DE2350298A1 - Befestigungspatrone fuer anker - Google Patents

Befestigungspatrone fuer anker

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Description

Befestigungspatrone für Anker
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:
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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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- 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.
Beispiel;
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.
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.
- 11 -
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Claims (6)

  1. - ii - '
    ANSPRÜCHE
    ill Klebpatrone für eine Ankerungsvorrichtung zur Schaffung
    es 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. 2. Klebpatrone gemäß Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der genannte Mantel aus Löschpapier besteht.
  3. 3. Klebpatrone gemäß Anspruch 2, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Löschpapier eine Masse von etwa 170 g pro Quadratmeter aufweist»
  4. 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. 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. 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
DE19732350298 1972-10-09 1973-10-06 Anordnung zur Befestigung einer Ankerstange in einem Bohrloch mittels einer Mörtelpatrone Expired DE2350298C3 (de)

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