DE2249841A1

DE2249841A1 - Verfahren zum abstuetzen der decke und der waende eines tunnels unter tage

Info

Publication number: DE2249841A1
Application number: DE19722249841
Authority: DE
Inventors: James Albert Harvey
Original assignee: Caledonian Mining Co Ltd
Current assignee: Caledonian Mining Co Ltd
Priority date: 1971-10-13
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1973-04-19
Also published as: FR2156209B1; BE789916A; AU4734872A; IT1011006B; FR2156209A1; GB1403716A

Description

Caledonian Mining Coiapany, Oarlton House, Carlton-on-Trent, I'r. liewark, nottinghamshire, England

Verfahren zum Abstütze^ der Decke und der Wände eiaes Tunnels unter Tage

insbesondere Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstützen/der Decke und/oder der Wände eines Tunnels unter Tage, beispielsweise einer Förderbahn in einem Kohlenbergwerk.

Es vrurde bereits vorgeschlagen, die Decke und/oder die Wände einer Förderbahn in einem Kohlenbergwerk durch Metallbögen abzustützen, die in geringen Abständen voneinander angeordnet sind, und zur Unterstützung der Abstützung der Wände und der Decke zväschen diesen Bögen Flächenstücke aus Wellblech, Holzbretter ' (Verschalungsbretter) oder Betonplatten einzusetzen. Es wurde auch vorgeschlagen, die Decke und/oder die Wände eines Tunnels unter Tage durch Aufspritzen einer Zementmischung auf ein Gitter abzustützen, das an Ort und Stelle über die Decke und/oder die ! Wände gelegt wird. Diese beiden Verfahrensweisen sind zeitraubend und teuer. Im ersteren Falle müssen die Wetallbögen speziell angefertigt und die Wände sowie die Decke entsprechend der Form der Bögen bearbeitet werden, damit diese wirksam sind. Im zwei-

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ten Fall ist das Auslegen des Gitters an Ort und Stolle besonders mühsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Hachteile ein einfaches und billiges Verfahren der eingangs beschriebenen Art auszubilden, wobei eine Verwitterung der Boden- bzw. Gesteinsschicht verhindert werden soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß auf die Docke und/oder die ',lande eines Tunnels eine mit Fasern verstärkte Zementmischung aufgespritzt wird und man den dadurch gebildeten Beton abbinden läßt. Daraus ergeben sich die Vorteile, daß - wenn die Verwendung von Hetallbögen vorgeschrieben ist diese Bögen in einen größeren Abctand voneinander angeordnet werden können, das Verfahren schnell und leicht durchgeführt werden kann und man eine Auskleidung erhält, die ein? nennenswert verbesserte Jiegefestigkeit und Schlagfestigkeit hat. '/erden Zeiaentprodukte in ähnlicher Weise durch Spritzen aufgetragen, jedoch ohne Verstärkung mit faserfönaigen Zusätzen, so fehlt diesen Produkten eine ausreichende Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit und sie können in gefährlicher Weise abfallen, wenn sie nicht durch faserförmige Zusätze, wie Glasfasern oder Metalldrähte, zusammengehalten werden.

Der hier verwendete Ausdruck "Zementmischung" umfaßt eine Mischung aus irgend einem Portland-Zement oder einem Zement mit einem hohen Tonerdegehalt in Verbindung mit einem oder mehreren folgender Bestandteile : Sand, feinteiliger Kies und Grundmaterialien.

Die Faserverstärkung kann zweckmäßigerweise aus Metalldrähten von 2,5 cm und/oder Fasern aus einem oder mehreren der folgenden Materialien bestehen: E.Glas, alkalibeständigem Glas und Kunststoffmaterialien wie etwa Polypropylen.

Die Mischung kann gegebenenfalls vorgemischt und in eine Spritzkanone als feuchte Mischung zum Verspritzen eingeleitet werden.

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Andererseits kann auch eine trockene Zementmischung oder ein Pulver unter gleichzeitiger Anwendung von Ifasser auf die zu b es chi clit ende Oberfläche wie in dem sogenannten Spritzverfahren aufgespritzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf das Abstützen von Förderbahnen in Bergwerken beschränkt, vielmehr können auf diese Heise ebenso Bergmauern, explosionssichere Verschlüsse, Schaftauskleidungen und Abdeckungen durch Aufspritzen beschichtet werden, da diese jeweils wenigstens einen Teil der "Wände eines Tunnels unter Tage bilden.

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt 4urch eine Förderbahn in einem Bergwerk ohne Bögen für die Abstützung zeigt,

Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines solchen Tunnels" mit abstützenden Bögen,

Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht eines Tunnels

unter Tage. ·

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Bunkers unter Tage.

Fig. 5 stellt einen Längsschnitt durch einen explosionssicheren Verschluß in einem Tunnel dar*

Fig. 6 ist eine Endansicht einer Anordnung nach Fig, 5 mit einem zusätzlichen Zutrittsrohr.

Die Fig. 1 zeigt einen Tunnel bzw. eine Förderbahn 1 in einem Bergwerk, auf deren Decke 2 und Wänden 3 eine faserverstärkte Zementmischung nach einem der nachfolgend angegebenen Beispiele

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aufgespritzt ist, damit sich eine Schicht 4 aus Beton bildet, die wenigstens etwa 2,5 cm dick ist. Die Decke 2 kann zusätzlich - wie dargestellt - durch Deckenbolzen 5 abgestützt werden, die durch eine schmale Platte 5^! geführt sind. Ein Hohlraum 6, aus dem Kohle gefördert wurde, kann mit Ballast 7, zum Beispiel Steinbrocken oder Sandsäcken, gefüllt werden, damit sich eine Packung oder Bergmauer 8 ergibt. Die Mischung kann dann über den Ballast 7 gespritzt werden, um den Hohlraum ι vollständig auszufüllen.

Die Fig. 2 zeigt die Förderbahn nach Fig. 1 mit einem zusätzlich angeordneten Metallbogen 9» der zweckmäßigerweise einen I-förmigen Querschnitt hat und vor oder nach dem Aufspritzen der Mischung auf den Wänden und der Decke in seine Stellung gebracht werden kann.

Die Fig. 3 zeigt eine Reihe von Bögen 9, die in gleichen Abständen längs der Förderbahn angeordnet und durch Streben 10 miteinander verbunden sind. Bahnen 11 aus Rupfen oder einem ähnlichen Gewebe können an den Bögen beispielsweise durch Klammern befestigt werden. Danach kann die Mischung zur Ausbildung der Betonschicht 4 auf diese Rupfenbahnen 11 aufgespritzt werden.

Die Fig. 4 zeigt den Aufbau in einem Tunnel bzw. einer Förder bahn 1 eines Bunkers 12 zum Lagern von Kohle unter Tage. Der Bunker 12 v»^reist die oben beschriebene Betonschicht und einen Boden 13 aus Beton auf, der über Hauwerk oder Ballast 7 gespritzt oder gegossen wird. Der Bunker 12 v/eist ferner eine Trennwand 14 aus Stahlträgern und Betonguß auf, längs der sich ein Kettenförderer 15 zur Entnahme von Kohle aus dem Bunker und ein Förderer 16 erstreckt, der an der Decke aufgehängtist. Der Kettenförderer 15 ist von einem Laufgang 17 durch eine Y/and 7' aus gegossenem Beton getrennt. Der Bunker kann durch Öffnungen 10 in der Wand 14 mit Kohle beschickt werden.

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Die Fig. 5 zeigt den Aufbau eines explosionssicheren Verschlusses 19 in einer Förderbahn eines Bergwerks. Ein der- j artiger Verschluß 19 ist so ausgelegt, daß die Förderbahn ' abgedichtet wird, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Explosion i festgestellt wurde. Der Verschluß 19 umfaßt zwei hohle Drahtgitter auf baut en 20, wobei der Abstand zwischen den Hauptflächen¹ jedes Aufbaus etwa 1 m beträgt. Zunächst wird auf dem äußereiji Ende des inneren Aufbaus die Mischung bis auf eine minimale j Dicke von etwa 2,5 cm durch Spritzen aufgetragen. Hierauf wird j der andere Aufbau in seine Stellung gebracht und dessen außen- ! liegendes Ende mit der Mischung bis auf eine minimale Dicke von etwa 2,5 cm bespritzt. Die Aufbauten haben einen Abstand von etwa 1,8 m voneinander, so daß sie .einen Hohlraum 21 bilden, der dann mit Bentonitvergußmaterial unter Verwendung einer nicht dargestellten Druckpumpe durch Einspritzrohre 22 gefüllt wird, nachdem die Mischung auf den Aufbauten aufgetragen ist. Gegebenenfalls kann eine Röhre 23 zur Entnahme von Luftproben mit einem Ventil 26 am äußeren bzw, außenliegenden Ende durch' die Aufbauten 20 geführt werden, bevor diese bespritzt v/erden und das Vergußmaterial eingeleitet wird. Ebenso kann, wenn der Verschluß 19 später wieder geöffnet werden soll, ein Zutrittsrohr 24 (Fig. 6) eingesetzt werden, bevor die Aufbauten 20 bespritzt werden und das Vergußmaterial eingeleitet wird. Ein solches Rohr 24 wird an jedem Ende mit einer Tür versehen und es hat üblicherweise einen Durchmesser von etwa 68,5 cm.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, wie die Gesteinsschicht 25 durch die Druckeinspritzung von Bentonitvergußmaterial verfestigt wird.

nachfolgend werden Beispiele von faserverstärkten Zementmischungen angegeben, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet v/erden können.

Beispiel 1 ^ ^:

1 Gewichtsteil eines Zements mit hohem Tonerdegehalt vmrde mit 3,5 Gewichtsteilen Sand als Grundmischung gemischt. Der

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Sand hatte eine Feinheit entsprechend Zone 2 der British Standard Classification. Der Mischung wurde eine Menge von etwa 1,5 bis 4 Gew.-^o Drahtstücken oder Nadeln aus zerhacktem i Reichstahl oder nichts rostendem Stahl mit einer Länge im Bereich von 2,5 bis 3, β cm und mit einem Durchmesser von etwa 0,15 bis 0,5 ram zugegeben.

Beispiel 2

Wie Beispiel 1, jedoch unter Verwendung eines gewöhnlichen Portland-Zements anstelle eines Zements mit hohem Tonerdegehalt.

Beispiel 3

Wie Beispiel 1 und 2, jedoch anstelle von oder zusätzlich zu den Stahlnadeln 0,2 bis 2 Gev.-% feinfasrigen Polypropylenfasern mit einem Titer im Bereich von 6000 bis 12000 und einer Länge im Bereich von 1,9 bis 5j1 cm.

Beispiel 4

Wie Beispiel 1 oder 2, jedoch anstelle von oder zusätzlich zu den Stahlnadeln 0,2 bis 2 Gew.-^ Glasfasern oder Fasern mit einer Länge von etwa 1,9 bis 3,0 cm. Die Glasfasern können aus E.Glas bestehen, das als zerhacktes Vorgespinst geliefert wird, zum Beispiel vom Typ ECO 371, v/ie es von der Firma Turner Bros, verkauft wird oder einem alkalibeständigen Glas, zum Beispiel "C'hemfil", wie es durch die Firma Fibreglass Ltd. in St. Helens geliefert wird.

Die Mischung, wie sie in einem der obigen Beispiele angegeben ,

ist, wird vorgemischt und als feuchte Mischung einer Spritz- ^l kanone zugeführt, worauf sie zweckmäßigerweise mit einer Dicke von etwa 2,5 bis 7,6 cm aufgespritzt wird. Das Gewichtsverhältnis von V/asser zu Zement sollte bei der Mischung 0,35 bis 0,5 betragen. Andererseits kann eine trockene Zementmischung oder

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ein Pulver der in einem der Beispiele angegebenen Zusammensetzung bis auf eine Dicke in dem gleichen Bereich unter gleich-f zeitiger Anwendung von Wasser auf der zu behandelnden Oberfläche wie imsogenannten Spritzverfahren ,aufgespritzt werden. In diesem Falle sollte das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Zement 0,3 bis 0,4 betragen. ' ,

Es wurde festgestellt, daß Proben des aufgespritzten Zements I nach dem Erhärten eine Biegefestigkeit bzw. eine Druckdehnung ;

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im Bereich von etwa 53 bis 70 kg/cm haben und hervorragend

an der Gesteinsschicht haften. ;

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Claims

Patentansprüche

insbesondere

1. Verfahren zum Abstützen derVDecke und/oder der Wände eines

Tunnels unter Tage, dadurch gekennzeichnet, daß eine faserverstärkte Zementmischung aufgespritzt wird und man den dadurch gebildeten Beton abbinden läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserverstärkung Metalldrähte oder Nadeln verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserverstarkung Glasfasern verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Nadeln aus zerhacktem Weichstahl oder nichtrostendem Stahl mit einer Länge im Bereich von etwa 2,5 bis 3,8 cm und einem Durchmesser im Bereich von etwa 0,15 bis
0,5 mm bestehen und mit 1,5 bis 4 Gew.-% von der Mischung
zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus E.Glas, -das als zerhacktes Vorgespinst zugeführt wird, oder einem alkalibeständigen Glas bestehen und eine
Länge im Bereich von etwa 1,9 bis 3,8 cm haben und mit 0,2 bis 2 Gew.-?6 von der Mischung zugeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als

•FaserverStärkung Kunststoffasern verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus feinfasrigem Polypropylen einen Titer im
Bereich von 6000 bis 12000 und eine Länge im Bereich von
etwa 1,9 bis 5,1 cm haben und mit 0,2 bis 2 Gew.-% von der Mischung zugeführt werden.

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ü. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 1 Gewichtsteil Zement und 5,5 Gewichtsteile Sand als Grundmischung enthält.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tunnel eine Förderbahn in einem Bergwerk ist, dadurch ; gekennzeichnet, daß die Mischung auf den Wänden bis zu einer Dicke von etwa 2,5 bis 7,6 cm aufgespritzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Wände 'einen Hohlraum ; aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hohlraum mit j Ballast aufgefüllt und die Mischung zum vollständigen Füllen ; des Hohlraums auf den Ballast aufgespritzt wird, worauf die Mischung wenigstens auf den Wänden des Tunnels durch Spritzen aufgetragen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel mit einem Metallbogen zusätzlich abgestützt' wird, der vor oder nach dem Aufspritzen der Mischung auf den Wänden und/oder der Decke in seine Stellung gebracht wird. ;

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine , Reihe von Bögen in Abständen längs des Tunnels vorgesehen wird und Bahnen aus Rupfen oder einem ähnlichen Gewebe an den Bögen befestigt \verden, worauf die Mischung auf diesen Bahnen aufgespritzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 mit dem zusätzlichen Aufbau eines Bunkers unter Tage in der Förderbahn eines Bergwerks, dadurch gekennzeichnet, daß Ballast auf dem ■ Boden der Förderbahn angrenzend an die Wände gelagert und die Mischung zur Ausbildung eines Bodens für den Bunker über den ^: Ballast gespritzt oder gegossen wird, worauf die Mischung auf der Decke und den Wänden der Förderbahn aufgespritzt und eine senkrechte Trennwand aus einem Stahlrahmen und gegossenem Beton aufgebaut wird, die sich von der Decke der Förderbahn

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bis zum Boden des Bunkers erstreckt und Öffnungen aufweist, durch welche das Innere des Bunkers zugänglich ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 "bis 13 mit dem zusatzlichen Aufbau eines explosionssicheren Verschlusses in der Förderbahn eines Bergwerks, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster hohler Aufbau aus einem Drahtgitter in der Förderbahn angeordnet und auf dessen außenliegendes Ende die Mischung bis auf eine minimale Dicke von etwa 2,5 cm aufgespritzt wird, worauf ein zweiter derartiger Aufbau in einem vorbestimmten Abstand von dem ersten angeordnet und auf dessen außenliegendem Ende die Mischung bis zu einer minimalen Dicke von etwa 2,5 cm aufgespritzt wird, wonach der Hohlraum zwischen den Aufbauten mit Bentonitvergußmaterial gefüllt wird, das unter Druck eingespritzt wird, nachdem die Mischung auf den Aufbauten aufgetragen ist.

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