DE2644840C2 - Verfahren zur Herstellung bzw. Aufrechterhaltung einer kraftübertragenden und zugleich vergleichsmäßigen Verbindung zwischen Vortriebsmaschine und Gebirge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bzw. Aufrechterhaltung einer kraftübertragenden und zugleich vergleichmäßigenden Verbindung zwischen Vortriebsmaschine und Gebirge zur Einleitung der Verspaniikräfte in das Gebirge, insbesondere im untertägigen Berg- und Tunnelbau. eo

Vortriebsmaschinen werden im untertägigen Berg- und Tunnelbau zur Auffahrung von Strecken mit meist kreisrundem Querschnitt eingesetzt. Derartige Maschinen, die vor allem unter der Bezeichnung Vollschnittmaschinen bekannt sind, müssen die erheblichen Kräfte, die zum Andrücken des Bohrkopfes gegen das anstehende Gebirge aufgebracht werden müssen, seitlich in das Gebirge wieder einleiten. Die Verspannkraft pro qcm wird dabei durch möglichst große Auflagerflächen gering gehalten.

Dennoch liegen die Verspannkräfte z. B. bei der Demag SVM — Vortriebsmaschine bei 24 Kilopond je qcm.

So lange das Gebirge hinreichend standfest ist, können die Verspannkräfte über die Verspannpratzen ohne Probleme in das Gebirge eingeleitet werden. Sowohl im oberflächennahen Tunnelbau wie insbesondere im untertägigen Bergbau werden aber häufig Schichten geringer Standfestigkeit angefahren, die zum Ausbruch oder gar zum Auslaufen neigen. Kommt es aber zum Ausbruch bzw. Auslaufen des Stoßes, so können die Verspannkrä/te der Vortriebsmaschine nicht ■nehr ausreichend oder gar überhaupt nicht mehr in das Gebirge abgeleitet werden.

Bei der Durchörterung solcher wenig standfesten Gebirgsteile kommt es dann häufig zu längeren Stillständen und damit zu Leistungseinbrüchen, weil die notwendige Ableitung von Drehmoment und Vorschubkräften in das Gebirge nicht möglich ist Die Vortriebsmaschine muß dann entweder sehr langsam, d. h. mit geringem Drehmoment und Vorschubkräften gefahren werden, oder aber der Ausbruch muß so ausgefüllt werden, daß die Verspannpratzen wieder ein ausreichendes Widerlager finden.

Es ist bekannt, die aufgetretenen Hohlräume mit Hartholz zu verfüllen. Abgesehen von den beim Transport des Hartholzes auftretenden Transportproblemen, gelingt es aber nicht, das Hartholz hohlraumfrei zu verfüllen. Daher verschiebt sich das Hartholz unter Belastung bzw. wird so deformiert, daß die Verspannkräfte der Vortriebsmaschine nicht ausreichend aufgenommen werden können bzw. der Streckenausbau regelmäßig erheblich beschädigt und deformiert wird.

Derartige Schaden müssen mit hohem Aufwand wieder beseitigt werden. Hinzu kommt ein erhebliches Sicherheitsrisiko, denn durch die fehlende Drehmomentabstützung kann sich die Vortriebsmaschine insgesamt bei blockiertem Bohrkopf um sich selbst drehen.

Es ist auch versucht worden, die aufgetretenen Hohlräume mit Spritzbeton oder anderen schnellbindenden Materialien zu verfüllen. Da diese Materialien aber eben nur im Sonderfall benötigt werden, ist der zwangsläufige Aufwand so hoch, daß er gegenüber der Verfüllung mit Hartholz nicht vertretbar ist. Hinzu kommt, daß die genannten Materialien eine so große Abbindezeit haben, daß die auftretenden Störungen zeitlich noch größer werden. Ohne zusätzliche Maßnahmen ist es im übrigen nicht möglich, große Hohlräume mit Spritzbeton zu verfüllen.

Es ist auch ein Verfahren bekannt (DE-OS 19 47 676), bei dem der zwischen dem einzubringenden Gebirge und der freigelegten Ausbruchsfläche bestehende Hohlraum zumindest an mehreren Stellen über den Umfang der Strecke verteilt dadurch verfüllt wird, daß an diesen Stellen mit noch nicht abgebundenem Beton gefüllte, wasserdurchlässige, gut handhabbare, beuteiförmige Behälter mit nachgiebigen Konturen eingebracht werden, die vor dem Einbringen kurzzeitig befeuchtet, d.h. getränkt werden. Auf diese Weise lassen sich größere und kleinere Hohlräume in der Streckenwandung ausfüllen. Dieses Verfahren hat man jedoch bisher nicht zur Lösung von Problemen in Betracht gezogen, die bei Vortriebsmaschinen auftreten, wenn deren Verspannkräfte nicht mehr ausreichend oder gar überhaupt nicht mehr in das Gebirge

eingeleitet werden können.

Es sind ferner Behälter aus faltbarem Material, insbesondere für Streckenbegleiterdämme bekannt (DE-GM 75 31 698). Diese unter anderem aus Jute, Baumwolle, Leinen oder Mischgeweben bestehenden Behälter haben die dem zu setzenden Damm entsprechende Abmessungen und Umrißformen; sie werden mit abbindendem Versatzgut gefüllt. Solche Vorrichtungen eignen sich allerdings nicht, die nachteiligen Folgen von Ausbrüchen bzw. auslaufenden Stößen in Streckenvortrieben mit Vortriebsmaschinen zu beseitigen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Endfestigkeit des eingebrachten Materials nur geringfügig höher sein muß, als die Verspannkraft der Vortriebsmaschine und daß die hohlraumfreie Verfüllung wichtiger als eine hohe Endfestigkeit des eingebrachten Materials ist Aufgrund dieser Erkenntnis hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren vorzuschlagen, womit möglichst kurzfristig im ausgebrodienen Stoß ein ausreichendes Widerlager für die Verspannpratzen von Vortriebsmaschinen geschaffen werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verspannpratzen der Vortriebsmaschine so weit eingefahren werden, daß der durch das ausgebrochene Gebirge entstandene Hohlraum zwischen Stoß und Pratze mit wasserdurchlässigen gut handbaren Behältern mit nachgiebigen Konturen, die mit einer Trockenbeton-Mischung gefüllt sind, möglichst hohlraumfrei ausgefüllt werden kann und daß die Behälter beim Einbringen einzeln bzw. lageweise kurzzeitig befeuchtet, dann insgesamt über die teilweise wieder ausgefahrenen Pratzen verdichtet und nach einer Warte2:eit von 20—30 Minuten voll belastet werden. Die Behälter können, da sie leicht handhabbar ^J5 sind und niichgiebige Konturen haben, in dem ausgebrochenen oder ausgelaufenen Stoß schnell aufgestapelt und nach dem Feuchten und damit noch während des Abbindeprozesses verdichtet werden. Damit wird .c'in ausreichend hohlraumfreies Widerlager geschaffen, das sogar Festigkeitswerte in der angegebenen Zeit erreicht, die über denen der durch die Vortriebsmaschine vorgegebenen liegen. Aus diesem Grund ist es auch nicht notwendig, einen bestimmten Wasser-/Zemcntfaktor zu beachten. Der in den Behältern !legende Fertigbetonmörv:I muß nur so weit angefeuchtet werden, daß die Abbindereaktion an- bzw. ablaufen kann. Erfahrungsgemäß ist es ausreichend, wenn die Behälter während des Aufschichtens einzeln oder lagenweise mit eh;-;m Wasserschlauch berieselt werden. Die laufende Befeuchtung hat außerdem den Vorteil, da!? die Abbindezeit für einen wesentlichen Teil der Betonbehälter abgekürzt wird, weil sie eben während des Aufbauens der Verfüllung bereits abbinden können.

Erste Versuche haben gezeigt, daß sich nicht alle Fertigbetonmischungen gleich gut für das Verfahren eignen. Optimal ist es, als Beton eine Fertig-Beton-Mischung mit einer Körnung von 0 bis 30, vorzugsweise 0 bis 16 mm und einer Endfestigkeit von 520 Kilopond pro qcm unter Zusatz eines an sich bekannten Abbindebeschleunigers zu verwenden. Aufgrund der geringen Korndurchmesser, kann der Fertigbeton mit den Pratzen gut verformt und verdichtet werden. Vorteilhaft sind die schnell erreichbaren hohen Festigkeitswerte und die Tatsache, daß nur an sich bekannte Materialien für das Verfahren benötig* Werden.

Insbesondere bei flächenmäßig großen aber nicht tiefen Ausbrüchen ist es zweckmäßig, zunächst die Behälter ohne Wasserzusatz einzubringen. Dementsprechend schlägt die Erfindung vor, die wasserdurchlässigen Behälter nach dem Einbringen insgesamt gründlich zu befeuchten.

Sowohl im untertägigen Bergbau, als auch im Tunnelbau werden häufig wasserführende Schichten durchfahren. Weiterhin sind die klimatischen Verhältnisse unter Umständen für die zum Einsatz kommenden Materialien deshalb ungünstig, weil die Wetter einen extrem hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Der dem Fertigbeton beigemischte Abbindebeschleuniger kann daher zu einer frühzeitigen Verfestigung führen. Die Erfindung schlägt daher für derartige Verhältnisse vor, den Abbindebeschleuniger ganz oder teilweise dem Wasser, das zum Befeuchten dient, laufend zuzumischen und das Wasser z. B. über eine in die Behälter einzuführende Lanze in die Behälter zu drücken. Der Nachteil, der dadurch entsteht, daß die mit Fertigbeton gefüllten Behälter nur mit dem mi* dem Abbindebeschleuniger vermischten Wasser bersoselt werden und daher nur oberflächennah abbinden, wird dadurch ausgeglichen, daß das Wasser mit dem Abbindebeschleuniger z. B. über eine Lanze vom Behälterinneren nach außen gedruckt wird. Es ist auch denkbar, das Wasser mit dem Abbindebeschleuniger den Behältern gleichzeitig von innen und von außen zuzuführen.

Für den Erfolg des Verfahrens ist es wichtig, daß die Behälter gut handhabbar sind. Aufgrund der beengten Verhältnisse im Bereich der Vortriebsmaschine, können sonst übliche Hilfsmittel für den Transport und das Einbringen der Behälter nicht angewendet werden. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Behälter Säcke mit einem Füllgewicht von vorzugsweise 30 kg zu verwenden, die aus einem nachgiebigen und wasserdurchlässigen Werkstoff wie Jute, Glasfasern oder Kunststoff bestehen. Derartige Behälter können von der Bedienungsmannschaft gut transportiert und auch gut eingebracht werden. Behälter aus Jute, Glasfasern oder Kunststoff haben begrenzt nachgiebige Koc'uren, die eine Verdichtung im vorgegebenen Maß nach dem Einbringen und Befeuchten zulassen, ohne daß sie zerreißen und den FertigbetoR frühzeitig freigeben.

Die zu durchfahrenden Gebirgsschichien sind durch Bohrungen und andere Maßnahmen weitgehend aufgeschlossen. Dennoch können Ausbrüche der genannten Art nicht vorhergesehen werden. Um aber jederzeit und schnell Hohlräume verfahrensgemäß verfüllen zu können, muß eine gewisse Menge an Behältern möglichst in der Nähe des Vortriebes bereitgehalten werden. Obwohl sich herausgestellt hat, daß eine bei kurzzeitiger Lagerung eingetretene geringe Vorverfestigung des Fertigbetonmörtels, die bei den klimatischen Verhältnissen leicht eintreten kann, unschädlich ist, müssen die Behälter für eine längere Lagerung vor Feuchtigkeit geschützt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeweils mehrere Behälter zum Transport vo". übertage zum Einsatzort und zur Lagerung auf Einwegpaletten zusammengefaßt und insgesamt mit einer Kunststoffhaut umgeben sind. Es hat sich gezeigt, daß derart verpackte Behälter über größere Zeilräume lagerbar sind und die Behälter gegenüber Beschädigungen auch hinreichend schützen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird diese anhand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt Schnitt durch eine Strecke mit Vortriebsmaschine und einem mit Säcken ausgefüllten Hohlraum.

Die Vortriebsmaschine 3 verspannt sich mit den Verspannpratzen 2 gegen das Gebirge 4. An einer Störungsfläche ist der Stoß ausgelaufen und bereits wieder mit Behältern 1 verfüllt, die mit Fertigbetonmörtel gefüllt sind. Die Zeichnung gibt die Situation nach dem Einbringen und Befeuchten der Behälter 1 kurz vor dem Verfestigen mit der ausfahrenden Verspannpratze 2 wieder. Die jetzt noch sichtbaren kleinen Hohlräume zwischen den Säcken 1 werden beim Verfestigen annähernd ganz durch die verformten Säcke 1 verfüllt. Nach dem Verfestigen bleiben die Verspannpratzen 2 für etwa 20 bis 30 Minuten in der gezeigten Stellung. Danach hat der Beton soweit abgebunden, daß er voll belastet werden und die Vortriebsmaschine wieder in Gang gesetzt werden kann. Der als Streckenausbau verwendete Ring ist mit 5 gekennzeichnet.

Das Verfahren und die Einrichtung ermöglichen somit in gebrächen Gebirgsschichten die schnelle, sichere und preisgünstige Herstellung eines ausreichenden Widerlagers für die Verspannung der Vortriebsmaschine. Damit entfällt ein erhebliches Sicherheitsrisiko und die durchschnittliche Vortriebsgeschwindigkeit kann erhöht werden. Hinzu kommt als Vorteil, daß der Streckenausbau 5 ein besseres Widerlager erhält, als es durch Hinterfüllen in der herkömmlichen Art möglich wäre. Die Tragfähigkeit des Ausbaues kann somit besser ausgenutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung bzw. Aufrechterhaltung einer kraftübertragenden und zugleich vergleichmäßigenden Verbindung zwischen Vortriebsmaschine und Gebirge zur Einleitung der Verspannkräfte in das Gebirge, insbesondere im untertätigen Berg- und Tunnelbau, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannpratzen (2) der Vortriebsmaschine (3) so weit eingefahren werden, daß der durch das ausgebrochene Gebirge (4) entstandene Hohlraum zwischen Stoß und Pratze (2) mit wasserdurchlässigen, gut handhabbaren Behältern (1) mit nachgiebigen Konturen, die mit einer Trockenbeton-Mischung gefüllt sind, möglichst hohlraumfrei ausgefüllt werden kann und daß die Behälter (1) beim Einbringen einzeln bzw. lageweise kurzzeitig befeuchtet, dann insgesamt über die teilweise wieder ausgefahrenen Pratzen (2) verdichtet und nac* einer Wartezeit von 20 bis 30 Minuten voll belastet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Beton eine Fertigbeton-Mischung mit einer Körnung von 0 bis 30, vorzugsweise 0 bis

16 mm und einer Endfestigkeit von 520 Kilopond pro qcm unter Zusatz eines an sich bekannten Abbindebeschleunigers verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdurchlässigen Behälter (1) nach dem Einbringen insgesamt gründlich befeuchtet w -'fden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dab der Abbindebeschleuniger ganz oder teilweise dem Wasser, das zum Befeuchten dient, laufend zugeinischt und daß das Wasser z.B. über eine in die Behälter (1) einzuführende Lanze in diese Behälter (1) gedrückt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Behälter (f) für die Trockenbeton-Füllung Säcke aus wasserdurchlässigem Werkstoff, wie Jute, Glasfasern oder Kunststoff verwendet werden, deren Füllgewicht vorzugsweise 30 kg beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Behälter (1) zum Transport von übertage zum Einsatzort und zur Lagerung untertage auf Einwegpaletten gestapelt und insgesamt mit einer Kunststoffhaut umgeben werden.