DE2360636A1

DE2360636A1 - Verfahren und vorrichtung zum einbringen eines pumpbaren gesteinsbolzens

Info

Publication number: DE2360636A1
Application number: DE2360636A
Authority: DE
Inventors: Bernard Manowitz; Meyer Steinberg
Original assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Current assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1974-06-06
Also published as: GB1449195A; FR2211588A1; US3861155A; CA987116A; ZA738843B; AU6290573A; FR2211588B1; JPS4988306A

Description

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United States. Ätonfiö Energy Ccwmission/ WeäLshinefte>n^ U.S.A. ·

Verfahren und Verrichtung gum Einbringen eines

Gesteihsbolzenä.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einfe Vorrichtung zur Verstärkung der Decke einös UnteFi-P^isohexi Hohlraums, in ehe. eine Reihe von Löchern gebohrt

Gesteinsbolzen werden seit langem; verwendet, um die Decken von Kphlengrüben ©der andere^ Minen z_:ü verst-ärkeri, indem geschichtete oder gesprungene Gesteinsschichten miteinander Verbunden werden. In der Vergangenheit bestand ein Giesteinsbolzen typi-^ scherweise aus einer Stahlstange von hinreichender Länge -, so daß sich die Stange von der Deckenlinie aus in eine 2one aus relativ festem Fels erstreckt, also vielleicht 3 bis 10 Fuß in die Decke hinein. Ein am oberen Ende des Bolzens vorgesehener Expansiphskeiianker wird an dem Umgebenden Gestein dadurch befestigt ^

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man den Balgen an der Deckenlinie in Drehungen¹ versetzt', und unter Verwendung eines Drehmoment Werkzeugs^:# um den Anker eiiizu- · stellen und den Bolzen zu spannen. Dabei kann zwischen dein BdI-zenkopf und (3er Gesteinsdecke eine Stahlunterlagseheibe verwen^ det werden, um die Belastung auf das Gestein zu verteilen.

Um die Berührung zwischen den Bolzen und dem Gestein in der Decke der Mine zu verbessern, wurden. Harzanker verwendet, wobei bei einer typischen Anordnung Härzpaekungen in die Löcher eingesetzt werden, die sodann durch Einsetzen der Bolzen zerbrochen und durch Drehung der Bolzen gemischt werden, wodurch für den Bolzen ein schnell aushärtender Polymeranker gebildet.wird. Es wurden auch vollständig eingebettete oder eingehüllte Bolzen verwendet, wobei diese Bolzen aus deformierten Stangen bestehen, und zwar rnit oder ohne einen Kopf, und wobei diese sodann in ein Loch unter Verwendung von Beton oder Polymerwerkstoffen als Füllmaterialien eingebracht wurden. .

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Verwendung der in den US Patenten33O2 410, 3 324,662 und 3 Ο91 935 beschriebenen Harzanker technische Schwierigkeiten bei der Herstellung der Gesteinsbolzen auftreten, wobei diese viel Zeit zur Herstellung benötigen, teuer sind und manchmal nicht ausreichende physikalische Eigenschaften besitzen, um die gewünschte Tragfähigkeit in der Minendecke zu erzeugen, ·

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wurde ein pumpbarer Gesteinsbolzen entwickelt, der in wirkungsvoller Weise effektiv ohne Schwierigkeit an Stelle der bekannten Verfahren verwendet werden kann.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur Verstärkung der Decke eines unterirdischen Hohlraums vorgesehen, gemäß welchem mit Abstand angeordnete Löcher nach oben in die Decke gebohrt werden, worauf jedes der Löcher mit einer polymerisierbaren Mischung gefüllt wird und ein Teil der Mischung beim Füllen aus dem Loch herausragt, wobei

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nach einer Zeitperiode, die ausreicht, um das Aushärten der Mischungen in situ zu gestatten, ein Stopfen aus dem ,gehärteten Teil der aus dem Loch'herausragenden Mischung entfernt wird und worauf darnv der gehärtete Teil-in das nächste zu füllende Loch eingesetzt ,wird, und zwar als'ein Vorgänger für die in dieses , ; Loch eingeführte Mischung. : . . -

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sieht die: Erfindung .eine·Vorrichtung vor, um einen pumpbaren Gesteinsbolzen in einem sich nach oben in die Minendecke erstreckenden Bohrloch zu erzeugen, .wobei erste und.zweite Versorgungsquellen für die beiden Komponenten eines bei Umgebungstemperatur aushärtbaren pölymerisierbaren Harzsystems vorgesehen sind, und eine Mischvorrichtung die ersten und zweiten Komponenten aufnimmt und eine innige Mischung daraus bereitet, und wobei eine Bolzenkopfanordnung vorgesehen ist-, um die Mischung aus den Mischmitteln aufzunehmen und einen ausgedehnten Ausgangsleiter aufweist, um direkt mit dem Einlaß des Bohrlochs in Verbindung zu stehen und um die Mischung in das Loch zu bringen, und wobei die Bolzenkopfanordnung eine den.Ausgangsleiter umgebende Dichtung besitzt, um eine elastische, im wesentlichen lecksichere Abdichtung zwischen dem Ausgangsleiter und der. das Loch umgebenden Gesteinsfläche zu bilden, wobei die Dichtung aus einem Material besteht, welches im wesentlichennicht an dem Harzsystern klebt, wenn letzteres in Berührung damit ausgehärtet wird, und wobei schließlich Mittel vorgesehen sind, um die Mischung von der Bolzenkopfanordnung abzutrennen. Diese Anordnung gestattet eine wirkungsvolle, effektive und wirtschaftliche Zuführung des polymerisierbaren Bolzenmaterials zu den Bolzenlöchern. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß sie die Verwendung flexiblen Strang- oder Füllmaterials und von Metallrohr gestattet, welches in der Vorrichtung vorgesehen ist, um das Polymer in den Löchern zu verstärken, und um.auch eine Entlüftung während des Füllens der Löcher zu ermöglichen.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß hochviskose Materialien benutzt werden können, um so das Ausbreiten oder die Verteilung der Mischung αμΓσΙι die Spalten

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zu verhindern, welche die Löcher umgeben, in welche die Mischung eingesetzt wird.. Für diesen Zweck wird die Mischung auch gemäß den Prinzipien der Erfindung mit einem Druck eingebracht, der kaum ausreicht, um die Strömung der Mischung in die Löcher aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise wird die Anwendung hoher Drücke vermieden, die das Bestreben haben würden, das Strömungsmittel in Spalten und Risse zu drücken, wodurch weiterer Schaden im Deckenaufbau bewirkt werden könnte, was in einigen Fällen vermieden werden soll.

In erster Linie bezweckt die vorliegende Erfindung also die in situ Herstellung von Gesteinsbolzen in den Decken von unterirdischen Hohlräumen, und zwar mit größerer Schnelligkeit, Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit als dies bislang möglich war.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung,in welcher in teilweiser schematischer Form ein bevor-, zugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 1O dargestellt, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert und zum Füllen eines Lochs 12 verwendet wird, welches in die Minendecke 14 gebohrt ist. Die Vorrichtung 10 besteht aus einer Gleitventilanordnung 16, einer Bolzenkopfanordnung 18, einem Speiserohr 22 für Fasermaterial und andere Materialien, die noch weiter unten beschreiben werden, einer Versorgungsquelle 24 für aktiviertes Harz, einer Versorgungsquelle 26 für einen Katalysator enthaltendes Harz, einem Abfallbehälter 27, einer Versorgungsquelle 28 für Reinigungsharz und einer Versorgungsquelle 2 9 für ein Benetzungsmittel.

Die Glextventxlanordnung 16 besteht aus einem Zylinder 32, der einen von einer Kolbenstange 36 betätigbaren, gleitbaren Kolben aufweist. Der Kolben 34 ist mit einem Kanal 38 versehen, der an seinem eineriEnde axial angeordnet ist und sich am anderen Ende zur Seitenwand des Zylinders 32 hin öffnet. Die Axialöffnung ist

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mit dem Bezugs-zeichen 42 bezeichnet, während die Seitenöffnung mit dem Bezugszeiöhen 44 versehen ist. Der Zylinder 32 ist mit einer Auslaßöffnung 45 sowie Kanälen 46, 48 und 49 ausgestattet, die in entsprechender Weise mit der aktivierten Harzversorgung bzw, dem Abfallsumpf 27 bzw· der einen Katalysator enthaltenden Harzyersorgung 26 bzw. einem Kanal 52 verbunden sind. Man erkennt, daß die Stellung des Kolbens 34 bestimmt, ob die Seitenöffnung entweder mit (wie dargestellt) dem Sumpf 27 verbunden ist oder ob die Harzversorgungsquellen 24 und 26 gegenüber der Auslaßöffnung 45 geöffnet sind, wobei dieser letztere Fall dann auftritt, wenn der Kolben 34 nach unten gezogen ist und so der Kanal 48 gesperrt wird. Das obere Ende des Zylinders 32 steht durch Öffnung 45 ujrid Leitung 52 mit der Bolzenkopf^ariordnuhg 18 aus noch zu beschreibenden Gründen in Verbindung, In der Leitung 52 ist ein schraubenförmiger statischer Mischer 54 vorgesehen, der eine gründliche Mischung der beiden Komponenten des Harzsys'tems bewirkt, wenn diese nach oben in die Bolzenkopf_anordnung 18 fließen. Pumpen P₁ und P„ fördern bei Betätigung die Harze von den Versorgüngsquellen 24 bzw, 26, was weiter unten noch beschrieben wird. Die Pumpen P-] und P₂ können" - wenn gewünscht τ Teil einer Proportionieranordnung sein, um die Harze von den Versorgüngsquellen 24 und 26 in irgendeiner gewünschten Proportion zu liefern.

Die Bolzenkopfanordnung .18 besteht aus einem soliden Körper 56 mit einem zylindrischen Aüstrittsvorsprung 58, der eine mittige Gegenausnehmung 62 aufweist, die mit einem überzug 63 aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise Teflon, überzogen ist, so daß polymerisierte Harze nicht daran anhaften. Ein Kanal 64 gestattet einen seitlichen Zugang zur Ausnehmung 62; im Kanal ist eine Gleitkolbenanordnung 66 vorgesehen, die aus einem Kolbenpaar 68 und 72 besteht, welche mit einer Welle 74 verbunden sind. Die Anordnung 66 wird in gleitender Weise durch eine Kolbenstange 76 gesteuert, die sich aus der Seite der Bolzenkopfanordnung 18 heraus erstreckt. Eine Verbindung zum Kanal 64 wird durch ein Paar von Kanälen 78 und 82 erreicht, die in der_vgezeigten Weise mit Abstand angeordnet sind, Und die mit einer Leitung' 84 bzw, der bereits erwähnten Leitung" 52 in Verbindung " stehen!

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Die Leitung 8 4 ist über eine Pumpe P_ mit einer Reinigungsharzversorgungsquelle 28 verbunden.

Der Vorsprung 58 ist mit^einer Dichtung oder einem .Abdeckelement 86 versehen, welche eine mit der Ausnehmung 62 ausgerichtete Öffnung 87 aufweist. Das Element 86 besteht aus einem elastischen Material, um Stoßwirkungen zu vermindern, und um eine Abdichtung zwischen der Anordnung 18 und der Decke 14 zu schaffen, wobei an diesem Element Harze nach ihrer Polymerisation nicht anhaften. Ein geeigneter Werkstoff ist dabei Teflon. Wenn die.Bolzenkopfanordnung 18 in der dargestellten Weise angeordnet ist, so liegt sie an der Oberfläche der Minendecke 14 an. Die Mittelöffnung 87 durch das Dichtungselement 86 ist mit dem Deckenbohrloch 12 und der Ausnehmung 62 in der Bolzenkopfanordnung 18 ausgerichtet. Man erkennt somit, daß dann, wenn die Anordnung 18 in der dargestellten Weise angeordnet ist, eine Verbindung zwischen der Vertiefung 62 und dem Loch 12 besteht. Man erkennt ferner, daß die Kolbenstange 76 derart betätigt werden kann, daß entweder nur der Kanal 82 freigegeben wird und die Mischung zur Vertiefung 62 und in das Loch 12 hineingeliefert wird,oder aber daß in der dargestellten Lage die Kanäle 78 und 82 freigegeben werden, um die verbleibende Misctmng in der Bolzenkopfanordnung 18 auszuspülen, und zwar dadurch, daß man das Spül- oder Reinigungsströmungsmittel in die Bolzenkopfanordnung 18 eintreten läßt und durch Kanal 82 sämtliche innerhalb des Kanals 64 verbleibende Mischungsreste aus*- spült. ' ·

Um die Ausnehmung 62 im Körper 56 mit Fasermaterial und ähnlichem noch unten zu beschreibenden Material zu versorgen, ist im Körper 56 ein Kanal 88 vorgesehen, mit dem ein Speiserohr 22 verbunden ist, welches sich von einem Benetzungskasten 90 aus erstreckt, der durch eine Pumpe P₃ mit einem Benetzungsmittel von einer Versorgungsquelle 29 beliefert wird. Das Fasermaterial 92 und eip hohles Entlüftungsrohr 93 verlaufen durch den Benetzungskasten 90 hindurch und in das Speiserohr 22 und den Kanal 88 hinein und sodann in die Vertiefung 62 und das Loch 12, um in einem Stopfen 94 zu enden. Ein Paar von in geeigneter Weise angetriebenen Rollen 96 und 98 stossen das Entlüftungsrohr 93 in der

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gezeigten Weise in das Loch 12 hinein, wobei das Fasermaterial 92 mitgezogen wird. Das Fasermaterial 92 besteht vorzugsweise aus kontinuierlicher Glasfaser oder ähnlich langen Fasern oder Bändern aus festem nicht entflammbarem Material, was durch nicht gezeigte Rollen zugeführt wird. Das Rohr 9.3 ist in ausreichender Weise' flexibel, um von einer Rolle zu kommen, aber auch in ausreichender Weise starr, um in der gezeigten Weise in das Loch 12 hineinzustossen. Es wurde festgestellt, daß für diesen Zweck Aluminiumrohr geeignetist. Wie später erläutert werden wird, besteht der Stopfen 94 aus'einem polymerisierten Abschnitt, der sich in die Vertiefung 62 von einem vorhergegangenen Deckenloch hineinerstreckt , und der an der Deckenlinie abgeschnitten oder abgesägt wurde, wodurch ein Vorläufer für das Monomer, das Fasermaterial und das Rohr gebildet wird, welches^dem dargestellten Loch 12 zugeführt wird. Das Rohr 93 ist hohl und dient auch als eine Entlüftung für im Loch 12 eingefangene Luft oder Gase, wenn die Einfüllung von der Deckenlinie aus erfolgt.

Das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgewählte Monomer sollte durch defl Katalysator und Aktivator bei Umgebungsbedingungen polymerisierbar sein, da zur Einleitung des Prozesses für eine Wärmezuführung keine Vorsorge getroffen ist. Ih einer typischen Minendecke herrscht eine Umgebungstemperatur von ungefähr 60 F. Ferner ist die Polymerisationsreaktion exotherm und der Raum, in dem die Reaktion: auftritt, ist begrenzt, wobei die vom Loch weg

durch die vorhandene Felsschicht erfolgende Wärmeübertragung schlecht ist; ferner ist es zweckmäßig, eine polymerisierbare Zusammensetzung auszuwählen, die aus Sicherheitsgründen einen Entflammpunkt von mindestens TOO F besitzt. Darüber hinaus muß die polymerisierbare Zusammensetzung eine ausreichende Menge von Füllmaterial aufweisen, um die Viskosität auf einen Punkt zu erhöhen, wo das Material nicht quer nach aussen aus dem Loch 12 fließt und in und längs Sprüngen, Spalten, Fehlstellen und dgl. weiterläuft. Eine minimale Viskosität für diesen Zweck ist 1000 Zentipoise und ein· bevorzugter Bereich liegt bei 1000 - 50 000 Zentipoise. Andere bevorzugte Eigenschaften der verwendeten Zusammensetzung sind: Sie dehnt sich während des Aushärtens aus, um eine entsprechende Verbindung mit den angrenzenden Felsschichten zu erzeugen,

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die Au'shärtzeit sollte jedenfalls bis zu dem Punkt, wo die Anordnung 18 entfernt werden kann, ziemlich kurz sein, wie beispielsweise innerhalb eines Bereichs von 10 Minuten liegen. Einige oder sämtliche dieser Eigenschaften können durch die Verwendung von Additiven erreicht werden. Die Benetzungsmischung, deren Zweck darin besteht, eine gründliche Imprägnierung des Fasermaterials zu erreichen, kann aus dem gleichen Monomer ohne das Vorhandensein von Additiven (Zusätzen) mit Ausnahme des Katalysators bestehen, während das Spül- oder Reinigungsmittel irgendeine Flüssigkeit sein kann, die das Monomer auflöst und wegspült.

Beim Betrieb der dargestellten Vorrichtung wird zunächst die Decke 14 in der Weise vorbereitet, daß man eines oder mehrere Löcher in diese hineihbohrt, wobei die Löcher eine ausreichende Länge besitzen, um den Zweck zu erreichen, der mit den erfindungsgemäßen Deckenbolzen erreicht werden soll. Eine typische Tiefe würde ungefähr 6 Fuß betragen. Die BoIζenkopfanordnung wird nach oben in Berührung mit der Oberfläche der Decke gebracht, so daß die Öffnung in der Dichtung 86 mit dem Einlaß in das Loch 12 ausgerichtet ist. Wie man aus der Zeichnung erkennt, endet der von einem vorausgegangenen imprägnierten Loch übrig gebliebene Teil des Fasermaterials 92 in einer festen Kappe 94, die mit der Mischung gesättigt und ausgehärtet war und von dem aus dem vorhergehenden Loch herausragenden Stück abgeschnitten wurde. Wie bereits erwähnt, stammt der Stopfen 94 aus der Vertiefung 62, wo das Polymer nicht an den Wänden wegen des dort vorhandenen Überzugs 62 anhaftet. Wenn also die Anordnung 18 mit den Loch 12 aus-

solide
gerichtet ist, dann ist der/Stopfen 94 für den Eintritt in die Öffnung 12 bereit. Sodann können Rollen 96 und 98 betätigt werden, um das Rohr 93 zusammen mit dem Stopfen 94 in das Loch 12 hineinzustoßen, wobei das Fasermaterial 92 mitgezogen wird, während gleichzeitig der Kolben 34 in der Gleitventilanordnung 32 auf einen hinreichend niedrig liegenden Punkt abgesenkt wird, wo sowohl die einen Katalysator enthaltende Harzversorgung 26 als auch die mit einem Aktivator versehene HarzVersorgung 24 von der oberen Kante des Kolbens 34 gegenüber der Leitung 52 freigegeben

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sind.Die Pumpen P. und P„werden betätigt, um diese Strömungsmittel in diese Leitung hineinzupumpen, wo sie durch den Mischer 54 gemischt und nach oben in die Anordnung 18 hineinlaufen. Gleichzeitig wird die Kolbenstange 76 derart eingestellt, daß der Kanal 82 zur Vertiefung 62 (unter Sperrung des Kanals 78) freigegeben wird, so daß die von Leitung52 kommende Mischung in die Vertiefung 62 eintritt und nach'oben durch die Dichtung 86 hindurch in das Loch 12 hineingelangt. Die Pumpe P. wird betätigt, um den Benetzungskasten 90 mit Benetzmittel gefüllt zu halten. Das Pumpen der Mischung wird solange fortgesetzt, bis der Stopfen 94 die gewünschteHöhe - gemessen, durch die Menge des verbrauchten Rohrs oder des verbrauchten Fasermaterials - erreicht oder bis das Loch 12 gefüllt ist, was durch das Aufhören der Strömung angezeigt wird. ■ ·

Die Harze werden mit einem solchen Druck zugeführt, der nur dazu ausreicht, um den statischen Druck im Loch 12 zu überwinden; dies

f.'

geschieht deshalb, damit die Verteilung des Strömungsmittels in Risse und Spalten vermieden wird, was bei einem höheren Druck weitere Beschädigungen der Minendecke bzw. des Minendaches 14. zur Folge haben könnte. Die Pumpen P₁ und P„ liefern die Harze in vorbestimmten Proportionen und zwar typischerweise jeweils in gleichen Mengen- Das dem Kasten 90 zugeführte Benetzungsmittel gewährleistet, daß das Fasermaterial keine Luft einfängt und mit der der Vertiefung 62 zugeführten Zusammensetzung gesättigt wird.. Wenn das Loch 12 gefüllt ist, so werden die Pumpen P₁ , P„ und P₄ abgeschaltet und die Kolbenstangen 3 6 und 7 6 werden in ihre in der Zeichnung dargestellten ReinigungsStellungen zurückgebracht. Daraufhin wird die Pumpe P₃ eingeschaltet, um die Leitungen von jeglicher polymerisierfähigen Mischung zu reinigen. Gleichzeitig wird die Anordnung18 an ihrem Platz solange gehalten, bis die sich in das Loch 12 hineinerstreckende. Mischung hinreichend verdickt, um nicht mehr herauszufließen, wenn die Anordnung 18 weggenommen wird. Wenn die Anordnung 18 eine kurze Strecke abgesenkt wird (etwas Fasermaterial. 92 und ein'Teil der Länge des Lüftungsrohrs 93 werden,dabei hindurchgezogen), wird der sich aus dem Loch 12 heraus erstreckende Stopfen durch irgendein geeignetes Schneidwerkzeug abgeschnitten. Der sich, aus der Vertiefung 62.

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herauserstreckende, am Fasermaterial und Rohr befestigte Stopfen wird sodann der Vorläufer für das nächste Loch.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß die Viskositäten der bei dieser Erfindung verwendeten Harze hinreichend hoch bei der Anwendungstemperatur sind, beispielsweise im Bereich von 1000 bis 50 000'Zentipoise liegen, um so die Nichteindringeigenschaften des Strömungsmittels in die das Loch 12 umgebenden Spalten und Risse zu erhöhen. Zudem wurde festgestellt, daß bei einer Temperatur von 50-6O⁰F innerhalb von ungefähr T0_ Minuten oder weniger die hier beschriebenen Mischungen und Materialien hinreichend fest sind, so daß die Bolzenkopfanordnung 18 entfernt werden kann, so daß auf diese Weise nur eine minimale Zeitspanne erforderlich ist, bevor die Mischung hinreichend ausgehärtet ist, um die Entfernung und Ausrichtung der Bolzenkopfanordnung 18 mit dem nächsten Loch zu gestatten.

Es sei bemerkt, daß hier zwar Fasermaterial 9 2 zusammen mit einem Entlüftrohr 93 im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, daß aber dann, wenn es der Zustand der Minendecke 14 zuläßt, es auch zweckmäßig sein kann, nur die Harze alleine zu verwenden oder mit nur dem Fasermaterial 92 oder mit nur dem Rohr 93. Zudem kann die Mischung viele verschiedene Materialien enthalten, wie beispielsweise bestimmte Füllstoffe und Additive (Zusätze), um das Schrumpfen während des Aushärtens zu verringern, um die exotherme Wirkung während des Aushärtens zu verkleinern, um die Viskosität des Harzes einzustellen, um den Elastizitätsmodul des polymerisierten Erzeugnisses zu verbessern, um die Verbindung des Harzes mit den Felsoberflächen zu verbessern, um die Entflammbarkeit zu vermindern und um die Kosten zu reduzieren. Zu den Füllmaterialien, die sich als zweckmäßig für diese Zwecke herausgestellt haben, gehören Ton, Kieselsäure aus der Dampfphase> gemahlene Glasfaser, Asbest und gemahlenem Schiefer. Andere Füllstoffe sind verfügbar und könnten natürlich benutzt werden.

Wenn Glasfaser für das Fasermaterial 92 verwendet wird, so kann diese mit Materialien behandelt werden-, welche die Oberfläche mit

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Poly ester harzet), kompatibel inachen, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Diese Oberflächenbehandlungen machen die Verbindung zwischen dem Glas und dem Polyester fester. Ein diesem Zweck dienendes Bindemittel kann der Harzphase zugefügt werden und ist Gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan»

Das hier beschriebene kontinuierliche Faserglas-Fasermaterial 92 liefert eine ausgezeichnete Verstärkung des beschriebenen pumpbaren Bolzens. Das Fasermaterial 92wird von einer Spüle aus in das gebohrte Loch zusammen mit den Polyesterharzen hineingepumpt oder hineingetrieben. Dieses Material- erzeugt einen beträchtlichen Festigkeitsahstieg des Bolzens gegenüber solchen Bolzen» die aus kurzfaserverstärkten Polyesterharzen bestehen, wobei weiterhin die Werte der Zugbelastung und des Elastizitätsmoduls eines pumpbareh Bolzens über einen weiten Bereich hinweg veräneLert werden können, und zwar abhängig von der Art und der Menge der verwendeten Verstärkung. '

Im Zusammenhang mit der dargestellten und beschriebenen Vorrichtung sollte ferner beachtet werden, daß die Bewegung der Kolbenstangen 36 und 7 6 von Hand erfolgen kann, und daß die Betätigung '. der die Pumpen und Rollen 96 und 98 antreibenden Motore ebenfalls von Hand eingeleitet werden kann. Alternativ können auch automatische Betätigungsvorrichtungen verwendet werden, wie sie in der Technik bekannt sind. Darüber hinaus kann die Vorrichtung derart zusammengebaut sein, daß die Anordnungen 16 und 18 und der Benetzkasten 90 miteinander beweglich sind, während die verbleibenden Elemente des Systems auf der Plattform eines Anhängers angeordnet sein können, wobei die Verbindung durch biegsame Schläuche an Stelle der Leitungen 84, 49, 46 und 48 erfolgt. Andererseits können sämtliche Elemente der Vorrichtung zusammengebaut und miteinander bewegt werden. Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin,-daß die Vorrichtung dann - wenn gewünscht fernbedient werden kann, wodurch Menschen keinerlei Gefahren ausgesetzt werden brauchen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Stopfen 94 als Vorläufer dann nicht erforderlich ist, wenn Fasermaterial 92 oder Rohr 93 nicht verwendet werden.

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Es ist eine größe Anzahl von unterschiedlichen Monomeren und. Zusätzen im Handel verfügbar, weiche die oben erwähnten Eigenschaften besitzen, und die für die hier beschriebene Anwendung ausgewählt werden können, vorausgesetzt daß ein Zwei- oder Mehr^Komponentensystem verwendet wird, so daß gesonderte Komponenten unbegrenzt aufbewahrt und dann am Verwendungspunkt, d.h. in den Anordnungen 16 und 18, gemischt werden können* Viele derartiger Kompositionssysteme sind bekannt und könnten zur Durchführung der Erfindung verwendet werden* Die unten beschriebenen Materialien wurden erfolgreich benutzt*

Die folgende Tabelle führt spezielle Materialien auf/ die ausgewählt und erfolgreich beim Füllen verschiedener Locher benutzt werden j, die eine Länge von 6 Fuß bei einem Innendurchmesser von 1 3/8 2öll bei einer tlmgebüngstemperatur von ungefähr 6O°F besaßen* Man benötigte ungefähr eine Minute und 25 Sekunden, um jedes Loch zu füllen, wobei die Gelierzeit nach dem Füllen ungefähr 3-5 Minuten betrug, bevor die Anordnung 18 zum nächsten Loch bewegt werden konnte. Der Überzug 63 Und die Dichtung 86 bestanden aus Teflon, so daß während der Polymerisation kein Anhaften auftrat, und zwar weder an der Aussenoberflache der Dichtung 86 noch an den Innenoberflächen der Vertiefung 62,und wobei auch keine Leckstelle zwischen der Dichtung 86 und der Wand 14 vorkam* Durch die Pumpen P₁ und P„ wurde ein Druck erzeugt, der nur dazu ausreichte, um den statischen Druck zu überwinden und die Länge der Löcher zu füllen.

TABELLE ' . · -

1. Aktivierte Harzmischung
A. Bäsismischung
a) Harzlösung

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~ .IJ ■" ■

Chlorierte Polyesterflocken (geringe Entflamm-.

■ ·"■-.■"" barkeit) 30% ·

Polystyirdkügelchen (Ausdehnungsmittel) ; 15% Chlorstyrolmonomer (hoher Entflammpunkt und geringe . Schrumpfung). 38%

b) Gemahlenes Glas 1/32 Zoll 17%

B. Zusätze

Dimethylanilin-Aktivator(Promoter) T/2% des Harzlösungsgewichts

Kobaltnaphthenataktivator 1% des Harzlösungsgewichts Hydrochinonihhibitor (für Langzeitaufbewahrung) 100 ppm Gewicht

Kieselsäure aus der Dampfphase (thixotropes Mittel) 1/2% des Basismischungsgewichts
Silan 2% des Basismischungsgewichts

2. Katalysator enthaltende Harzmischung ■;

A. Basismischung (die gleiche wie oben)

B. Zusätze ' .

Kieselsäure aus der Dampfphase - 1/2%.des Basismischungsgewichts

Silan ^2% des Basismischungsgewichts Methyläthylketonperoxidkatalysator (feuerbeständig) 1 1/2% des Harzlösungsgewichts
Hydrochinoninhibitor, 100 ppm des Harzlösungsgewichts

3. Benetzungsharz . - ■ "

A. Basismischung: 50% chlorierte Polyesterflocken, 50% Chlorstyrolmonomer

B. Methyläthylketonperoxidkatalysator, 3/4% des Basismischungsgewichts -

Hydrochinoninhibitor, 100 ppm des Basismischungsgewichts Silan, 2% des Basismischungsgewichts .

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4. Reinigungsflüssigkeit: 1, 1, 1-Trichloräthan

Es sei darauf hingewiesen, daß die Füllung der Löcher erfindungsgemäß durch einen Pumpvorgang erfolgt, wobei es möglich ist, die Bolzen vollständig automatisch durch eine Vorrichtung zu erzeugen und die genaue Menge der erforderlichen Zusammensetzung vorgesehen wird.

alle Prozentzahlen sind Gewichtsprozentsätze

Veränderung - 5% zur Einstellung der Viskosität abhängig von der Umgebungstemperatur

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Verfahren zuf Verstärkung der Decke eines unterirdischen Hohl raums, in den eine Reihe von Löchern nach oben gebohrt sind» dadurch gekennzeichnet» daß

" iftan in eines der Lochet eine polymerisierbare Mischung ein^ spritzt und das Loch füllt, -wobei sieh ein Teil der'-Mischung aus dem Loch herauserstreckt ^:, Vorauf nach einer zum: Aushärten der Mischung in situ ausreichenden Z~eit der sich aus dem LpSh heraüserstreckende, erhärtete Teil entfernt wiird und darauffolgend in das nächste zu füllende Loch als ein Vorläufer für eingesetzt wird»

2, Verfahren nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Mischung Fäsermäterial in das zu füllende Loch eingespritzt wird. ' '"■ - ■

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet -, daß züsätii men mit der Mischung in das Loch ein Ent lüftung S röhr eirif e^- spritzt wird, um während des Füllens des Lochs eingeiäntjene Gase freizulassen _t. und um eine Verstärkung der Mischung nach der Polymer isation zu erzeugen ■.

4-. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet > daß mäteirial zusammen mit dem Röhr und der Mischung eingespritzt wird*

5. Vorrichtung-zur Erzeugung eines pümpbären Fölsbölzens in einem sich nach oben erstreckenden Bohrloch' in einer Felgfläche _f -gekennzeichnet durch eine erste Versörgühgsquelle einei: gümpbären stabilen ersten Zusammensetzung aus einem bei ÜmgebüngS^- . temperatur aüshärtbaren Zwei-Komponenten-Härzsystem> eine zweite Versorgungsciüelle einer pümpbären stabilen zweiten Zusammensetzung des. bei Umgebungstemperatur aüshärtbaren Zwei-Komponenten-Harzsystems, ^

einen Mischer zur Aufnahme der ersten und zweitfe-n Zusammensetzungen zur Bildung einer innigen Mischung aus diesen Zusammensetzungen, . " - .

und eine Bolzenkopfanordnung zur Aufnahme der Mischung und zur Verbindung mit dem Einlaß zu dem Bohrloch, um die Mischung an das Loch abzugeben, wobei die Bolzenkopfanordnung eine Vertiefung (62) aufweist, um mit dem Loch während des Aushärtens der Mischung in dem Loch in Verbindung zu bleiben, um den Mischungsverlust aus dem Loch zu verhindern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (62) Mittel aufweist, um das Anhaften der polymerisierten Mischung an der Anordnung, zu verhindern, wodurch die Anordnung von der Felsfläche entfernt werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Reinigungsmittel, um aus der Vorrichtung jegliche Mischung der Zusammensetzungen zu entfernen, die außerhalb der Vertiefung verbleiben, nachdem das Einpumpen in das Loch beendet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel, um das Loch während des Pumpens mit einem Entlüftrohr zu Versorgen, um in dem Loch eingefangene Gase freizugeben, und um während der Polymerisation eine zusätzliche Festigkeit dem Felsbolzen zu erteilen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet, durch Mittel,

um elastisches langes strangförmiges Material dem Loch während des Pumpens zuzuführen, um zusätzliche Festigkeit im Felsbolzen zu erzeugen.

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