DE1608289B1

DE1608289B1 - Ankerausbau fuer die Firste von Abbaustrecken in Bergwerken

Info

Publication number: DE1608289B1
Application number: DE1608289A
Authority: DE
Inventors: White Claude C
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-03-22
Filing date: 1968-01-23
Publication date: 1973-07-12
Also published as: FR1557436A; US3427811A; SE340603B

Description

Die Erfindung betrifft einen Ankerausbau für die Firste von Abbaustrecken in Bergwerken, mit in der Firste verspannten Gebirgsankern, deren vorstehende Köpfe durch vorgespannte Zugelemente miteinander verbunden sind.

Es ist bereits bekannt, in der Firste von Grubengebäuden Gebirgsanker zu setzen und zwischen ihren Köpfen Verbindungselemente in Form von Stahlbändern zu spannen, um das Hangende abzufangen und einen Gesteinseinsturz zu verhindern. Zu diesem Zweck werden in die Firste eine Vielzahl von Ankern eingeschraubt oder eingetrieben, die in Reihen mit Abstand hintereinander liegen, und ihre Köpfe werden sowohl in Längs- als auch in Quer- und Diagonalrichtung mit Hilfe von an den Köpfen angebrachten Spannplatten durchzweiteilige Stahlbänder verspannt, deren Enden sich überlappen und durch bekannte Werkzeuge mit Hilfe von Klemmen aneinander befestigt werden. Eine solche Abstützvorrichtung fängt sich senkende oder setzende Deckgebirgsschichten ab, ohne jedoch den Senkvorgang vollständig zu verhindern, d. h. nach ihrer Anbringung in der Grubenfirste jegliches Senken der Firste zu vermeiden (USA-Patentschrift 3163 012). Es istferner bekannt, die Verbindungselemente zwischen mit dem Hangenden in Eingriff stehenden und auf der Streckensohle abgestützten Gleitschuhen durch Spannschlösser zu verspannen, wodurch die Zugwirkung zwischen den Gleitschuhen verstärkt wird, wobei jedoch das Hangende im wesentlichen durch die die Gleitschuhe abstützenden Stempel abgefangen wird und nicht durch die verspannten Verbindungselemente (deutsche Patentschrift 734954).

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Ankerausbau zur Abstützung der Firste in Abbaustrecken so auszubilden, daß von den Gebirgsankern und den sie verbindenen Zugelementen auf die Firste Druckkräfte ausgeübt werden, die das Durchhängen der Firste verhindern und die Gebirgsschichten verfestigen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß je zwei benachbarte Gebirgsanker durch einen einzigen 'Zugstab verbunden sind, in dessen zwei Teilen durch die sie verbindende Spannvorrichtung etwa die gleichen Vorspannkräfte wie in den zugehörigen Ge-¹S birgsankern zu erzeugen sind.

Dadurch, daß auf die Gebirgsanker eine Zugkraft ausgeübt wird, die in etwa gleich der in dem Zugstab wirkenden Zugkraft ist, wird an den Verbindungsstellen zwischen Zugstab und Ankerköpfen eine in das Gebirge hineingerichtete Druckkraft erzeugt, die die Firste nach dem Festspannen des Zugstabs festhält und ein weiteres Durchsacken verhindert, wobei das zwischen den Gebirgsankern befindliche Gestein zusammengepreßt wird. In der Streckenfirste wird also ²S mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ankerausbaus ein Druckzustand erzeugt, der ein weiteres Nachrutschen oder Sichabsenken des Uberlagerungsgesteins verhindert.

Die Gebirgsanker lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung unter einem Winkel von annähernd 45° zur Firste geneigt einbauen.

Auch lassen sich mehrere Gebirgsanker und Zugstäbe mit Abstand' parallel anordnen.

Des weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen den Zugstäben und der Firste Unterlegblöcke anzuordnen, die zusätzlich zu den an den Ankerköpfen erzeugten, in das Deckgebirge hineingerichteten Druckkräften an den Unterlagstellen senkrecht in die Streckenfirste hineingerichtete Druckkräfte auf das Gebirge übertragen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, die sich gleicherweise auf Strecken oder Stollen beziehen können, näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht des Ankerausbaus,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Deckenplatte,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 gezeigte Deckenplatte,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Endteils eines Zugstabs,

Fig. 8 eine Draufsicht auf den in Fig. 7 gezeigten Endteil,

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ankerausbaus,

Fig. 10 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 11 eine Ansicht von unten zu Fig. 10,

Fig. 12 eine vergrößerte Teilschnittansieht eines Gebirgsankers und

Fig. 13 eine vergrößerte Teildraufsicht der Abstützvorrichtung von Fig. 10.

In F i g. 1 ist ein Stollen (eine Strecke) 10, mit einer

Firste 12 und Stößen 14 dargestellt, der annähernd 6 m breit ist.

Nach einiger Entfernung von den Stößen 14 sind in einem Neigungswinkel zur Firste Löcher 16 eingebohrt, wobei sich mit einem Winkel von 45 ° optimale Ergebnisse erreichen lassen. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Löcher 16 eine beträchtliche Strecke über die Stöße 14 nach oben. In jedes Loch ist ein Gebirgsanker 18 eingesetzt, dessen oberes Ende mit einer Spreizhülse 20 in Berührung steht. Der Kopf des Ankers 18 ist bei 22 gezeigt. Am Ort der Bohrung 16 kann eine mit 24 bezeichnete Deckenplatte gegen die Grubendecke 12 gesetzt werden.

Wie den Fig. 5 und 6 entnommen werden kann, besitzt die Deckenplatte 24 einen flachen Körperteil ¹S 26, von dem ein mittlerer Abschnitt, wie bei 28 gezeigt, zu einer schrägen Wand 30 ausgebildet ist, die eine Öffnung 32 aufweist, welche so geformt ist, daß sie einen Schaftteil des Ankers 18 aufnehmen kann, der sich am Bolzenkopf 22 befindet. Die Deckenplatte 24 ist ferner mit einem Glied 34 versehen, dessen eines Ende bei 36 mit dem Körper 26 gegenüber der Öffnung 32 verschweißt ist. Das andere Ende des Gliedes 34 ist mit einer Querbohrung 38 ausgestattet. Zu den Gebirgsankern 18 gehört eine Zugstabanordnung 40, ^a5 die zwei Zugstabteile 42 aufweist, von denen jeweils ein Ende in ein Verbindungsstück 44 ausläuft. Das Verbindungsstück 44 weist zwei getrennte Gelenkstücke 46 und 48 auf, die mit Bohrungen 50 und 52 versehen sind. Der Raum zwischen den Gelenkstükken 46 und 48 ist so groß, daß er das Glied 34 der Deckenplatte 24 aufnehmen kann, und zwar so, daß die Öffnungen 50, 38 und 52 miteinander fluchten und so einen Stift 54 aufnehmen können, der die Dekkenplatte 24 und das Verbindungsstück 44 scharnierartig verbindet.

Die freien Enden der Zugstabteile 42 sind mitten in der Länge der Anordnung 40 und in der Mitte des Stollens 10 bei 56 mit einem Spannschloß 58 verschraubt.

Die Größe der verlangten Vorspannkraft für einen bestimmten Bereich einer Grubendecke läßt sich schnell aus Meßwerten berechnen, die aus dem Firstendurchhang erhalten werden und in regelmäßigen Zeiträumen bis zum Zeitpunkt des Firsteneinbruches aufgenommen werden. In bestimmten Kohlenabbaurevieren wurde festgestellt, daß die Firste mit aller Wahrscheinlichkeit nach kurzer Zeit einstürzen wird, wenn bei einer Stollenbreite von etwa 4,5 m der Firstendurchhang in der Mitte 7,6 cm beträgt. Deshalb so sollten die Zugstäbe so festgezogen werden, daß sie eine Spannkraft erreichen, die etwas niedriger ist als ihre höchste Spannkraft, wenn die Firste 6,4 cm durchgesackt ist. Auf diese Weise wird ein Minimum an Zugstäben benötigt.

In Fig. 1 ist der Ankerausbau in einem Stollen von etwa 6 m eingebaut. Wie ersichtlich, werden die Löcher 16 wenige dm von den Stößen 14 entfernt eingebohrt, und zwar vorzugsweise unter einem Winkel von annähernd 45°, wobei sie über die Stöße hinaus verlaufen. Die Anker 18 v/erden in die Löcher 16 eingesetzt und angezogen. Danach wird die Zugstabanordnung 40 durch Befestigung der Zugstabteile 42 und der Verbindungsstücke 44 an der Deckenplatte 24 eingebaut. Zwischen die Zugstabteile 42 und das Hangende der Grube werden Holzblöcke 6® geklemmt. Danach wird mit dem Spannschloß 58 eine bestimmte Kraft erzeugt, die so hoch ist, daß die Holzblöcke unter einer nach oben gerichteten Druckkraft stehen, wie sie bei A angedeutet ist, und daß an den Platten 24 eine Kraft B wirkt.

Beispielsweise wird der Anker 18 so angezogen, daß er eine Kraft von 13 600 kp erzeugt, die gleiche Kraft wird durch Festziehen des Spannschlosses 58 auf die Zugstabanordnung 40 ausgeübt. Die daraus resultierende Kraft an der Deckenplatte 24 in Richtung der Pfeile B beträgt 6700 kp. Die Druckkraft in Richtung des Pfeiles A beträgt 2 590 kp. Die Größe der Zugstabteile und die Vorspannung bestimmen die Druckkraftwerte für einen gegebenen Durchhang.

Der Ankerausbau vermindert des weiteren die Zugspannungen, die hoch über der Ausbauachse und in den untersten Gebirgsschichten in Deckenmitte des Stollens herrschen, weil die Zugspannung an diesen Stellen am höchsten sind. Eine Minderung der senkrechten Scherspannung an der Stützenachse ergibt sich aus den nach oben gerichteten Kräften, die auf die Platten an der Mündung der schrägen Löcher 16 ausgeübt werden.

In den F i g. 3 und 4 ist die Ausführungsform dargestellt, die sich insbesondere zur Abstützung der Firste von Stollen eignen, die breiter als 6 m sind, sowie zur Abstützung schmalerer Stollen an der Stelle, wo sich zwei Stollen kreuzen.

Ein zweiter gleichartiger Ankerausbau wird mit Abstand parallel zu dem ersten verwendet. Er weist Firstenlöcher 62 auf, die gleichfalls vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 45° zur Firste eingebohrt sind und in einem bestimmten Abstand parallel zu den Löchern 16' des ersten Ausbaus verlaufen. Die Löcher 62 können Gebirgsanker 64 aufnehmen, die mit Spreizhülsen 66 und an dem anderen Ende mit Köpfen 68 versehen sind, die durch die Deckenplatten 70, welche den Deckenplatten 24 und 24' ähnlich sind, zu stecken sind.

Die Deckenplatten 68 lassen sich mit einer Zugstabanordnung 72 verbinden, die der in Fig. 1 dargestellten Zugstabanordnung 40 ähnlich ist. Die Zugstabanordnung 72 weist einen Zugstabteil 73 auf, dessen eines Ende mit einem Verbindungsstück 74 gekoppelt ist, das den Zugstabteil mit dem Anker 64 in Eingriff bringt. Das Verbindungsstück 74 ist ebenso konstruiert wie die Verbindungsstücke 44 und 44'. Die freien Enden des Zugstabteils 73 sind mit Gewinde versehen und stehen mit einem Spannschloß 76 in Eingriff. Bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform wird auf die Zugstabanordnung 40' und 72 und auf die Anker 18' und 64 eine Kraft ausgeübt, um dadurch einen Kräfteplan zu erzeugen, der demjenigen eines Briickenfachwerkträgers ähnlich ist und durch die in Fig. 3 dargestellten Kraftlinien verdeutlicht wird. Die mit C bezeichneten Kraftlinien stellen den mit der Abstützvorrichtung in Richtung nach oben erzeugten Kraftverlauf dar, während die mit D bezeichneten Kraftlinien sich auf die nach unten gerichteten Kräfte beziehen.

Bei der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausf ührungsform ist der zweite Ausbau etwa 15 cm von dem ersten entfernt angeordnet, wodurch die Grubendecke an vier Druckpunkten abgestützt ist.

Das in Fig. 9 dargestellte Schaubild zeigt eine Grube mit einem Längsstollen 78 und Querstollen 80, 82 und 84. Einige Ausbaue gemäß Fig. 1 sind mit Abstand parallel zueinander quer zu den Stollen 78, 80, 82 und 84 angeordnet. Dort, wo die den Hauptstollen schneidenden Querstollen 80, 82 und 84 in

den in Längsrichtung verlaufenden Hauptstollen 78 münden, muß ein größerer Deckenbereich abgestützt werden, um an dieser Stelle einen Zusammenbruch der Decke zu verhindern. Demzufolge werden an der Schnittstelle der Stollen 78 und 82, wie in Fig. 9 gezeigt, Ausbaue gemäß F i g. 3 verwendet, die eine erste und eine zweite Deckenabstützung bilden und in diagonaler Richtung quer zum Durchdringungsbereich der beiden Stollen montiert werden. Nach Beendigung der Montage, und nachdem in den Ausbauen die rich- ¹Q tigen Spannkräfte erzeugt wurden, können, wie dies im Durchdringungsbereich der Stollen 78 und 84 gezeigt ist, diejenigen Ausbaue, die sich mit Abstand parallel zueinander und quer zu dem Stollen 78 erstrecken, entfernt werden, wie dies durch die unter- ¹S brochen gezeichneten Linien angedeutet ist.

Fig. 10 zeigt eine Strecke 10" mit der Firste 12" und Stoßen 14". Bei dieser Ausfuhrungsform sind in die Firste 12" in der Nähe der Stöße 14" und auch in größerem Abstand zu ihnen Löcher 86 eingebohrt, wie dies bei 87 gezeigt ist. Diese Löcher liegen unter einem Winkel von annähernd 80° zur Firstenachse. Zusätzlich sind zwei Löcher 88 in die Decke 12" eingebohrt, die voneinander und auch von den Löchern 86 und 87 getrennt sind. Die Löcher 88 verlaufen im wesentlichen lotrecht zur Firstenachse. Die Löcher 86 nehmen Gebirgsanker und Einbauhülsen 90 auf, wie dies aus Fig. 12 hervorgeht. Jede Einbauhülse weist einen rohrförmigen Teil 92 auf, der sich in das Loch 86 hineinerstreckt, und dessen äußere Umfangsfläche an dem Teil der Firste, der das Loch begrenzt, anliegt. Das eine Ende des rohrförmigen Teiles 92, das sich unterhalb der Firstenachse befindet, ist nach außen erweitert, wie dies bei 94 gezeigt ist. Bei 98 ist eine Endplatte 96 an dem sich nach außen erweiternden Ende 94 des rohrförmigen Teiles 92 angeschweißt. Die Endplatte weist eine zentrale Öffnung 100 auf.

An einer von der Endplatte 96 getrennten Stelle erstreckt sich der rohrförmige Teil durch eine zentrale öffnung in einer flachen Deckenplatte 102, die auf die äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Teiles aufgeschweißt ist, wie dies bei 104 ersichtlich ist. Der Schaft des Ankers 18" erstreckt sich durch den rohrförmigen Teil 92 in einem gewissen Abstand zu dessen Wand, während der Kopf 22" des Ankers 18" mit der äußeren Oberfläche der Deckenplatte 102 in Berührung steht.

Zu den Ankern 18" und der Anordnung 90 gehört eine Zugstabanordnung 106. Diese Anordnung weist zwei Zügstabteile 108 auf, von denen jeweils das eine Ende bei 110 an ein Verbindungsstück 112 angeschweißt ist. Das Verbindungsstück 112 besitzt eine flache Platte 114 mit einem mittleren, länglichen Schlitz 116 bestimmter Länge und Breite, wobei die Breite an dem einen Ende größer ist, wie dies bei 118 gezeigt ist. Die Öffnungsgröße der Schlitze 116 und 118 ist so gewählt, daß sie das aufgeweitete Ende des rohrförmigen Teiles zurückhält, das durch den Schlitz 116 läuft, sobald die Verbindungsstücke zusammengezogen werden.

Die freien Enden der Zugstabteile 108 weisen ein Gewindestück 120 auf, das bei 122 angeschweißt ist. Gegenüberliegende Gewindestücke 120 sind in entgegengesetzten Richtungen mit einem Spannschloß 124 verschraubt, mit dem die Zugstabanordnung festgezogen wird.

Bei dieser Ausführungsform sind die mittleren lotrechten Anker in den Löchern 88 nicht mit Zugstabanordnungen versehen, sondern die Köpfe der Anker stehen mit den Deckenplatten 126 in Eingriff, die an der Grubendecke anliegen.

Bei der in den Fig. 10 bis 13 gezeigten Ausführungsform wird auf die Zugstabanordnungen 106, 106' und die Gebirgsanker 18" eine Kraft ausgeübt, um eine Kräfteverteilung zu erzeugen, die derjenigen eines Brückenfachwerkträgers ähnlich ist und die durch die in F i g. 10 gezeigten Kraftlinien verdeutlicht wird. Die mit E bezeichneten Kraftlinien kennzeichnen von der Vorrichtung ausgeübte, aufwärts gerichtete Kräfte und die mit F bezeichneten Kraftlinien abwärts gerichtete Kräfte. Die Seitenkräfte sind durch G angedeutet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ankerausbau für die Firste von Abbaustrekken in Bergwerken, mit in der Firste verspannten Gebirgsankern, deren vorstehende Köpfe durch vorgespannte Zugelemente miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Gebirgsanker (18,18', 18", 64) durch einen einzigen Zugstab (40, 40', 72,106) verbunden sind, in dessen zwei Teilen durch die sie verbindende Spannvorrichtung (58, SB', 76, 124) etwa die gleichen Vorspannkräfte wie in den zugehörigen Gebirgsankern zu erzeugen sind.

2. Ankerausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (58, 58', 76, 124) ein Spannschloß ist.

3. Ankerausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebirgsanker (18, 18') unter einem Winkel von annähernd 45° zur Firste geneigt eingebaut sind.

4. Ankerausbau nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den zweiteiligen Zugstab verbundenen Gebirgsanker entgegengesetzt geneigt sind.

5. Ankerausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gebirgsanker und Zugstäbe mit Abstand parallel angeordnet sind (Fig. 4 und 11).

6. Ankerausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Zugstäbe (42) und die Firste (12) Unterlegblöcke (60) geklemmt sind.