DE1146830B - Verfahren zur Befestigung von Ankerstangen in ihren Bohrloechern sowie Ankerstange und Patrone zu dessen Durchfuehrung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B52916VIa/5c

ANMELDETAG: 20. A P R I L 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 11. APRIL 1963

Die Erfindung bezieht sich auf den Ausbau von Grubenräumen unter Tage durch im Tiefsten von bis in das feste Gestein gestoßenen Bohrlöchern verankerte, gegen den Gebirgsstoß verspannte Anker, deren Wirkung darauf beruht, daß das Ablösen der getragenen Gesteinsschichten voneinander verhindert und Relatiwerschiebungen zwischen den Schichten verhindert werden.

Diese Wirkung hängt entscheidend von der guten Verankerung des Ankerkopfes im Bohrlochtiefsten und der dadurch ermöglichten Lastaufnahme des Ankers ab.

Die Vorspannung des Ankers, die angestrebt wird, soll im allgemeinen wenigstens 12 t, vorzugsweise wesentlich mehr, betragen. Bisher erfolgt die zugfeste Befestigung der Anker im Bohrlochtiefsten in der Regel durch einen mechanischen Spreizvorgang des entsprechend ausgebildeten Ankerkopfes. Die hierbei erzielte Haftwirkung wird in entscheidendem Maße durch die Eigenschaften des Gesteins beeinflußt. Sie ist insbesondere von der Härte des Gesteins im Bohrlochtiefsten abhängig. Im Falle von weichen Gesteinen oder Kohle, d. h. gerade unter den Voraussetzungen, unter denen eine Erhöhung der Tragfähigkeit der Stöße besonders wesentlich ist, läßt sich durch einfaches mechanisches Aufspreizen eine hinreichend zugfeste Verankerung nicht erzielen.

In solchen Fällen hat man sich bisher damit geholfen, die Anker im Bohrlochtiefsten einzubetonieren. Diese Arbeitsweise hat den durch die für das Erhärten des Betons auch im Falle von Verwendung von Beschleunigungsmitteln erforderliche Zeitdauer von mehreren Stunden bedingten Nachteil, daß das Vorspannen der Anker mittels der gegen das Gebirge eingepreßten Ankerplatte nicht unmittelbar nach dem Einbringen der Anker, sondern erst nach einem entsprechenden Zeitintervall erfolgen kann. Das macht es, z. B. im Falle von Streckenvortrieben mit der heute üblich gewordenen Auffahrgeschwindigkeit von etwa 4 m und mehr am Tage, unmöglich, Ankerausbau anzuwenden.

Es ist bereits bekannt, unter Verwendung eines Spreizankers von grundsätzlich bekannter Ausbildung den Spreizkörper dieses Ankers im Bohrlochtiefsten dadurch festzulegen, daß mittels der Ankerstange eine mit dem flüssigen Kunstharz, dem ein Katalysator zugesetzt ist, gefüllte Patrone in das Bohrlochtiefste eingeführt und dann durch Spreizen der Ankerstange zerdrückt wird, so daß ihr Inhalt in das Bohrlochtiefste frei ausfließen kann. Durch einen zu diesem Zwecke an dem Bund der Spreizhülse befestigten Dichtungsring soll im Falle von in aufwärtiger Rich-Verfahren zur Befestigung

von Ankerstangen in ihren Bohrlöchern

sowie Ankerstange und Patrone

zu dessen Durchführung

" Anmelder:

Bergwerksverband G. m. b. H.,
Essen-Kray, Dortmunder Str. 151

Dipl.-Berging. Dr. Fritz Schuermann,

Essen-Bredeney,
und Dipl.-Chem. Dr. Rudolf Novotny,

Essen-Heisingen,
sind als Erfinder genannt worden

tung verlaufenden Bohrlöchern verhindert werden, daß das flüssige Kunstharz zurückfließt. Die Kunstharzmischung füllt dann den Zwischenraum zwischen dem Spreizkopf und der Bohrlochwandung aus und bewirkt nach ihrer Verfestigung eine erhebliche Verbesserung der Haftung des Spreizkopfes.

Dieses bekannte Verfahren dient nicht der eigentliehen Verankerung des Ankers im Bohrlochtiefsten. Seine Wirkung ist auf den Bereich des Spreizkopfes beschränkt. Sein wesentlicher Zweck ist der, die Bohrlochinnenfläche auf dem kurzen Abschnitt, über den sich der Spreizkopf erstreckt, durch den zwischen Spreizkopf und Bohrlochwandung eingebrachten Kunststoff zu konservieren.

Sein wesentlicher Nachteil ist der, daß die fertige Kunstharzmischung außerhalb des Bohrlochs bereitet werden muß, was bedeutet, daß die Verwendung dieser Mischung schon kurz nach ihrer Bereitung, bevor sie erhärten kann, zu erfolgen hat. Es kann also nicht eine Vielzahl von Bohrlöchern nacheinander mit Ankern besetzt werden.

Die Erfindung schafft demgegenüber ein Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen in ihren Bohrlöchern über einen Kunststoffkörper, der wie bei dem letzterläuterten behandelten Verfahren mit

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anderer Zielsetzung aus einem in einer Patrone in das Bohrloch eingeführten Kunststoff gebildet wird, und besteht darin, daß die Kunstharzkomponente dieses Kunststoffkörpers mit einem inerten Füllstoff so weit angedickt wird, daß eine zähflüssige Masse entsteht, und diese Kunststoffkomponente sowie ein Härter in voneinander getrennten Abteilen der Patrone in das Bohrlochtiefste eingebracht und dort nach Zerstören der Patrone unter Drehen der Ankerstange gemischt werden.

Der inerte Füllstoff wird der Kunststoffkomponente in einer anteiligen Menge von 50 bis 80 % der Gesamtmenge zugesetzt. Der Zusatz des Füllstoffes bewirkt in vorteilhafter Weise durch die Erhöhung der Viskosität, daß nach erfolgter Mischung der Kunststoffkomponente mit dem Härter der Anker auch in aufwärts gerichteten Bohrlöchern unmittelbar nach seinem Eindrehen gegen Herausfallen gesichert wird. Es kann sich als zweckmäßig erweisen, den Füllstoff sowie gegebenenfalls auch den Beschleuniger in von den die anderen Komponenten aufnehmenden Abteilen getrennten Patronenabteilen in das Bohrlochtiefste einzubringen.

Der Fortfall des Spreizkopfes und sein Ersatz durch die Haftung zwischen Ankerstangenkopf und Bohrlochwandung ermöglicht die Verwendung von glatt durchgehenden Ankerstangen. Der Kopf der Ankerstange weist lediglich auf seinem Umfang Vorsprünge und Einspränge, vorzugsweise in Form einer oder mehrerer Spiralrippen, auf und ist derart in Art einer Mischschnecke ausgebildet.

Dadurch wird beim Eindrehen der Ankerstange in den Kunststoffkörper ein zusätzlicher, dessen Masse zu dem Bohrlochtiefsten zu pressender Druck erzeugt.

Der für solche Ankerstangen erforderliche Bohrlochdurchmesser ist entsprechend geringer. Während ein Spreizkopfanker, um den Spreizkopf einbringen zu können, einen Bohrlochdurchmesser von z. B. 42 mm erfordert, der an sich für die Ankerstange selbst überflüssig ist, die nur einen Durchmesser von 18 bis 22 mm besitzt, genügt nunmehr ein Bohrlochdurchmesser von größenordnungsmäßig 28 mm. Das bedeutet nicht nur eine erhebliche Verringerung des Aufwandes an Bohrarbeit, sondern auch, daß die für die Ausfüllung des Hohlraums im Bohrlochkörper erforderliche Menge an Kunstharz-Füllstoff-Gemisch auf einen Bruchteil — etwa die Hälfte — verringert werden kann. Das ergibt wieder, daß sich die an sich bereits geringe Schwindung des Kunststoffkörpers bei seinem Erhärten praktisch überhaupt nicht mehr auswirkt.

Die für die Durchführung des neuen Verfahrens verwendeten Patronen können z. B. aus Kunststoff, jedenfalls einem durch den von der Ankerstange ausgeübten Druck zerstörbaren Werkstoff, bestehen. Gegebenenfalls können sie an geeigneten Stellen um ihren Umfang verteilt mit längsgerichteten Schwächungslinien versehen sein. Ferner können die Patronen zweckmäßig in axialen Abständen voneinander außen Längsrippen aus nachgiebigem Werkstoff aufweisen, die sich elastisch gegen die Bohrlochwandung legen und die gefüllten Patronen im Bohrloch halten, bis die Einführung der Ankerstange erfolgt.

Es wäre ferner auch möglich, die Patrone durch Querwände in axialen Abständen in Abteile zu unterteilen, deren jedes eine Komponente des herzustellenden Teiges, nämlich das eine flüssige Kunstharze und den Beschleuniger, das andere pulverförmigen Füllstoff und das dritte den Härter enthält, wobei die Mischung dieser drei Komponenten erst beim Eindrehen der Ankerstange, aber trotzdem in im Augenblick des Gebrauchs vollkommener Weise erfolgt. Dieses Voneinandergetrennthalten der Komponenten ist auch von Wichtigkeit für die sich daraus ergebende Lagerfähigkeit der Patrone.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wäre es auch möglich, die Kunststoffpatronen durch in axialer Richtung verlaufende Wände in Abteile zu unterteilen, die die verschiedenen Komponenten aufnehmen, die dadurch beim Eindrehen der Ankerstange in die Patrone fortlaufend in den richtigen Anteilen zusammengebracht werden.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen beim Ankerausbau von Grubenräumen in ihren Bohrlöchern über einen im Bohrlochtiefsten eingebrachten Kunststoffkörper, der aus einem in einer durch das Eintreiben der Ankerstange zerstörten Patrone enthaltenen kalt härtbaren Kunstharzmaterial gebildet wird, dadurch gekennzeich net, daß die Kunstharzkomponente mit einem inerten Füllstoff so weit angedickt wird, daß eine zähflüssige Masse entsteht, mit dem Härter in voneinander getrennten Abteilen der Patrone in das Bohrlochtiefste eingebracht und dort nach Zerstörung der Patrone unter Drehen der Ankerstange gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der inerte Füllstoff einer Kunststoffkomponente in der anteiligen Menge von 50 bis 80 % der Gesamtmenge zugesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Füllstoff sowie gegebenenfalls der Beschleuniger in von den die anderen Komponenten aufnehmenden Abteilen getrennten Patronenabteilen in das Bohrlochtiefste eingebracht werden.

4. Ankerstange zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkopf durch auf seinem Umfang gebildete Vorsprünge und Einsprünge, vorzugsweise in Form einer oder mehrerer umlaufender Spiralrippen, als Mischschnecke ausgebildet ist.

5. Patrone zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Wandung mit über deren Umfang verteilten, in axialer Richtung verlaufenden Schwächungslinien versehen ist.

6. Patrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in axialen Abständen äußere Längsrippen aus nachgiebigem Werkstoff aufweist, die sich elastisch gegen die Bohrlochwandung legen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 855 440, 863 833,
863 835;

»Coal Age«, Oktoberheft 1958, S. 138.

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