DE1433241A1 - Verfahren zum Befestigen von Gebirgskoerpern aus gebraechen bis lockeren Gesteinen und Mineralien,in dem Grubenbaue aufzufahren sind - Google Patents

Description

• "Verfahren zum Befestigen von Gebirgskörpern aus gebrächen bis lockeren Gesteinen und Mineralien, in dem Grubenbaue aufzufahren sind" Verfahren züm Befestigen von Gebirgskörpern aus gebrächen bis lockeren Gesteinen und Mineralien, in denen durch abschlagsweises Hereingewinnen eines Gebd.rgsausbruches Grubenbaue aufzufahren sind, hat der Bergbau bereits entwickelt. Diese Verfahren verfolgen den Zweck, dem Gebirgskörper wenigstens im Bereich des Ausbruches und bevor der Ausbau des Grubenraumen eingebracht wird, eine hinreiohende Standfestigkeit zu verleihen, die er infolge seiner gebrächen bis lockeren Eigenschaft zunächst nicht besitzt, damit der Ausbruch durob dieae Befestigung gegan Hereinbrechen von Lockeramanaen gesichert ist. In einem derart für das Auffahren den Grubenraumes vorbereiteten Gebirgskörper kann das eigentliche Auffahren des Grubenraumee mit im wesentlichen ausreichender Geschwindigkeit erfolgen, weil das bei nicht entsprechend verfestigtem Gebirgskörper erforderliche sofortige Ausbauen auch kleinster freigelegter Ausbruchflächen oder das Eintreiben von Ausbau bevor der Aubruch vorgenommen wird, etwa in Form der bekannten Getriebezimmerung fortfällt. Es ergibt sich also, daß die hier zu erörtenden Verfahren nur der Vorbereitung des Gebirgskörpers für das Ausbrechen der aufzufahrenden Grubenbaue dienen, jedoch nichts mit Ausbauverfahren selbst zu tun haben, bei denen auch gebräche bis lockere Gebirgskörper nach dem Herstellen des Ausbruches gegen Hereinbrechen gesichert werden. Die bLer in Rede stehenden Verfahren sind in verschiedenen Formen bekanntgeworden. So ist bereits vorgeschlagen worden, Gebirgskörper dadurch zu befestigen, daß ihre Hohlräume mit Zementleim bzw. Zementmilch oder anderen fließfähigen und ,_h verfestigenden Klebern, beispielsweise auf Kunstharzbatis ausgefüllt werden, wobei-diese Kleber mit Hilfe von Bohrlöchern eingebracht werden. Dieses Verfahren ist unverhältnismäßig kostEpieligg weil erhebliche Mengeryan Kleberg erforderlich werden, da sie auch in entfernte Bereiche und den Bereich des eigentlichen Abschlages im Gebirgskörper eindringen93 also -dort, wo dieser gar nicht verfestigt -werden soll. Zudem sind sie nur dort anwendbar, wo auch ein zusammenhängendes Kluftsystem oder Porensystem vorliegt. Das ebenfalls bekannte Gefrieren -von wasserführenden5 lockeren Gebirgskörpern zur Bildung eines standfesten Frostkörpers ist einerseits nur dort durchzuführen, wo hinreichende gefrierbare Wassermengen anstehen, erfordert andererseits aber auch einen derart großen technisch Aufwand an Gefriereinrichtungen, daß es nur für Sondernfälle in Betracht kommt. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein gegenüber den bisher bekannten Befestigungsverfahren leichter durchzuführendes und billigeres Verfahren anzugeben, bei dem es A gleichgültig ist, ob der Gebirgekörper zusammenhängende Itren-oder lOuftsysteme aufweist oder gefrie4rbares Wasser enthält, das also allgemeiner Anwendung überall dort fähig ist, wo lockeres bis gebräches Gebirge ansteht, in dem durch abschlageweises Hereingewinnen eines Gebirgsausbruches Grubenbaue mit ausreichender Geschwindigkeit unter der erforderlichen Sicherheit aufzufahren sind. Dieses Verfahren ist vor allem, wenn auch nicht ausschließlich, zum Auffahren von Flöz- und Abbaustrecken sowie von Gewinnungsstößen unter Verhältnissen bestimmt, bei denen die Kohle insbesondere in steiler bis halbsteiler Legerung aufgelockert ist und deshalb zum Auslaufen neigt oder bei denen gebräche Nebengesteineschichten freigelegt werden müssen. Diese Aufgabe löst die Erfindung gemäß ihrem Grundgedanken dadurch, daß mindestens in der Firsle des Ausbruches für den aufzufahrenden Grubenbau im wesentlichen parallel zu deesen Äuffahrrichtung Bohrlöcher vorgetrieben und die Bohrlöcher mit mit ihren Stößen verklebten zugfesten Körpern zur Bildung einer befestigten-Grenzschicht zwischen dem herzustellenden Ausbruch und dem anschließen gqbrächen bis lockeren Gebirgskörper ausgefüllt werden. 4 Durch die Erfindung wird eine gezielte Verfentigung des anstehenden Gebirgakörpers möglich, die nur dort etattfindeti wo sie wirklich erforderlich ist* Tatsächlich gelingt es mit dem erfindungegemäßen Verfahrent in dem noch nicht durch den Ausbruch freigelegten Gebirgakörper eine Verbundzone aus den mit einem Klebstoff und den zugfesten Körpern ausgefüllten Bohrlöchern und den anschließenden, mindestens teilweise unveränderten# d.h. gebrächen bis lockeren Bereichen des Gebirgekörpers herzustellen, so daß bei vom Einzelfall abhängiger Wahl den Abstandes der Bohrldoher diene Zone ohne Gefahr freigelegt worden kann. Das Herställen deseiegentlichen Ausbruohes in dem diesseits dieser Zone liegenden Bereich das Gebirgekörpers ist daher nunmehr ohne Gefahr und unter der Erleichterung der Heimingewinnungsarbeit, die ein gebrächer bis lockerer Gebirgakörper bietet, möglich. Unter Gr«ubenbauen werden dabei im vorliegenden Zusammenhang bergmännieche Hohlräume im weitestens Sinne verstanden, gleichgültig ob sie im Zuge des Abbauesq beispielsweise in einem Streb, oder zur Herstellung von Ausrichtungs- und Vorrichtungsbauen aufgefahren werden. Dabei können die Bohrlöoher sowohl parallel zu der Auffahrrichtung als-auch mit einer*gewissen Neigung nach außen von dem später herzustdllenden Ausbruch vorgetrieben.werdeng was grundsätzlich bevorzugt wird. Nach bevorzugter Ausführungsform. des erfindungegemäßen Verfahrens worden die Bohrlöcher mit den Abschlag des Gebirgsausbruches übersteigender Tiefe hergestellt. Das geschieht aus Sicherbeitagründeng damit die Abschläge nicht unbeabsiobtigt über die oben beschriebene befeatigtä Verbundzone hinaus gelangt. Überall dort# wo diese befestigte Zone eine von dem einzelnen Bohrloch aus nicht hinreichend zu beherrschende Stärke er- - halten muß$. empfiehlt die Erfindung, die Bohrlöcher gegeneinander versetzt anzuordnen und vorzutreiben. Dadurch kann die befestigte Zone mit einer beliebigent jedenfalls aber dem Einzelfall angemessenen Dicke hergestellt werden. Im einzelnen kann das Verkleben der zugfeesten Körper in den Bohrlöchern im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Eine Möglichkeit betteht darin, die Bohrlöcher ganz oder teilweise mit einem vorzugsweise kalthärtenden Klebstoff auszufüllen, die zugfesten Körper in die Bohrlöcher einzubringen und dann die Bohrlöcher ggf. nach außen abzudichten. Das Abdichten der Bohrlöcher ist natürlich nur dann erforderlich, wenn der Klebstoff Infolge seiner Konzia4jenz -unter dem Einfluß der Schwerkraft die Neigung besitzt, aus dem Bohrloch'herauszulaufen? was naturgemäß häufig dann der Fall ist, wenn die Bohrlöcher die beschriebene Neigung besitzen. Im allgemeinen notwendig ist die nach außen erfolgende Ab- dichtung der Bohrlöcher dann, wenn gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung zwischen den Bohrlochstößen und den zugfesten Körpern ein Ringraum belasseng die Körper zunächst in die Bohrlöcher eingebracht und dann der Ringraum mit dem Klebstoff verpreßt wird. Dann ist es möglich, den Arbeitsvorgang bei der Durchführung des erfinduingsgemäßen Verfahrens zusätzlich zu vereinfachen. Da die Bohrlöcher im allgemeinen dicht nebeneinanderliegeng werden benachbarte Löcher untereinander, insbesondere bei großporigen Gebirgskörpern oder solchen mit zusammenhängenden Kluftsystemen kommuniziereng so daß der in einem Bohrloch eingepreßte Klebstoff in die benaohbarten Bohrlöcherg die ebenfalls abgedichtet sind, eindringt, so daß das Umrästen der eigentlichen Vorrichtung zum Einpressen des Klebstoffes eingespart werden kann. Das erfindungBgemäße Verfahren läßt sich auch mit dem an sich bekannten Verfahren der Getriebezimmerung kombinieren, wo der mit diesem bekannten Verfahren verbundene Zeitaufwandtsei eng daß besonders.blockere Gebirgeachichteng beispielsweise nicht verfestigter Versatzy durchörtert werden müssenl se# es aue anderen Gründen gerechtfertigt erscheint. Dann fällt die Vorbereitung des Gebirgskörpers für das Auffahren mit dem Ausbauen des in diesem aufzufahrenden Grubenbaues wenigstens teilweise zusammen. Das geschieht gemäß einem weiteren, Merkmal der Erfindung dadurch# daß die Bohrlöoher zusammen mit Getriebeteilen# die in an sich bekannter Weise nach Art einer Getriebezimmerung in den Gebirgdßrper eingetrieben werden# unter gleichzeitiger Ausfüllung mit den zugfesten Körpern vorgetrieben und durch die zugfesten Körper der Klebotoff'eingepreßt wird. Zur Durchfübrung des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt man außer Bohrgeräten und einer: Einrichtung zum Einführen von Klebstoff, ggf. unter Druck in die hergestelUen Bohrungen eine Vorriätung, die gemäß der Erfindung aus in die Bohrlöcher einführbaren stangenartigen Körpern auo zugfesten Werkstoffen wie Holz, Kunststoff oder Metall und einem diese Werkstoffe mit dem Gebirge verklebenden Klebstoff besteht.
• Die Ausbildung dieser stangenartigen Körper ebenso wie die Zusammensetzung des.Klebstoffes sind naturgemäß weitgehend beliebig. Als zweckmäßig hat sie.b- herausgestellty die zugfesten Körper ggf. aus Metall herzustellen lind ihnen Rohrform zu verleihen.Solche Rohre lassen sich perforiereng so daß durch das Rohr der Klebstoff ggf. nach außen getrieben werden kann. Beim Einpressen des Klebstoffes ist auch eine Abdichtung des Ringraumes zwischen der Bohrlochwand und dem zugfesten Körper

  erforderlich, die in einfachster Ausführungsform, ggf. durch

  des

  eine kegelstumpfartige Verdickung/der Bohrlochzumündung

  zu liegenden Stanggenendes gebildet werden kann. Außerdem hat es sich als zweckmäßig erwiesen, ggf. die zugfesten Körper mit Umfangseinsprüngen zu versehen, weil dadurch die Haftfläcbe vergrößert werden kann. Als Klebstoff kommen vor allem Kleber auf Kunstharzbate, aber auch ggf. Zementleim bzw, Zementmilch infrage. Die Erf-Indung wird nachfolgend anhand der Figuren, die mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungstgemäßen Verfabrens. und zur Durchführumg des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtungen veranschaulichen, näher erläutert; es zeigen-, Abb. 1 im oberen Teil eine Aufsicht, darunter eine Ansicht und daneben eine Seitenansicht im Schnitt gemäß Linie A-* eines Plözstreckenvortriebes in steiler Lagerung, Abb. 2 einen Streckenvortrieb beim Durchörterr. eines einfallenden Flözesq links in Blickrichtung auf das Ort des Vortriebes und rechte in Seitenansicht, Abb. 3 irnlinken Teil in Streichrichtung und im rechten Teil gemäß Linie 0-0 im Schnitt einen Streb der steilen Lagerung mit streichendem Verhiebg Abb. 4a im linken Teil in Aufsicht und im --echten Teil im Schnitt einen Teil eines Strebes, in dem eIne Überschiebung unter Anbauen der Kohle durchörtert vJcd.
• Abb. 4b im linken Teil in Streichrichtung gesehen und im rechten Teil im Schnitt einen Streb mit gebrächem Nebengestein,

  das angebaut -nerden sollg

  Abb. 5 einen Streb im Schnit-# mit zum Hereinbrechen neigender»

  Kohlenfron-t und

  Abb. Sa bis 6d Aus-führungsformen von Getriebeteilen zur Durch-

  führung- einer AusführaLagsform des erfindungsgemäßen

  Verfahrens. -

  Gemäß dem in Abb. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden

  obeifhälb der späteren StreelEerffirste in bankparalleler Richtung

  die mit Ordnungszahlen 1 bis 7 versehen sindg in

  dz,#s Plöz gebohrtp verabei die Böhrlöcher mit einer den bezeich-

  nsten 2#1oschlag des Gebirgsausbruches übersteigenden Tiefe

  hergettellt werden. Außerdem -,#7.--rden die Bohrlöcher gegen ein-

  a:.,Lder versetzt angeordnet -cA.7,id vorgetrieben, wie sich insbesondere

  aus deu unteren Darstellunger, der Abb. 1 argilbt.

  eir-, -vorzugoiieise klal',',bärtender

  -37a.-#-'!7m-D-stharzbasis eingebracht. In

  diG (-Wus oder teil#,#jeise auo-ge-füllten Löchor

  zugfaste Körpern, die da2kS--stell-# 2inde beispiels-,

  den Bol-,#i-,löchern entsprechender

  Läm:#"e und entsprechenden die aug massivera Holz

  oder auch aus Kunstätoff bettehen können, eirt#-"eführt. Die lecber werden dann in ebenfa-lls nicht dargettellter Weise abgedichtet, damit der Klebstoff nicht he-.ausfl-.-Leßen kann, bevor er erstarrt. Nach dem Erhärten des Klebstoffes bilden die Bobrlöcber mit den in ihnen verklebten zugfesten Körpern und dem teilweise aus den Bohrlöchern in die gebräche Kohle eingetretenen Klebstoff eine Verbundzone, die zugfest ist und unter der nunmebr der Abschlag bereingewonnen werden kann. Es wird also um die Bohrlöcher in gezielter Weise ein verfestigter Bereich ges-.baffeng der ein Auslaufen der Kohle wirksam verhindert. Wie ersichtlich, läßt sich durch entsprechende Versetzung der Bohrlöcher die Dicke dieser Zone nach den Erfordernissen des Einzelfalles wählen. Im zu beschriebenen Verfahrensweise können in die Bohrlöcher die Stangeneingeführt und dann erst der Klebstoff in den Ringraum zwischen den Stangen und der Bohrlochwandung eingebracht werden, um zu vermeiden# daß ein Teil des Klebstoffes nach außen herausfließt» bevor die Löcher abgedichtet sind. Dann ist es möglich, in nur einem zder einzelnen der Bohrlöcher das Einpressen des Klebstoffes durchzufübren, der dann durch das den Bohrlöchern benachbarte Gebirge läuft und in die übrigen Bohrlöcher eindringt. Die Anwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens beim Auffahren von Querschlägen, wenn ein zum Auslaufen neigendes Flöz durchfahren werden muß, ist in Abb. 2 dargestellt. Diese Dargetellung ist ohne nähere Erläuterung verständlich. Nach Abb. 3 wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Abbaubetriebe angewendet, um die Firste von Knäppen eines Strebes mit streichendem Verhieb zu sichern, In den Abb. 4a und 4b ist die Hangendsicherung in einem flachen bis geneigten Streb dargestellt. Das-Hangende enthält zum Ausbrechen niBigende Hangendschichten bzw. dem Hangenden anzubauende Kohleg da die volle Flözmächtigkeit wegen einer Uberschiebung in dem in Abb. 4a dargestellten Beispiel nicht abgebaut werden kann. In diesem wie auch in den anderen Fällen werden die Löcher so tief gebohrt, daß die eingeklebten zugfesten Körper über den jeweils freizulegenden Bereich hinausreichen und noch vom festen Stoß mitgetragen werdeng so daß Abrisse des Hangendgesteins am Kohlenstoß vermieden werden. Die nächste Reihe von Bohrlöchern wird unterhalb der ersten gebohrtg bevor die Enden der zugfesten Körper der 'ersten Reihe mit dem AbbaÜstoß erreicht werden. Dabei-sind die benachbarten löchery wie die Figuren ohne weiteres erkennen lassen# zweckmäJäg wiederum in der Höhe versetzt. Die Anordnung der Löcher ist im übrigen leicht entsprechend den Verhältnissen des Einzelfalles zu wählen. In Abb, 5 ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Vermeidung des Abwleböschens oder Auswanderns eines Kohlenatoßeag der nicht standfest geneug ist, dargettellt. Die Bohrlöcher werden in Abbaurichtung bankparallel eingebrachtg wie dies mit Bl in Abb. 5 dargestellt ist. Die stabilisierende Wirkung der Körper läßt sich jedoch noch verbessern, wenn die Löcher normal zu einer schlechten Fläche gebohrt werdeng wie dies mit 32 in Abb. 5 angedeutet ist. Abb. 6 zeigt mehrere Ausführungsformen von Getriebeteilen für eine Getriebezimmerung. Diese Getriebebohlen oder -profiletäbe oder Spunddielen erhalten einen auf der Gebirgeseite perforierten Hohlraum, etwa nach Abb. 6a. Anstelle dieses Hohlraumes kann auch ein in die Getriebeteile eingearbeitetes oder daran befestigtes Rohr treten, das auf der dem G ebirge zugekehrten Seite perforiert ist. Derartige Anordnungehnd in Abb. 6b bis 6d dargestellt. Zusammen mit den Getriebeteilen werden dadurch die Zegfesten Kö-:#pery die durch d ie Rohre bzw, Hohlräume verwirklicht sindt in das Gebirge eingetriebeng worauf dann der-Klebstoff durch diese Körper -gepreßt und in die angrenzenden Gebirgsteile gelangt. Der Klebstoff füllt vorhandene Hohlräume ausq verfestigt nach dem Erhärten das Gebirge und verbindet die Getriebeteile kraftschlüssig mit dem Gestein. Wie ersichtlichy besteht der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß nur verhältnismäßig geringe Uabstoffmengen erforderlich werden , weil eine gezielte Zone mit Verbundwirkung erreicht wird. Das Verfahren ist überdies verhältnismäßig billig, da Bohreinrichtungen in aller Regel in hinreichender Zahl zur Verfügung stehen und ehre weiteres zur Durch-führung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werdän können.

Claims (2)

1. P a t e,n t a h a p r ü c h e 1. Verfahren zum Befestigen von Gebirgskörpern aus gebrächen bis lockeren Gesteinen und Mineralien, in denen durch Abschlagsweises Hereingewinnen des Gebirgsausbruches Grubenbaue aufzufahren sindp dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in der Firste des Ausbrucbes für den aufzufahrenden Grubenbau im wesentlichen parallel zu dessen Auffahrrichtung Bohrlöcher vorgetrieben und die Bohrlöcher mit mit ihren Stößen verklebten zugfesten Körpern zur Bildung einer befestigten Grenzschicht zwischen dem herzustellenden Auodbruch und dem anschließenden gebrächen bis lockeren Gebirgskörper ausgefüllt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrlöcher über den Abschlag des Gebirgsausbruches mit einer diesen übersteigenden Tiefe hinaus gebohrt werden. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 29 dadurch gekennzeichnett daß die Bohrlöcher gegeneinander versetzt angeordnet und vorgetrieben werden. 4. Verfahren nach den Ansprüchenl bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrlöcber ganz oder teilweise mit einem vorzugsweise kalthärtenden Kunststoff ausgefüllt und die zugfesten Körper in die Bohrlöcher eingebracht und dann die Bohrlöcher ggf. nach außen abgeehtet werden. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 49 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bohrloebstößen und den zugfesten Körpern ein Ringraum belasseng die Körper zunächst in die Bohrlöcher eingebracht und der Ringraum, ggf. auch der anschließende Gebirgskörper mit dem Klebstoff verpreßt wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnett daß die Bohrlöcher zusammen mit Getriebeteilen$ die in an sich bekannter Weise nach Art einer-Getriebezimmerung in den Gebirgskörper einggtrieben werdeng unter gleichzeitiger Ausfüllung mit den zugfesten Körpqrn vorgetrieben werden und durch die zugfe.sten Körper der Klebstoff eingepreßt wird. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens4enach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch in-Bohrlöcher einführbare stangen-. artige Körper aus zugfesten Werkstoffengwie Holzg Kunststoff oder Metall und einem diese Werkstoffe mit dem Gebirge verklebenden Klebstoff. 8. Vorrichtung nach Anspruch 79 dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Körper aus Metall Rohrform besitzen. 9. Vorrichtung nach Anspruch 89 dadurch gekennbeichnet, daß die rohrförmigeng zugfesten Metallkörper perforiert sind. lo. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrkörper Teil eines Getriebeteiles oder an einem solchen angebraht sind. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis log gekennzeichnet durch eine einen Ringraum zwischen der Bohrlochwand und dem zugfesten Körper abdichtende, insbesondere an dem Körper angebrachte Dichtung, ggf. in Form einer nach der Bohrlochmündung zu liegenden kegelstumpfartigen Ve-ldick*ung des Endes des Körpers. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung von Umfangseinsprüngen aufweisenden zugefesten Körpern.