DE2424553A1 - Zuganker, insbesondere gebirgsanker fuer den bergbau - Google Patents

Description

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N 5 - 20

Coal Industry (Patents) Limited

Hobart House, Grosvenor Place, London SWlX 7AE England

Zuganker, insbesondere Gebirgsanker für den Bergbau

Die Erfindung betrifft einen Zuganker, wie er insbesondere als Gebirgsanker im- Berg- und Tunnelbau verwendet wird, um, wie es oft erforderlich ist, das Gebirge gegen unerwünschte Bewegungen zu sichern.

Es ist hierzu die Verwendung von Ankerstangen aus Stahl hoher Zugfestigkeit bekannt, die an einem Ende mechanisch im Gestein verankert sind, während ihr anderes Ende mittels einer Abstützvorrichtung gegen den Gebirgsstoß verspannt ist. Durch Anordnung einer Anzahl von Ankern in geeigneter örtlicher Verteilung innerhalb des Gebirges kann eine ausreichende Gebirgssicherung erzielt werden. Jedoch ist das Setzen der Anker,das von Hand durchgeführt wird, arbeitsaufwendig und, was die Wirksamkeit der Verspannung der Anker anbetrifft,, nicht immer zuverlässig. Gegenüber der mechanischen Verankerung der Ankerstangen wurde in jüngerer Zeit eine Verbesserung durch Verwendung hochfester Klebstoffe erzielt, beispielsweise von Mischungen von Polyesterharzen mit geeigneten Härtern. Durch diese Art der Befestigung wurde es möglich, Ankerstangen von größerer Länge als bisher und von unkomplizierterj beispielsweise zylindrischer, Form zu verwenden, die aus jedem geeigneten Material, beispielsweise

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Stahl oder Holz bestehen können. Besonderes Gewicht wurde darauf gelegt, Holzstäbe als Ankerstangen zu verwenden, weil dieses Material im Vergleich mit hochfestem Stahl billig ist und sich, was im Bergbau von besonderer Bedeutung ist, leicht schneiden läßt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Zugfestigkeit der hölzernen Ankerstangen einer Verbesserung bedarf.

Gegenstand der Erfindung ist ein Zuganker, insbesondere ein Gebirgsanker für den Bergbau, der gekennzeichnet ist durch eine oder mehrere Außenschichten eines Grundstoffes mit wenigstens einer damit fest verbundenen Zwischenschicht eines Füll- oder Versteifungsstoffes .

Der Zuganker kann die Form eines langgestreckten Zylinders aufweisen und in einer Ausführungsform besitzt das Grundmaterial eine hohe Zugfestigkeit, beispielsweise besteht es aus Stahl, während die Zwischenschicht aus einem Füllstoff, beispielsweise aus Holz besteht. Wenn ein solcher Zuganker zur Gebirgssicherung im Bergbau verwendet wird, so kann auf der bzw. den Außenschichten, die aus Stahl bestehen, ein haftfähiger Oberzug angebracht werden, der eine bessere Verbindung dieser Schichten mit dem Gebirge ermöglicht.

Bei einer anderen Ausführungsform besteht die Zwischenschicht aus einem Verstärkungsstoff, beispielsweise Stahl oder Glasfasern, während als Grundstoff ein verhältnismäßig schwächeres Material, beispielsweise Holz, verwendet wird.

Die fertige Ankerstange hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, wodurch beim Gebrauch nur ein kleiner offener

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Querschnitt zwischen der Ankerstange und der Bohrlochwand verbleibt. Die Herstellung kann dadurch erfolgen, daß flache Außenschichten aus dem Grundstoff mit der bzw. den Zwischenschichten fest verbunden werden, worauf der so erhaltene Körper beispielsweise durch Abdrehen auf das gewünschte Maß gebracht wird.

Andererseits kann die Herstellung derart erfolgen, daß die Außenschichten aus Grundstoff halbkreisförmige oder etwa halbkreisförmige, beispielsweise segmentförmige, Querschnitte haben und die Zwischenschicht mit den Sehnenebenen der Außenschichten fest verbunden wird, wobei dann die Notwendigkeit des Abdrehens zum Erzielen der endgültigen Form in der Regel nicht erforderlich ist, es sei denn, daß ein geringfügiges Abdrehen zur Erzielung des Fertigmaßes erfolgen muß.

Obwohl die Ankerstange vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt hat, schließt das die Verwendung anderer Querschnittsformen nicht aus.

Als Verbindungs- oder Klebstoff können, wenn eine Zwischenschicht aus Glasfasern als Verstärkungsstoff verwendet wird, Epoxy- oder Polyesterharz verwendet werden, oder auch jeder andere geeignete Klebstoff,der eine hochfeste Verbindung zwischen der bzw. den Außenschichten und der jeweils gewählten Zwischenschicht bewirkt.

Als Verstärkungsstoff für die Zwischenschicht kann, wie oben gesagt, Stahl gewählt werden oder ein Kunststoff hoher Dichte, beispielsweise ein Polycarbamat oder jedes Material das sowohl eine hohe Zugfestigkeit aufweist als auch die Fähigkeit,mit dem verwendeten Klebstoff und dem Material der Außenschichten eine feste Verbindung einzugehen.

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AIs Füllstoff für die Zwischenschicht kann andererseits, wie schon gesagt, Holz verwendet werden und die Außenschicht bzw. Außenschichten besteht,je nachdem für die Zwischenschicht gewählten Material,aus Glasfasern, Stahl oder Holz.

Ein weiteres Merkmal des Zugankers gemäß der Erfindung besteht darin, daß in ihm ein Kanal angeordnet ist, der entweder in der Zwischenschicht verläuft oder, von der Zwischenschicht begrenzt, in der bzw. den Außenschichten. Die Form des Kanals ist so gewählt, daß er ein Rohr aufnehmen kann.Es ist vorgesehen, daß der Zuganker gemäß der Erfindung im Bergbau zur Gebxrgssxcherung eingesetzt werden kann unter Verwendung von Bohrlöchern, deren Länge das bisherige Maß bei weitem übersteigt. Zu diesem Zweck werden getrennte Ankerabschnitte verwendet, die an ihren Enden innerhalb des Bohrloches miteinander verbunden werden. Nachdem auf diese Weise eine Ankerstange von ausreichender Länge erhalten worden ist, wird ein Klebstoff hoher Festigkeit in den Ringraum zwischen Ankerstange und Bohrlochinnenwand eingepreßt. Da das Bohrloch eine beträchtliche Länge aufweist, ist es sicherzustellen, daß der Klebstoff die Ankerstange auf ihrer gesamten Länge vollständig umgibt. Gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt die Anordnung eines Lüftungsrohres oder einer ähnlichen Vorrichtung in dem Kanal das Austreten von Luft oder anderem Gas, das während des Einpressens des Klebstoffes verdrängt wird und außerdem wird durch Austreten von Klebstoff aus dem freien Ende des Entlüftungsrohres angezeigt, daß eine ausreichende Menge von Klebstoff eingepreßt worden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist im Kanal ein Entlüftungsrohr angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, daß der

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in der Zwischenschicht angeordnete Kanal selbst und unmittelbar als Entlüftungsrohr dienen kann.

Drei Ausführungsbeispiele des Zugankers gemäß der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt nach der Linie I-I einer ersten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform; Fig. 3 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform und

Fig. 5 zeigt in Seitenansicht Teile zweier hintereinander liegender miteinander verbundener Zuganker.

Nach den Figuren 1 und 2 hat der Zuganker die Form eines langgestreckten Zylinders 2. Dieser besitzt zwei Außenschichten 4 und 6 aus Holz, insbesondere aus Ramin oder Keruing.

Ramin (Gonystylus, besonders Gonystylus bancanus) ist ein hellgelbes Hartholz von den Malaiischen Inseln. Es wird auch als Ramin Telur (Sarawak) und Melawis (Malaya) bezeichnet.

ebenfalls Keruing (Spezies Dipterocarpus) ist/ein Ostindisches Hartholz^ das beispielsweise in Malaya, Indonesier, Sarawak, Brunei und Nord-Borneo vorkommt. Es wird auch als Keruwing oder Gurjun bezeichnet. Die deutsche Bezeichnung ist "Zweiflügelfruchtbaum" oder Zweiflügelnußbaum". Ein ähnliches Holz wird auf den Philippinen als "Apitong", "Bagac" oder "Philippinisches Gurjon" bezeichnet.

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Zwischen den beiden Außenschichten 4 und 6 befindet sich eine Zwischenschicht 8 aus Glasfasern, die an zwei gegenüberliegenden Seiten mit den entsprechenden Flächen der Außenschichten 4 und 6 verklebt ist. Als Klebstoff 10 dient beispielsweise ein Epoxy- oder Polyesterharz. Die Ankerstange 2 hat einen zylindrischen Querschnitt und zu ihrer Herstellung werden zwei flache Holzstücke verwendet deren Querschnitte in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnet und mit 12 und IU bezeichnet sind, außerdem eine Zwischenschicht 8 aus Glasfaserrij deren Umriß während der Herstellung-mit 16 bezeichnet ist. Die Zwischenschicht 8 wird fest mit den Stücken 12 und verbunden, wozu, wie oben beschrieben, ein geeigneter Kleber 10 verwendet wird. Sobald der Kleber ausgehärtet ist und die miteinander verbundenen Teile 12, 14 und 16 einen einheitlichen Körper bilden, kann dieser Körper in die geeignete Form und auf die geeignete Größe gebracht werden. Im gezeigten Beispiel wird ein kreisförmiger Querschnitt gefordert und hierzu kann der Körper auf einer Dreh- oder Drechselbank auf den gewünschten Durchmesser abgedreht werden.

Die Zwischenschicht 8 bildet einen sich über die Enden der Außenschichten 4· hinaus erstreckenden Vorsprung 18, der so geformt werden kann, daß er beispielsweise in das Spannfutter einer Bohrmaschine eingespannt werden kann. Dieser Vorsprung ist dann erforderlich, wenn der Anker, beispielsweise als Klebanker, zum Sichern des Gebirges verwendet wird und hierbei die Ankerstange selbst zum Vermischen des beispielsweise aus Polyesterharz und Härter bestehenden Klebstoffes dienen soll. Hierzu werden die zwei Komponenten des Klebstoffes, beispielsweise Harz und Härter,in getrennten Hülsen oder Kapseln in das Bohrloch eingebracht und danach müssen diese Kapseln oder Hülsen beim Einbringen der Ankerstange in das

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Bohrloch zerstört und ihre Inhalte miteinander vermischt werden. Um eine ausreichende Vermischung zu erzielen, wird hierzu die Ankerstange im Bohrloch gedreht, wobei sie zunächst die Kapseln oder Hülsen zerstört und die Mischung der in ihnen erhaltenen Bestandteile des Klebstoffes bewirkt, so daß eine fest haftende Verbindung zwischen der Ankerstange und dem Klebstoff sowie zwischen dem Klebstoff und dem die Bohrlochwand bildenden Gestein entsteht.

Der Vorsprung 18 kann auch aus einem anderen Material als dem der Zwischenschicht bestehen und am Ende der Ankerstange auf geeignete Weise befestigt werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform werden für diejenigen Teile, die den in den Figuren 1 und 2 dargestellten entsprechen, die gleichen Bezugs zeichen verwendet. Die Ankerstange 2 hat den gleichen Aufbau wie er in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, sie besitzt jedoch einen zentralen Kanal 20, der in der Zwischenschicht 8 angeordnet ist. Der Kanal 20 ist so geformt, daß er ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Entlüftungsrohr aufnehmen kann, dessen Zweck weiter unten an Hand der Fig. 5 beschrieben wird.

Bei der in Fig. M- dargestellten Ausführungsform hat die Ankerstange 2 einen ähnlichen Aufbau wie in den Fig. 1 und 2, so daß gleiche Bezugszeichen verwendet werden, jedoch weist bei dieser dritten Ausführungsform die Zwischenscht 8 am Umfang des.Ankerbolzens einen Rücksprung auf, so daß ein Kanal 22 gebildet wird, der einerseits von einer Seitenkante der Zwischenschicht 8 als Kanalseitenwand und andererseits von Teilen -der Außenschichten 4 und 6 als den Kanalseitenwänden begrenzt ist. Dieser Kanal 22 dient dem gleichen Zweck, wie der Kanal 20 der vorbeschriebenen Ausführungsform.

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An Hand der Fig. 5 ist die Verbindung 2 4 zweier Ankerstangen dargestellt, die entweder der Fig. 3 oder 4 entsprechen. Die Verbindung 2 4 dient zur Verwendung der Ankerstangen in langen Bohrlöchern im Gebirge. Die Ankerstangen 2 sind an ihren Enden durch geeignete Mittel verbunden, im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine aus Kunststoff bestehende Hülse 26. Im Kanal 20 oder 22 befindet sich ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Entlüftungsrohr. Das Entlüftungsrohr kann in seiner Länge der Gesamtlänge mehrerer aneinandergefügter Ankerstangen entsprechen oder aber aus Abschnitten bestehen, von denen jeder so lang ist, wie die Ankerstange in der es angeordnet ist, wobei dann für eine Verbindung der aneinanderstoßenden Enden der Entlüftungsrohre gesorgt wird.

Zum Gebrauch wird die Anordnung gemäß Fig. 5 fortschreitend in das Bohrloch eingeführt bis die erforderliche Tiefe erreicht ist und danach wird ein geeigneter Klebstoff,beispielsweise ein Harz - Härter-Gemisch, in den zwischen Ankerstange und Bohrloch befindlichen Ringraum eingepreßt. Während des Einpressens wird durch den Klebstoff Luft oder Gas aus dem Bohrloch verdrängt und kann durch das Entlüftungsrohr austreten. Sobald der die Ankerstangenanordnung 2 4 umgebende Ringraum mit Klebstoff gefüllt ist, beginnt er Klebstoff aus dem Entlüftungsrohr auszutreten. Wenn also der Austritt von Klebstoff am freien Ende der Ankerstange bemerkt wird, kann das Einpressen von Klebstoff in den Ringraum beendet werden, da der Austritt von Klebstoff aus dem Entlüftungsrohr ein Zeichen dafür ist, daß der Raum zwischen Ankerstange und Bohrloch vollständig mit Klebstoff gefüllt ist.

In Abänderung der oben beschriebenen Ausführungsformen können die Oberflächen der oben beschriebenen Anker mit einem Harz beschichtet werden.

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Der Zuganker gemäß der Erfindung besitzt sehr gute Festigkeitseigenschaften und läßt sich einfach herstellen. Er ist gut geeignet zur Verwendung im Bergbau oder wo sonst die Sicherung von Gebirge erforderlich-ist. Es hat sich gezeigt, daß die Zugfestigkeit eines Zugankers gemäß der Erfindung um 200 % über der Zugfestigkeit und die Scherfestigkeit um 600 % über der Scherfestigkeit einer nur aus Holz bestehenden vergleichbaren Ankerstange liegt.

Der Zuganker gemäß der Erfindung läßt sich nicht nur wie oben beschrieben verwenden, sondern beispielsweise auch als Rangier- bzw. Verschiebestange oder als Bremsstange.

Patentansprüche:

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Claims (13)

- ίο - N 5 - .20 Patentansprüche:

1. Zuganker, insbesondere Gebirgsanker für den Bergbau, gekennzeichnet durc h eine oder mehrere Außenschichten (4,6) eines Grundstoffes mit wenigstens einer damit fest verbundenen Zwischenschicht (8) eines Füll- oder Verstärkungsstoffes.

2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aus dem Grundstoff bestehenden Teile (4,6) gegenüber der Zwischenschicht (8) größere Festigkeit haben.

3. Anker nach Anspruch 1 und 2, dadurc h gekennzeichnet , daß der Grundstoff Stahl oder Glasfasergewebe und die Zwischenschicht Holz ist.

4. Anker nach Anspruch 1-3, dadurc h gekennzeichnet , daß als Grundstoff ein Material von verhältnismäßig geringer Festigkeit verwendet wird und die Zwischenschicht (8) aus festerem Material ist.

5. Anker nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß der Grundstoff Holz ist und das Füllmaterial aus Stahl oder Glasfasergewebe besteht.

6. Anker nach Anspruch 1-5, dadurc h gekennzeichnet , daß zum Aussteifen der Zwischenschicht 8) ein Kunststoff mit hoher Dichte verwendet ist.

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7. Anker nach Anspruch 1-6, dadurc h gekennzeichnet, daß der Kunststoff mit hoher Dichte

• ein Polycarbamat ist.

8. Anker nach Anspruch 1-7, gekennzeichnet durch einen ihn durchsetzenden Kanal" (20,22).

9. Anker nach Anspruch 1-8, dadurc h gekennzeichnet , daß sich der Kanal (20) in der Mitte des Ankers erstreckt.

10. Anker nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (22) außermittig angeordnet ist.

11. Anker nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenschichten (4,6) etwa segmentförmige Querschnitte haben und die Zwischenschicht (8) mit den Sehnenebenen der Außenschichten fest verbunden sind.

12. Anker nach Anspruch 1-11, dadurch geke nnzeichnet , daß der Grundkörper (4,6) mit einem Überzug von unregelmäßiger Oberfläche versehen ist.

13. Anker nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet , daß die Schichten (4,6,8) sich in Längsrichtung des Ankers erstrecken.

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