DE2416284A1 - Verfahren zur sicherung von ausbaurahmen in unterirdischen raeumen, z.b. in tunnels, vorzugsweise in strecken des untertagebetriebes - Google Patents

Description

Handels- und Industriebedarf GmbH & Co. KG, 435 Recklinghausen, Reitzensteinstraße 4

"Verfahren zur Sicherung von Ausbaurahmen in unterirdischen Räumenj z.B. in Tunneln, vorzugsweise in Strecken des Untertagebetriebes"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur -Sicherung von Ausbaurahmen in unterirdischen Räumen, z.B. in Tunneln, vorzugsweise in Strecken des Untertagebetriebes in Richtung der Streckenlängsachse mit Hilfe von mindestens zugfesten, vorzugsweise auch druckfesten Verbindungen aufeinanderfolgender Ausbaurahmen. Außerdem betrifft die Erfindung Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung ist insbesondere auf die Sicherung von Ausbaurahmen in Strecken des Untertagebetriebes anwendbar, wo sie bergbehördlich vorgeschrieben ist. Nach den einschlägigen Bestimmungen muß der Streckenausbau in Richtung der Streckenachse durch Bolzen oder Laschen gesichert sein; Bolzen müssen gegen Herausfallen gesichert sein (§131 (5) BVOST). Außerdem

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müssen vor Ort, an Stfebzugängen, an Nachreißstellen, im Bereich von Störungen, sowie an Streckenabzweigen und Streckenkreuzungen die Ausbaueinheiten auf eine Erstreckung von mindestens 5 m zug- und druckfest miteinander verbunden sein (§ 131 (6) BVOST). Derartige zugfeste und gegebenenfalls auch druckfeste Verbindungen bilden zusammen mit den Ausbaurahmen ein Gerippe, das über den Verzug der Ausbaurahmen S& den 'Gebirgsdruck aufnimmt, wobei die sich hieraus ergebenden Kräfte zumeist auf mehrere Ausbaurahmen übertragen werden. Die Ausbaurahmen selbst werden bei der Aufnahme des Gebirgsdruckes hauptsächlich auf Druck beansprucht. Dadurch ergeben sich in den Stempeln, ζ »EL auch in den Enden der Kappen des Bogenausbaus starke Knickbeanspruchungen. Je nach dem eingesetzten Ausbauprofil können mehr oder weniger große Knickbeanspruchungen aufgenommen werden. Pokal-, Schienen- und !-Profile haben unterschiedliche Widerstandsmomente in den Hauptachsen und knicken daher verhältnismäßig leichter- quer zum Streckenprofil aus als Rinnenprofile mit annähernd gleichen Widerstandsmomenten.

Zumeist verwendet man für die vorgeschriebene Sicherung Bolzen, die zwischen zwei benachbarte Ausbaiprofile eingesetzt und durch Laschen miteinander verbunden werden. Die Bolzen können Druckkräfte aufnehmen, die Laschen übertragen Zugkräfte. Die Bolzen bestehen vorzugsweise aus Rohren und haben dem jeweiligen Ausbauprofil entsprechend geformte Enden; auch die Laschen sind je nach Ausbauprofil verschieden geformt.

Wird ein derart gesicherter Ausbau vom Gebirgsdruck belastet, so drückt sich der Verzug in den Streckenhohlraum und^nickt die Bolzen ein, die dann keine Druckkräfte mehr aufnehmen können. Die in ..den Ausbaurahmen auftretenden Belastungen führen

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zum Ausknicken der Profile, soweit diese nicht nachgiebig miteinander verspannt sind oder die Nachgiebigkeit bereits erschöpft ist. Das beruht auf den relativ großen Knicklängen, die ihrerseits eine Folge der Toleranzen in den Bolzen und Profilen sind. Diese Toleranzen- lassen schon unmittelbar nach dem Einbau der Ausbauprofile Verkantungen zu, welche ein vorzeitiges Ausknicken der Ausbaurahmen begünstigen.

Im ganzen gesehen ist der Aufwand für die vorgeschriebene Sicherung erheblich und macht sich bisher nicht bezahlt, weil der Ausbauwiderstand hierdurch nicht nennenswert über das Maß hinaus gesteigert worden ist, das auch früher schon mit einfachen Holzbolzen erreicht werden konnte. Die Unzulänglichkeiten der Verbolzung haben daher auch dazu geführt, daß Ausbauprofile mit einem quer zum Streckenprofil geringen Widerstandsmoment, also vor allem die I-Profile zu Gunsten der Rinnenprofile stark an Boden verloren haben, was insgesamt den Streckenausbau zusätzlich verteuert hat. Außerdem treten immer wieder Streckenbrüche auf, die erwarten lassen, daß die Bergbehörden in den Zulassungsbedingungen ihrer Anforderungen an die Druck- und Zugfestigkeit von derzeit 5 t auf erheblich höhere Werte steigern werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,· mit Hilfe einer mindestens zugfesten, vorzugsweise auch druckfesten Verbindung der Ausbaurahmen deren Ausknicken einzuschränken und hierdurch sowie durch eine zusätzliche Belastbarkeit der Verbindungen bei einsetzendem Gebirgsdruck einen größeren Ausbauwiderstand zu erzielen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zugfesten Verbindungen durch Zugkräfte vorgespannt werden, die senkrecht zum Streckenprofil und bei sämtlichen

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zugfesten Verbindungen in der gleichen Richtung verlaufen, sowie untereinander im wesentlichen gleich sind.

Durch die Vorspannung werden zunächst alle Toleranzen beseitigt, welche sich aus den Verbindungen und den Profilen ergeben. Dadurch wird der bisherige Belastungsfall der Ausbaurahmen - ein Stabende eingespannt, das andere frei beweglich - geändert beide Enden eingespannt bei in der Achse geführten Stabenden. Außerdem wird die freie Knicklänge erheblich verkürzt, weil jedes Ausbauprofil entsprechend der Anzahl der Verbindungen in einzelne Knicklängen unterteilt wird, die auch bei einsetzendem Gebirgsdruck erhalten bleiben und erst größer werden, wenn die Vorspannlast überschritten wird. Soweit die Verbindungen selbst durch den Gebirgsdruck belastet werden, tritt eine Durchbiegung erst ein, wenn die Vorspannlast aufgebraucht ist. Das ergibt eine erhebliche Steigerung des Ausbauwiderstandes.

Wird die Erfindung auf drucknachgiebige Ausbaurahmen angewandt und führt örtlicher Gebirgsdruck zum Einschieben eines oder mehrerer Ausbaurahmen, so wird durch die Erfindung ein zusätzlicher Ausbauwiderstand erzielt, weil das Einsinken der Ausbaurahmen erst erfolgen kann, wenn die Vorspannkräfte aufgebrachi^ind,

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit Hilfe von zwischen den Streckenausbaurahmen aufgebrachten Druckkräften verwirklicht. Deshalb kennzeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch durch die Verwendung einer die druckfeste Verbindung bildenden Verbolzung zur Erzeugung der Druckkräfte für ' die Verspannung der zugfesten Verbindungen.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in der Zeichnung wiedergegeben ist. Es zeigen

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Fig. 1 in abgebrochener und teilweise im Schnitt gehaltener Darstellung eine Ansicht eines Streckenausbaus mit mehreren Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 Einzelheiten einer Zugankerverbindung, die in Fig. wiedergegeben ist und

Fig. 4 in der Fig. 2 entsprechender Darstellung eine weitere Ausführungsform der'Erfindung.

Mehrere Streckenausbaurahmen 1-5 sind in Fig. 1 im Schnitt■ gezeichnet. Es handelt sich um I-Profile, wie Fig. 2 erkennen läßt.

Entgegen den Darstellungen in den Figuren sind alle Teile zwischen den Ausbaurahmen in der Praxis gleich ausgebildet. Lediglich zur Vereinfachung sind in den Zeichnungen verschiedene Verbindungen der Rahmen wiedergegeben.

Die Verbindungen bestehen gemäß den in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispielen aus Zugankern 6, 7, 8 und Es handelt sich um Rundstahlstangen mit z.B. 18 mm oder 20 mm Durchmesser, deren Enden 6a, 7a, 8a, 9a bzw. 6b, 7b, 8b, 9b zur teilweisen Umfassung der Ausbauprofile im wesentlichen quer zu den Zugankern 6-9 verlaufen. Beim Einbringen dieser Zuganker ist der Platzbedarf zwischen den Ausbaurahmen und dem anschließenden Gebirge gering. Er entspricht etwa der Profildicke der Rundstahlstangen. Die beschriebenen, quer zu den Zugankern verlaufenden Enden werden nach dem Einbringen

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der Zuganker mit Verbindungsmitte3.n versehen, von denen einge in Fig. 2 wiedergegeben sind. Anhand des Ausbaurahmens 2 ist dargestellt, daß die Enden 7a und 6b mit Schraubgewinde versehen sind. Sie nehmen ^berwurfmuttern 17 und 18 auf, nachdem mit Hilfe einer Verstellmutter 19 die Zwischenstücke 20 und 20a auf die gewünschte Profilbreite gebracht worden sind.

Im Falle des Äusbäurahmens 3 wird zur Verbindung der Enden 8a und 7b eine Überwurflasche 21, die gemäß dem in Fig. 3 wiedergegebenen abgeänderten Ausführungsbeispiel bei 24 gekröpft ist, benutzt. Muttern 22 und 23 dienen zum Verspannen der Lasche und des zugehörigen Ausbauprofils.

Bei dem für den Ausbaurahmen 4 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind die Enden der Zuganker 9a und 9b geschlitzt und nehmen Keile 28 auf, nachdem eine Überwurflasehe 25 angebracht worden ist« Schwerspannstifte bilden Widerlager 27 und 26, gegen die die Keilflächen angetrieben werden können.

Anhand des Ausbaurahmens 5 ist dargestellt, wie über die gesamten umgebogenen Enden eine gekröpfte Lasche 29 gefädelt wird und die Urabiegeenden mit Feststellschrauben 30 und 33 sowie Feststellmuttern 31 und 32 arretiert werden.

Die durch die Zuganker 6-9 gebildete Sicherung wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Druckstützen mit beispielsweise max. 3 t je Zuganker vorgespannt. Die Druckstütze kann nach erzielter Vorspannung weggenommen werden. Soweit erforderlich, kann sie aber auch zwischen den Bauen verbleiben.

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Je nach den im Einzelfall gestellten Anforderungen können die Druckstützen , wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wiedergegeben, verschieden ausgebildet seil.

Der einfachste Fall ist anhand der Ausbaurahmen 1 und 2 wiedergegeben. Dort besteht die Druckstütze aus einem eingetriebenen Holzbolzen 10. Die das Ausbauprofil umfassenden Enden 7a und 6b der Anker dienen als Bolzenhalter im Sinne der eingangs wiedergegebenen bergbehördlichen Vorschriften. Die Vorspannung ist hierbei allerdings nicht definiert, kann aber im Einzelfall ausreichen, um die vorhandenen Toleranzen aufzubrauchen und die gewünschten 'verkürzten Knicklängen herbeizuführen.·-

Die übrigen Druckstützen, die in Fig. 1 wiedergegeben sind, ermöglichen dagegen definierte Vorspannungen. Die zwischen den Ausbaurahmen 2 und 3 befindliche Druckstütze besteht aus einem Teleskoprohr 11, das mit Hilfe eines Keiles 12 auf die erforderliche Länge gebracht wird. Die zwischen den Ausbaurahmen 3 und 4 angeordnete Druckstütze 13 wird dagegen durch eine Verschraubung betätigt. Zwischen den Ausbaurahmen 4 und 5 ist eine'hydraulische Stütze 15-16 angeordnet.

Die zuletzt beschriebenen Druckstützen dienen als fliegende Verbolzung und können nach Verlassen der in den eingangs bezeichneten Vorschriften aufgeführten Zonen wieder entfernt bzw. beim Entstehen neuer Zonen wieder eingebracht werden. Sofern man Ausbaubögen verwendet, genügen in der Regel sieben im Abstand voneinander eingespannte Verbolzungen der gezeichneten Art.

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In Fig. 4 ist die Arbeitsweise der hydraulischen Druckstütze wiedergegeben. Zwischen den beiden Ausbaiiprofilen 4 und 5 übergreifen die Gabeln 35 und 41 die umgebogenen Enden der Zuganker und tragen zwischen sich die eigentliche hydraulische Druckstütze 38, die aus dem Zylinder 34 und dem Kolben 39 besteht. Im Druckraum 42 kann über das Einlaßventil 43 der erforderliche Setsdruck aufgebaut werden. Die Verbindungsbolzen zwischen den Übergriffgabeln und der Druokstütze übergreifen in diesem Ausführungsbeispiel mit ihren Abkröpfungen 3ö und 40 die Zugverbolzung»

Die in den Figuren wiedergegebenen Verbindungen sind von relativ einfacher Bauweisa Sie bieten die Möglichkeit der Vorspannung, deren Vorteile eingangs herausgearbeitet wurden. Die beschriebenen Druckstützen können z.T. definierte Einspannkräfte für die zu verbolzenden Ausbaurahmen ergeben. Sie sind auch bei unterschiedlichen Streckenprofilen für verschiedene Profilgewichte anwendbar.

Die Vorspannung der Ausbaurahmen hat den Vorteil, daß sie bei zunehmendem Gebirgsdruck auch noch anvrächst. Bei nachgiebigerem Ausbau werden die Einschubkräfte, die sich bisher auf einzelne Bögen konzentrieren, über größere Zonen des Streckenausbaus verteilt und aufgenommen.

Die Zugsicherung kann auch bei unmittelbarer Belastung durch den Gebirgsdruck erst nach Aufbrauchung der Vorspannlast verformt werden.

Patentansprüche

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Claims (9)

P α t ο η t a η s ρ r ü

1. Verfahren zur Sicherung von Ausbaurahmen in unterirdischen Räumen, z.B., in Tunneln_s vorzugsweise in Strecken des Untertagebetriebes in Richtung der Streckenlängsachse mit Hilfe von mindestens zugfesten, vorzugsweise auch druckfesten Verbindungen aufeinanderfolgender Ausbaurahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Verbindungen (6-9) durch Zugkräfte vorgespannt werden, die senkrecht zum Streckenprofil und bei sämtlichen zugfesten Verbindungen in der gleichen Richtung verlaufen, sowie untereinander im wesentlichen gleich sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1,da durch gekennzeichnet, daß die Zugkräfte mit Hilfe von zwischen den Streckenraum aufgebrachten Druckkräften erzeugt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,gekennzeichnet durch die Verwendung einer die druckfesten Verbindungen bildenden Verbolzung (10, 11, 13, 14) zur Erzeugung der Druckkräfte für die Verspannung der zugfesten Verbindungen.

4. Vorrichtungzur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 » g β kennzeichnet durch an:jeweils zwei benachbarte Streckenrahrnen(l-5) angeschlossene Zuganker (6-9) und einer oder mehreren Zugankern zugeordnete , zwischen die Streckenrahmen einsetzbare Druckpressen (10-14).

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5· - Vorrichtung nach Anspruch 4₉dadurch "gekenn zeichnet , daß die Zuganker aus Stangen bestehen, deren Enden (Ga₅ 7a, 8a, 9a; 6b, 7b, 8b, 9b) zur teilweisen oder völligen Umfassung der Ausbauprofile ausgebildet und mit den Enden anschließender Zuganker verbindbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 , gekennzeichnet durch an den Enden der Zuganker ausgebildete Teillängen, die parallel zueinander und im wesentlichen quer zum Zuganker verlaufen und Verbindungsmittel aufnehmen.

7. Vorrichtung ach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel Muttern (17, 18, 19) und Zwischenstücke (20, 20a) dienen.

S. Vorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet _s daß als Verbindungsmittel La.schen (21, 25, 29) mit Bohrungen zur Aufnahme der Zugankerenden dienen, die zur Aufnahme von Keilen (28) oder Muttern (23, 22) eingerichtet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 , gekennzeichnet durch mechanische oder hydraulisch "betätigte Druckpressen (11,

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