DE2350298A1 - Befestigungspatrone fuer anker - Google Patents
Befestigungspatrone fuer ankerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Ankerungsvorrichtungen, die
dazu bestimmt sind, einen festen Punkt in der Wandung herzustellen.
Es kann sich dabei um Wandungen aus Felsgestein, um Gußmauerwerk und sonstige Wandungen handeln. Im besonderen
richtet sieh die Erfindung auf Ankerungsvorriehtungen der Verstärkung
und Verfestigung des Hangenden und der Stöße einer
Untertagestrecke.
Bekanntlich sind beim Auffahren von Strecken de Firste und teilweise
die seitlichen Stöße aus entspanntem Gebirge, die man zur Vermeidung von Einbrüchen am intakten Gebirge halten muß.
Zu diesem Zweck verwendet man an sieh bekannte Ankerungsvorriehtungeni
die aus Stahlstangen - mit oder ohne Teilgewinde bestehen und die mit einem geeigneten Kleber in den in der
Wandung der Abbaustrecke angebrachten Bohrlöchern eingeführt werden. Die Stangen können - mit oder ohne Stützplatten beträchtlichen
Lasten standhalten und außerdem eine Verformung oder ein Knicken der entspannten Gesteinsschichten in Grenzen
halten. In besonderen Fällen, d.h. wenn man in der Strecke Pfeiler anbringt, macht die Verwendung von Ankerungsvorriehtungen
an den Stößen eine Vorspannung - auch "Halterung" genannt möglich,
wodurch eine bessere Standfestigkeit der Pfeiler erzielt wird.
Um einen hohen Abbaufortschritt zu ermöglichen, ist es wichtig, daß die Verfestigung der Strecke so schnell wie möglich geschieht,
damit die Bergleute in möglichst kurzer Zeit und unter "annehmbaren"Sicherheitsbedingungen wieder zu dem neuen Streb
Zugang haben.
Im wesentlichen gibt es heute zwei Arten der Verfestigung. Bei
der einen Methode wird Beton, bei der anderen Kunststoff verwendet. Beide Verfahren allerdings schaffen Unzulänglichkeiten,
die die Möglichkeiten der Anwendung in der Eraxis einengen.
Zu diesen Unzulänglichkeiten zählenϊ
- bei der Einspritzung von Beton:
- bei der Einspritzung von Beton:
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a) die Dosierung, das Anmachen und Mischen müssen am Betriebsort
geschehen;
b) häufige und kostspielige Säuberung der Verpreßgeräte ist
erforderlich;
c) da man einen Beton mit kurzer Abbindungszeit verwenden
möchte, ergibt sich häufig eine gewisse Unvereinbarkeit
hinsichtlich der Verwendung der Verpreßgeräte, die sich dann häufig verstopfen können, wenn das Verpressen nicht in
einer Zeit stattfindet, die geringer als die Abbindungszeit ist;
d) beim Vorpressen des Betons in das Bohrloch ist ein Luftablaßrohr
anzubringen, wodurch die einzelnen Arbeitsgänge schwieriger gestaltet werden;
e) selbst bei Verwendung eines Betons mit kürzester Abbindungszeit
und die sich auch mit den technischen Geräten in Einklang bringen läßt, werden die für die Ankerung bestimniten
Optimalwerte erst nach 12, ja sogar 24 Stunden erzielt,
was mit der Forderung nach einem raschen Vortrieb unvereinbar
ist« .
- bei der Verklebung mit Kunststoffen;
a) da man in diesem Falle Füllpatronen verwendet, die den .
Kleber enthalten, kann man sich selbst nicht davon überzeugen, daß das Bohrloch völlig ausgefüllt ist, zumal es
schwierig ist, diese Patronen zu verdammen;
b) es besteht sogar die Gefahr, daß der PatronenmaJitjBl überhaupt
nicht zerstört wird, was natürlich der Ankerung abträglich
ist;
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c) da die Bohrlöcher im allgemeinen den Durchmessern von
Sprenglöchern entsprechen, benötigt man Mengen an Kunststoff, deren Kosten eine Anwendung des Verfahrens einfach
nicht gestatten;
d) im allgemeinen ist eine Vorspannung der Ankerungselemente
unmittelbar nach dem Einbringen nicht möglich, um z.B. an den Stößen Mattenverzug oder ähnliches einzubringen.
Dartiber hinaus hat das Kleben mit Kunststoff oder Kunstharzen
dazu geführt, daß man Bohrlöcher mit geringem Durchmesser
wählt, um sicherzustellen, daß das Prinzip sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht vertretbar bleibt.
Es ist Ziel dieser Erfindung, den Unzulänglichkeiten der
früheren Technik abzuhelfen. - - - -
Gegenstand der Erfindung ist eine zur Schaffung eines Pestpunktes
in der Wandung bestimmte Klebpatrone, die sich dadurch ausζdehnet, daß sie einen wasserdurchlässigen Mantel umfaßt,
in. dem sich Trockenmörtel mit kurzer Abbindungszeit befindet.
Außerdem hat der Mantel eine Porosität, die verhindert, daß
Partikel des Mörtels nach außen entweichen.
Diese, mit einem sehr schnell abbindenden Mörtel gefüllte
et—&βΎ—die—Nachteile—der—beiden—wesentl—ichen
Verfahren der früheren Technik auszuschalten. Bei den in der Erfindung dargestellten Patronen sind keinerlei Verpreßeinrichtungen
erforderlich, da sie ohne besondere Werkzeuge sehr schnell eingesetzt werden körinen, wobei sie allerdings vorher
angefeuchtet werden. Der Wahl eines sehr schnell abbindenden Mörtels (Abbindungszeit z.B. i - 2 Stunden) steht somit nichts
im Wege.
Außerdem erlaubt die Art der Verdammung der Patrone, daß das
Bohrloch völlig ausgefüllt wird, und der Patronenmantel läßt
den Einschluß von Luft im Bohrloch nicht zu. In bestimmten
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235029S
- it .
Fällen kann sick der Mantel sogar günstig auf öle Klel»ewir3iaiuag
auswirken.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren sntm
Setzen von Ankerungsvorrichtungen mit Hilfe* einer oder mekaragrer
nachstehend näher beschriebener Patronen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aas der sielt iaaschließenden Beschreibung.
Bei den anliegenden Skizzen, die ausschließlich als Beispiele
dienen sollen, ist die. Abb. i eine Außenansicht mit -Teilaufxüö
der der Erfindung zugrunde liegenden Patrone.
Die Abb· 2 zeigt ein Beispiel einer Ankerstange in ihrer
Gesamtheit, so wie sie unter der in der Erfindung dargestellten
Patrone verwendet werden kann.
Die Abbildungen 3> 4 und 5 zeigen drei Stufen des Verfahrens
der Einbringung einer Ankerungsvorrichtung mit den in ύετ Erfindung
dargestellten Patronen.
Die Abb. 6 ist ein Kräftediagramm, das die Wirkungsweise Äear
Ankerstange wiedergibt.
Auf der Abb. 1 sieht man eine Patrone 1 mit eimern Mantel 2,
der in diesem Beispiel einen runden Querschnitt hat, Jedoch
kann der Mantel jede gewünschte Form haben usä einen ^amAraM.—
sehen, achteckigen oder anderen Querschnitt aufweisen*
Die Patrone 1 besitzt eine einzige Kammer 3, die an eine» Eaöe
durch eine Verklebung k geschlossen ist, und an anderen Entle,
an dein die Füllung vorgenommen wird, ist sie durch einen mit einer Verschlußklammer 6 gehaltenen Falz 5 "verschlossen·
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Die Kammer 5 ist rait Wassermörtel gefüllt. Vor Verwendung der
Patrone sind außer Wasser alle Bestandteile des Mörtels vorhanden.
Der Mantel 2 besteht aus einem wasserdurchlässigen Material;
doch können durch ihn hindurch weder feuchte noch trockene Bestandteile des Mörtels entweichen. Dieses'Material bat
ebenfalls eine gewisse Fähigkeit, Wasser zu absorbieren.
Dadurch wird zum Zeitpunkt der Einbringung der Ankerungsvorrichtung die richtige Abbindung des Mörtels begünstigt. Zum
Beispiel ist ein Löschpapier hrön ausreichender Masseals Material
verwendbar. Mit Erfolg wurde ein Papier mit einer Masse von
£70 g/m verwendet, z*B. das Löschpapier unter der Kennziffer
2361, das von der Papeterie de Lana (88 - Docelles) hergestellt
wird. - ■-'■-■■
Der Wassermörtel 7 hat die Eigenschaft einer sehr schnellen
Abbindung und enthält vorzugsweise einen oder mehrere der nachstehenden Anteile, die durch Versuche ermittelt werden können:
- Quarzsand von geeignetem Körnungsaufbau,
- geschmolzener und/oder schnell bindender Zement,
- Gips,
Man gibt Abbindungs- und/oder Härtungsbeschleuniger bei, z.B.
NaCl und Li
Die folgende Zusammensetzung war voll zufriedenstellend: *
- 50 % trockener Quarzsand mit einer Korngröße von 0,6 bis
1,2; Handelskennziffer K 10, Lieferant: Fa. Quartz d'Alsace
(67 - KALTENHÖUSE); j
- 30 % geschmolzener Zement, Lieferant: Fa, LAFARGE;
- 20 % schnellbindender Naturzement, Kennziffer 80, Lieferant:
Fa. VICAT;
- 6 -£09817/0789
- beigemischt wurden 2 o/oo reines Lithiumkarbonat, Lieferant;
Pa. MERCK Aß (BARMSfAB^ - Bundesrepublik Deutschland).
Eine wie vorstehend beschriebene Patrone kann auch mit anderen
Typen von Ankerstangen verwendet werden, vorausgesetzt diese
Stangen haben eine dem Bohrloch, in dem die Ankerungsvorrlehtüng
angebracht werden soll, angepaßte Länge und eine mechanische
Festigkeit und eine angemessene Oberflächenstruktur, die beide
so beschaffen sind, daß sie der Belastung standhalten, der die
Vorrichtung ausgesetzt wird*
Allerdings bevorzugt man eine nachstehend beschriebene Ankerstange
mit der in Abb, 2 dargestellten Form. Diese Ankerstange wird aus einem haiϊ>£lachen'"Profil hergestellt und besteht aus
zwei unterschiedlich schneckenförmig ausgebildeten Teilen 9 und 10, die durch nach links und rechts, d.h. in entgegengesetzter
Richtung, verlaufende Verdrallungen gekennzeichnet sind. Diese beiden Verdrallaugen 9 und iO sind voneinander durch ein
kurzes, gerades Längsteil il getrennt.
Bei dem dargestellten Beispiel ist das eine Ende 12 der
Stange 8 zylindrisch und hat ein Gewinde, damit es eine oder mehrere Spannfuttern aufnehmen kann, Dieses Ende 12 selbst ist
bei Punkt Ik abgeflacht, damit bei Einbringung der Stange
ein Antriebswerkzseitg angesetzt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die Abb. 3, Ί und 5 wird nun der Vorgang
des Einbringens einer Ankerungsvorrichtung beschrieben, zu der
die vorstehend dargestellten Patronen und die Ankerstangen gehören.
Zunächst wird ein Bohrloch P in der Wandung P abgebohrt, die
durch die Ankerungsvorrichtung einen Festpunkt erhalten soll. In einen mit Wasser gefüllten Behälter taucht man dann so viele
Patronen 1 ein wie entsprechend von der Tiefe des Bohrlochs F erforderlich sind. Dieser Vorgang, der der Anfeuchtung des sich
in den Patronen 1 befindlichen trockenen Mörtels 7 dient, ist
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abgeschlossen» wenn die Entgasung der Patronen aufhört, d.h.
weftn sich an der. Oberfläche des Wassers im Behälter keine Blasen
mehr zeigen.
Auf der Abb. 3 sieht man, daß man eine erste mit Wasser durchtränkte'
Patrone IA in das Bohrloch P einführt. Anschließend
wird das Bohrloch mit Hilfe eines bekannten Werkzeugs O verdammt.
Diese Vorgänge werden so oft wie nötig wiederholt, um das Bohrloch P vollständig zu füllen. Bei dem dargestellten
Beispiel (Abb. k) sind nur zwei Patronen IA und IB vorgesehen,
insbesondere ist festzustellen, daß für diesen Vorgang" kein Verpreßgerät benötigt wird, daß das Verdammen ein vollständiges
Ausfüllen des Bohrlochs P ermöglicht und daß die Verwendung des Mantels 2 aus Löschpapier die Gefahr des Einschlusses von
Luft im Bohrloch ausschließt, sich jedoch in bestimmten Fällen
als günstig für die Standfestigkeit erweisen kann.
Nun wird die Ankerstange (Abb. 5) eingebracht. Die in dem dargestellten Beispiel mit einer Auflageplatte 15 versehene
Ankerstange 8A wird mit einem bekannten Werkzeug durch gleichzeitiges
Drehen und Schieben in den Mörtel eingeführt. Zu
diesem Zweck wird die Stange 8A dreheiid angetrieben in Richtung
der schraubenförmigen Windungen 10, die sich nahe dem Antriebs- :
ende 14t befinden. j
■ ■Λ. α?" ■ · . ·
Aufgrund der doppelten Verdrallung der Stange 8A erfolgt beim j
Einführen der Stange in das Bohrloch ein gleichmäßiges Mischen \
des Mörtels, wobei ein Herausfließen des Mörtels jedoch vermie- :
den wird. Während des Eiriführens des Teils 9 der Ankerstange j
in das Bohrloch werden nämlich die Mörtelpartikel der Patrone ; !
IB nach hinten in das tiefste Bohrloch P gedrückt, wodurch in '.
der Patrone IB ein Hohlraum entsteht, der durch den zurück- .
strömenden überschüssigen Mörtel gefüllt wird, wenn die Anker- " :
stange in die Patrone IA eindringt;' |
- '.■■-■■■-■ ■■:■■■:■ ...·:. : ■ ■. . . - 8 40981 7/0 789
Aufgrund der sehr guten Abbindungseigenschaften des Mörtels kann man nach diesen Arbeiten praktisch sofort die Vorspannung
der AnIcerungsvorrichtung mit Hilfe der Mutter 13 vornehmen.
Daraus ergibt sich ein großer Vorteil, da man fast unmittelbar nach Einbringen der Vorrichtung Schutzgitter oder gleichartige
Vorrichtungen einbringen kann.
Durch ein Beispiel kann diese Beschreibung veranschaulicht werden. In einem Bohrloch mit einem Innendurchmesser von 32 mm
wurde eine Ankerungsvorrichtung eingebracht. Das nahezu senkrecht verlaufende Loch hatte eine Tiefe von 1700 mm,und die Öffnung
lief nach unten aus.
Es wurden zwei Patronen verwendet, deren Mantel aus Löschpapier der vorstehend erwähnten Art bestand. Sie hatten einen Durchmesser
von 30 mm und eine Füllänge von 950 mm.
Die Ankerstange hatte einen Innendurchmesser von 17 nra und war
zu einem Halbflacheisen mit runden Seitenkanten mit den Maßen 19,5 x 8,5 mm gefertigt worden. Die Länge betrug 1800 mm, von
denen 100 mm für das Gewinde 12 vorgesehen waren. Die Stange
bestand aus einem üblichen Baustahl, Güte A60-1 (Norm AP A.35.501),
Die Teilung der Verdrallungen betrug 250 mm.
Die Einbringung der Ankerungsvorrichtung wurde in der oben
erwähnten Art vorgenommen, nachdem die Patronen 40 Sekunden
lang in Wasser getaucht worden waren»
Die Ankerstange wurde mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von
150 U/min, und einer Vortriebsgeschwindigkeit von 3 m/min,
eingeführt, wobei das Drehmoment 28 mkg und die Schubkraft etwa 100 kp betrugen.
Anschließend wurde die Vorspannung der Schraube mit Hilfe der Mutter und der Auflageplatte vorgenommen, wobei sofort eine
Bruchlast von 2 t und nach einer Stunde von 15 t erzielt wurden.
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Zu der Verwendung der Patronen ist folgendes festzustellen:
- Man kann mit einem sehr schnell abbindenden Mörtel arbeiten, was die Vorspannung der Ankerstange unmittelbar nach dem
Setzen erlaubt. Das ist vorteilhaft, wenn es sich um das Setzen an den Stößen, das sofortige Abfangen des Hangenden
in Strecken oder um das Setzen von Stahlmatten handelt.
- Die Durchführung des Verfahrens ist deutlich erleichtert
worden, da weder kostspielige Geräte noch hochspezialisiertes Personal erforderlich sind.
- Am Ort der Einbringung ist keinerlei Anmachen oder Dosierung erforderlich. Auch entfällt die Säuberung von Verpreß-,
Misch- oder Dosierungseinrichtungen.
- Es erlaubt das Verdammen der Patronen vor dem Einbringen der
Stange, um mit Sicherheit die Toleranzen und Unebenheiten der Bohrlöcher auszugleichen und um die Bildung von Lufttaschen
zu verhindern.
- Es erlaubt eine längere Einlagerung der in wasserdichten
Plastikbeuteln verpackten Patronen an einem mit Feuchtigkeit gesättigten Ort.
Die Ankerstange'ihrerseits bietet Vorteile nach Erhärtung
des Mörtels, wenn die Ankerungsvorrichtung unter Spannung steht.
Zunächst erlaubt die doppelte Verdrallung der Stange unter konstanter Belastung ein gewisses Schlupfen, das bei bestimmten
Anwendungsarten erwünscht sein kann, z.B. in Abbaustrecken
zum Schütze der Bergleute verhindert das Schlupfen einen Bruch
der Stange, wenn das Gestein in Bewegung gerät. Außerdem kann man diese Ankerungsvorrichtungen nicht nur als eigentliche
Stützbalkon verwenden, sondern als Element zur kontrollierten
Freisetzung der Spannungen in dem Gestein, in das sie eingesetzt wurden. 1Q
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Darüber hinaus vermindert die Schraubenform der Stange die
Scherkräfte im Mörtel, indem die Zugbeanspruchungen in Radialkomponenten
umgewandelt werden.
Wenn man nämlich ein Oberflächenelement E (Abb. 6) der Sehraube H
in Kontakt mit dem entsprechenden Element des Mörtels betrachtet, zergliedert sich die Zugkraft f in:
- eine Kraft f^, die dazu neig$, die Stange zu lösenj
- eine Kraft R, die die Stange der durch den Mörtel gebildeten
Wandung drückt.
Das von allen Kräften f^ gebildete Moment wird teilweise durch
die Beibungen und teilweise durch das Moment aufgehoben, das in entgegengesetzter Richtung zu dem Teil wirksam wird, das
die der Drehrichtung entgegenlaufende Verdrallung hat.
Die rechtwinklig zu den Verdrallungen verlaufenden Radial—
komponenten R bewirken eine Kompression des Gebirges, wodurch die Abscherfestigkeit erhöht wird.
sie
Außerdem begünstigen/die Bildung sogenannter Riegelkegel ("eöiies cliquets") j die den Fachleuten bekannt sind (s. ,u$s~ besondere die Zeitschrift "L'indüstrie Miniere", Sonderausgabe vom I5.4.I96I, S.
Außerdem begünstigen/die Bildung sogenannter Riegelkegel ("eöiies cliquets") j die den Fachleuten bekannt sind (s. ,u$s~ besondere die Zeitschrift "L'indüstrie Miniere", Sonderausgabe vom I5.4.I96I, S.
Die Teilung der Verdrallungen der Ankerstange ist vorzugsweise so gewählt, daß die Radialspannungen recht große -Abschnitte
des Mörtels arbeiten lassen, um ein Abreißen zu verhindern.
Bei gegebenen Kennwerten kann sich die ein und dieselbe Ankerstange
für mehrere Bohrlochdurchmesser eignen. Für ören Benutzer bedeutet diese Standardisierung eine einfache Lagerhaltung
und beseitigt die Gefahr von Irrtümern.
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Claims (6)
- - ii - 'ANSPRÜCHEill Klebpatrone für eine Ankerungsvorrichtung zur Schaffunges Festpunktes in der V.randung. Die Patrone ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mantel (2) aus wasserdurchlässigem Material besteht, in dem sich ein schnell abbindender trockener Mörtel (7) befindet. Außerdem hat der Mantel eine Porosität, die verhindert, daß Partikel des Mörtels (7) nach außen entweichen.
- 2. Klebpatrone gemäß Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der genannte Mantel aus Löschpapier besteht.
- 3. Klebpatrone gemäß Anspruch 2, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Löschpapier eine Masse von etwa 170 g pro Quadratmeter aufweist»
- 4. Klebpatrone gemäß einem der Ansprüche i - 3$ die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Mantel (7) eine längliche Forss mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt hat»
- 5. Verfahren zur Einbringung einer Ankerungsvorrichtung mit Hilfe mindestens einer der in den Ansprüchen i - 4 beschriebenen Patronen und einer Ankerstange aus Stahl in einem in einer Wandung angebrachten Bohrloch, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht, die Patrone oder Patronen (iA, IB) bis zur völligen Entgasung in Wasser zu tauchen, um den in der oder den Patronen (iA, IB) enthaltenen trockenen Mörtel (7) anzufeuchten, die Patrone oder Patronen (IA", IB) in das genannte Bohrloch (F) einzuführen und die genannte Ankerstange (8A) einzubringen.
- 6. Verfahren gemäß Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, jede der genannten Patronen (IA, IB) nach Einbringen in das genannte Bohrloch (F) zu verdammen.7ο Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Ankerstange (8A) unmittelbar nach Einbringen vorgespannt wird.4098 17/0789
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DK150942B (da) * | 1977-09-21 | 1987-09-28 | Cementa Ab | Patron til forankring af elementer i klippe, beton eller lignende materialer |
US4528792A (en) * | 1978-05-30 | 1985-07-16 | Cross Robert C | Anchoring cartridges |
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