DE2648477B2

DE2648477B2 - Composite support for mining shafts

Info

Publication number: DE2648477B2
Application number: DE19762648477
Authority: DE
Inventors: Kazimierz Dipl.-Ing. Franasik; Stanislaw Dr.-Ing. Frelkiewicz; Tadeusz Dipl.-Ing. Lubin Glazor; Jan Prof. Dr.-Ing. Sajkiewicz; Leszek Dipl.-Ing. Wojno
Original assignee: POLITECHNIKA WROCLAWSKA BRESLAU (POLEN)
Current assignee: POLITECHNIKA WROCLAWSKA BRESLAU (POLEN)
Priority date: 1975-10-27
Filing date: 1976-10-26
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2648477A1; GB1549816A; PL103142B1; DD126938A5; DE2648477C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schachtausbau für den Bergbau, bestehend aus einer äußeren, an das Gebirge angeschlossenen Außenschicht aus Ortsbeton und einer weiteren, inneren Ortsbetonschicht, die nacheinander eingebracht wird.The invention relates to a shaft lining for mining, consisting of an outer one on the mountain connected outer layer of in-situ concrete and a further, inner in-situ concrete layer, which are successively is introduced.

Die Erfindung ist besonders unter schwierigen hydrogeologischen Bedingungen einsetzbar, insbesondere auch im Falle des Abbaus von in Schachtpfeilern enthaltenen Lagerstätten. Der Schachtausbau gemäß der Erfindung ist mehrteilig aufgebaut, nachgiebig (elastisch) und dicht (undurchlässig).The invention is particularly applicable under difficult hydrogeological conditions, in particular also in the case of the dismantling of deposits contained in shaft pillars. The shaft extension according to the invention is constructed in several parts, flexible (elastic) and tight (impermeable).

Aus der DE-AS 10 04 566 ist ein Verbundschachtausbau für in druckhaftem Gebirge stehende Schächte bekannt, der wenigstens einen stählernen Mantel und einen daran angeschlossenen Betonzylinder aufweist, wobei an dem oder den Stahlmänteln angeordnete, sich in Schrägrichtung bis in den Bereich der jenseitigen Begrenzung des Betonkörpers erstreckende, flächig ausgebildete den Schub- und Zugkräften auf dem Betonkörper entgegenwirkende Bewehrungselemente vorgesehen sind. Die Mantel bestehen aus ringförmigen Streckenabschnitten, die miteinander sowohl an den Querkanten als auch an den Längskanten verschweißt worden sind. Der Ausbau des Schachtes erfolgt meist durch Absenken von zwei ineinander angeordneten, vorher über Tage (an der Oberfläche) jeweils zu Rohren verbundenen Ausbaustreckenabschnitten und anschließendem Füllen des Raums zwischen den Rohren mit Beton.DE-AS 10 04 566 discloses a composite shaft extension for shafts standing in pressurized mountains known, which has at least one steel jacket and a concrete cylinder connected to it, being arranged on the steel jacket or jackets, extending in the oblique direction into the area of the other side Limitation of the concrete body extending, planar formed the shear and tensile forces on the Concrete body counteracting reinforcement elements are provided. The sheaths consist of ring-shaped Route sections that are welded to one another both at the transverse edges and at the longitudinal edges have been. The shaft is usually expanded by lowering two nested, previously over days (on the surface) each extension route sections connected to pipes and then Filling the space between the pipes with concrete.

Diese Ausbauart ist durch ungenügende Nachgiebigkeit (Elastizität) gekennzeichnet, die durch den starren einheitlichen Betonkörper zwischen den durchgehenden Mantelrohren hervorgerufen wird, der die Elastizität der Metallrohre nicht zur Geltung kommen läßt, was bewirkt, daß ein Abbau der unmittelbar neben dem Schacht befindlichen Lagerstätten unmöglich ist, wodurch bedeutsame Verluste bis ca. 30% an abbauwürden Mineralien entstehen. Diese Ausbauart bedingt außerdem die Verwendung von korrosionsbeständigen Hochqualitätsstahlblechen. Beim Einbau dieses Ausbaus treten technologische, mit der Herstellung verbundene Schwierigkeiten auf, insbesondere bei der Herstellung von ununterbrochenen und dichten Schweißverbindungen, deren Überprüfen unter den Bedingungen im Bergbau besonders schwierig ist.This type of expansion is characterized by insufficient flexibility (elasticity) caused by the rigid uniform concrete body between the continuous casing pipes is created, which increases the elasticity The metal pipes do not come into their own, which causes a breakdown of the immediately next to the Deposits located in the shaft are impossible, which would lead to significant losses of up to approx. 30% Minerals are created. This type of expansion also requires the use of corrosion-resistant High quality steel sheets. During the installation of this expansion, technological related to the manufacture occur Difficulties, especially in the production of uninterrupted and tight welded joints, checking them under mining conditions is particularly difficult.

Aus der DE-PS 5 12 630 ist eine wasserdichte und druckfeste Stollenauskleidung mit einer zwischen dem inneren und äußeren Betonmantel eingefügten nachgiebigen Dichtungsschicht aus Asphaltpappe bekannt, wobei zwischen der Dichtungsschicht und dem äußeren oder inneren Betonmantel Rohpappe oder Ölpapier eingelegt ist.From DE-PS 5 12 630 is a waterproof and pressure-resistant cleat lining with a between the inner and outer concrete casing inserted resilient sealing layer made of asphalt cardboard known, wherein between the sealing layer and the outer or inner concrete shell, raw cardboard or oil paper is inserted.

Aus der DE-AS 17 58 013 ist ein Tunnel- oder Schachtausbau in druckhaftem Gebirge bekannt, bei dem auf die freigelegte Gebirgsfläche oder auf eine diese Fläche ausgleichende Betonschicht eine isolierschicht aus nachgiebigem Dichtungsmaterial und darauf eine Schicht aus tragendem Beton aufgebracht ist, wobei die Isolierschicht aus Asphaltkautschuk oder einem Stoff ähnlicher Elastizität besteht.From DE-AS 17 58 013 a tunnel or shaft extension is known in high pressure mountains, at an insulating layer on the exposed mountainous area or on a concrete layer that balances this area made of flexible sealing material with a layer of load-bearing concrete applied to it, wherein the insulating layer consists of asphalt rubber or a material of similar elasticity.

Beide Ausbaue weisen Isolierschichten auf, die die Funktion von Dichtschichten gegenüber Wasser übernehmen. Durch diese Isolierschichten ist zwischen den Betonschichten eine Gleitschicht geschaffen, die den stabilisierenden Einfluß der inneren Schicht zur Aufnahme von Druck vermindert, da sie bei lokalem Druck leicht zerstört bzw. zur Seite gedrückt wird, wodurch die Dichtigkeit verlorengeht, und außerdem wird der Druck lokal übertragen, so daß das Bersten der Innenbetonschicht zu erwarten ist Diese Ausbauarten eigenen sich daher nur begrenzt für unter starkem Druck stehende Gebirge.Both extensions have insulating layers that act as sealing layers against water. Through these insulating layers, a sliding layer is created between the concrete layers, which the stabilizing influence of the inner layer for absorbing pressure is reduced, since it is at local Pressure is easily destroyed or pushed to the side, whereby the tightness is lost, and also the pressure is transferred locally, so that the inner concrete layer can be expected to burst are therefore only suitable to a limited extent for mountains under high pressure.

Aus Beton 1/1968, Seite 5 bis 9 und Beton- und Stahlbetonbau 5/1969, S. 113-123 ist die Verwendung von Rohren aus bzw. mit einem Zusatz von Gießharzbzw. Reaktionsharzbeton bekannt, die eine besonders gute Beständigkeit gegen chemische Einwirkungen aufweisen.From concrete 1/1968, pages 5 to 9 and concrete and reinforced concrete construction 5/1969, pages 113-123 is the use of pipes made of or with the addition of cast resin or Reaction resin concrete known, the one particularly have good resistance to chemical agents.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schachtausbau der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß einerseits auf den Einsatz teurer korrosionsgeschützter Stähle verzichtet werden kann, der andererseits trotzdem eine hohe Elastizität aufweist und der ohne eine zusätzliche Dichtungs- bzw. Isolierschicht wasserdicht ist.The object of the invention is to improve a shaft extension of the type mentioned in such a way that on the one hand, the use of expensive corrosion-protected steels can be dispensed with, and on the other hand nevertheless has a high elasticity and is waterproof without an additional sealing or insulating layer is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenschicht aus einem an sich bekannten Reaktionsharzbeton und die fnnenschicht aus einem mit der Außenschicht in Verbund stehenden Zementbeton besteht, wobei in der Innenschicht vertikal verlaufende Einsatzrohre vorgesehen sind, in denen je ein Vorspannkabel zur Vorspannung der Innenschicht angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in that the outer layer consists of a layer known per se Reaction resin concrete and the inner layer made of cement concrete that is bonded to the outer layer exists, wherein vertically extending insert tubes are provided in the inner layer, in each of which one Prestressing cable is arranged for prestressing the inner layer.

Im Vergleich mit den bekannten Lösungen vereinigt der erfindungsgemäße Ausbau solche grundsätzliche Merkmale, wie Nachgiebigkeit, Wasserdichtheit und Beständigkeit gegen physikalisch-chemische Einflüsse in sich, was durch einfache Mittel erzielt wird, ohne die Notwendigkeit äußere oder innere Bewehrungselemente mit komplizierten Formen oder zusätzliche Isolieroder Dichtungsschichten zu verwenden, allein dadurch, daß zwei Schichten zusammenwirken, wobei iede dieIn comparison with the known solutions, the expansion according to the invention combines such fundamental ones Features such as flexibility, watertightness and resistance to physical-chemical influences in itself what is achieved by simple means, without the need for external or internal reinforcement elements to use with complicated shapes or additional insulating or sealing layers, simply because that two layers work together, each being the

Beanspruchungen der anderen aufnimmt, und wobei die elastische äußere Kunststoffschicht als Wasserabdichtung und als Schutz gegen die Wirkungen des Gebirges dient und die zweite, weniger elastische als die Außenschicht, Innenschicht durch Einführung von senkrechten Vorspannkabeln nachgiebig gemacht ist. Dies ermöglicht den Bau von nachgiebigen und zugleich wasserdichten und gegen die äußeren Einflüsse beständigen Schachtausbauen, unter Verwendung von nur zwei Betonschichten, einer Zementbetonschicht und einer ReaktionsharzbetonschichtAbsorbs the stresses of the other, and with the elastic outer plastic layer as a waterproofing and serves as protection against the effects of the mountains and the second, less elastic than that Outer layer, inner layer is made flexible by introducing vertical prestressing cables. This enables the construction of resilient and at the same time waterproof and against the external influences permanent shaft lining, using only two layers of concrete, one layer of cement and concrete a reaction resin concrete layer

Der erfindungsgemäße Verbundschachtausbau ermöglicht durch seine durch das Vorspannen der Innenschicht gewonnene Nachgiebigkeit eine störungsfreie Arbeit des Schachtausbaus bei mindestens 3,5 Mai gegenüber den bekannten Lösungen verkleinerten Biegeradien des Schachtausbaus. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die bisher in den sogenannten Sicherheitspfeilern verbleibenden Lagerstätten mit nutzbaren Mineralien, die bis 30% der gesamten Lagerstätte umfassen, abzubauen. Mit Rücksicht auf die Tatsache, daß die Würfeldruckfestigkeit des Materials der vorgespannten Innencchicht mindestens 80% größer im Vergleich zu der nicht vorgespannten, bisher bei den bekannten Schachtausbauen verwendeten Schicht ist, besteht die Möglichkeit, die Stärke der Schachtausbauwand zu vermindern, was wiederum auch eine Verminderung der nötigen Ausbrucharbeiten bewirkt und somit auch zu einer Senkung der Einrichtungskosten eines Schachtausbaus führt.The composite manhole construction according to the invention is made possible by its prestressing The inner layer yields a trouble-free work of the shaft lining at a minimum of 3.5 May compared to the known solutions smaller bending radii of the shaft extension. This is the Given the possibility of using the deposits that have so far remained in the so-called safety pillars exploitable minerals, which comprise up to 30% of the entire deposit. With consideration for the The fact that the cube compressive strength of the material of the prestressed inner layer is at least 80% larger in comparison to the non-prestressed, previously used in the known shaft extensions Layer is, there is the possibility of reducing the thickness of the shaft lining wall, which in turn also causes a reduction in the excavation work required and thus also to a lowering of the Setup costs of a shaft extension leads.

Der Schachtausbau ist völlig dicht, was die Notwendigkeit der Abdichtung während des Betriebs ausschließt, was teuer wäre und oftmals nur ungenügend wirksam vorgenommen werden kann. Im Ergebnis verbessert ein dichter Schachtausbau die Abbaubedingungen, wie auch die Bedingungen der Schachtbewetterung und -klimatisierung. Dank der Dichtigkeit fallen auch die durch den Energieaufwand für das Abpumpen von Infiltrationswässer, was bei einer Verwendung einiger nicht wasserdichter bekannter Schachtausbaue unbedingt erforderlich ist, anfallenden Betriebskosten weg. Das für die Außenschicht des Schachtausbaus verwendete Material vermindert wesentlich die Gefährdung durch Korrosionseinflüsse, was die Beständigkeit des Schachtausbaus vorteilhaft beeinflußt und die Betriebskosten absenken hilft.The shaft extension is completely tight, which is the need the seal excludes during operation, which would be expensive and often insufficient can be effectively made. As a result, a tight shaft construction improves the mining conditions, as well as the conditions of the shaft ventilation and air conditioning. Fall thanks to the tightness also that due to the energy expenditure for pumping out infiltration water, which is what happens with one use some not watertight well-known shaft extensions is absolutely necessary, incurring operating costs path. The material used for the outer layer of the shaft lining significantly reduces the risk by the effects of corrosion, which has an advantageous effect on the stability of the shaft construction and the Lowering operating costs helps.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zur Verbesserung des Verbundes der beiden Betonschichten in der Außenschicht Nischen ausgespart sind, die von dem nachträglich eingebrachten Beton der Innenschicht ausgefüllt sind. Durch die gefüllten Nischen wird der Verbund zwischen der Innen- und Außenschicht verbessert.An advantageous embodiment of the invention is that to improve the composite of two concrete layers in the outer layer niches are left out, those of the subsequently introduced Concrete of the inner layer are filled. The filled niches create a bond between the Inner and outer layer improved.

Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen zwei vertikalen Absätzen des Schachtausbaus an sich bekannte Nachgiebigkeitsgelenke vorgesehen sind, die aus zwei Ringschüsseln bestehen, in deren waagerechten Wänden sich mindestens vier auf dem Umfang dieser Schüsseln angeordnete, zum Einsetzen der Vorspannkabel vorgesehene Bohrungen befinden.Another preferred embodiment of the invention is that between two vertical Paragraphs of the shaft support known flexibility joints are provided, which consist of two There are ring bowls, in the horizontal walls of which there are at least four on the circumference of this Bores are arranged and provided for inserting the prestressing cables.

Hierdurch wird einerseits die Erstellung des Schachtausbaus wesentlich vereinfacht und zum anderen wird durch die Gelenke der Schachtausbau noch zusätzlich elastischer.In this way, on the one hand, the creation of the shaft lining is significantly simplified and, on the other hand, it is made the joints of the shaft extension make it even more elastic.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained below by means of exemplary embodiments with reference to the drawings explained in more detail. It shows

F i g. 1 einen Schachtausbau auv, einem Element im Längshalbschnitt,F i g. 1 a shaft extension, an element in longitudinal half-section,

F i g. 2 einen Schachtausbau aus zwei Elementen, ebenfalls im Längshalbschnitt.F i g. 2 a shaft extension made of two elements, also in longitudinal half-section.

example 1

Das erste Ausführungsbeispiel ist ein aus einem Element aufgebauter Verbundschachtausbau, wobei das Element aus einer ringförmigen, aus einem Reaktionsharzbeton gefertigten Außenschicht 1 und einer aus Zementbeton mit Portlandzement gefertigten Innenschicht 2 analoger Form besteht In der Außenschicht 1 befinden sich zwei am Umfang der Innenoberfläche der Außenschicht 1 angeordnete, mit dem Material der Innenschicht 2 ausgefüllte Nischen 3. Im Inneren der Innenschicht 2 sind Einsatzrohre 4 eingebaut in welchen sich Vorspannkabel 5 befinden. Die Vorspannkabel 5 werden mittels Schrauben 6 und zwei Unterlagen 7 in Form von flachen, im oberen und unteren Teil der Innenschicht 2 angeordneten Ringen gespannt Die Außenschicht 1 des Schachtausbaus weist unten einen vorstehenden Schachtfuß 8 auf, der in das anstehende Gestein 9 hineinragend ausgeführt istThe first exemplary embodiment is a composite manhole lining made up of one element Element made of an annular outer layer 1 made of reaction resin concrete and one made of Cement concrete with Portland cement inner layer 2 of an analogous shape consists in the outer layer 1 there are two arranged on the circumference of the inner surface of the outer layer 1, with the material of Inner layer 2 filled niches 3. Inside the inner layer 2, insert tubes 4 are built into them there are pre-tensioning cables 5. The prestressing cables 5 are fastened by means of screws 6 and two washers 7 in The shape of flat rings arranged in the upper and lower part of the inner layer 2 is stretched Outer layer 1 of the shaft lining has a protruding shaft base 8 at the bottom, which extends into the upcoming Rock 9 is executed protruding

Der Schachtausbau gemäß der Erfindung wird auf folgende Weise gefertigt.The shaft lining according to the invention is manufactured in the following way.

Zuerst wird die Außenschicht 1 durch abschnittsweises Verfüllen eines verschalten Raumes mit einer halbflüssigen Masse aus Reaktionsharzbeton hergestellt, wobei die Abschnittslängen in Abhängigkeit vonFirst of all, the outer layer 1 is filled in sections with an interconnected space semi-liquid mass made of reaction resin concrete, the section lengths depending on

Jü den bestehenden bergbaulichen Bedingungen gewählt werden. Nach dem Härten der Außenschicht 1 fertigt man auch abschnittsweise durch Vergießen mit Zementbeton die Innenschicht 2. Vorher wurde der zum Füllen vorgesehene Raum verschalt, wobei gleichzeitigJü the existing mining conditions can be selected. After hardening the outer layer 1 manufactures the inner layer 2 can also be made in sections by pouring it with cement concrete Fill provided space boarded, taking at the same time

J5 die Einsatzrohre 4 und die Vorspannkabel 5 montiert wurden. Nach vollständiger Aushärtung des Zementes verspannt man die Innenschicht 2 durch Anziehen der Schrauben 6, die auf die Gewindeenden der Kabel 5 aufgeschraubt sind und sich gegen die Unterlagen 7 abstützen.J5 the insert tubes 4 and the pre-stressing cables 5 mounted became. After the cement has completely hardened, the inner layer 2 is braced by tightening the Screws 6 that are screwed onto the threaded ends of the cables 5 and are against the supports 7 prop up.

Bei einer Ausführung des Schachtausbaus mit Außen- und Innenschicht 1 und 2 aus den erwähnten Materialien beträgt die angelegte Kabelspannung mindestens 1200 kg/cm².In an execution of the shaft lining with outer and inner layers 1 and 2 made of the materials mentioned, the applied cable tension is at least 1200 kg / cm ² .

Als Ergebnis der beschriebenen Operationen erhält man einen nachgiebigen und dichten Verbundschachtausbau für den Bergbau, der insbesondere für den Blindschachtausbau geeignet ist.As a result of the operations described, a flexible and tight composite shaft lining is obtained for mining, which is particularly suitable for the construction of blind shafts.

Example 2

Das zweite Ausführungsbeispiel ist ein der Erfindung entsprechender Schachtausbau aus zwei Elementen, die identisch wie das im ersten Beispiel beschriebene Element aufgebaut sind, mit dem Unterschied, daß die Außenschicht 1 keinen Schachtfuß 8 aufweist und daß keine Unterlagen 7 unter den Schrauben 6 vorgesehen sind. An der Stelle, wo man die höchsten Abbaugewinne erwartet, ist zwischen den beiden Schachtausbauelementen ein im Bergbau bekanntes Nachgiebigkeivsgelenk angeordnet. Das Nachgiebigkeitsgelenk ist in Form zweier dicht aufeinanderliegender, einander angepaßter, ringförmiger Schüsseln, einer oberen Schüssel 10 und einer unteren Schüssel 11, ausgebildet, die gleichzeitig die Spannungsrahmen für die Vorspannkabei 5 bilden. In den waagerechten Wänden der Schüsseln 10 und 11 befinden sich speziell ausgefertigte Bohrungen, die symmetrisch auf dem Umfang angeordnet sind und in die die Enden der mit Schrauben 6The second embodiment is a shaft extension corresponding to the invention from two elements that are constructed identically to the element described in the first example, with the difference that the Outer layer 1 has no shaft foot 8 and that no supports 7 are provided under the screws 6 are. At the point where the highest extraction profits are expected is between the two shaft support elements arranged a resilient joint known in the mining industry. The compliance hinge is in shape two closely fitting, ring-shaped bowls, an upper bowl 10 and a lower bowl 11, which at the same time serves as the tension frame for the prestressing cable 5 form. In the horizontal walls of the bowls 10 and 11 are specially made Bores that are symmetrically arranged on the circumference and into which the ends of the screws 6

verschraubten Vorspannkabel 5 eingesetzt werden.screwed prestressing cable 5 can be used.

Die Schachtausbauelemente werden auf die gleiche Art und Weise gefertigt wie das im Beispiel 1 beschriebene Element. Die Nachgiebigkeitsgelenke montiert man in bekannter Weise, wonach man die Vorspannkabel 5 durch Anziehen der Schrauben 6 an die waagerechten Wände der Schüsseln 10 und 11 spannt.The shaft lining elements are manufactured in the same way as in example 1 described element. The flexibility joints are mounted in a known manner, after which the Prestressing cable 5 by tightening the screws 6 on the horizontal walls of the bowls 10 and 11 tense.

Der erhaltene Schachtausbau zeichnet sich durch Nachgiebigkeit und Dichtigkeit aus und ist insbesondere für schwierige Bedingungen vorgesehen, wie den Abbau von Schachtpfeilern.The obtained shaft lining is characterized by flexibility and tightness and is particularly intended for difficult conditions, such as the dismantling of shaft pillars.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Shaft construction for mining, consisting of an outer one connected to the mountain Outer layer of in-situ concrete and a further, inner layer of in-situ concrete, which are placed one after the other is, characterized in that the outer layer (1) consists of a known per se Reaction resin concrete and the inner layer (2) made of a composite with the outer layer (1) standing cement floor, with vertically extending insert pipes in the inner layer (2)

(4) are provided in each of which a prestressing cable

(5) is arranged to bias the inner layer (2).

2. Shaft support according to claim 1, characterized in that to improve the composite of the two layers of concrete in the outer layer

(1) Recesses (3) are cut out from the subsequently introduced concrete of the inner layer

(2) are filled out.

3. shaft support according to claim 1 or 2, characterized in that between two vertical Paragraphs of the shaft extension per se known flexibility joints are provided, which from There are two ring bowls (10, 11), in the horizontal walls of which there are at least four on the The circumference of these bowls (10, 11) is arranged and provided for inserting the prestressing cables (5) Holes are located.