DE1240490B

DE1240490B - Spreizanker fuer den Grubenausbau

Info

Publication number: DE1240490B
Application number: DE1963B0072759
Authority: DE
Inventors: Rudolf Stahl
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1963-07-19
Filing date: 1963-07-19
Publication date: 1967-05-11

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21d

Deutsche KL: 5c-21/00

Nummer: 1240 490

Aktenzeichen: B 72759 VI a/5 c

Anmeldetag: 19. Juli 1963

Auslegetag: 18. Mai 1967

Die Erfindung bezieht sich auf den Ankerausbau von Grubenräumen.

Die Wirksamkeit des Ankerausbaus ist entscheidend von der Verankerung der Anker im Bohrlochtiefsten abhängig.

Diese Verankerung erfolgt nach dem derzeitigen Stand der Technik entweder nach dem sogenannten Klebankerverfahren, bei welchem das Ende der Ankerstange im Bohrlochtiefsten durch ein kalt härtbares Kunstharzmaterial mit der Bohrlochwandung verklebt wird, oder nach dem Spreizankerprinzip mittels eines nach dem Einbringen der Ankerstange durch eine zweckentsprechende Vorrichtung gegen die Bohrlochwandung verspreizten bzw. verkeilten Spreizkopfes.

Bei dem Klebankerverfahren, welches eine vorzügliche Haftung des Ankerkopfes im Bohrlochtiefsten zu erreichen ermöglicht, ist ein Wiederrauben des Ankers, nachdem er seine Aufgabe erfüllt hat, nicht möglich. Allenfalls kann bei der bekannten zweiteiligen Ausbildung eines solchen Klebankers die Ankerstange durch Herausschrauben aus dem im Bohrloch verbleibenden Ankerkopf wiedergewonnen werden.

Spreizanker können dagegen durch Wiedereinziehen der gegen die Bohrlochwandung verspreizten, den Spreizkopf bildenden Körper zusammen mit dem Spreizkopf wiedergeraubt werden. Bei Spreizankern macht andererseits aber die sichere Verankerung des Spreizkopfes im Bohrlochtiefsten größere Schwierigkeiten, weil die erzielbaren Haftkräfte, die, wenn der Anker seine Aufgabe erfüllen soll, wenigstens so groß sein müssen, daß sie das Gegengewicht zu der voraussichtlichen größten Lastaufnahme des Ankers bilden bzw. der Zugfestigkeit der Ankerstange entsprechen sollen, weitgehend von der Beschaffenheit der Innenwandung des Bohrloches bzw. allgemein von der Haftreibungszahl zwischen dem Gestein und dem darauf aufgepreßten Stahlkörper des Spreizkopfes abhängen, die verhältnismäßig klein ist.

Hinzu kommt, daß die Größe der insgesamt wirksam werdenden Haftfläche durch die Unebenheiten der Bohrlochwandung verringert wird bzw. die Außenflächen der Spreizkörper dem Gestein nur örtlich mit einer entsprechend vergrößerten spezifischen Flächenpressung anliegen.

Es ist deshalb in vielen Fällen nicht möglich, mit Sicherheit eine Haftkraft zu erreichen, die — insbesondere bei steigender Lastaufnahme — ein Rutschen des Ankerkopfes verhindert.

Dieser Erfolg wird auch dann nicht in auch nur einigermaßen zufriedenstellender Weise erreicht, wenn, wie das bereits vorgeschlagen wurde, die Klemm-Spreizanker für den Grubenausbau

Anmelder:

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

Als Erfinder benannt:
Rudolf Stahl, Essen

backen des Spreizankers außen mit einer dünnen Haut aus einem unter Druck verformbaren Werkstoff, wie Gummi, überzogen werden, wobei, weil die Klemmbacken in axialer Richtung zur Anlage an die Bohrlochwandung gelangen, der Gummi, aus dem diese Zwischenschicht besteht, automatisch verdrängt wird. Gemäß der Erfindung, durch welche die Nachteile bzw. Unsicherheitsmomente der bekannten Spreizanker ausgeschaltet werden, werden ebenfalls die zur Anlage an die Bohrlochwandung gelangenden Flächen des Spreizankers mit einer Zwischenschicht aus verformbarem Werkstoff versehen, durch deren besondere Anordnung und Ausbildung erzielt wird, daß über diese Zwischenschicht erst in einer späteren Phase des Verspannens des Ankers der Reibungsund Formschluß mit der Bohrlochwandung erzeugt wird, wobei die Verformung der Zwischenschicht des Werkstoffs so gering ist, daß zwar der angestrebte Formschluß an der Bohrlochwandung erreicht wird, andererseits aber ein die Zwischenschicht wirkungslos machendes Fließen des Materials, aus welchem diese besteht, nicht eintritt.

Gemäß der Erfindung besteht die Zwischenschicht aus einem in ringsum durch die Randbereiche von in den Spreizbacken gebildeten Ausnehmungen eingeschlossenen, über diese Randbereiche nach außen vorspringenden Körper aus einem relativ schwer verformbaren und scherfesten Werkstoff, der sich nur durch die beim Setzvorgang in radialer Richtung auftretenden starken Kräfte merklich verformt, während

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Claims

er den etwas geringeren spezifischen Belastungen in axialer Richtung noch ohne wesentliche Formänderung widersteht. Diese Zwischenschicht kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in entsprechenden Teilabschnitten von vornherein, z.B. durch Aufvulkanisieren oder Aufkleben, an den der Bohrlochwandung zugekehrten Flächen der Spreizbacken befestigt sein. Durch das Vorhandensein dieser Zwischenschicht von in jedem Fall geringerer Härte als der des Gesteins der Bohrlochwandung wird unter Vermeidung örtlicher Unterschiede unabhängig von allen Ungleichmäßigkeiten, insbesondere aus deren der Bohrlochinnenwandung, die spezifische Flächenpressung, welche der Spreizkopf auf die Bohrlochinnenwandung ausübt, vergleichmäßigt. Als Werkstoffe für die Zwischenschicht sind alle solchen geeignet, deren Haftreibung auf das Gestein mit zunehmender Belastung stärker anwächst als die von Stahl auf Gestein, die ferner eine hohe Zähigkeit und gute Scherfestigkeit aufweisen und sich erst bei stärkerer Belastung und auch dann nur so geringfügig verformen, daß zwar der angestrebte gleichmäßige Formschluß mit der Bohrlochwandung erzielt wird, es andererseits aber nicht möglich ist, daß etwa das Material der Zwischenschicht aus dem Zwischenraum zwischen der Umfläche des Spreizkopfes und der Bohrlochwandung herausgequetscht wird. Besonders geeignete Werkstoffe für die Zwischenschicht sind Hartkautschuk oder Duroplaste mit damit äquivalenten Eigenschaften. Die bereits durch die Zwischenschicht als solche erzielte gute Haftwirkung kann noch weiter verbessert werden, wenn die zur Anlage an die Bohrlochwandung gelangende Außenfläche des die Zwischenschicht bildenden Körpers mit einem Haftvermittler (Kleber) versehen wird, der dann vorzugsweise bis zur Verwendung beim Einbringen des Ankers in an sich bekannter Weise durch eine abziehbare Schutzfolie gegen vorzeitiges Erhärten geschützt wird. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit ist die, als Zwischenschicht einen durch Wärmeeinwirkung verformbaren oder in einem Lösungsmittel lösbaren Stoff zu verwenden, welcher vor dem Setzen des Ankers, in dem einen Fall durch Erwärmen erweicht, in dem anderen Fall durch ein geeignetes Lösungsmittel oberflächlich angelöst wird. Der bereits bei Spreizankern der üblichen Ausbildung durch die Zwischenschicht gemäß der Erfindung erzielte Erfolg hinsichtlich der Haftwirkung des Ankers wird in noch vollkommenerer Weise durch Anwendung der vorstehend beschriebenen Maßnahmen auf Spreizanker von an sich bekannter Konstruktion, deren Spreizbacken durch ein Paar von gegenläufig bewegten Spreizkörpern (Kegelstümpfen, Pyramidenstumpfen, Keilen od. dgl.) ohne Relativbewegung zwischen Spreizankerkopf und Lochwandung aufgespreizt werden, erzielt, weil bei in dieser Weise ausgebildeten Spreizankern die Flächenpressung ohnehin bereits erheblich vergleichmäßigt ist. Im Falle solcher Spreizköpfe ist eine weitere Verbesserung der Wirkung noch dadurch möglich, daß die Umfiächen des Spreizkopfes in dessen axialer Richtung leicht ballig ausgestaltet sind. Hierdurch wird eine absichtliche Differenzierung der spezifischen Flächenpressung, nämlich Vergrößerung derselben in dem mittleren Bereich der axialen Länge des Spreizkopfes herbeigeführt, die die Haltewirkung des erfindungsgemäß vorgesehenen Zwischenkörpers noch weiter erhöht. In den Abbildungen sind Ausführungsformen von Spreizankeranordnungen gemäß der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Element des Spreizkopfes und den Zwischenkörper; A b b. 2 ist ein Längsschnitt durch den in das Bohrloch eingesetzten Teil eines Spreizankers mit üblichem Spreizkopf; Abb. 3 zeigt in der Abb. 2 entsprechender Darstellung einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Spreizanker, dessen Spreizkopf durch zwei einander entgegengerichtet wirkende Spreizkörper gespreizt wird; Abb. 4 ist ein Schnitt in der Ebene der Pfeile der Abb. 3. In den Abb. 1 und 2 ist mit α ein Element des Spreizkopfes, mit b das Zwischenelement gemäß der Erfindung bezeichnet, welches dem Profil des Spreizelementes α angepaßt gestaltet ist. Bei der in Abb. 2 ersichtlichen Ausführungsform ist das Zwischenelement zum Teil in eine seitliche Umfangsausnehmung des Spreizelementes α versenkt Das Herausspreizen der Spreizelemente erfolgt durch Drehen der Ankerstange d. Bei der Ausführungsform gemäß den Abb. 3 und 5 ist eine durch zwei entgegenwirkende Ausspreizkörper c' und c" von dreieckig prismatischer, sich verjüngender Gestalt, die in entsprechend gestalteten Ausnehmungen der Spreizelemente α geführt sind, gebildete Spreizvorrichtung vorgesehen. Durch Drehen der Ankerstange bewegt sich der obere Spreizkörper c' auf den unteren Spreizkörper hin, und der Spreizvorgang erfolgt derart unter weitgehender Vergleichmäßigung des Flächendruckes der Spreizkörper α bzw. Übertragung des Flächendruckes derselben über die Zwischenelemente b auf die Bohrlochwandung. Patentansprüche:

1. Spreizanker für den Grubenausbau, dessen Klemmbacken an ihren zur Anlage an die Bohrlochwandung gelangenden Flächen eine Zwischenschicht aus unter Druck verformbarem Werkstoff aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem im ringsum durch die Randbereiche von in den Spreizbacken gebildeten Ausnehmungen eingeschlossenen, über diese Randbereiche nach außen vorspringenden Körper aus einem relativ schwer verformbaren und scherfesten Werkstoff besteht, der sich nor durch die beim Setzvorgang in radialer Richtung auftretenden starken Kräfte merklich verformt, während er den etwas geringeren spezifischen Belastungen in axialer Richtung noch ohne wesentliche Formänderung widersteht.

2. Spreizanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper auf seiner zur Anlage an die Bohrlochwandung gelangenden Seite mit einem Haftvermittler (Kleber) versehen ist, der vorzugsweise bis zum Setzen des Ankers durch eine abziehbare Schutzfolie gegen vorzeitiges Erhärten geschützt wird.

3. Spreizanker nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper aus einem in einem Lösungsmittel lösbaren Stoff besteht und seine Außenfläche vor dem Setzen