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"Streckenausbau für den Berg- und Tunnelbau" 1. Zusatz zu Patent (Patentanmeldung
P 24 16 284.3) Die Erfindung betrifft einen Streckenausbau für den Be und Tu-nnelbau
mit drucknachgiebigen Ausbaurahmen, die aus mehreren Profilsegmenten zusammengesetzt
sind, welche mit ihren einander benachbarten Enden Überlappungen bilden, in denen
mehrere Verbindungen angebracht sind, wobei die Streckenrahmen an mehrer Stellen
ihres Umfanges eine mindestens zugfeste, vorzugsweise auch druckfeste
Verbolzung
aufweisen, welche z.B. aus Zugankern und Druckpressen besteht, mit denen die Zuganker
senkrecht zu den Ausbauprofilen bei allen Streckenrahraen in gleiche Richtung sowie
im wesentlichen mit gleicher Last vorgespannt werden nach Patent (Patentanmeldung
P 24 16 284.3).
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Das Hauptpatent beschreibt in erster Linie ein Verfahren und darüber
hinaus die vorstehend genannte Verbolzung zur Sicherung der Ausbaurahmen, wobei
durch die Verspannung der Ausbaurahmen mit hilfe der Zugkräfte das Ausweichen der
Profilsegmente quer zum Streckenprofil, bei I-Profilen also in Richtung der y-Achse
stark eingeschränkt wird und dadurch ein größerer Ausbauwiderstand bei einsetzendem
Gebirgsdruck zur Verfügung steht.
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Am billigsten sind bislang I-Profile, wi sie einfacher als die flansch-
oder bodenabgestützten Rinnenprofile sind und ihre gegenseitige Verbindung wesentlich-einfacher
ist. Das beruht im wesentlichen darauf, daß bei der Verbindung von I-Profilsegmenten
ein Kraftschluß der Segmentenden nicht vorgesehen- zu werden braucht. Am günstigsten
sind Grubenausbau- Normalprofile (DIN 21 541), die eigens für den Grubenausbau entwickelt
worden sind.
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Im Streckenausbau mit solchen Ausbauprofilen werden
die
Profilsegmente im allgemeinen nicht überlappt, sondern mit Hilfe von Klammerlaschen
starr oder beschränkt nachgiebig aneinander angeschlossen. Das ist in vielen Fällen
an sich schon nachteilig, weil bei stark drückendem Gebirge, hauptsächlich in den
Abbaustrecken, auf eine größere Nachgiebigkeit des Ausbaus häufig nicht verzichtet
werden kann.
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Wenn die Erfindung des Hauptpatentes auf drucknachgiebige Streckenausbaurahmen
angewandt wird, deren Ausbauprofil rinnenförmig ist, wobei die Profilsegmente in
den Uberlappungen auf den Profilflanschen oder den Böden abgestützt sein können,
so wird ein zusätzlicher Ausbauwiderstand erzielt. Denn das Einschieben der Profilsegmentenden
in den Uberlappungen eines Streckenausbaurahmens kann erst erfolgen, wenn die ihm
benachbarten Streckenausbaurahmen parallel einsinken oder wenn die Vorspannkräfte
der Verbolzung zwischen ihm und dem benachbarten Streckenausbaurahmen aufgebraucht
sind. Bislang läßt ich diese vorteilhafte Wirkung jedoch nur mit Rinnenprofilsegmenten
erzielen, die an sich schon teurer als I-Ausbauprofile sind. In der Regel Wuß außerdem
der Einschubwiderstand der sich überlappenden Profile durch den Kraftschluß herbeigeführt
werden, der mit den Verbindungen zu erzeugen ist. Das macht die Verbindungen teuer
und
führt außerdem zu unregelmäßigen Einschubeharakteristiken.
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Der Erfindung liegt dehalb die Aufgabe zugrunde, den Streckenausbau
nach dem E;auptpatent dadurch weiter zu entwickeln, daß unter Ausnutzung seiner
Stabilität gegen seitliches Ausweichen seiner Profile ohne die Notwendigkeit der
Verwendung von Rinnenprofilen eine grundsätzlich nicht beschränkte Nachgiebigkeit
der Verbindungen erzielt und es dadurch möglich wird, die Einschubwiderstände der
Ausbaurahmen erst dann ausnutzen zu müssen, wenn die Verspannkräfte zwischen den
betreffenden Ausbaurahmen aufgebraucht sind.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei dem eingangs bezeichneten
Gegenstand dadurch gelöst, daß das Ausbauprofil ein I-Profil ist und die Ausbauprofilsegnienten
in den Überlappungen mit flucht-enden Profilstegen auf den Breitseiten ihrer einander
zugekehrten Flanschen aufeinander abgestützt sind, und daß in jeder Überlappung
wenigstens ein Lastaufnahmestab vorgesehen ist, der an einer der Verbindungen fest
und auf der anderen Verbindung mit einem Bremskörper abgestützt ist, dessen Gleitwiderstand
auf dem J.astaufnahmestab im wesentlichen den Einschulwiderstand der sich überlappenden
Profile bestirnint.
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Dadurch, daß die einander benachbarten Flanschen der Ausbauprofilsegmente
aufeinander abgestützt sind, ergibt sich in der Überlappung ein sehr hohe STesamtwiderstandsmoment
in Richtung und ein entsprechend vermindertes Gesapitwiderstandsmoment in y-Richtung,
dessen schädliche Wirkung jedoch durch die Verbolzung nach dem Hauptpatent wieder
aufgehoben wird. Infolgedessen ergibt sich ein sehr starkes Widerstandsmoment in
den Überlappungen. Außerdem wird bei der Übertragung der in der Profil@chse wirkenden
Krafte das Entstehen von Biegemomenten vermieden, die zu Durchbiegungen in y-Richtung
führen würden. Auf diesen Voraussetzungen beruht insgesamt die erhebliche Belastbarkeit
der erfindungsgemäßen Ausbaurahmen.
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Durch die Verwendung des Lastaufnahmestabes brauchen in den Überlappungen
leine Verbindungen vorgesehen werden, die einen Kraft schluß der Profilsegmente
erzeugen. Einerseits werden dadurch die Verbindungen wesentlich einfacher und folglich
auch billiger. Andererseits wird dadurch die beschriebene Anordnung der Ausbauprofile
mit fluchtenden Stegen erst möglich, weil die zur Erzeugung eines Kraftschlusses
zwischen den Profilsegmenten erforderlichen Kräfte zu Verkantungen der ausgefluchteten
Profile führen müßten.
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Das Aufbringen des Einschubwiderstandes mit Hilfe eines Siastaufnahnestabes
in der Überlappung von Segmenten aus Schienenprofil ist zwar für sich bekannt (Glückauf
99(1963) 639, 641). Hierbei sind die Ausbauprofile jedoch nicht mit fluchtenden
Stegen in den Überlappungen angeordnet. Die Ausbauprofilsegmentenden liegen stattdessen
in den Einsprüngen zwischen Steg und Flansch jedes Profiles.
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Deswegen kommt man mit einer derartigen Anordnung jeder zu dem vergrößerten
Gesamtwiderstandsmoment in der Uberlappung,noch vermeidet man ungünstige Belastungen
der Profile. Denn die in der Profilachse wirkenden Kräfte führen bei der vorbekannten
Anordnung zu Durchbiegungen in y-Richtung und sind daher besonders gefährlich.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile ergeben sich einerseits
aus der Verwendung von I-Profilen in nahezu unbeschränkt nachgiebigen Ausbaurahmen
aus und einem einfachen technischen Aufbau insbesondere der Verbindungen in den
Überlappungen. Werden solche Ausbaurahmen in Abbaustrecken eingesetzt, so bieten
sie außerdem eine gute Möglickeit zur Verminderung der am Übergang vom Streb in
die Strecke auftretenden Ausbauschwierigkeiten. Denn die Stirnseiten der \z.;e segmente
der Ausbaurahmen liegen stets frei und können daher leicht auf Unterzügen abgestützt
werden, wenn
beim Durchgang des Strebmundloches die betreffenden
Stempelsegmente der Ausbaurahmen ausgebaut werden müssen.
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Die Erfindung kann mit jedem für den Grubenausbau geeigneten I-Profil,
insbesondere aber den Grubenausbau- Normalprofilen verwirklicht werden. Allerdings
fällt dann den Verbindungen in den Überlappungen die Aufgabe zu, eine seitliche
Verschiebung der mit ihren Flanschen aufeinander abgestützt ten und ihren Stegen
ausgefluchteten Profilsegmentenden zu gewährleisten. Um die Verbindungen weiter
zu verbilligen, kann es sich deshalb empfehlen, die seitliche Führung den Profilen
selber zuzuweisen.
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Deswegen wird die Erfindung vorzugsweise mit Profilen verwendet, die
bislang nicht für tvusbauzwecke eingesetzt worden sind.
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Bei einem solchen Prdil weist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
einer der Profilflansche des Ausbauprofils längs seiner beiden Außenkanten verlaufende
Stege auf, deren lichter Abstand der Breite des anderen Profilflansches entspricht.
Bei der erfindungsgemäßen und oben beschriebenen Anordnung der Profile mit fluchtenden
Stegen laßt sich deshalb der schmalere Profilflansch zwischen die Profilstege legen,
die diesen Profilflansch seitlich
abstützen und führen.
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Vorzugsweise sind die ausbauprofile der sich überlappenden Segmente
des erfindungsgemäßen Streckenausbaus deckungsgleich. Diese Deckungsgleichheit läßt
sich auf verschiedene Weise erzielen, wenn man von einem gegebenen I-Profil ausgeht.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird das Material zur Bildung der
Führungsstege des einen Flansches aus dem Material gewonnen, das aus der Verschmälerung
des anderen Flansches stammt. Dann ergibt sich im wesentlichen das gleiche Profilgewicht
wie beim aus gangsprofil.
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Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Material
zur Bildung der Führungsstege aus einer Vertiefung des die Führungsstege aufweisenden
Flansches herausgeholt und das Profil wird gegenüber dem Ausgangsprofil mit gleichen
Flanschen um die aus der Verschmälerung des anderen Flansches stammenden Materialmenge
erleichtert.
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Zweckmäßig und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung benutzt
man als Ausgangsprofil in beiden Fällen ein Grubenausbauw Normalprofils Die Einzelheiten,
weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung
eines Ausführungsbespieles anhand der Figuren in der Zeichnung; in Fig. 1 in Seitenansicht
und in teilweise abgebrochener Darstellung sowie teilweise im Schnitt längs der
Linie I-I der Fig.
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3 die Überlappung zweier benachbarter Ausbauprofilsegmente in einem
Streckenbogen gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A,
welche längs der Mittellinie geteil-t ist, wobei einer der beiden Teildarstellungen
einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 darstellt, Fig. 3 in der Fig. 2 entsprechender
Darstellung eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B und längs der Linie III-III der
Fig. 1, Fig. 4 ein Ausbauprofil gemäß der Erfindung, Fig. 5 einen Streckenausbau
gemäß der Erfindung in Ansicht, wobei die Ausbauprofile quer zu ihren Flanschen
geschmitten dargestellt sind, Fig. 6 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig.
5 und
Fig. 7 eine Stirnansicht eines Ausbaurahmens gemäß der Erfindung
in einer Abbaustrecke in teilweise abgebrochener Darstellung.
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Das Ausbauprofil gemäß der Erfindung, das in der Fig. 4 wiedergegeben
ist hat ein Metergewicht von ca. 41,6 kg/m und entspricht damit dem Normprofil GI
140. Ebenso wie bei diesem Normprofil beträgt der Abstand der Außenflächen 2 und
3 der Profilflansche 4 und 5 des Ausbauprofiles 1 140 mm und ist mit H bezeichnet.
In weiterer Übereinstimmung mit dem Normprofil beträgt die Breite des Flansches
5 110 mm und ist mit B bezeichnet.
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Gegenüber dem Ausgangsprofil it jedoch der Flansch 4 an beiden Seiten
verschmälert, so daß seine Breite nur noch b beträgt. Unter Berücksichtigung der
Walztoleranzen paßt daher der Steg 4 eines deckungsgleichen Profilsegmentes zwischen
zwei Führungsstege 7 und 8 so, daß sich die beiden Profilsteg+ mente nicht verschieben
können, wenn das eine Profilsegment mit seiner Fläche 5 auf der Fläche 2 des anderen
Profilsegments abgestützt ist. Mit dieser Stellung fluchten außerdem die Stege 9
der beiden Profilsegnente.
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In dem Streckenausbaurahmen, der aus einer bestimmten, jedoch nicht
fest-liegenden Anzahl von Profilsegmenten
zusammengesetzt werden
kann, überlappen sich die Enden benachbarter Profilsegmente 10-11. ntsprechend der
Erläuterung zu Fig. 4 liegt der Flansch 4 des Profilsegmentes 11 zwischen den Stegen
7 und 8 des Profilsegmentes 10. Das Profilsegment 11 schiebt also ein, während das
Profilsegment 10 über das Profilsegment 11 schiebt. In den Fig-1 bis 3 sind außerdem
die Bezugszeichen der Profil teile des Segmentes 11 mit einem Indexstrich versehen
und dadurch von den ihnen entsprechenden Profilteilen des deckungsgleichen Ausbauprofiles
des Pro filsegmentes 10 zu untersche dea.
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Die Stirnseite des mit seinen Stegen 7 und 8 über die Außenkanten
des Flansches 4' des Profiles 11 überschiebenden Profilsegmentes 10 ist auf einer
Platte 12 abgestützt. Diese Platte ist an die Vorderkante 13 eines Ringes 14, der
aus einem starken Eisenblech besteht, angeschweißt. Der Ring 14 umfaßt die Profile
der Segmente 10 und 11. Zwi.Khen dem Ring 14 und dem Außenflansch 4 des Profilsegmentes
10 ist eine Platte 15 angeordnet und am Ring 14 befestigt. Diese Platte steht mit
einer Teillänge 17 über die der Kante 13 gegenüberliegende Kante 18 des Ringes 14
vor. Dadurch wird insgesamt eine sichere Halterung des Profilsegmentes 10 in der
hauptsächlich
von dem Ring 14 gebildeten Verbindun herbeigeführt.
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Die Stirnseite 20 des mit seinem Flansch 4' zwischen die Profilstege
7 und 8 des überschiebenden Profilsegmentes 10 eingelegten einschiebenden Profilstegs
mentes 11 ist auf einer Platte 22 abgestützt, die wesentlich breiter und länger
als die Stirnflache 20 bemessen ist. Diese Platte besitzt Ausschnitte 23 für die
Profilstege 7 bzw. 8, 24 für den Profilflansch 5 und 25 für den Steg 9 jeweils des
überschiebenden Profilsegmentes 10. Mit ihrer Vorderkante 26 ist eie Druckplatte
27 an die Stirnplatte 22 angeschweißt. Allgemein U-förmige Klammern 28, von denen
jeweils zwei Klammernan jeder Seite vorgesehen sind, dienen zur kraftschlüssigen
Verbindung der Druckplatte 27 mit dem die Stege 7' bzw. 8' aufweisenden Flansch
5' des Ausbauprofiles des Segmentes 11.
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Unter der orthogonal zur Stützplatte 22 verlaufenden Druckplatte 27
befindet sich bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine Futterplatte 29, welche
an der Unterseite 30, wie beispielsweise bei 31 dargestellt, festgeschweißt ist.
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Die Futterplatte liegt zwischen den Stegen 7' und 8' des einschiebenden
Profiles 11.
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Die beschriebenen Verbindungen, die hauptsächlich aus dem Ring 14
und der Stützplatte 22 bestehen, übernelunen ersichtlich nur die Aufgabe, die beiden
Profile kippsicher zusammenzuhalten, wobei im übrigen die seitliche Abstützung von
den Profilstegen 7, 8 des üterschiebenden Profils übernommen wird. Der Einschubwiderstand
der sich überlappenden Profilsegmente 10 und 11 wird dagegen von zwei Bestaufnehmestäben
35 und 36 erzeugt. Diese Stäbe sind identisch ausgebildet und liegen jeweils 3m
Einsprung zwischen den Flanschen 4 bzw. 5 und dem Steg 9 des überschiebenden Profiles
10.
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Jeder Bremskörper besteht aus einer Stange 37, deren eines Ende mit
Gewinde 38 versehen ist. Auf dem anderen Ende der Stange befindet sich ein Bremskörper
39, dessen Bohrung 40 das hintere Ende der Stange 37 aufnimmt. Der Bremskörper hatte
bei 41 eine konische Außenfläche. Dieser Konus entspricht einen Konus 43 auf einer
Buchse 44, welche mit ihrer Stirnseite 45 an die Seite 46 der Stützplatte 22 angeschweißt
ist. Die Stiitzplatte 22 hat eine Bohrung 47 mit einem Durchmesser, der dem größeren
Durchmesser 48 der Buchse 44 entspricht.
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Bei der Montage wird die Stange 37 mit dem auf ihr
sitzenden
Brernskörper 39 zuerst mit dem mit Cewinde 38 versehenen Ende in die Bohrung 47
der Platte 22 und durch die Buchse 44 hindurchgeführt.
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Sie wir danach durch eine Bohrung 49 in der Platte - 2 hindurchgeführt.
Mit Hilfe einer auf das Gewindeende 38 aufgedrehten Mutter 50 wird der Konus 41
des B-remskörpers 39 inden Konus 43 der Buchse 44 eingezogen, wodurch der Einschubwiderstand
der sich überlappenden Profile hergestellt wird.
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Bei einer Belastung des Profilsegmentes 10 in Richtung seiner Längsachse
gleitet der Bremst körper 39 auf der Stange 37,sobald der vorbestimmte Einschubwiderstand
überschritten wird.
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In den Fig. 5 und 6 sind mehrere Möglichkeiten wiedergegeben, um eine
Vorspannung aufeinanderfolgender Streckenrahmen mit gleichen Lasten und in gleicher
Richtung durchzuführen. Entgegen den Darstellungen in den Fig. 5 und 6 sind daher
die miteinander zusammenwirkenden Teile benachbarter Streckenrahmen untereinander
gleich ausgebildet.
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Die Verbolzungen der Ausbaurahmen 61-65 bestehen gemäß dem in den
Fig. 5 und 6 wiedergegebenen Ausführungsbeispilen aus Zugankern 66, 70, 78 und 79.
Es handelt sich um Rundstahlstangen mit s.B.
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18 mm oder 20 mm Durchmesser, deren Enden 66 a, 70 a, 78 a, 79 a beziehungsweise
66 b, 7Q b, 78 b, 79 b zr teilweisen Umfassung der Ausbauprofile im wesentlichen
quer zu den Zugankern 66-79 verlaufen. Beim Einbringen dieser Zuganker ist der PL-tzbedarf
zwischen den Ausbaurahmen 61-65 und dem anschließenden Gebirge gering.
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Er entspricht etwa der Profildicke der Rundstahlstangen. Die beschriebenen,
qler zu den Zugankern verlaufenden Enden werden nach dem Einbringen der Zuganker
mit Verbindungsmitteln versehen, von denen einige in Fig. 6 wiedergegeben sind.
Anhand des Ausbauralnens 62 ist dargestellt, daß die Enden 70 a und 66 b mit Schraubgewinde
versehen sind.
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Sie nehmen Überwurfmuttern 117 und 118 auf, nachdem mit Hilfe einer
Verstellmutter 119 die Zwischenstücke 120 und 120 a auf die gewünschte Profilbreite
gebracht worden sind.
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Im Falle des Ausbaurahmens 63 wird zur Verbindung der Enden 78 a und
70 b eine Überwurflasche 121 benutzt, die mit Hilfe von Muttern 122 und 123 mit
dem dazugehörigen Ausbauprofil verspannt wird.
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Bei dem für den Ausbaurahmen 64 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel
sind die Enden der Zuganker 79 a und 79 b geschlitzt und nehmen Keile 128 auf, nachdem
eine Überwurflasche 125 angebracht worden
126 ist. Schwerspannstifte
127, bilden die Widerlager, gegen die die Keilflächen getrieben werden.
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Anhand des Ausbaurahmens 65 ist dargestellt, wie über die gesamten
umgebogenen Enden eine gekröpfte Lasche 129 gefD:delt wird. Die umgebiogenen Enden
sind mit Feststellschrauben 130 und 133 sowie Feststellmuttern 131 und 132 arret-iert.
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Die durch die Zuganker 66 bzw. 79 gebildete Sicherung wird bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Druckstützen mit beispielsweise
maximal 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 werden.
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Der einfachste Fall ist anhand der Ausbaurahmen 61 und 62 wiedergegeben.
Dort besteht die Druckstütze aus einem eingetriebenen Holzbolzen 110.
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Die das Ausbauprofil umfassenden Hände 70 a und 66 b dienen als Bolzenhalter
im Sinne der bestehenden
Bergpolizeilichen Vorschriften. Die Vorspannung
kann hierbei allerdings nicht definiert worden. Sie it aber im Einzelfall ausreichend.
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Die übrigen Durckstützen die in der Fig. 5 wiedergegeben sind, ermöglichen
degegen definierte Vorspannungen. Die zwischen den Ausbaurc-hmen62 und 63 befindliche
Druckstütze besteht aus einem Teleskoprohrlil, das mit Hilfe eines Keiles 12 auf
die erforderliche Länge gebracht wird. Die zwischen den husbaurahmen o3 und 64 angeordnete
Druckstütze 113 wird dagegen durch eine Verschraubung betätigt. Zwischen den Ausbaurahmen
64 und 65 ist eine hydraulische Stütze 115-116 angeordnet.
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Die zuletzt beschriebenen Druckstützen können als fliegende Verbolzung
dienen und endweder entfernt oder später wieder angebracht werden. Bei Ausbaubögen
genügen in der Regel sieben im Abstand von einander eingespannte Verbolzungen der
bezeichneten Art.
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Wie Fig. 7 zeigt, in der mit den Fig. 1 bis 3 übereinstimmende Bezugszeichen
einander entsprechende Teile wiedergeben, gehört das überschiebende Segment 10 zu
der Kappe eines Ausbaurahmens, der in einer Abbaustrecke 150 aufgestellt ist. Das
mit der Abbaustrecke 150 gelöste Flöz ist bei 151 wiedergegeben.
Das
Strebmundloch befindet sich hinter der Zeichenebene. Im Bereich des Strebmundloches
sowie davor und dahinter wird ein Unterzug 152 verlaufen, der von einem Breitflanschträger
gebildet und von mehreren Grubenstempeln 153 unterstützt wird. Der Breitflanschträger
unterstützt die Stirnplatte 12, die an dem Ring 14 befestigt ist. Infolgedessen
läßt sich das den Stempel bildende einschiebende Profilsegment 11 beim herannahen
des Strebmundloches entfernen, nachdem vorher die Klemmen 28 und damit die Stirnplatte
22 entfernt worden sind.
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Patentansprüche