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Verfahren zum Ausbauen von Abbaustrecken des untertägigen
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Bergbaus Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Ausbauen
von Abbaustrecken des untertägigen Bergbaus und zur Sicherung des Streckensaums
im Bereich des mit dem fortschreitenden Abbau wandernden Streb-Strecken-Ubergangs,
insbesondere bei zum Quellen neigender Sohle, wobei die Sohle teilweise ausgehoben
und dadurch Stütz- oder Zugelemente gesichert und der so geschaffene zusätzliche
Hohlraum ganz oder teilweise wieder verfüllt wird.
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Mit fortschreitender Teufe bereitet insbesondere die Sicherung des
Streb-Strecken-Ubergangs in Flözstrecken besondere Schwierigkeiten, da durch die
Wegnahme der anstehenden Kohle zunächst auf der einen und dann auf der anderen Seite
der Strecke diese Bereiche besonderen Belastungen unterworfen sind. Daher wird in
Abbaustrecken zunehmend nachgiebiger Strekkenausbau verwendet, so daß die Strecke
dem Gebirgsdruck begrenzt nachgeben kann. Dies hat allerdings zur Folge, daß sich
die Hangendschichten lockern und dann schwerpunktmäßig über den provisorischen beziehungsweise
den später endgültig eingebrachten Ausbau auf das Liegende beziehungsweise die Streckensohle
übertragen. Bei schlechtem oder druckhaftem Gebirge sowie bei zum Quellen neigendes
Gebirge führt das zu einem Hereinwander es Liegenden beziehungsweise der Streckensohle
in den Streckenhohlraum und damit zu einem beschleunigten Zuwachsen der Strecke.
Gerade das hat aber nachteilige Folgen, weil
die im Bereich des
Streb-Strecken-Ubergangs angeordneten Maschinen und Antriebe hierdurch gefährdet
werden und weil die durch ein nachfolgendes Senken der Strecken erforderlichen Arbeiten
sehr kostenintensiv sind. Außerdem werden die Kohle- und die Materialförderung durch
solche Senkarbeiten erheblich behindert, so daß der Abbaufortschritt des Strebbetriebs
dadurch wesentlich und negativ beeinflußt wird.
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Nimmt man dagegen den Abriß des Hangenden in Kauf und baut derartige
Strecken im wesentlichen starr oder begrenzt nachgiebig aus, um so den lichten Streckenquerschnitt
so lange wie möglich in der gewünschten Mindestweite offenzuhalten, bleiben die
Belastungen des Liegenden beziehungsweise der Streckensohle im wesentlichen gleich,
wobei die gesamte Situation noch dadurch erschwert wird, daß beim Durchgang des
Strebs im Bereich des Strebmundlochs jweils der Streckenausbau durch Entfernung
eines Ausbausegments geschwächt und das Gebirge dadurch in Unruhe gerät. Die negativen
Wechselbeanspruchungen des Gebirges werden noch dadurch erhöht, daß zur Absicherung
der Streckenbögen im Bereich des Strebmundlochs Unterzüge gesetzt werden.
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Um das Quellen der Streckensohle zu verhindern, wird teilweise die
Strecke im Liegenden aufgefahren. Dies hat allerdings den Nachteil, daß für die
Antriebe der Strebfsder- und Gewinnungsmittel gesonderte Abstützungen oder aber
bei Belassung der Antriebe im Streb selbst ein entsprechend großer Maschinenstallund
zusätzliche Maßnahmen vorgesehen worden müssen.
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Das Ankern des Liegenden führt nur da zu Erfolgen, wo ein entsprechend
kompaktes Liegendes vorhanden ist. Darüber hinaus stellen die aus der Streckensohle
vorstehenden Anker eine Gefährdung dar, so daß sich das Ankern von Abbaustrecken
bisher nicht durchsetzen konnte. Der Einsatz von Ausbauringen schließlich
scheitert
daran, daß die damit erzielbaren Streckenquerschnitte in der Regel nicht ausreichen
und keine Möglichkeiten vorhanden sind, ein Ausbausegment während des Strebdurchgangs
zu entfernen und anschließend wieder zu montieren, ohne daß die Wirkungsweise des
Ausbaurings dadurch Schaden erleidet. Vor allem aber sind Ausbauringein Abbaustrecken
wegen des ungleichmäßig auftretenden und wirkenden Gebirgsdrucks in der Regel nicht
geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einleitung von Kräften
in das Liegende zu vergleichmäßigen und so gleichzeitig eine Schonung der Hangend-
und Liegendschichten im Bereich des Streb-Strecken-Ubergangs zu erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das erfindungsgemäße
Verfahren dadurch, daß im Bereich der Sohle, die ebenso wie die Firste bogenförmig
erweitert und mit Stützelementen versehen wird, das Flözliegende aufgeschlitzt beziehungsweise
geschrägt und anschließend mit bewehrtem Beton wieder verfüllt wird, wodurch nach
Verfestigung des Betons ein im Streckenstoß verankertesund in Streckenlängsrichtung
durchgehend ausgebildetes tragendes Betonband gebildet wird.
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Auf diese Weise wird zunächst für den im Bereich des Strebmundlochs
angeordneten Strebausbau auch bei ungünstigem Liegenden ein Widerlager geschaffen,
das es ermöglicht, die auftretenden Kräfte aufzunehmen und in den Untergrund weiterzuleiten.
Darüber hinaus wird durch das Betonband die Kante zwischen Flözliegendem und der
Streckensohle eingefaßt und so befestigt, daß auch bei großen auflastenden Gewichten
diese Kante nicht abrutschen kann. Vor allem aber ist sichergestellt, daß die Gebirgskräfte
von dem bogenförmigen Streb-Streckenausbau so aufgenommen und weitergegeben werden,
daß die Strekkensohle
entlastet und voe daher ein Aufschieben beziehungsweise
Aufbrechen der Liegendschichten sicher verhindert wird.
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Das Einbringen der Schlitze, das Herstellen der Betonbänder sowie
das teilweise Ausheben der Streckensohle bedeuten zwar eine gewisse Mehrarbeit,
die jedoch im Ergebnis einen wesentlich geringeren Aufwand gegenüber den bisher
notwendigen Arbeiten zum Halten der Streckensohle bringt. Hinzu kommt, daß diese
Arbeiten in einem Bereich durchgeführt werden, der die eigentlichen Strebarbeiten
sowie die Förderung nicht behindert, wogegen das nachträgliche Senken der Streckensohle
eine zusätzliche Belastung darstellt. -Der gegebenenfalls nur einseitig, bevorzugt
aber in beiden Streckenstößen eingebrachte Schlitz weist bei normalen Gebirgsverhältnissen
mindestens eine Tiefe von etwa 1 m und eine lichte Höhe von mindestens 15 cm auf,
wogegen er bei schlechteren Gebirgsverhältnissen oder auch bei größeren Flözmächtigkeiten
eine Tiefe von 1,5 m und eine lichte Höhe bis zu 30 cm haben soll. Die Maße der
in den Schlitz eingebrachten Bewehrung und der späteren Betonwand entsprechen diesen
Maßen, wobei auch die zum Abstützen der Sohlenstützelemente zum Strekkeninneren
hinweisende und dann abgewinkelte Betonwand zweckmäßig die gleichen Ausmaße hat.
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Es ist von Vorteil, wenn die Streckenstöße im Bereich des Flözliegenden
bereits im Zuge des Streckenvortriebs geschlitzt werden, woraufhin dann der so entstandene
Schlitz nach Einlegen einer Stahlgeflechtbewehrung ausbetonierc wird. Dies wird
in bekannter Weise im Wege des Spritzverfahrens durchgeführt oder durch Einpressen
des Betons mit oder ohne Verwendung einer Schalung. Das zum Streckeninnere inweisende
Ende des bewehrten Betonbands wird dabei gemäß der Erfindung sc ausgebildet und
so weit vorgezogen , daß die Stützelemente des Firstbereichs
und
die des Sohlenbereichs im Zuge ihres Einbringens mittels des Betonbands abgestützt
werden können. Das Betonband bildet sozusagen das Auflager sowohl für die Stützelemente
des Stützbereichs als auch für die des Sohlenbereichs, so daß eine einwandfreie
Oberleitung der Kräfte gegeben ist.
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Obschon das erfindungsgemäß in die Streckenstöße integrierte und
bewehrte Betonband sich unabhängig von der Art des Streckenausbaus vorteilhaft auswirkt,
ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, seine vorteilhaften
Wirkungen mit denen des Ausbaus zu kombinieren. Hierzu ist vorgesehen, daß die Sohlenstützelemente
mit dem Betonband im Zuge ihres Einbringens baulich integriert werden. Das kann
dadurch erreicht werden, daß das Betonband und die Sohlenstützelemente unter Verwendung
einer durchgehenden Bewehrung als homogene Einheit gleichzeitig hergestellt werden.
Damit ist sowohl eine Vereinfachung der Herstellung der Sohlenstützelemente und
des Betonbands verbunden als auch eine gute Absicherung der Kante zwischen Flözliegendem
und Streckensohle und eine gute Überleitung des Gebirgsdrucks gegeben.
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In der Regel sind die Schlitze im Flözliegenden möglichst dicht unterhalb
des Flözes am einfachsten einzubringen, weil dort das Nebengestein die gerinste
Festigkeit aufweist.
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Um aber anschließend das Stahlgeflecht und den Beton einwandfrei einbringen
zu können, hat es in der Regel Vorteile und ist daher vorzuziehen, die Schlitze
in den Streckenstößen unter Belattung eines geringen Zwischenkeils zum Flöz ganz
im Nebengestein auszubilden.
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Dabei sind die Stahlgeflechtbewehrungen zweckmäßigerweise in Streckenlängsrichtung
durch Verknoten durchgehend miteinander verbunden, so daß sich ein durchgehendes
bewehrtes Betonband ergibt.
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Eine besonders gute Integration des gesamten Streckenausbaus und
des jeweiligen Streb-Strecken-Ubergangs wird erreicht, indem zusätzlich im Flözhangenden
ein Schlitz herausgenommen und mit Beton verfüllt wird und danach die Stützelemente
von First- und Sohlenbereich miteinander verbunden werden. Der Gesamtausbau bildet
somit eine Glocke, die das Strekkeninnere besonders vorteilhaft absichert und abstützt.
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ii ungünstigen Verhältnissen und zum Beispiel weicher Kohle ist es
zweckmäßig, das anstehende Flöz zwischen den im Flözhangenden und im Flöz liegenden
ausgebildeten Betonbändern herauszunehmen und anschließend mit sich verfestigenden
und tragenden Stoffen zu verfüllen. Der so eingebrachte Pfeiler kann dann für die
Ubergangsseit, das heißt bis zum Abbau der Kohle oder aber auch endgültig, die Integration
der Sohlen- und Firststützelemente übernehmen. Insbesondere ist es zweckmäßig, nach
dem Strebdurchgang diesen Bereich zwischen den Betonbändern mit sich verfestigenden
und tragenden Stoffen auszufüllen, um so den Streckenhohlraum bleibend zu sichern.
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Der im Sohlenbereich geschaffene Hohlraum wird erfindungsgemäß nach
Einbringen der Stützelemente wieder verfüllt, um eine St and fläche für die Antriebe
der Strebgewinnungs- und -fördermittel zu schaffen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
der Erfindung ist es zweckmäßig, den im Sohlenbereich geschaffenen Hohlraum nach
Einbringen der Stützelemente mit sich verfestigenden und tragenden Stoffen auszufüllen,
wobei eine Bewehrung in der Regel nicht notwendig ist. Dadurch wird nicht nur eine
optimale Standfläche für die besagten Antriebe und sonstigen Maschinenaggregate
sowie Fördermittel geschaffen, sondern zugleich auch der Sohlenbereich so weit verstärkt
und verstarrt, daß die aus dem Liegenden zu erwartenden kräfte ohne weiteres aufgefangen
und abgeleitet werden können. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn der Hohlraum
im Sohlenbereich
und die Schlitze mit Beton verfüllt beziehungsweise
aufgefüllt werden. Dann kann nämlich dieser gesamte Bereich in einem Arbeitsgang
hergestellt werden,wobei letztlich die Höhe der Auffüllung von den Kosten und den
betrieblichen Notwendigkeiten abhängt, das heißt, der gesamte Hohlraum wird nur
bei ungünstigsten Druckverhältnissen insgesamt auszufüllen sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf Betonausbau im Sohlen-
und Firstbereich beziehungsweise auf einen kombinierten Betonausbau im Sohlenbereich
und Stahlbogenausbau im Firstbereich anwendbar, sondern auch auf reinen Stahlbogenausbau.
Das ist möglich, indem das im Flözliegenden angeordnete Betonband als Auflager für
die First- und Sohlenbögen verwendet wird. Nach einer besonders vorteilhaften Ausbildung
der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß im Bereich der bogenförmig ausgehobenen
Sohle das Flöz liegende abschnittsweise aufgeschlitzt wird und dann in diese Schlitze
die Endabschnitte der als Stützelemente dienenden mehrteiligen stählernen Sohlenausbaubögen
eingebracht werden. Hierdurch wird die Kante zwischen Flözliegendem und Streckensohle
eingefaßt und abgestützt und gleichzeitig der Strebrandbereich bereits frühzeitig
in die Abstützung und Streckensicherung miteinbezogen.
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Nach Strebdurchgang und Verfüllung des Strebrandbereichs mit geeigneten
Pfeilern oder sich verfestigenden und tragenden Stoffen wird das Zusammenwirken
von Sohlenausbaubögen und Firstausbaubögen dadurch verbessert, daß die Stützelemente
des First-und des Sohlenbereichs über ein gleitend mit ihnen verbundenes Übertragungselement
verbunden werden.
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Schstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine
Abbaustrecke mit kombiniertem Beton- oder Stahlbogenausbau; Fig. 2 einen Querschnitt
durch eine Abbaustrecke mit bewehrtem Betonausbau und Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend
Fig. 1, jedoch unter ausschließlicher Verwendung von Stahlbogenausbau.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Strecke handelt es sich um eine Abbaustrecke
1, bei der der Firstbereich 2 und der Sohlenbereich 3 bogenförmig erweitert sind.
Die Streckenstöße sind mit 4 beziehungsweise 5 bezeichnet, das dahinter anstehende
Flöz mit 6. Das Flözliegende 8 liegt in einer Ebene mit der Sohle 3, das heißt,
die Abbaustrecke 1 ist grundsätzlich im Flözhangenden 7 aufgefahren.
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Der Firstbereich 2 ist durch Stützelemente 9, im dargestellten Beispiel
durch nachgiebigen Stahlbogenausbau,gesichert und mit einer Hinterfüllung 10 versehen.
Die Stützelemente 9 stützen sich im Bereich der Sohle 3 auf ein als Betonschale
ausgebildetes Stützelement 11 ab, das mit einem Betonband 15 baulich integriert
ist. Nach Herstellung des Stützelements 11, das heißt der Betonschale, wird der
Raum 12 zwischen Sohle 3 und Stützelement 11 wieder verfüllt, um die für die nachfolgenden
Maschinenaggregate notwendige Standfläche zu schaffen.
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Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind in beiden Streckenstößen
4, 5 der Abbaustrecke 1, deren Vortrieb folgend, in einem geringen Abstand unter
dem Flöz 6 und parallel zum Flözliegenden 8 seitlich Schlitze 14, 16 eingebracht,
die
anschließend oder gleichzeitig mit dem Stützelement 11 im Spritzverfahren
oder auf ähnliche Art und Weise ausbetoniert worden sind. Die noch im Flöz 6 anstehende
Kohle wird somit durch das Betonband 15 unterfangen, wodurch die Kante 13 zwischen
Flözliegendem 8 und der Sohle 3 beziehungsweise dem Stützelement 11 eingefaßt und
abgefangen wird. Dieses Betonband 15 stellt ein durchgehendes Stützelement dar,
das insbesondere bei der dargestellten baulichen Integration mit dem Stützelement
11 einen Abriß der Kante 13 verhindert und gleichzeitig für eine einwandfreie Übertragung
der Kräfte, insbesondere im Bereich der Streckenstöße 4, 5, Sorge trägt. Dabei stellt
das Betonband 15 insbesondere bei zum Quellen neigendem Flözliegenden. 8 für den
im Bereich des Strebmundlochs anzuordnenden Strebausbau eine gute Standfläche dar.
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Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind sowohl im
Bereich des Flözliegenden 8 Schlitze 14, 16 als auch im Bereich des Flözhangenden
7 Schlitze 22 vorgesehen, die anschließend und nach Einlegen einer mattenartigen
Stahlgeflechtbewehrung 17, 18, etwa nach Art einer Baustahlgewebematte, im Spritzverfahren
ausbetoniert worden sind. Auf diese Weise wird in den Schlitzen 14, 16 beziehungsweise
22 ein über die Strekkenlänge durchgehendes bewehrtes und ausreichend tragfähiges
Betonband 15 beziehungsweise 19 gebildet, das im Bereich des Streckensaums ein vorzeitiges
Abreißen der Hangendschichten sowie auch der Liegendschichten verhindert und insbesondere
durch bauliche Integration mit den auf die gleiche Art und Weise hergestellten Stützelementen
9 und 11 eine gute Übertragung der Gebirgskräfte ermöglicht. Diese Übertragung wird
noch dadurch verbessert, daß nach Durchgang des Strebs und nach Auskohlung des Flözes
6 der Zwischenraum zwischen den Betonbändern 15 und 19 mit einer Hohlraumverfüllung
20 aus sich verfestigenden und tragenden Stoffen versehen wird. Bei ungünstigen
Verhältnissen und zum Beispiel weicher Kohle kann
es auch zweckmäßig
sein, die Kohle bereits vorab teilweise herauszunehmen und diesen dann geschaffenen
Hohlraum mit entsprechenden tragenden Stoffen zu versehen.
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Die vollständige Ausbildung der Betonbänder 15 beziehungsweise 19
wird dadurch sichergestellt, daß bei der Herstellung der Schlitze 14, 16 und 22
zur anstehenden Kohle ein Zwischenkeil 21 verbleibt.
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Die Betonbänder 15, 19 sind bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel
baulich mit den Stützelementen 11 beziehungsweise 9 integriert, dadurch eine optimale
Stützwirkung erreicht wird. Diese bauliche Integrierung wird bei einem aus Stahlbögen
hergestellten nachgiebigen Streckenausbau und dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel
dadurch erreicht, daß dessen Endabschnitte 24, 25 beziehungsweise 26, 27 in die
entsprechend hergestellten Schlitze 14, 16 beziehungsweise 22 eingeführt werden.
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Hierdurch wird nicht nur eine besonders günstige Abstützung der Hangendschichten
sowie der Kante 13 erreicht, sondern gleichzeitig auch eine gute Stützwirkung sichergestellt.
Die Verbindung zwischen den Stützelementen 9 des Firstbereichs 2 sowie der Stützelemente
11 des Sohlenbereichs 3 wird nach Auskohlung und Einbringen des Versatzes 28 durch
die Übertragungselemente 29, 30 erreicht, die gleitend mit den Stützelementen 9,
11 verbunden werden. Zur Sicherung der Hangendschichten ist es dabei zweckmEßig,
zusätzlich zu den für die Endabschnitte 26, 27 notwendigen Schlitzen auch die Schlitze
für die mit einer Bewehrung 18 versehenen Betonbänder 19 herzustellen, um so auch
bei schlechten Hangendverhältnissen ein gutes Auflager für die Firstbögen zu erreichen.
Bei besonders ungünstigen Verhältnissen kann es auch zweckmäßig sein, ein entsprechendes
Betonband im Bereich des Flözliegenden herzustellen.
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In allen dargestellten Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 hat
die Abbaustrecke 1 ein dem Optimum angepaßtes Profil.