DE2362076A1 - Stuetzelemente zur abstuetzung des hangenden im bergbau - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Inο. F. Whtckmann, -

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke Dipl.-Ing. F. ä-Weickmänn, Dipl.-C.hem. Bo Huber

POSTFACH 860*20

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

TKYSSSII (GREAT BRITAIIi) . LIMITED
Bynea Industrial Estate
Llanelly, Carmarthenshire," Wales

Großbritannien

Stützelemente zur Abstützung des Hangenden im Bergbau

Insbesondere im Kohlebergbau werden die ausgearbeiteten Bereiche des Hangenden eines Stollens dadurch abgestützt, daß der Bereich zwischen dem Liegenden und dem Hangenden mit Stempelholz versehen wird, d.hv es v/erden roh geschnittene Längen Kartholz in den Stollen gepackt. Dieses Material v/ird vom Liegenden bis zum Hangenden in Stapelform aufgebaut. Solche Packungen bilden eine Stütze _s die eine beachtliche Stabilität hat und die großen Lasten trägt, die durch das Aufliegen des Hangenden erzeugt v/erden. Solche Stützen sollen jedoch auch einen gewissen. Elastizitätsgrad haben, damit sie sich setzen können. Das Material muß ferner seine strukturellen Eigenschaften für viele Jahre beibehalten. Langzeitige Erfahrung hat gezeigt, daß auf diese Weise gepacktes Hartholz eine zufriedenstellende Stütze bildet, die auch ein langsames Setzen des Hangenden ermöglicht, dabei jedoch auch -eine Dauerlagerung bildet, so daß ein Absenken des Hangenden verhindert und

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somit die Beschädigung beispielsweise von Schienenwegen minimal gehalten wird.

Es wird jedoch immer schwieriger und kostspieliger, Vorräte an Hartholz zu beschaffen und zu lagern,, Ferner steht dieses Material nur in bestimmten Jahreszeiten zur Verfügung, wahrend Stützen der beschriebenen Art im Bergbau einen gleichmäßigen Bedarf verursachen. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Materialpakkung zur Abstützung des Hangenden im Bergbau anzugeben.

Gemäß der Erfindung" besteht ein derartiges Material aus einem Beton, der aus Zement und Torf mit oder ohne eine FaserverStärkung gebildet ist. Das Material kann an Ort und Stelle gegossen werden, wozu ein besonderes Gießverfahren angewendet werden kann.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Bildung eines derartigen Materials in einem Stollen, dieses Verfahren besteht, darin, daß zwisehen dein Liegenden und dem Hangenden Blöcke oder Platten eines Betons gepackt werden, der aus Zement und Torf mit oder ohne Faserverstärkung gebildet ist. Zement und Torf können in Form leichter Betonblöcke oder Betonplatten gebildet werden, die unter Belastung bis zu einem gewissen Grad nachgeben. Solche Blöcke oder Platten können Eigenschaften aufweisen, die mit denen des Hartholzes vergleichbar sind, so daß damit ein Material zur Verfugung steht, das anstelle der üblichen Hartholzpackungen in einem Stollen eingesetzt werden kann.

Die Erfindung umfaßt ferner einen ilaterialblock zur Abstützung des Hangenden in einem Stollen. Dieser Materialblock, der aus einen Eeton aus Zement und Torf mit oder ohne Faserver Stärkung bestehen kann, ist in Form und Größe

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seinem Verwendungszweck entsprechend ausgebildet und hat · vorteilhaft die Form einer rechteckförmigen Platte,' deren Dicke wesentlich geringer als ihre Breite oder Länge ist. Die Dicke kann tjTpischerweise ein Fünftel bis ein Dreißigstel der maximalen Abmessung in der Draufsicht betragen.. Die Platten können beispielsweise eine Dicke von 2,5 cm, eine Länge von 6.1 cm und eine Breite von 30 bis 46 cm haben. Solche Blöcke können in einem Stollen gestapelt werden und bilden dann eine Strebung ähnlich wie daß bisher verwendete Hartholz.

Das Verhältnis von Zement zu Torf kann ziemlich weitläufig geändert werden, jedoch wird es zur Verwirklichung der verlangten Nachgiebigkeit empirisch ermittelt. Die Eigenschaften von Rohtorf sind nicht bestandig, sie ändern sich hingegen beachtlich. Besonders der Feuchtigkeitsgehalt des Torfs in seinem Rohzustand ist extrem hoch, jedoch kann er wiederum abhängig von vielen Faktoren beachtlichen änderungen unterworfen sein. Der Torf wird jedoch normalerweise im Rohzustand verwendet, beispielsweise nach direktem Abbau aus einem Torfmoor. Bei feuchtem Torf können die Anteile in dem Gemisch zwischen ein Teil Zement zu ein Teil Torf und ein Teil Zement zu zehn Teile Torf, bezogen auf das Gewicht, variieren. Der Praktiker wird jedoch leicht erkennen, daß das Gewicht des Torfs in hohem Maße von dem Wassergehalt abhängt. Die' in einer Mischung verwendeten Anteile können leicht empirisch bestimmt werden. Falls der Anteil des Zements unzureichend"ist, bindet das Material nicht .richtig zur Formung leicht zu handhabender Platten ab. Ein zu grosser Zementanteil verringert andererseits die Elastizität des Materials, womit die Vorteile der Torfverwendung verlorengehen _*«^Tie jedoch ausgeführt," ist der Bereich der Anteilsverhältnisse, die ein geeignetes Material ergeben, ziemlich groß.

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Vorteilhaft wird als Zement Portlandzement verwendet, jedoch können auch andere Zementarten eingesetzt werden.

Eine Verstärkung beispielsweise mit Glasfasern kann insbesondere zur Verringerung oder Verhinderung des Abbrölckelns an den Ecken der gebildeten Platten vorgesehen sein.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Schichtverstärkung im Beton kann auch eine Verstärkung in Form eines gewebten Netzes vorgesehen sein. Dieses kann in den Zement vorteilhaft in Schichten parallel zu der Schichtanordnung des zu "bildenden Blocks eingebettet sein. Vorzugsweise v/ird ein solches Hetz in Zickzackform gelegt. Bei einer anderen Konstruktion hat der Block ein äußeres Verst-f.rkungsnetz. Dieses kann aus einem Kunststoff wie z.B. Polypropylen, bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Drahtnetz vorgesehen sein.

Das Netz dient zur Verhinderung einer Rißbildung im Block, wenn er einer Belastung ausgesetzt wird. Wenn Platten der beschriebenen Art mit Verstärkungen in einer Ebene parallel zu der Schichtanordnung verwendet v/erden, so werden sie vorteilhaft in einer horizontalen Ebene angeordnet.

Im folgenden v/ird die Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 Seitenansichten von Materialblöcken

nach der Erfindung, und

Flg. 4 ' eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Belastung und vertikaler Ausbiegung der in Fig. 1, 2

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und 3'.gezeigten Katerialblöcke sowie für Blöcke "aus anderen Stoffen. """'..

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Blocks 1O_S der zur Abstützung des Hangenden in einen Stollen verwendet wer- ' den kann. Der Block kann 60 cn lang, 20 cm breit und 10 cm hoch sein. Der Block besteht aus Zement und Torf, die mit einer ausreichenden ?.^Tassermenge zur Abbindung des Zements gemischt sind. Rohtorf ist feucht und kann · ausreichenden Wasseranteil zu diesem Zweck enthalten. Eine typische Mischung besteht aus einem Teil Zement und einem Teil Torf, bezogen auf das Gewicht, jedoch können diese Anteile in sehr weiten.Grenzen geändert werden. Der Torf bildet vorzugsweise eine faserige_ffoffene Textur und kann in der Form verwendet werden_f wie er aus dem Torfmoor abgebaut wird-, ohne getrockent zu werden. Der Torf und der Zement werden zu einer schweren Masse vermischt, die in einer Forni r,it der gewünschten Blockform abbinden kann» .

Der in Fig. 1. gezeigte Block hat ein Netz aus Polypropylen, das eine gewebte Faserstrui:tur bildet und beim Füllen der Form in diese eingelegt wird. Dieses Netz bildet einen zickzackförnlgen Verlauf 1ΐ_Β dessen Ebenen weltgehend parallel zur oberen und unteren Fläche des Blocks liegen.

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines anderen Blocks, bei dem anstelle eines inneren !Tetzes eine äußere Umwicklung 12 vorgesehen ist, die als Tetz ausgebildet 1st. Auch hier besteht der Block aus Torf und Zement.

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht eines weiteren Blocks mit drei Schichten 13 aus einer. Polypropylen-Netz, diese sind innerhalb des Blocks parallel zueinander und zur oberen

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und unteren Fläche.angeordnet.

Fig. 4 zeigt die. grafische Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Last in Kilonewton und der Verformung der Blöcke nach Fig. 1, 2 und 3 sowie ähnlicher Blöcke aus anderen Materialien. Die Kurve 20 zeigt den Zusammenhang für typisches, im Bergbau verwendetes Stempelholz. Dies ist ein Hartholz, das unter einer Belastung von 250-kN eine Verformung von 6o?o zeigt, was bedeutet, daß die Höhe auf 4-O5'3 des Anfangswertes verringert wird. Die Kurve

21 gilt für ein typisches Weichholz, das eine gleichmässige schichtförmige Verformung gestattet. Hartholz wird jedoch vorzugsweise eingesetzt, da es bessere Langzeiteigenschaften hat, denn Stützen der beschriebenen Art müssen ihre Festigkeit für viele Jahre feehalten. Die Kurve

22 gilt für einen Beton. Dieser Betonblock brach unter einer Belastung von 30 kN mit einer Verformung von nur 6jo zusammen. Er ist also für den beschriebenen Einsatzzweck zur Stützung des Hangenden in einem Stollen ungeeignet. Die Kurven 23, 24 und 25 gelten für Blöcke der in

_t Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Art. Die Messung für die Kurve

23 wurde nach einer Lagerung des Blocks für eine Zeit von

24 Stunden in V/ässer durchgeführt. Es zeigt sich, daß jeder dieser Blöcke eine Belastung von 250 kN aushält. Unter dieser Belastung betrugen die Verformungen für die Blöcke nach Fig. 1, 2 und 3 62JS, €5,5% und

Die faserige netzartige Verstärkung diente zur Begrenzung der horizontalen Vergrößerung der Blöcke und unterstützte somit die Virkung der Torf fasern. Die Verwendung des Torfs in dem beschriebenen Beton ermöglicht somft eins weitgehende Kompression der Blöcke, trotzdem jedoch eine Beibehaltung der Stabilität. Die Nachgiebigkeitseigenschaften können jedoch durch Einlagerung anderer Materialien abgeändert werden. Solche Stoffe sind beispielsweise Flugasche (pulverisierte Brennstoff asche) oder Glr.s oder andersartige Verstärkungsschichten in der Mischung.

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Claims (14)

Patentansprüche

1. Stützmaterial zur Abstützung des Hangenden in einem ' Bergbaustollen, gekennzeichnet durch einen aus Zement , und Torf gegebenenfalls mit Faserverstärkung gebildeten Beton.

2. Verfahren zur Herstellung eines Stützmaterials nach· Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betonin= terial an Ort und Stelle im Stollen gegossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß block- oder plattenförnige Eetonelemente gebildet werden.

4. Blockelement, hergestellt nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Betonmaterial aus einer Mischung aus Zement und Torf und gegebenenfalls durch eine Fasermaterialverstärkung .

5. Blockelement nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine rechteckige Plattenform, deren Dicke wesentlich geringer als ihre Breite oder Länge ist.

6. Blockelement nr.ch Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke 1/5 bis 1/30 der maximalen Plattenabmessung beträgt.

7. Blockeleraant nach einem der Ansprüche k bis 6, gekennzeichnet durch eine Verstärkung aus einem gevebten Fasernaterial.

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8. Blockelement nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in Schichten parallel zur Plattenfläche angeordnet ist.

9. Blockeleiaent nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasernaterial im Block zickzackförmig angeordnet ist.

10. Blockelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine äußere Uim/icklung aus einem netzförmigen Material. . '

11. Blockelement nach einem der Ansprüche 7 bis 1.0, dadurch gekennzeichnet, daß das Faseraaterlal sml Polypropylen besteht.

12. Blockelement nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärlcungsmaterial aut Gläsfasern besteht.

13. Blockelement nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Zementanteil Portlandzement vorgesehen ist.

14. Vervrendung eines Blockmaterials nach einem der vorhergehenden Ansprüche als an Crt und Stelle gegossenes oder vorgefertigtes Stützraaterial in Bergbaustollen.

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L e e r s e i t e