordnet werden. Zwischen je zwei Pfeilern
der Konstruktion wird eine der vier Strecken eingeführt.
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Falls von dem Verzweigungsraum nur drei Strekken ausgehen, baut man
drei in Dreieckform angeordnete Pfeiler ein. Auf jeder Dreieckseite kann zwischen
deren Pfeilerpaar eine der drei Strecken münden. Mündet die Abzweigstrecke spitzwinkelig
zu einer durchgehenden Strecke, so soll die durchgehende Strecke eine Dreieckseite
des Ausbaues tangieren und zwischen den Pfeilern dieser Dreieckseite zum Verzweigungsraum
hin geöffnet sein.
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Die Pfeiler und die Blöcke werden zweckmäßig drucklagengerecht geformt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung geht dahin, zwischen die Blöcke
jedes Pfeilers nachgiebige Zwischenlagen einzufügen, die die Pfeiler im ganzen nachgiebig
machen, so daß sie sich einzeln oder gemeinsam im Einklang mit den Gleitbögen bewegen
und übermäßig starkem Gebirgsdruck ausweichen können.
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Die Querträger werden am besten seitlich an die obersten bzw. untersten
Blöcke der Pfeiler angesetzt. Das hat den Vorteil, daß der Anbau der Querträger
bei schon tragenden Pfeilern, also bei abgesichertem Verzweigungsraum, erfolgen
kann. Außerdem werden die Querträger dann nicht den auf die Pfeiler wirkenden großen
Kräften ausgesetzt.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel mit drei Pfeilern
für eine spitzwinkelige Verzweigung, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der
Vorrichtung, schaubildlich, Fig. 2 die gleiche Bauart, gesehen schräg von oben,
Fig. 3 die Seitenansicht des Pfeilers 1,
Fig.4 die zugehörige Draufsicht,
Fig. 5 den Schnitt A -B der Fig. 3, Fig. 6 die Seitenansicht des Pfeilers
2, Fig. 7 die zugehörige Draufsicht, Fig. 8 den Schnitt C-D der Fig. 6, Fig. 9 die
Seitenansicht des Pfeilers 3, Fig. 10 dessen Ansicht in Richtung des Pfeilers E
der Fig. 9, Fig. 11 die Draufsicht der Fig. 9, Fig. 12 den Schnitt F-G der Fig.
9 und Fig. 13 den Schnitt H-1 der Fig. 9.
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Die Vorrichtung weist drei Pfeiler 1, 2 und 3 auf, die durch die oben
bzw. unten seitlich angesetzten Querträger 4 zu einer gewölbeähnlichen Stützkonstruktion
verbunden sind. Die Pfeiler bilden die Ecken des Verzweigungsraumes R, in den die
drei Abzweigstrecken münden. Eine dieser drei Strecken gelangt zwischen den Pfeilern
1 und 3 in den Verzweigungsraum R. Die beiden anderen Strecken tangieren außenseitig
die Pfeiler 1 und 2, zwischen denen sie gemeinsam in den Verzweigungsraum R münden.
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Der Querschnitt der Strecken ist durch deren Gleitringe 5 bestimmt,
die kreisrunde oder elliptische Form haben. Dieser Form passen sich die Pfeiler
1, 2, 3 auf ihren den Strecken zugewandten Seiten an (vgl. Fig. 3, 6 und 9). An
den Einmündstellen der Strecken sind Gleitringbögen 6 an die Abstützkonstruktion
angebaut, die durch die Pfeiler zum vollen Ring ergänzt werden (Fig.1). Der Streckenquerschnitt
bleibt also auch an diesen Stellen aufrechterhalten.
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Die Pfeiler 1, 2 und 3 sind, wie schon erwähnt, aus Einzelteilen,
am besten aus stählernen Hohlblöcken 1 a, 1 b, 1 c bzw. 2 a, 2 b,
2 c bzw. 3 a, 3 b, 3 c
(Fig. 3, 6 und 9) zusammengesetzt, die zweckmäßig aus
vorgeformten starken Stahlblechen bestehen und innenseitig durch Streben od. dgl.
verstärkt sind, so daß sie den vorwiegend von oben und unten einwirkenden Drücken
und Bewegungen genügend Widerstand entgegenzusetzen vermögen. Die einzelnen Blöcke,
von denen jeder einen Höhenabschnitt seines Pfeilers bildet, sind hinsichtlich ihrer
Form und Größe so ausgeführt, daß sie, richtig zusammengefügt, streckenseitig die
genannte Pfeilerform ergeben.
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Zwischen den aufeinandersitzenden Hohlblöcken befinden sich nachgiebige
Zwischenlagen 7 aus Holz oder einem ähnlichen nachgiebigen Material, die den Pfeilern
im gesamten die gewünschte Nachgiebigkeit verleihen.
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Um die Blöcke gegen seitliches Verschieben und Kippen zu sichern,
werden sie miteinander verbunden, und zwar zweckmäßig so, daß sie erforderlichenfalls
wieder gelöst werden können. Am einfachsten benutzt man hierzu Schrauben, die dann
die Zwischenlagen 7, durchsetzen. An Stelle von. Schrauben können auch andere geeignete
Verbindungsmittel verwendet werden. Die lösbare Verbindung der Hohlblöcke untereinander
hat den Vorteil, daß bei allenfallsiger Beschädigung der Pfeiler 1, 2, 3 infolge
Überbeanspruchung einzelne Blöcke leicht durch neue ersetzt werden können. Auch
die Querträger werden aus dem gleichen Grunde lösbar eingebaut.
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Beim Einbauen der Abstützvorrichtung verfährt man wie folgt: Zunächst
wird das Gestein nur in dem für jeden einzelnen Pfeiler notwendigen Ausmaß entfernt
und dann der zugehörige Pfeiler in dem für ihn freigelegten Raum durch Aufeinandersetzen
seiner Einzelteile aufgebaut sowie durch Ausfüllen des deckenseitigen Zwischenraumes
tragfähig gemacht, wozu Hölzer eingekeilt werden oder unter starkem Druck eine geeignete
Masse zwischengepreßt wird, die dann abbindet. Darauf haut man das Gestein
zwischen
den Pfeilern 1, 2, 3 heraus, macht also den Verzweigungsraum R frei. Und schließlich
werden die Pfeiler durch den Querträger 4 miteinander verbunden.
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Beim Einbau der Pfeiler geht man vorteilhaft derart vor, daß man immer
nur so viel Gestein herausarbeitet, als es der jeweilige Pfeilerteil l a,
l b, 1 c
usw. erfordert, der dann gleich eingesetzt wird. Mit den dann
folgenden Pfeilerteilen verfährt man schrittweise ebenso.
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Es braucht also nacheinander immer nur der kleinstmögliche Hohlraum
aus dem Gebirge herausgearbeitet zu werden, wodurch die Sicherheit gegen Unfall
erhöht wird. Außerdem kommt man dabei ohne die bisher erforderliche Hilfszimmerung
aus.