DE2627256A1

DE2627256A1 - Kraftuebertragende verbindung zwischen gebirge und ausbau

Info

Publication number: DE2627256A1
Application number: DE19762627256
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Duerrfeld; Horst Alex Huenninghaus; Klaus Ing Grad Konieczny; Guenter Lewak
Original assignee: ALEX HUENNINGHAUS KG; ENKA GLANZSTOFF AG; HUENNINGHAUS KG ALEX; Ruhrkohle AG
Current assignee: Nouryon Faser Pensionsverwaltungs GmbH
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-12-22
Also published as: DE2627256B2; DE2627256C3

Description

Kraftübertragende Verbindung zwischen Gebirge und Ausbau
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Schaffung einer kraftübertragenden und vergleichmäßigenden Verbindung zur Einleitung der Gebirgskräfte in den Ausbau, insbesondere nachgiebigem, aus sich überlappenden Rinnenprofilsegmenten bestehendem Bogenausbau.
Seit je her gilt es insbesondere im Steinkohlenbergbau als unverzichtbar, nach der Erstellung eines bergmännischen Hohlraumes den Zwischenraum zwischen Ausbau und Gebirge mit einem tragfesten Material zu hinterfüllen. Der ursprünglich verwendete Holzspitzen- und Knüppelverzug ist dabei im Laufe der letzten Jahre durch den Stahlmattenverzug abgelöst worden, wobei jedoch die Handsteinverfüllung im Grundsatz geblieben ist.
Bei der Auffahrung von Strecken mit schneidend arbeitenden Maschinen entstehen jedoch erhebliche Schwierigkeiten durch das Fehlen von für den Verzug erforderlichen Handsteinen.
Der üblicherweise zwischen Ausbau und Gebirge eingebrachte Verzug, der eine vergleichmäßigende Übertragung des Gebirgsdrucks auf den Stahlausbau erwirkt, ist inhomogen, so daß die bereits nach Erstellen des Hohlraumes einsetzende Aufblätterung der Gebirgsschichten nicht aufzuhalten ist. Durch die ungleichförmigen Belastungen auf den Ausbaubogen kann dieser bis zu einer möglichen totalen Deformation unbrauchbar gemacht werden.
Zur Beseitigung einer ungleichmäßig auf den Ausbau wirkenden Belastung ist man bereits im Tunnel- und Stollenbau bei der Verwendung von Tübbingen dazu übergegangen, auf deren Rückseite aufweitbare Körper anzuordnen, die nach Aufweiten durch eine erhärtbare Masse, bspw. Mörtel, eine kraftschlüssige bzw. kraftübertragende Verbindung zwischen der Rückwand der Tübbinge und der eigentlichen Tunnelwand schaffen. Eine derartige bekannte, in dem deutschen Gebrauchsmuster 1 946 341 beschriebene Vorrichtung zum Vermeiden von Setzungen beim Tunnelbau mittels Schildvortrieb besteht darin, daß auf der Außenseite der Tübbinge aufweitbare Kissen in ein- oder mehrzelliger, ggfs. schlauchartiger Form, einzeln oder reihenweise, bspw. durch Kleben angebracht sind und mit dem Tunnelinneren durch absperrbare Leitungen so in Verbindung stehen, dat in diesen einzeln oder gruppenweise sowohl ein das flache Anliegen der Kissen fördernder Unterdruck erzeugt, als auch das Ausfüllen der Kissen mit einer erhärtbaren Mischung und deren Unterdruckhalten vorgenommen werden kann.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht im wesentlichen, wenn man eine Übertragung auf den im Bergbau üblichen Ausbau vornimmt, darin, daß aufweitbare, also dehnbare Kissen oder Schläuche aus Gummi, beschichtetem Kunststoffgewebe oder aus metallenen Membranen, zu einem wegen der Nachgiebigkeit und zum andern wegen der Wasserundurchlässigkeit in keinem Fall eine Verwendung zur Einleitung der Gebirgskräfte in nachgiebigem Ausbau finden können. Da der aus dem Gebirge herausgeschossene Ausbruch unterschiedliche Querschnitte aufweist, d.h. der Abstand zwischen Ausbau und Gebirge unterschiedlich groß ist, würde die Nachgiebigkeit eines schlauchartigen Kissens bei Verstopfung an engen Stellen zu übergroßen Ausweitungen und damit sehr schnell zu Verstopfungen und zu Rissen führen, so daß der Ausbau wiederum nur punktuellen Kraftangriffen ausgesetzt sein würde. Wenn das zu verwendende Material darüber hinaus noch wasserundurchlässig ist, so bindet der hydraulische Füllstoff nur zu langsam ab und erfüllt nicht die Aufgabe der Vermeidung einer Gebirgsauflockerung.
Demgegenüber- ist es die Aufgabe der Erfindung, zwischen dem untertägig verwendeten Ausbau, insbesondere dem nachgiebigen Bogenausbau und dem festen Gesteinsstoß unter Vermeidung der oben genannten Nachteile auf einfache schnelle und kostengünstige Art eine kraft- und formschlüssige Verbindung herzustellen, um frühstmöglich der Gebirgsauflockerung entgegenzuwirken, und um die Gebirgskräfte gleichmäßig in den gesamten Ausbaubogen einzuleiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in das Rinnenprofil einlegbar ein mittels eines schnell erhärtbaren Füllstoffs über eine Pumpe verfüllbarer wasserdurchlässiger,aus einem textilen Flächengebilde bestehender Stützschlauch mit an einem Ende angeordneten Einfüllstutzen vorgesehen ist.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Einfüllstutzen aus einem im Schlauchende befestigten Rohr mit wieder verwendbarem Kupplungsstück von im Vergleich zum Stützschlauch geringeren Durchmesser besteht.
Ebenso erweist es sich als vorteilhaft, daß der Stützschlauch im Bereich der Ausbausegmentverbindungen innerhalb des Rinnenprofils unterhalb der die Profile umgreifenden Bügel, Schilden oder anderer Teile angeordnet ist.
Auch ist es im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft anzusehen, daß das textile Flächengebilde aus synthetischen Endlos fäden, insbesondere Polyäthylenterephthalatfäden gewebt ist.
Es erweist sich auch als zweckmäßig, daß die Länge des Stützschlauches der Abwickellänge des Ausbaus angepaßt ist und der Durchmesser des Stützschlauches abgestimmt ist auf das Ausbauprofil und den Abstand des Profils von der Ausbruchslinie.
Der technische Fortschritt der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß nicht nur auf einfache und kostengünstige Weise eine kraftübertragende Verbindung zwischen Ausbau und Gebirge geschaffen wird, sondern daß durch die Verbesserung des Tragverhaltens eine hohe Gebrauchswertverbesserung des konventionellen Ausbaus erzielt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des Stützschlauches zwischen Ausbau und Gebirge, Fig. 2 einen Schnitt durch den zwischen Ausbau und Gebirge verfüllten Stützschlauch und Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des den Einfüllstutzen aufnehmenden Schlauchendes.
Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, umlagert der mit Füllstoff z.B.
Mörtel verfüllte Stützschlauch 3 den gesamten in diesem Ausfuhrungsbeispiel gewählten vierteiligen nachgiebigen Bogenausbau.
Der Ausbau 1 besteht aus vier Rinnenprofilsegmenten 2, die sich an den Enden überlappen und an den überlappenden Enden durch Ausbausegmentverbindungen 5 miteinander verbunden sind. Beim Erstellen des Bogenausbaus 1 wird der Stützschlauch 3 in gefalteter Form in das Rinnenprofil eingelegt. Nach dem Einlegen des Stützschlauches 3 werden zwischen Stützschlauch 3 und Gebirge 4 bzw. der Ausbruchslinie die Verzugmatten 6 aufgelegt. Im Bereich der Ausbausegmentverbindungen 5 wird der Stützschlauch 3 innerhalb des Rinnenprofils 2 unterhalb der die Profile umgreifenden Bügel der Verbindungen 5 angeordnet.
Im Bereich der Ausbausegmentverbindungen 5 sind auf diese Weise Sollbruchstellen für den Stützschlauch 3 vorhanden. Der Stützschlauch 3 ist durch die Bügel in seiner Ausdehnung behindert und weist hier die geringsten Füllquerschnitte auf. Bei starker Einschubbelastung des Bogens 2 treten an diesen Schwachstellen Scherbrüche auf, so daß sich die Bügen 2 anschließend begrenzt weiter einschieben.
Die Länge des Stützschlauches 3 ist, wie auch das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, der Abwicklungslänge des Ausbaus angepaßt. Die Dimensionierung des Stützschlauches 3 hinsichtlich seines Durchmessers ist derart vorzumehmen, daß zwischen dem Rücken des Ausbaus und der Ausbruchslinie ein Überprofil bis zu 25 cm überwunden werden kann.
Die als Schlauchmaterial verwendeten textilen Flächengebilde ermöglichen zugleich die erforderliche Entlüftung des Stützschlauches 3 beim Füllen. Durch die Auswahl geeigneter Flächengebilde, insbesondere durch speziell eingestellte Gewebe läßt sich die notwendige Wasserdurchlässigkeit erreichen, ohne daß ein Verlust an Bindemitteln eintritt. Dadurch wird ein beschleunigtes Abbinden des hydraulischen Füllstoffs erreicht und die Druck-und Zugfestigkeit des Füllstoffs erhöht bzw. günstig beeinflußt.
Im plastischen Einbringungszustand paßt sich der mit Füllstoff aufgepumpte Stützschlauch 3 formschlüssig dem Bereich zwischen Ausbau und Gebirge an. Der Füllstoff beginnt gesteuert zu erstarren und liefert mit zunehmender Abbindung einen ständig wachsenden Kraftschluß zwischen Ausbau und Gebirge, bis die Maximalfestigkeit des Füllstoffs erreicht ist, und somit eine lineare Übertragung der Kräfte aus dem Gebirge in die Sohle möglich ist.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird ein Teil des verfüllten Stützschlauchs 3 durch den an der Ausbruchlinie entstehenden Gegendruck in das Profil 2 eingedrückt, wodurch der Stützschlauch 3 eine stabile Lage erhält. Die Verzugmatten 6 werden durch den Stützschlauch 3 fest gegen das Gebirge gedrückt. Bei axial auftretenden Kräften übernimmt der Stützschlauch 3 die Aufgabe der Verbolzung.
Das Ende des Stützschlauches 3, durch welches ein Füllmittel in den Schlauch eingefüllt wird, weist einen in das eingebrachte Rohrstück 8 von im Vergleich zum Durchmesser des Stützschlauches 3 geringeren Durchmesser auf. Das Rohrstück 8 ist beispielsweise beidseitig durch eine Doppelnaht 11 fest in das Schlauchende eingenäht. An dem aus dem Schlauchende herausragenden Ende des Rohrstücks 8 ist der Einfüllstutzen 7 mit einem Kupplungsstück 10 für den üblicherweise zu verwendenden Transport- oder Pumpschlauch versehen. Das Kupplungsstück 10 ist mittels Schellen 9 am Einfüllstutzen 7 befestigt und wiederverwendbar ausgebildet.
Der Stützschlauch 3 wird derart gefaltet im Profil des kusbaus verlegt, daß er sich beim Befüllen fächerförmig öffnet.
Um das Verlegen des Stützschlauches 3 auf einfache Weise kontrollieren zu können, weist der Stützschlauch 3 auf dem Schlauchrücken Farbmarkierungen auf.
Beim Beginn des Pumpens steigt das Füllmaterial bis zum Zenit des Streckenbogens auf, fällt auf der anderen Seite herunter bis die Schlauchhälfte zum Streckenhöchsten verfüllt ist. Aufgrund des Eigengewichts des Füllmittels und des durch das Aufpumpen erzeugten Pumpdrucks erfolgt die maximale Ausfüllung des Schlauches 3 und die Ausformung zu einem am Ausbau anliegenden Ring. Bei Verwendung von Geweben aus hochfesten Polyäthylenterephthalatfäden lassen sich Einfüllbrüche bis zu 12 atü anwenden. Mit dem Füllen des Stützschlauches 3 werden die Verzugmatten 6 fest gegen das Gebirge 4 gepreßt. Da die Abbindegeschwindigkeit des Füllmaterials wie bereits erwähnt gesteuert werden kann, kann nach einer halben Stunde eine ausreichend hohe Frühfestigkeit von beispielsweise 40 bis 50 kp/cm2 erreicht werden.
Es ist vorstellbar, daß eine derartige kraftübertragende Verbindung zwischen Ausbau und Gebirge nicht nur auf das beschriebene Ausführungsbeispiel eines nachgiebigen Bogenausbaus anwendbar ist, sondern daß sie gleichermaßen unter Berücksichtigung jeder Art von Streckenauffahrung, evtl. unter Einführung zusätzlicher Halteeinrichtungen bei jeder Art von Ausbau eingesetzt werden kann.
Patentansprüche Leerseite

Claims

Patentansprüche Einrichtung zur Schaffung einer kraftübertragenden und vergleichmäßigenden Verbindung zur Einleitung der Gebirgskräfte in den Ausbau, insbesondere nachgiebigem, aus sich überlappenden Rinnenprofilsegmenten bestehenden Bogenausbau, dadurch gekennzeichnet, daß in das Rinnenprofil (2) einlegbar ein mittels eines schnell erhärtbaren Füllstoffs über eine Pumpe verfüllbarer wasserdurchlässiger, aus einem textilen Flächengebilde bestehender Stützschlauch (3) mit an einem Ende angeordnetem Einfüllstutzen (7) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllstutzen (7) aus einem im Schlauchende befestigten Rohr (8) mit wiederverwendbarem Rohrkupplungsstück (10) von im Vergleich zum Stützschlauch (3) geringeren Durchmesser besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützschlauch im Bereich der Ausbausegmentverbindungen (5) innerhalb des Rinnenprofils (2) unterhalb der die Profile umgreifenden Bügel, Schellen oder anderer Teile angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde aus synthetischen Endlosfäden, insbesondere aus Polyäthylenterephthalatfäden gewebt ist.