DE2101092B2

DE2101092B2 - Bogenfoermiger streckenausbau mit hilfe von segmenten aus beton

Info

Publication number: DE2101092B2
Application number: DE19712101092
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Lütgendorf, Hans Otto, Dr.-Ing., 4370 Mari
Priority date: 1971-01-12
Filing date: 1971-01-12
Publication date: 1977-08-18
Also published as: DE2101092C3; DE2101092A1

Description

Die Erfindung betrifft einen bogenförmigen Strekkenausbau, der die von ihm unterstützen Gebirgsflächen durchgehend abdeckt mit Hilfe von Bogensegmenten aus Beton, deren quer zur Streckenlängsachse zwischen der inneren und der äußeren Begrenzung des Betons verlaufenden bogenförmigen Mittellinien an Stellen ineinander übergehen, die von Quetschlagen eingenommen werden, welche parallel zur Streckenlängsachse verlaufen.

Beton ist im Vergleich mit anderen im Streckenausbau verwendeten Materialien, insbesondere gegenüber im Ausbau mit Stahlsegmenten im Ergebnis erheblich billiger und sollte aus diesem Grunde auch in Strecken Verwendung finden, die unter mehr oder weniger starkem Gebirgsdruck stehen. Dann muß allerdings dafür gesorgt werden, daß der Beton des Ausbaus nur auf Druck beansprucht wird, weil die Zugfestigkeit des

ίο Materials sehr gering ist.

Es ist bekannt, einen aus aufgespritzten Beton

, bestehenden Streckenausbau, der auch armiert sein kann, unmittelbar an das Gebirge anzuschließen, d. h. im wesentlichen auf eine Hinterfüllung des Ausbaus zu verzichten. Bei diesen, bisher hauptsächlich in Strecken und Füllörtern benutzten Ausbau werden zwar Quetschlagen aus Holz verwendet, die parallel zur Streckenlängsrichtung verlaufen, gerät aber der Ausbau unter den Druck des Gebirges, so wird er verhältnismäßig leicht erheblich beschädigt. Insbesondere knicken die zwischen den Quetschlagen angeordneten Betonsegmente an den Quetschlagen durch, d. h. de^ Ausbau verliert seine Bogenform. Dann geht durch die Gewölbewirkung des Ausbaus und damit der Ausbau

*5 widerstand sehr stark zurück, so daß die Strecke mit kostspieligen Arbeiten durchgebaut werden muß. Aus diesen Erfahrungen wurde bislang gefolgert, daß der Betonausbau nur für standfestes Gebirge geeignet sei, indem es bekanntlich nicht auf eine große Nachgiebigkeit des Ausbaus ankommt.

Es ist ferner ein bogenförmiger Streckenausbau mit den eingangs gekennzeichneten Merkmalen bekannt (DT-PS 7 34 715). Bei diesem Streckenausbau gehen die Mittellinien sämtlicher Bogensegmente in den Quetsch-

lagen stetig ineinander über. Unter stetigem Übergang ist zu verstehen, daß die Mittellinien zweier aneinander anschließender Bogensegmente in einem Punkt mit gemeinsamer Tangente ineinander übergehen. Bei dem bekannten Ausbau befinden sich die Quetschlagen in

den stetigen Übergängen der Mittellinie des Ausbaus. Sie besitzen außerdem eine unzureichende Drucknachgiebigkeit.

Es ist ferner ein geschlossener Streckenausbau aus Betonsegmenten bekannt (DT-PS 4 71 875), bei dem in der Firste zwischen zwei Stoßsegmenten keine Knickstelle vorhanden, jedoch eine Quetschlage angeordnet ist; zwischen den Stoßsegmenten und einem Sohlensegment befinden sich die Quetschlagen in Knickstellen. Die Quetschlagen weisen jedoch keine definierten Breiten und Dicken auf, sondern sind an zwei zueinander winklig verlaufenden Stützflächen der Stoßsegmente bzw. des Sohlensegmentes angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verhältnismäßig gering tragfähige Betonsegmente zu einem den Beanspruchungen in druckhaften bzw. weichen Gebirge gewachsenen Streckenausbau durch eine Vergrößerung der Nachgiebigkeit des Ausbaus verwenden zu können.

Die L Äsung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß

darin, daß die Übergangsstellen der Mittellinien der Bogensegmente Knicke bilden, in denen in das Gebirge gerichtete Scheitel von Tangenten an die Mittellinien stumpfe Winkel einschließen, und daß die im gegenseitigen Abstand von mindestens >/a des Streckenumfangs angeordneten Quetschlagen eine quer zur Streckenlängsachse gemessene Breite aufweisen, die das 0,5—2,Ofache der quer dazu gemessenen Dicke bei einer Nachgiebigkeit in der Breite der Quetschlagen von etwa 50% ausmacht, wobei bei einer geringen Nachgiebigkeit

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eine entsprechend größere Breite und bei einer größeren Nachgiebigkeit eine entsprechend geringere Breite der Quetschlagen vorgesehen ist.

Der von der Erfindung vorgesehene Mindestabstand der Quetschlagen ergibt die gewünschte vergrößerte Nachgiebigkeit des Ausbaus, ohne zur Instabilität des Bogens zu führen. Die Anordnung der Knickstellen verhindert trotz der Konzentration der für die Nachgiebigkeit des Ausbaus entscheidenden Quetschlagen an bestimmten Stellen des Streckenumfangs ein Durchknicken des Bogens an diesen Stellen und die Umwandlung aller Gebirgsdrücke in Druckspannungen des Betons.

Ein solcher Ausbau hat den wesentlichen Vorteil, daß er im Vergleich mit anderen, bisher im weichen Gebirge verwendeten nachgiebigen Ausbauarten materialmäßig viel billiger und auch schneller einzubringen ist.

Als Quetschlagen mit der oben angegebenen Nachgiebigkeit von 50%, gemessen in der Breite der Quetschlagen kommen Flachspanplatti-n oder Holz in Betracht, wenn die Faserrichtung des Quetschlagenmaterials senkrecht zur Mittellinie des Ausbaus verläuft.

Die dem Gebirge zugekehrte äußere Begrenzung des Ausbaus kann dem geknickten Verlauf der Mittellinie entsprechen. Der Verlauf der inneren Begrenzung des Ausbaus kann dem Verlauf der äußeren Begrenzung in dem Sinne einer überall gleichen Mächtigkeit des Betons entsprechen. Zweckmäßig ist es jedoch, die innere Begrenzung des Betons und gegebenenfalls der Quetschlagen stetig gekrümmt zu bemessen und dem zwischen den Quetschlagen angeordneten Beton zur Erzielung der Knickstellen eine unterschiedliche Mächtigkeit zu geben.

Die dem Gebirge zugekehrte äußere Begrenzung kann auch stetig gekrümmt sein, wobei dann die Knicke an der inneren Begrenzung des Betons bei wechselnder Mächtigkeit des Betons ausgebildet werden.

Im übrigen sollen die Knickstellen bei geschichteten bzw. klüftigem Gebirge unter Berücksichtigung dieser Schichtung bzw. Klüftung angeordnet werden. Dabei kommt insbesondere die Anordnung der Knickstellen in den Gleitlösen des Gebirges in Betracht.

Obwohl der Ausbau im wesentlichen ohne Hinterfüllung unmittelbar an das Gebirge angeschlossen wird und es auf seiner unterstützten Fläche voll abdeckt, kann der Ausbau ganz oder teilweise aus vorgefertigten Betonteilen bestehen. Es empfiehlt sich ferner, nach Möglichkeit die Streckensohle ebenfalls auszubauen. Dadurch wird der Tendenz des Gebirges, den Streckenhohlraum von der Sohle her bei einsetzendem Gebirgsdruck wieder auszufüllen, entgegenwirkt. Der erfindungsgemäße Ausbau ist für diesen Zweck infolge seiner Nachgiebigkeit besonders geeignet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 im Schnitt quer zur Streckenlängsachse eine erste Ausführungsform eines bogenförmigen Streckenausbaus gemäß der Erfindung,

F i g. 2 in der F i g. 1 entsprechender Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung für eine Abbaustrecke mit ausgebauter Sohle und

F i g. 3 in der F i g. 1 entsprechender Darstellung eine im Gestein aufgefahrene Strecke mit einem bogenförmigen Ausbau gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 ist eine Abbaustrecke wiedergegeben, wie sie im Steinkohlenbergbau Verwendung findet. Das Flöz I ist geneigt gelagert und ist am Unterstoß der Strecke noch nicht abgebaut. Das Gebirge besitzt mehrere Schichten 2, 3 und 4, wobei angenommen worden ist, daß zwischen der Schicht 3 und 4 ein Gleitlösen an der Grenzfläche beider Schichten angetroffen wird.

Am Oberstoß der Strecke ist das Flöz bereits

s ausgekohlt, so daß sich ein alter Mann bei 6 befindet.

Gegen diesen ist die Strecke mit Hilfe eines Pfeilers 7 abgeschlossen. Die in die liegende Gebirgsschicht 8 gesenkte Streckensohle 9 ist offen, d. h. nicht ausgebaut.

Ein bogenförmiger Streckenausbau besteht aus drei

ίο Segmenten 10, 11 bzw 12. Die Segmente bestehen aus Beton und können mit einer allerdings nicht dargestellten Armierung versehen sein. Zwischen den Segmenten befinden sich Quetschlagen 13 bzw. 14 aus Holz, das eine etwa 50%ige Nachgiebigkeit in Richtung der mit b bezeichneten Breite der Quetschlagen besitzt.

Die Quetschlagen verlaufen im übrigen parallel zur Streckenlängsrichtung und im ausgebauten Teil des Streckenquerschnittes decken die Betonsegmente 10, 11, 12 das Gebirge vollflächig ab. Der Beton ist an das Gebirge ohne Einschaltung von Hinterfüllungen unmittelbar angeschlossen.

Der Abstand der Quetschlagen 13 bzw. 14 voneinander beträgt etwa 40°, wenn man diesen Bogenwinkel von der Streckenmitte aus mißt. Damit macht der Abstand mindestens '/β des Streckenumfanges aus.

Denkt man sich eine quer zur Streckenlängsachse verlaufende Linie oder Ebene 20, welche zwischen der inneren Begrenzung 21 und der äußeren Begrenzung 22 des Ausbaus, die mit dem Gebirgsstoß identisch ist, verläuft, so ergibt sich, daß diese Mittellinie im Bereich ihrer Erstreckung längs der Segmente 10, 11 und 12 bogenförmig verläuft und daß die Mittellinie 20 im Bereich der Quetschlagen 13, 14 Knicke besitzt, deren Scheitel mit 24 bzw. 25 bezeichnet ist. Wie ersichtlich schließen in den Scheiteln 24 bzw. 25 die Tangenten an die bogenförmigen Abschnitte der Mittellinie 20 stumpfe Winkel ein, und die Scheitel sind in das Gebirge gerichtet.

Die quer zur Streckenlängsachse gemessene Breite b der Quetschlagen macht das 0,5 bis 2,0fache der quer dazu gemessenen Dicke c/der Quetschlagen 13,14 aus.

Dies gilt für Quetschlagen mit einer Nachgiebigkeit von 50%, die beispielsweise aus Holz oder aus Flachspanplatten bestehen können. Ist die Nachgiebigkeit der Quetschlagen geringer, so wird die Breite b entsprechend vergrößert, ist die Nachgiebigkeit größer, so verringert man die Breite b entsprechend.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die innere Begrenzung des Ausbaus, welche bei 21 wiedergegeben ist, stetig gekrümmt. Die Knickstellen liegen in Gleitlösen zwischen den Schichten 3 und 4 des Gebirges. Die Quetschlagen reichen tiefer in das Gebirge als die mittlere Mächtigkeit des Betons in den Segmenten 10,11 und 12 ausmacht.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2, in dem gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile bezeichnen, ist auch die Sohle der Strecke mit drei Betonabschnitten 30—32 ausgebaut. Diese Betonabschnitte sind durch Quetschlagen 33 bzw. 34 voneinander getrennt. Für diese Quetschlagen gilt das für die Quetschlagen 13 und 14 in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 Gesagte entsprechend. Das heißt, auch diese Quetschlagen haben einen Abstand, der mindestens Ve des Streckenumfanges ausmacht, ihre Breite, die quer zur Streckenlängsache gemessen wird und mit b bezeichnet ist, beträgt das 0,5 bis 2,0fache der quer dazu gemessenen und mit d bezeichneten Dicke der Quetschlagen unter der Voraussetzung, daß diese

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wiederum aus Holz bestehen und daher eine Nachgiebigkeit von 50% in der Breite b der Quetschlage gemessen besitzen.

Bei dem in Fig.2 wiedergegebenen Ausbau wird trotz erheblicher Nachgiebigkeit des Bogens die Gewölbewirkung des Ausbaus erhalten, wobei dem Quellen der Sohle ein entsprechend hoher Widerstand entgegengesetzt wird.

Wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind die Knickstellen der Mittellinie 22 durch eine Polygonform des Ausbruches der Strecke hergestellt. Die innere Begrenzung, d. h. die innere Mantelfläche des Ausbaus 21 bzw. 32 ist stetig gekrümmt.

Die Knickstellen liegen in den Quetschlagen 13, 14 bzw. 33, 34 und sind im übrigen auf die Schichtung des Gebirges abgestimmt. Die Quetschlagen reichen tiefer in das Gebirge als die mittlere Mächtigkeit des Betons ausmacht. Die Segmente 30, 31, 32 sind im übrigen Betonfertigteile.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 handelt es sich _ϊ0 um einen Streckenquerschnitt, wie er beim maschinellen Vortrieb, z. B. mit bohrend wirkenden Vortriebsmaschinen erhalten wird. Die Quetschlagen sind mit 40—43 bezeichnet. Zwischen den Quetschlagen erstrecken sich Betonsegmente 45—48. Der Abstand der Quetschlagen 41, 42 und 43 voneinander ist verhältnismäßig gering, unterschreitet jedoch nicht das Maß eines Bogenwinkels, der '/β des Streckenumfanges ausmacht. Dagegen ist der Abstand der Quetschlagen 43 und 41 von der Quetschlage 40 erheblich größer; er bestimmt sich aus der gewünschten Nachgiebigkeit des Ausbaus, die ihrerseits eine Funktion des weichen Verhaltens des Gebirges ist.

Der Ausbau ist auf diese Weise in sich geschlossen. Die mehrfach beschriebene Mittellinie ist mit 49 bezeichnet, und ihre Knickstellen liegen, wie in den übrigen Ausführungsbeispielen in der Mitte der Quetschlage 40—43. Die Knickung ergibt sich im übrigen durch den Verlauf der inneren Oberfläche des Ausbaus, die mit 50 bezeichnet ist. Die Segmente 45 und 46 in der Sohle des Ausbaus können aus Fertigteiler bestehen. Die Segmente 47 und 48 werden zweckmäßig an Ort und Stelle durch Spritzbeton hergestellt. In Spritzbeton befindet sich ein im übrigen nich dargestelltes Baustahlgewebe als Armierung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 21 Ol 092

1. Bogenförmiger Streckenausbau, der die von ihm unterstützten Gebirgsflächen durchgehend abdeckt mit Hilfe von Bogensegmenten aus Beton, deren quer zur Streckenlängsachse zwischen den inneren und der äußeren Begrenzung des Betons verlaufenden, bogenförmigen Mittellinien an Stellen ineinander übergehen, die von Quetschlagen eingenommen werden, welche parallel zur Streckenlängsachse verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsstellen der Mittellinien der Bogensegmente(10,11,12; 45-48) Knicke bilden, in denen in das Gebirge gerichtete Scheitel von Tangenten an die Mittellinien stumpfe Winkel einschließen, und daß die im gegenseitigen Abstand von mindestens ein Achtel des Streckenumfangs angeordneten Quetschlagen (13, 14; 33, 34; 40-43) eine quer zur Streckenlängsachse gemessene Breite (b) aufweisen, die das 0,5—2,0fache der quer dazu gemessenen Dicke (d) bei einer Nachgiebigkeit in der Breite der Quetschlagen von etwa 50% ausmacht, wobei bei einer geringeren Nachgiebigkeit eine entsprechend größere Breite und bei einer größeren Nachgiebigkeit eine entsprechend geringere Breite der Quetschlagen vorgesehen ist.

2. Bogenförmiger Streckenausbau nach Anspruch

I, dadurch gekennzeichnet, daß als Quetschlagen mit einer Nachgiebigkeit von etwa 50% in deren Breite (b) solche aus Flachspanplatten oder Holz verwendet werden und die Faserrichtung des Quetschlagenmaterials senkrecht zur Mittellinie des Ausbaus verläuft.

3. Bogenförmiger Streckenausbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gebirge (1—4, 8) zugekehrte äußere Begrenzung (22) des Ausbaus dem geknickten Verlauf der Mittellinie (22) entspricht.

4. Bogenförmiger Streckenausbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Begrenzung des Betons und gegebenenfalls der Quetschlagen stetig gekrümmt ist und der zwischen den Quetschlagen angeordnete Beton (10,

II, 12; 45—47) stetig gekrümmt ist sowie zur Erzielung der Knickstellen eine unterschiedliche Mächtigkeit aufweist.

5. Bogenförmiger Ausbau nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickstellen (24,25) bei geschichtetem bzw. klüftigem Gebirge in den Gleitlösen des Gebirges angeordnet sind.

6. Bogenförmiger Streckenausbau nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gebirge zugekehrte äußere Begrenzung (20) des Ausbaus stetig gekrümmt ist und die Knicke an der inneren Begrenzung des Betons bei wechselnder Mächtigkeit des Betons ausgebildet sind.