DE2544834A1

DE2544834A1 - Verfahren und vorrichtung zum abteufen von schaechten

Info

Publication number: DE2544834A1
Application number: DE19752544834
Authority: DE
Inventors: Thoedor Ing Grad Thiehofe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1977-04-14
Also published as: CA1056857A; FR2327390B1; DE2544834B2; GB1562223A; US4107930A; DE2544834C3; FR2327390A1

Description

Patentanmeldung
Gewerkschaft Walter
4300 Essen,
Am Handelshof 1

"Verfahren und Vorrichtung zum Abteufen von Schächten"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum I Abteufen von Schächten in insbesondere nicht standfestem Gebirge. Unter nicht standfestem Gebirge sollen vorzugsweise nichtbindige Böden, wie schwimmendes Gebirge, d.h. lockeres, ι

wasserführendes Gebirge mit Fließzonen verstanden werden.

Das Abteufen von Schächten in standfestem Gebirge wird in der Regel mittels Bohr-, Schieß- und Landearbeit durchgeführt, wo-

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bei der Ausbau satzweise mitgeführt wird.

Das Niederbringen von Schächten in nicht standfestem Gebirge kann entweder nach dem Schachtbohrverfahren, dem Senkschachtverfahren oder dem Verfestigungsverfahren erfolgen.

Beim Schachtbohrverfahren wird, wie der Name schon sagt, der Schachtausbruch mittels Bohrarbeit erstellt. Gebohrt wird in der Regel nach dem Rotary-Verfahren oder Honigmann-Verfahren. Mittels Spülung, die dem hydrostatischen und Gebirgsdruck entgegenwirkt, wird die Schachtwandung gehalten, so daß der Ausbau als geschlossener Zylinder (meist Stahl) eingeschwommen und zementiert werden kann.

Beim Senkschachtverfahren wird der Schachtausbruch mittels manueller oder maschineller Ladearbeit von der Schachtsohle aus hergestellt, wobei häufig das Druckkammerverfahren angewandt wird. Der fertige Schachtausbau, der am unteren Ende einen stählernen Schneidschuh besitzt, sinkt infolge seines Eigengewichtes oder durch zusätzliche Belastung. Dem Niedersenken entsprechend wird eine Wandungsröhre untertäge aufgebaut und dem Abteuffortschritt entsprechend verlängert.

Die Verfestigungsverfahren basieren darauf, daß das nicht standfeste, in der Regel wasserführende Gebirge verfestigt werden muß, bevor die Schachtabteufarbeiten aufgenommen werden können. Das Verfestigen des Gebirges kann durch Gefrieren oder durch Zement- bzw. chemische Injektionen erfolgen. - Unter gewissen Vorbehalten können auch die Grundwasserabsenkungsverfahren in diese Kategorie eingeordnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wonach sich Schächte in insbesondere

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nicht standfestem Gebirge in verhältnismäßig einfacher und wirtschaftlicher Weise schnell und sicher abteufen lassen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß in Schildbauweise gearbeitet und dazu ein Vortriebsschild in vertikaler Anordnung und mit offener Schildbrust in das Gebirge vorgetrieben wird, wobei der wirksame Schildquerschnitt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu durchfahrenden Gebirges zur Regulierung der Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes verkleinert oder wieder vergrößert und der Schacht im Bereich des Schildschwanzes fortlaufend ausgekleidet wird. - Bisher kennt man Schildvortrieb lediglich für Tunnelbauten in schwimmenden Gebirgen, wobei ein runder Stahlzylinder hydraulisch in das Gebirge vorgetrieben wird. Im Schütze des Vortriebsschildes erfolgt der Ausbruch und die Auskleidung. Demgegenüber hat die Erfindung erkannt, daß sich der Schildvortrieb auch zum Abteufen von Schächten einsetzen läßt, jedoch nur dann, wenn dafür Sorge getragen wird, daß die Absinkgeschwindigkeit in den zu durchfahrenden Fließzonen reguliert werden kann. Absinken meint das vertikale Eindringen des Vortriebsschildes in das Gebirge infolge lediglich seines Eigengewichtes, also ohne arbeitende Vortriebszylinder. Letztere können jedoch das Eindringen des Vortriebsschildes in das Gebirge unterstützen und besorgen in festeren Zonen in zunehmendem Maße den Vortrieb. Eine zu hohe Absinkgeschwindigkeit in Fließzonen bedeutet zu starkes Eindringen des fließfähigen Gebirges in den Vortriebsschild und dadurch bedingtes übermäßiges Abwandern des auf der Außenseite gegen den Vortriebsschild und der nachfolgenden Auskleidung anstehenden Gebirges bzw. einer dort bereits eingebrachten Hinterfüllung. Es besteht dann die Gefahr, daß der Schacht "ab-

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säuft". Diese Gefahr wird nach Lehre der Erfindung dadurch ausgeschaltet, daß die Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes durch Verengung oder Erweiterung des offenen Schildquerschnittes in Anpassung an die jeweiligen Gebirgsverhältnisse reguliert wird. Die Auskleidung des Schachtes, die an den Schildschwanz anschließt, welcher die Auskleidung teilweise umfassen kann, mag in üblicher Weise Beton, eine Ausmauerung sein oder aus Tübbingen bzw. StahlSegmenten bestehen. Durch Übereinanderbau von Tübbingen beispielsweise entsteht eine geschlossene wasserdichte Säule, die abschließend mit Beton hinterfüllt oder z.B. mit einer Suspension hinterpreßt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch einen für Tunnelbauten bekannten Schildvortrieb, mit Vortriebsschild, Vortriebszylinder, Arbeitsbühne, Schildschwan ζ dichtung und in der Auskleidung nachrückender Maschinenbühne. Insoweit lehrt also die Erfindung die Verwendung eines bisher lediglich für Tunnelbauten bekannten Schildvortriebs nunmehr zum Schachtabteufen, und zwar im lockeren und festen, wasserführenden Gebirge, wo sonst nach dem verhältnismäßig kostenaufwendigen Gefrierverfahren abgeteuft werden muß.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Arbeitsbühne einen an den zylindrischen Vortriebsschild mit konischen Schneidflächen anschließenden, sich unter Verengung des Schildquerschnittes ebenfalls konisch verjüngenden Bodenring zur Abstützung gegen eindringendes Gebirge aufweist. Dadurch wird also die Abstützung des Vortriebsschildes gegen das eindringende Gebirge und umgekehrt umso größer, je stärker das Gebirge durch den Schildquerschnitt in den Vor-

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triebsschild einzudringen versucht, je lockerer also das Gebirge ist. Auf diese Weise erfolgt gleichsam eine automatische Regulierung der Absinkgeschwindigkeit. Dieser Regulierungseffekt kann dadurch noch vergrößert werden, daß in den Vortriebsschild Abstützplatten unter Bildung eines Bodenringes mit den Schildquerschnitt beliebig stark verengender Durchtrittsöffnung einsetzbar sind. Zu diesen Maßnahmen wird man bevorzugt dann greifen, wenn besonders lockere Fließzonen durchfahren werden müssen. Die Arbeitsplatten können an die Arbeitsbühnen anschließbar sein, vorzugsweise unterhalb der Arbeitsbühne. Die Anordnung der Abstützplatten unter Bildung eines Bodenringes kann in einer Querschnittebene des Vortriebsschildes erfolgen, jedoch auch mit leichter Konizität. Vom Anstellwinkel hängt es ab, wie stark das Eindringen des schwimmenden Gebirges in den Vortriebsschild gebremst und schließlich verhindert wird. Das Gleiche gilt für die Konizität des von der Arbeitsbühne gebildeten Bodenringes. - Endlich sieht die Erfindung vor, daß die Maschinenbühne als Ringbühne ausgebildet und mittels Zylinderkolbenanordnungen gegen die Auskleidung des Schachtes verspannbar ist. Die Maschinenbühne dient zur Aufnahme hydraulischer Aggregate, Elektroschränke, ferner als Greifbaggeraufhängung. Auch die Arbeitsbühne ist eine Ringbühne, damit im Zentrum des Vortriebsschildes gearbeitet und das Gebirge im Bereich der Schildbrust abgebaut, geladen und abgefördert werden kann.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Verfahren angegeben wird, wonach sich Schächte in insbesondere nicht standfestem Gebirge auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise abteufen lassen. Es hat sich herausgestellt, daß sich der sonst nur für Tunnel-

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bauten bekannte Schildvortrieb auch für das Abteufen von Schächten verwenden läßt, und zwar selbst dann, wenn schwimmendes Gebirge mit extremen Fließzonen durchfahren werden muß. Stets läßt sich die Absinkgeschwindigkeit ebenso wie die Vortriebsgeschwindigkeit so regulieren, daß ein "Absaufen" des entstehenden Schachtes ausgeschlossen ist. Darüber hinaus läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Schildvortriebsverfahren besonders schnell und sicher arbeiten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert: Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schildvortrieb im Zuge des Abteufens eines Schachtes bei verhältnismäßig standfestem Gebirge,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 beim Durchfahren von nicht standfestem Gebirge mit geringer Druckfestigkeit und

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 1 beim Durchfahren extremer Fließzonen und schwimmendem Gebirge.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Abteufen von Schächten in insbesondere nicht standfestem Gebirge 1 dargestellt, die gekennzeichnet ist durch einen für Tunnelbauten bekannten Schildvortrieb mit Vortriebsschild 2, Vortriebszylindern 3, Arbeitsbühne 4, Schildschwanzdichtung 5 und in der Auskleidung 6 des Schachtes nachrückender Maschinenbühne 7. Die Vortriebszylinder 3 sind hydraulische Pressen. Die Auskleidung 6 erfolgt mittels Tübbingen, der Schacht kann aber auch ausgemauert oder anders ausgekleidet werden. Jedenfalls wird in

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Schildbauweise gearbeitet, wozu der Vortriebsschild 2 in vertikaler Anordnung und mit offener Schildbrust in das Gebirge vorgetrieben wird. Der wirksame Schildquerschnitt Q läßt sich in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu durchfahrenden Gebirges 1 zur Regulierung der Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes 2 verkleinern oder wieder vergrößern, während die Auskleidung 6 des Schachtes im Bereich des Schildschwanzes

8 erfolgt, welcher die zuletzt gesetzten Tübbinge umfaßt. Die Auskleidung 6 des Schachtes wird mit Beton hinterfüllt, im dargestellten Beispiel mit einer Suspension hinterpreßt. Die Arbeitsbühne 4, die eine Ringbühne ist, weist einen an den zylindrischen Vortriebsschild 2 mit konischen Schneidflächen

9 anschließenden, sich unter Verengung des Schildquerschnittes Q konisch verjüngenden Bodenring 10 zur Abstützung gegen eindringendes Gebirge 1 auf. Das Eindringen von Gebirge 1 kann dadurch weiter reduziert werden, daß in den Vortriebsschild Abstützplatten 11 unter Bildung eines Bodenringes mir den Schildquerschnitt beliebig stark verengender Durchtrittsöffnung 12 einsetzbar sind. Die Abstützplatten 11 können an die Arbeitsbühnen 4 angeschlossen werden, vorzugsweise unterhalb der Arbeitsbühne 4 angeschraubt werden. Die Maschinenbühne 7 ist ebenfalls als Ringbühne ausgebildet und mittels Zylinderkolbenanordnung 13 gegen die Auskleidung 6 des Schachtes verspannbar. Sie ist eine Bühne für hydraulische Aggregate, Elektro-Schränke, Greifbaggeraufhängung, Betonaufgabe, Pumpstationen usw. .

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Claims

Andrejewski, Honice, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Patentansprüche :

1. Verfahren zum Abteufen von Schächten in insbesondere nicht standfestem Gebirge, dadurch gekennzeichnet, daß in Schildbauweise gearbeitet und dazu ein Vortriebsschild in vertikaler Anordnung und mit offener Schildbrust in das Gebirge vorgetrieben wird, wobei der wirksame Schildquerschnitt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu durchfahrenden Gebirges zur Regulierung der Absinkgeschwindigkeit des Vortriebsschildes verkleinert oder wieder vergrößert und der Schacht im Bereich des Schildschwanzes ausgekleidet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung des Schachtes hinterfüllt, z.B. mit einer Suspension hinterpreßt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen für Tunnelbauten bekannten Schildvortrieb mit Vortriebsschild (2), Vortriebszylinder (3.) , Arbeitsbühne (4) , Schildschwanzdichtung (5) und in der Auskleidung (6) nachrückender Maschinenbühne (7).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsbühne (4) als Ringbühne ausgebildet ist und einen an den zylindrischen Vortriebsschild (2) mit konischen Schneidflächen (9) anschließenden, sich unter Verengung des Schildquerschnittes (Q) konisch verjüngenden Bodenring (10) zur Abstützung gegen eindringendes Gebirge (1) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vortriebsschild (2) Abstützplatten (11) unter

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Bildung eines Bodenringes mit den Schildquerschnitt (Q) beliebig stark verengender Durchtrittsöffnung (12) einsetzbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützplatten (1.1) an die Arbeitsbühne (4) anschließbar sind, vorzugsweise unterhalb der Arbeitsbühne.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Maschinenbühne (7) als Ringbühne ausgebildet und mittels Zylinderkolbenanordnungen (13) gegen die Auskleidung (6) des Schachtes verspannbar ist.

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