DE1207910B - Gebirgsanker mit ausdehnungsfaehiger Befestigungsvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21d

Deutsche Kl.: 5 c-11

Nummer: 1207 910

Aktenzeichen: D 28173 VI a/5 c

Anmeldetag: 22. Mai 1958

Auslegetag: 30. Dezember 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gebirgsanker mit ausdehnungsfähiger Befestigungsvorrichtung, der zusammen mit einem eine fließbare Masse enthaltenden Behälter ins Gebirge einführbar ist, wo sich die Masse in den zwischen dem Gebirge und dem Anker bestehenden Hohlraum ergießt.

Gebirgsanker und ihre Verwendung sind an sich bekannt; gewöhnlich bestehen sie aus einer Kopfschraube von etwa 90 bis 150 cm Länge und einer ausdehnungsfähigen Befestigungsvorrichtung, die miteinander verschraubt sind. In einem First wird ein derartiger Anker in ein gebohrtes Loch eingesetzt, wobei die Befestigungsvorrichtung am Innenende des Loches und eine große Scheibe gegen den Ankerkopf liegen und mit dem First der Strecke in Berührung stehen. Danach wird die Befestigungsvorrichtung auseinandergedrückt und kommt dabei mit den Seitenwänden des Loches in festen Eingriff; der Anker wird dabei zwischen der Scheibe und der Befestigungsvorrichtung auf Zug beansprucht. Der Einbau dieser Anker in mehreren Löchern des Firsts dient auf diese Weise einer Befestigung der Firstschichten, so daß ein Herabfallen des Gesteins vermieden wird.

In einigen Fällen ist jedoch der First gebräch und neigt schließlich bei Berührung mit Luft abzusplittern, zu zerfallen oder sich abzuspalten, so daß der Gebirgsanker aus den Löchern infolge eines Nachgebens des Gebirges an der Befestigungsvorrichtung herausfallen kann. Bei dieser Art von Firstschichten stellen die Anker bislang nur eine vorübergehende Stütze für den First dar, dessen Wirksamkeit mit der Zeit nachläßt. Aus diesem Grund kann bei dieser Art von Dachschichten der Einbau von Ankern, die nicht zementiert oder eingegossen werden, nur dort Anwendung finden, wo der Stollen kein bleibender Teil des Grubenausbaus sein soll. Auch in diesen Fällen sind nicht zementierte und nicht eingegossene Anker bei Schichten unzulässig, die bei Berührung mit der Luft brüchig werden oder sich abspalten können. Wegen ihres Gewichts können solche Gebirgsanker sehr gefährlich sein.

Es ist bereits ein Zementierverfahren für Gebirgsanker bekannt, bei dem als härtendes Bindemittel dünner Zementschlamm, Zementmörtel, Beton oder wasserarmer Mörtel verwendet wird. Die Grundlage all dieser Materialien ist jedoch ein fester hydraulischer Kalk, der unter Luftabschluß aufbewahrt und vor dem Gebrauch mit einer gewissen Wassermenge vermischt werden muß. Die zuvor aufgezählten Massen, die je nach ihrer Konsistenz dünn- oder zähflüssig sind, werden also vor ihrer Anwendung im Gebirgsanker mit ausdehnungsfähiger
B ef estigungs vorrichtung

Anmelder:

Joseph B. Dempsey, Marietta, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Joseph B. Dempsey, Marietta, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Januar 1958 (707 988)

Gebirge mit Wasser vermischt, da sie in einem trocknen, pulverförmigen Zustand angeliefert und aufbewahrt werden. Sobald diese Vermischung mit Wasser stattgefunden hat, sind sie nicht mehr lagerfähig, sondern müssen verbraucht werden. Um den Härtungsprozeß zu beschleunigen, können Wasserglas oder ähnliche Mittel zugesetzt werden.

Das Anrühren von pulverförmigen Massen im richtigen Verhältnis mit Wasser, wie es bei der Herstellung von Zementschlamm, Zementmörtel, Beton oder Mörtel unbedingt erforderlich ist, ist ein unter Tage nicht leicht auszuführender Arbeitsgang, den man auszuschalten wünscht.

Der Einbau von eingegossenen Gebirgsankern in den First wird derart vorgenommen, daß eine Kapsel mit einem entsprechenden Vergußmaterial in ein Loch des Firsts gemeinsam mit dem Anker, und zwar von diesem eingesetzt wird. Wenn der Anker und die Kapsel eingesetzt sind, wird die letztere z. B. durch einen Druck gegen das Ende des Ankers geöffnet, so daß das Vergußmaterial infolge seiner Schwere in den vom Anker ausgefüllten Raum im Loch fließen kann. Der Anker weist eine Dichtung auf, die unterhalb der ausdehnungsfähigen Befestigungsvorrichtung an seinem oberen Ende montiert ist; die Dichtung steht mit der Wand des Loches im Eingriff, so daß sie einen Abschluß für das Vergußmaterial innerhalb des Loches an der Befestigungsvorrichtung bildet, bis dieses hart geworden ist.

509 760/57

Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, einen eingegossenen oder zementierten Gebirgsanker zu schaffen, bei dem die zuvor erläuterten Nachteile des Abspaltens oder Zerbröckeins des im Ankerloch anstehenden Gebirges wirksam überwunden sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, für den Einbau eines Gebirgsankers in dem First ein Vergußmaterial anzugeben, das auf einfache Weise ohne spezielle Geräte, z. B. ohne Spritzen od. dgl. eingebracht werden kann.

Bei dem Gebirgsanker der eingangs beschriebenen Art wird gemäß der Erfindung eine Masse aus einem Kunstharz angewendet, das nur bei Zusatz eines Härtemittels abbindet.

Das Härtemittel kann gemäß der Erfindung in einem zusätzlichen zerbrechlichen Behälter untergebracht sein. Vom Anker kann gemäß der Erfindung eine Dichtung gehaltert sein, die bei Einführung des Ankers ins Gebirge sich flüssigkeitsdicht ans Gebirge anlegt.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Vertikalschnitt durch ein Loch des Firsts, in dem ein Gebirgsanker eingebaut ist;

F i g. 2 ist ein Teilschnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1, in dem eine Dichtungsscheibe unter Druck mit dem Ankerloch im Eingriff steht;

F i g. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1;

F i g. 4 ist ein Aufriß eines teilweise aufgebrochenen Kunstharzbehälters;

F i g. 5 ist ein teilweise aufgebrochener Aufriß eines Härtemittelbehälters.

Beim Einbau wird der Gebirgsanker mit einer aufgebrachten Scheibe 54 nach oben in das gebohrte Loch 10 eingeschoben, bis die Scheibe mit dem First 12 in Berührung kommt. Hierbei berührt das obere Ende eines Keils 22 die Unterseite des Querstücks 32 eines Bügels 28, der zwei Teile 24 zusammenhalt, und nimmt diese in Längsrichtung mit, wenn der Anker nach oben in das Loch 10 hineingeschoben wird. Vor dem Einsetzen sind die Teile 24 etwas auseinandergespreizt, so daß beim Eindrücken nach oben in das Loch 10 die zugespitzten, unteren Ränder 40 dieser Teile gegen die Seitenflächen des Loches drücken und mit diesen im Eingriff stehen, so daß nach dem Einsetzen der Anker von diesen festgehalten wird. Nachdem der Anker mit seiner ganzen Länge eingesetzt ist, wird die Schraube 16 etwas nach unten gezogen, wobei die Keilflächen 42 des Keils 22 gegen die Teile 24 drücken und sie auseinanderschieben, so daß sie in festen Eingriff mit den Seitenwänden des Lochs 10 kommen. Die Schraube 16 wird dann z. B. von einem passenden Maschinenwerkzeug (nicht gezeigt) gedreht, das auf den Vierkant 52 des Ankerendes 48 aufgesetzt wird; dadurch wird die Scheibe 54 nach oben in Anlage mit dem First 12 gebracht und danach der Keil 22 nach unten in Eingriff mit den beiden Teilen 24 gezogen; diese werden hierdurch in entgegengesetzten Richtungen in einen noch festeren Eingriff mit den Seitenwänden des Loches gebracht.

Die zuvor genannten Schritte sind das übliche Verfahren zum Einsetzen eines Gebirgsankers. Wie man sieht, sind die Seitenwände des Loches 10 an der Befestigung 18 jedoch der Luft ausgesetzt; falls das Gebirge 14 bei Luftzutritt mit der Zeit bröcklig wird und sich abspaltet, wird der Eingriff der Befestigung an den Seitenwänden des Loches locker, so daß der gesamte Anker herausfallen kann.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird beim Einbau die Schicht 14 luftdicht abgeschlossen, die unmittelbar über und unter der Befestigung 18 erfaßt wird. Beim Einbau wird auch die Luft von dem Loch ferngehalten, sobald der Anker eingesetzt ist. Um einen dauerhaften Einbau zu erzielen, wird gemäß der Erfindung ein fließbarer Kunststoff gemeinsam mit einem Härtemittel rund um den Keil 22 und den ausdehnungsfähigen Körper 20 eingebracht, wenn sich die Befestigungsvorrichtung im Loch 10 an ihrem Platz befindet. Vorzugsweise ist dieses Material in Wasser unlöslich, weil das Gebirge häufig feucht ist. Zu den für diesen Zweck brauchbaren Stoffen gehören Kunstharze, die bei Zusatz eines Härtemittels aktiviert werden; sie sind für diese Zwecke besonders geeignet, da sie leicht handzuhaben sind.

Zum Beispiel kann man als Vergußmaterial eine Mischung von einem durch Sprühen getrockneten Kondensationsprodukt des Melamin-Formaldehyds (z. B. nach Beispiel 1 der USA.-Patentschrift 2 318 121) mit einer wäßrigen Lösung eines sauren Härtemittels, z. B. Oxalsäure oder Amoniumsulfat verwenden. Es können 100 Teile Kunstharz mit einer Lösung von 1 Teil Oxalsäure in 60 Teilen Wasser oder von 5 Teilen Ammoniumsulfat in 45 Teilen Wasser gemischt werden.

Ein anderes Vergußmaterial kann durch Mischung eines Epoxyharzes (nach der USA.-Patentschrift 2 500 600) mit einem Aminhärtemittel hergestellt werden. In einem besonderen Fall werden 100 Teile »Epon 828« (ein flüssiges Biphenol-A-Ephichlor-

hydrinharz) und 10 Teile Diäthylentriamin als Härtemittel gemischt. _

Andere Kunstharze, die man benutzen kann, sind Phenol-Formaldehyd, Phenol-Furfurol, Furfurylalkohol, Harnstofformaldehyd und Polyesterharze, z.B.

Polyäthylenmaleatadipat, das mit »Styrol« modifiziert ist.

Eine bevorzugte Anordnung zur Handhabung derartiger Harze ist in den Fig. 1, 4 und 5 zu sehen. Das Kunstharz selbst ist in einem Behälter oder einer Kapsel 56 untergebracht, die, wie in F i g. 4 zu sehen ist, ein derartiges Fassungsvermögen aufweist, daß sie die gewünschte Menge Kunstharz enthält und das Härtemittel aufnehmen kann, damit letzteres vor dem Einbringen in das Loch des Firsts mitdemersteren

vermischt werden kann. Das Härtemittel kann im Behälter 56 durch eine zerbrechliche Kammer oder Kapsel abgetrennt aufbewahrt werden; wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Härtemittel innerhalb eines getrennten Behälters 58 untergebracht.

Vor dem Einbau sind die Behälter 56 und 58 mit Kappen 60 bzw. 62 verschlossen. Wenn der Anker benutzt werden soll, werden die Kappen 60 und 62 abgenommen; das Härtemittel wird im Behälter 56 eingeschüttet und verrührt, oder beide werden auf

andere Weise gründlich durchmischt, indem z. B. die Kappe 60 wieder aufgesetzt und der Behälter geschüttelt wird, vorausgesetzt, daß die Mischung derart dünnflüssig ist, daß ein solcher Vorgang möglich ist. Der die Mischung enthaltende Behälter 56 wird dann in das Loch 10 eingeschoben und durch die Einführung des Ankers auf normale Weise nach oben gedrückt. Die Kappe 60 kann vor dem Einsetzen in das Loch am Behälter 56 entfernt sein; um

Zeit zu sparen, setzt man vorzugsweise den Behälter mit offenem oberen Ende in das Loch ein.

Der Behälter 56 wird durch Berührung mit der Schicht, von der das obere Ende des Loches 10 begrenzt ist, geöffnet, so daß die Mischung innerhalb des Loches 10 infolge der Schwerkraft um den Anker herumfließen kann. Zu diesem Zweck ist der Behälter am besten aus einem zerbrechlichen oder brüchigen Material, z. B. aus Glas, entsprechendem Kunststoff od. dgl. hergestellt.

Ferner ist eine Abdichtung 64 vorgesehen, die mit der Wand des Loches nahe an und unter dem ausdehnbaren Körper 20 in Eingriff kommt, um die Kunstharzmischung im Loch in der Umgebung des Keils 22 und des ausdehnbaren Körpers festzuhalten. Die Abdichtung 64 enthält eine starre Scheibe 66, die im Gleitsitz am oberen Ende der Schraube 16 angebracht und gegenüber einer Verschiebung nach unten in einer Stellung kurz unter dem Körper 20 durch Vorsprünge 68 od. dgl. gesichert ist. Auf der Scheibe 66 ist an der Schraube eine biegsame Abschlußscheibe 70 angebracht, die vorzugsweise aus natürlichem Schaumgummi, synthetischem Gummi oder Kunststoff besteht.

Die Dichtungsscheibe soll eine relativ große Dicke z. B. von 18 mm aufweisen, so daß eine gleichmäßige Radialbewegung bei Druck möglich ist. Je nach Wunsch ist auf der Schraube oberhalb der biegsamen Abschlußscheibe 70 im Gleitsitz eine obere starre Scheibe 72 angebracht.

Arbeitsweise

Wie bereits angegeben, wird der offene Behälter 56 mit vermischtem Kunstharz und Härtemittel in das Loch 10 oberhalb der Befestigungsvorrichtung mit dieser eingeschoben, wie in Fig. 1 zu sehen ist. Das Loch 10 ist zuvor bis zu einer vorgegebenen Tiefe in dem First ausgebohrt, so daß die Schicht, die das obere Ende des Loches abschließt, mit dem Behälter bei der Bewegung nach oben in Berührung kommt; auf diese Weise wird der Behälter gerade kurz bevor oder in dem Augenblick zerbrochen, in dem der Anker vollständig in das Loch eingesetzt ist.

Nach dem vollständigen Einsetzen des Ankers dreht der Bedienende den Vierkant 52 und bewirkt eine Ausdehnung der Befestigungsvorrichtung. Bei dieser Ausdehnung verschiebt sich der Keil 22 auf der Schraube 16 nach unten. Die biegsame Abschlußscheibe 70 wird gegenüber einer Bewegung nach unten auf der Schraube von der unteren starren Scheibe 66 in einer Lage festgehalten, in der sie mit dem unteren Ende des Keils 22 in Eingriff kommt. Wenn keine obere starre Scheibe 72 vorhanden ist, kommt die biegsame Abschlußscheibe 70 unmittelbar mit dem unteren Ende des Keils in Berührung. Wenn man die obere starre Scheibe 72 benutzt, wird diese vom unteren Ende des Keils berührt, die ihrerseits die biegsame Abschlußscheibe radial gegen die angrenzende, das Loch bildende Schicht und die Außenfläche der Schraube drückt, wie in F i g. 2 zu sehen ist.

Der Preßsitz der biegsamen Abschlußscheibe 70, der durch die Ausdehnung der Befestigungsvorrichtung hervorgerufen ist, dient dazu, zwangläufig das Vergußmaterial einzusperren, das unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem geöffneten oder zerbrochenen Behälter in den Raum innerhalb des Loches 10 hineinströmt und so den Körper 20 und den Keil 22 umgibt. Die Ausdehnung der Befestigungsvorrichtung und der dadurch entstehende Druck der biegsamen Abschlußscheibe 70 wird auf einfache Weise hergestellt, bevor das Vergußmaterial die Abschlußscheibe nach dem Ausfließen aus dem zerbrochenen Behälter erreicht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gebirgsanker mit ausdehnungsfähiger Befestigungsvorrichtung, der zusammen mit einem eine fließbare Masse enthaltenden Behälter ins Gebirge einführbar ist, wo sich die Masse in den zwischen dem Gebirge und dem Anker bestehenden Hohlraum ergießt, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus einem Kunstharz besteht, das nur bei Zusatz eines Härtemittels abbindet.

2. Gebirgsanker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtemittel in einem zusätzlichen zerbrechbaren Behälter (58) untergebracht ist.

3. Gebirgsanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mechanisch spreizbar ist.

4. Gebirgsanker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Anker eine Dichtung (70) gehaltert ist, die bei Einführung des Ankers ins Gebirge sich flüssigkeitsdicht ans Gebirge anlegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 916 286, 955 678;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1008 234;
österreichische Patentschrift Nr. 184 887.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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