DE2930900C2

DE2930900C2 - Formstein für den Ausbau eines seigeren Schachtes und Verfahren zur Herstellung eines Schachtbauwerkes

Info

Publication number: DE2930900C2
Application number: DE2930900A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. Clervaux Zimmer
Original assignee: Deilmann Haniel GmbH
Current assignee: Deilmann Haniel GmbH
Priority date: 1979-07-30
Filing date: 1979-07-30
Publication date: 1986-05-07
Also published as: PL225982A1; ATE9729T1; DE2930900A1; EP0023681B1; EP0023681A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Formstein, der im Anspruch 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schachtbauwerkes der im Oberbegriff des Anspruches 13 angegebenen Gattung.

Zum Ausbauen eines seigeren Schachtes ist es bekannt, Formsteine unterschiedlichster Ausbildung zu verwenden. Um frühzeitig Ausbau einbringen zu können, ist in »Kurznachrichten des Steinkohlenbergbauvereins«, 1971, Nr. 81, Seite 6 und in der FR-PS 4 48 409 vorgeschlagen worden, diesen aus Formsteinen bestehenden Schachtausbau von oben nach unten fortlaufend einzubauen. Dabei ist es sowohl bekannt, die Betonformsteine ringweise aneinander aufgehängt anzubringen wie auch durch eine besondere Formgebung der einzelnen Formsteine, beispielsweise durch schwalbenschwanzförmig ausgebildete Stirnseiten. Hierdurch können die einzelnen Formsteine stirnseitig formschlüssig ineinandergreifen und bilden nach Einbringen von Hinterfüil- und Zwischenfüllmaterial eine durchgehende feste Wandung. Während die aus ringweise einzubringenden Formstücken oder Fonnteilen nur bei begrenztem Schachtdurchmesser wegen des großen Gewichtes einsetzbar sind, können die mit den schwalbenschwanzförmigen Stirnflächen versehenen Formsteine in vertretbarer Größe aufgrund der kreisförmigen Schachtform nicht vom Schachtinneren her eingeschoben werden, so daß sich die bekannten Formsteine in der Praxis bisher nicht haben durchsetzen können.

In jüngster Zeit hat sich das Abteufen nach dem Schachtbohrverfahren auf Vorbauloch eingeführt Durch diese Verfahrensweise wird ök: Abteufgeschwindigkeit ganz erheblich gesteigert Feine- kann auch der gesamte Schachtquerschnitt mittels einer Vollschnittmaschine ähnlich wie beim Auffahren von horizontalen Stollen und Tunnelstrecken gebohrt werden. Dieses Vollschnittverfahren wurde erstmals beim Abteufen eines Blindschachtes angewandt »Glückauf« 115 (1979), Nr. 9, Seite 379 rechte Spalte Abs. 1 und es erscheint künftig auch möglich, diese Verfahren auch zum Abteufen von Tagesschächten, möglicherweise auch im nicht standfesten, wasserführenden Gebirge einzusetzen. Es liegt auf der Hand, daß dabei zahlreiche Schwierigkeiten zu überwinden sind. Hierzu gehört auch das Problem, den Ausbau dem Bohrfortschritt unmittelbar folgend auf einfache Weise von oben nach unten einzubringen. Auf diese Aufgabe haben in allgemeiner Form Vaßen und Knickmeyer in »Glückauf« 115 (1979), Nr. 9, Seite 387 linke Spalte mit dem Hinweis aufmerksam gemacht, daß die weitere Rationalisierung der Aufbauarbeiten oder besser noch die Entwicklung eines weitgehend mechanisiert einzubringenden Ausbaues besonde.s beim Einsatz großer, leistungsfähiger Schachtbohreinrichtungen unerläßlich sei. Tatsächlich kann die Leistungsfähigkeit dieser Maschinen nicht ausgenutzt werden, wenn diese stets nach kurzer Bohrarbeit stillgesetzt werden müssen, weil das Einbringen des Ausbaues einen wesentlich größeren Zeitaufwand erfordert als die Bohrarbeit selbst, dieser also nicht zu folgen vermag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Formstein für einen Schachtausbau zu schaffen, der beim Einbau von ohen nach unten die Bohrarbeit möglichst wenig behindert und vom Inneren her in den bereits bestehenden Verband leicht eingebracht werden kann

Die Aufgabe wird vorrichtungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 und veriahrensmäßig mit den im Kennzeichen des Anspruches 13 aufgeführten Mitteln gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mittels der Formsieine kann sowohl ein vorläufiger wie auch ein endgültiger Schachtausbau geschaffen werden. Das unmittelbar dem Abteuf- bzw. Bohrfortschritt folgende Auskleiden der gebohrten Schachtröhre ist grundsätzlich als äußere Schale der Dauerauskleidung geeignet. Daher muß diese Schale durch eine entsprechende Hinterfüllung an das Gebirge angeschlossen werden, was gemäß der Verfahrensmerkmale vorgesehen ist. Durch

die besondere Formgebung der Formsteine wird nach dem Einbringen des Hinterfüllmaterials bzw. Zwischenfüllmaterials der zum Schachtinnern gerichtete Druck bereits vorteilhaft vom Schachtbauwerk bzw. Schachtmauerwerk aufgenommen. Das wird sowohl durch die um gleich große Winkelbeträge gegenläufig verdrehten Vorsprünge und Vertiefungen der Formsteine wie auch durch den erreichten Ringverbund gesichert.

Um tias Einschieben der Formsteine vom Schachtinneren her zu erleichtern, ist weiter vorgesehen, daß die beiden jeweils stirnseitigen Flächenteile durch gekrümmte oder eben verlaufende Zwischenflächen voneinander getrennt sind und daß sie in ihren äußeren Schenkelbereichen mittels gekrümmter oder ebener Zwischenflächen an die Grund- oder Deckenfläche anschließen. So können die einzelnen Formsteine infolge in ihrer abwechselnd höhenversetzten Anordnung in horizontaler Reihe aufeinanderfolgend tiefere, unterbrochene Ringe bildende Formsteine mittels in ihrer Vorsprünge in die Lücken zwischen zwei Formsteine der höheren Reihe eingesetzt oder eingehängt werden. Auf diese Weise kann stets aufeinanderfolgend durch Einsetzen in die Lücken zwischen zwei Formsteine einer horizontalen Reihe die um einen Teil der Formsteine nach unten versetzte weitere Reihe gebildet werden. Das ist erfindungsgemäß auch damit zu erreichen, daß jedes der beiden Flächenteile der einen Winkel bildenden Vorsprünge und Vertiefungen der Formsteine in zwei voneinander abgesetzte Teilflächen voneinander getrennt sind und daß der Trennbereich einen quer zu ihrer gemeinsamen Winkelschnittlinie verlaufenden Anschlag bildet. Damit ist beim Einschieben der Formsteine in den Verband ein Durchrutschen beispielsweise durch Fehlender Hinterfüllung verhindert.

Die Abstützwirkung wird erfindungsgemäß weiter verstärkt, wenn nach einem zusätzlichen Gestaltungsmerkmal der Erfindung die beiden einen Winkel zueinander bildenden Fiächenteiie der schwaibenschwanzförmig ausgebildeten Vorsprünge und Vertiefungen, die den Formstein stirnseitig begrenzen, gekrümmte Flächen sind, deren beide Grenzschnittlinien, von denen eine die Winkelschnittlinie der beiden Flächenteile und die andere die Schnittlinien mit den Grund- und Dekkenflächen des Formsteines sind, einen durch den mittleren Bereich zwischen diesen Grenzschnittlinien verlaufenden Polstrahl im spitzen Winkel schneiden. Für ein Schachtbauwerk mit entsprechendem runden Querschnitt sind Formsteine von Vorteil, deren Seitenflächen durch konzentrisch zueinander verlaufende zylindrische Flächen gebildet sind. Die einzelnen Formsteine bilden dabei Kurvenabschnitte, die ineinandergehängt absatzweise die erforderliche kreisrunde Ausmauerung ergeben. Dabei können die die schwalbenschwai:7förmigen Vorsprünge und die Vertiefung bildenden Flächenteile, die den Polstrahlen zugeordnet sind, diese Polstrahlen tangierend konkav oder konvex gekrümmt sein, wobei deren Krümmung in Flächenlängsrichtung fortschreitend stetig veränderlich ist.

Das Schachtbauwerk nach den Merkmalen der Erfindung kann vorübergehend oder dauernd auch ohne einen Anschluß mittels einer Hinterfüllung an das Gebirge oder Erdreich eingesetzt werden, beispielsweise im Tief- oder Wasserbau. In solchen Einsatzfällen kann es erforderlich sein, dem Formsteinmauerwerk durch gegenseitiges Verspannen der Formsteine eine ausreichende Festigkeit zu verleihen. Außer den an sich bekannten Möglichkeiten, durch Anbringen von Ankern in die Formsteine Widerlager für Spannanker in Form von Spannkabeln oder Zugstangen zu schaffen, ist es nach einem weiteren Vorschlag gemäß der Erfindung auch möglich, die Festigkeit des Schachtbauwerks mittels einer Ringvorspannung zu sichern. Zu diesem Zweck kann der Formstein in Richtung seiner Seitenflächen und parallel zu seinen Grund- und Deckenfiächen mit einer durchgehenden Bohrung innerhalb seines Querschnittes versehen sein, die einen Abstand von seiner Grund- und Deckenfläche hat. Weitere Bohrungen, ίο gleichgerichtet zu dieser können vorgesehen sein.

Soll ein derartiger Schacht als Bunker später eingesetzt werden, so ist es von Vorteil, wenn er eine sich diagonal über die dem Schachtinnern zugewandte zylindrische Oberfläche verlaufende, schraubenförmig gewundene, rinnenartige Profilierung als Abschnitt einer Bunker-Wendelrinne aufweist, die vertieft oder erhaben gegenüber der Formsteinoberfläche gestaltet ist. Derartige Formsteine können vorteilhaft gleichzeitig auch als Schlußstein verwendet werden, wenn sie, wie erfindungsgemäß vorgesehen, einen polygonalringförmigen Grundrißquerschnitt aufweisen, wobei die das Schachtbauwerk bildenden Formsteine in Draufsicht trapezförmige Grund- und Deckenfiächen aufweisen. Soll der Schacht einen kreiszylinder-ringförmigen Grundrißquerschnitt aufweisen, so ist es von Vorteil, wenn das Schachtbauwerk einen poiygonal-ringförmigen Grundrißqi'erschnitt hat, wobei die das Schachtbauwerk bildenden Formsteine um senkrechte Achsen ein- oder mehrfach abgewinkelte Seitenflächen aufweisen. Es ist auch denkbar, ein Schachtbauwerk mit kreiszylinderringförmigem Grundrißquerschnitt auszubilden, wobei dann die Formsteine in Draufsicht Sektoren eines Kreiszylinderringes bilden.

Da die Anforderungen an die Maßgenauigkeit der einzelnen Formkörper nach Möglichkeit nicht höher als unbedingt erforderlich angesetzt werden sollen, um die Herstellung nicht unnötig zu verteuern und insbesondere bei der Produktion den Anfaii an Ausschußformsteinen gering zu halten, sollen diese so bemessen sein, daß beim Unterhängen der Formkörper unter die bereits bestehenden Auskleidungsringe zwischen den Grundflächen der oberen und den Deckenflächen der unteren Formkörper mehr oder weniger große Zwischenspalte auftreten. Die Größe dieser Zwischenspalte kann gewählt und durch die Bestimmung der Abmessung der Formkörper festgelegt werden. Zweckmäßigerweise sollen die durch die aneinandergrenzenden Grund- und Deckenflächen der Formsteine entstehenden Zwischenspalte zum Innern des Schachtbauwerkes hin ansteigend verlaufen. Damit werden mehrere Vorteile erreicht. Es wird einmal eine zusätzliche formsc'.NJssige Abstützung der Formsteine gegeneinander geschaffen, die dem hydrostatischen Druck des Hinterföllbetons vor seiner Erstarrung entgegenwirkt und es wird femer vermieden, daß der flüssige Hinterfüllbeton durch die mehr oder weniger großen Zwischenspalte in Richtung Schachtinneres austritt Dies ist dann von Bedeutung, wenn die Formsteine so bemessen sind, daß die Zwischenspalte eine gewisse Höhe aufweisen, die etwa ¹Ao bis Vm der der Formkörperhöhe ausmacht, wodurch das Einschieben der Formsteine weiter erleichtert ist. Zum Einbringen eines Schachtausbaues unter Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Formsteine ist es zweckmäßig, daß als Hinterfüllmaterial in an sich bekannter Weise ein in brei-, pastenförmigen oder flüssigen Zustand einbringbares, abbindendes Material Verwendung findet Dieses Material Scann absatzweise eingebracht werden, wobei es sich um Hinterfülibeton oder

auch andere geeignete Mischungen handeln kann.

Das absatzweise Hinterfüllen wird dadurch erleichtert, daß als stirnseitige Abdichtung des jeweils zu verfüllenden Hohlraumes ein flexibler Füllkörper eingesetzt und in horizontaler Lage gehalten wird. In den so geschaffenen nach unten abgeschlossenen Ringraum kann das abbindende Material leicht eingefüllt oder eingepreßt werden. Wenn die Formsteinhöhe beispielsweise 3 m beträgt und die Auskleidung dem Bohrfortschritt unmittelbar folgen soll, kann mittels dieser Abdichtung, die absatzweise gleitend nach unten geführt sein kann, im Abstand jede neue Formkörperreihe hinterfüllt werden. Weiter ist es möglich, die Abdichtung zwischen der Schachtröhre und dem Außenmantel des Schachtausbaues durch Einbringen einer aufschäumbaren Kunststoffmasse, beispielsweise Polyurethan herzustellen. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß es zu ihrer Durchführung keiner großen und zeitraubenden Vorbereitungen bedarf. Andererseits ist es erforderlich, die Anlage zum Einspritzen der Kunststoffmasse stets auf der Arbeitsbühne mitzuführen.

Zum Einbringen der Abdichtung in den Ringraum zwischen der Schachtröhre und dem Schachtbauwerk-Außenmantel ist nach einer weiteren Ausbildung ein Verfahren vorgesehen, bei dem die ringförmige, heb- und senkbare, in den Hohlraum zwischen dem Schachtbauwerk-Außenmantel und der Schachtröhre einfahrbare aus der heb- und senkbaren Arbeitsbühne angeordneten Einzelelementen bestehende Tragvorrichtung von der Arbeitsbühne aus mit dem Füllkörper beschickt und -Mittels an der Tragvorrichtung angebrachten Haltern gehalten wird und das, bis die Hinterfüllmasse abgebunden hat.

Eine abgewandelte Arbeitsweise, bei welcher die Abdichtung nach dem Abbinden der Hinterfüllmasse nicht im Ringraum zwischen Schachtröhre und Schachtbauwerk-Außenmantel verbleibt, besteht darin, daß mittels der Tragvorrichtung ein aus flexiblem, elastischem, undurchlässigen Material bestehender Ringschlauch in den abzudichtenden Hohlraum zwischen dem Schachtbauwerk-Außenmantel und der Schachtröhre eingebracht, darauf durch Einpressen eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels aufgebläht wird und sich an die beiderseitigen Ringwandungen dichtend anlegt und daß nach dem Abbinden der Hinterfüllung der Ringschlauch von dem Druckmittel entleert und mittels der Tragvorrichtung zwecks Wiederverwendung aus dem Hohlraum entfernt wird. Weitere vorteilhafte Besonderheiten des Verfahrens bestehen nach der Erfindung darin, daß die erwähnten ein- oder mehrteiligen Ringschläuche zum Einsetzen in die Zwischenspalten aus dem Material der Formsteine oder einem Material von etwas größerer Elastizität bestehen. Außerdem wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen die ineinandergreifenden Flächen der schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge und Vertiefungen zur gleichmäßigeren Lastverteilung auf die kraftübertragenden Flächen Einlagen eingesetzt werden, die aus einem druckfesten, jedoch elastischem Werkstoff bestehen.

Die Erfindung vereinigt zahlreiche Vorteile in sich. Es ist zunächst von Vorteil, daß der Formstein und das Verfahren zur Herstellung des Schachtbauwerkes den Abteuffortschritt nicht behindern, sondern diesem entsprechend eingebracht bzw. verwirklicht werden können. Auch bei den bereits erzielbaren Teufleistungen bis zu 50 m/Tag kann das Einbringen dieses Ausbaues mit entsprechender Leistung erfolgen. Dabei ist jedoch maßgebend, daß die Abmessungen der Formsteine entsprechend den Querschnitten an freiem Transportraum bestimmt werden und ferner, daß die zum Heranbringen der Formsteine erforderlichen Transport- und Fördermittel zur Verfügung stehen. Zweckmäßig ist es vor allem, daß zum Einfahren der Formsteine in die schwalbenschwanzförmigen Lücken entsprechende, leicht steuerbare Transport- und Manipuliervorrichtungen von der Arbeitsbühne aus betätigbar sind. Bei den bekannten und in der Praxis eingeführten Ausbaumethoden, die meist entgegen dem Teuffortschritt von unten nach oben ablaufen, ist immer ein vorläufiger Ausbau erforderlich, um die Funktion des zu weit zurückbleibenden endgültigen Ausbaues vorübergehend sichern zu können. Infolge der in jüngster Zeit enormen Steigerung der Teuffortschrittsleistung durch die Vollschnittbohrmaschinen ergibt sich die vorteilhafte Situation, daß dieses Ausbausystem dem großen Fortschritt ohne weiteres folgen kann und zwar von oben nach unten. Dabei stellt dieses Auskleidungssystem vorteilhafterweise gleichzeitig den endgültigen Ausbau dar, so daß der gesamte Ausbau parallel dem Teuffortschritt folgen kann, so daß für den Bergmann die größtmögliche Sicherheit gegeben ist. Der bisherige Aufwand für vorläufigen Ausbau entfällt und der Kraftschluß zum Gebirge durch Hinterfüllen wird in Absätzen eingebracht, deren Höhe den jeweiligen örtlichen Verhältnissen beliebig angepaßt werden kann. Das Hinterfüllen kann in ganz kurzen Absätzen geschehen, es kann aber auch in Absätzen eingebracht werden, die der doppelten Tagesteufe entsprechen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist weiter, daß das Schachtbauwerk als solches »selbsttragend« ist, weil die aus den Formsteinen gebildeten Ringe einen festen Verband darstellen und keinerlei Verankerung gegenüber dem Gebirge benötigen. Der durch den Gebirgsdruck in das selbsttragend aufgehängte Schachtbauwerk eingeleitete Kräftefluß wird auf dessen Außenwandungen durch relativ geringe Flächenpressungen übertragen und es werden konzentrierte Anker- oder Schraubenkräfte vermieden. Das Schachtbauwerk ist lediglich durch sein Eigengewicht während der Zeit belastet, bis der nächste Absatz wieder hinterfüllt und damit der Anschluß an das Gebirge hergestellt ist. Dabei können die einzelnen Formsteine leicht vom Schachtinneren her in den bereits bestehenden Verband eingeführt werden, was insbesondere die Montage erleichtert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schachtbauwerks und des Herstellungsverfahrens sowie des Formsteins zu seiner Herstellung dargestellt, die im folgenden näher erläutert sind. Es zeigt

F i g. 1 eine Teilansicht eines Formsteins in perspektivischer Ansicht,
F i g. 2 eine Teilansicht des Schachtbauwerks von der Innenseite betrachtet mit einem strichpunktiert dargestellten einzusetzenden Formstein,

F i g. 3 einen Teilschnitt //-//'gemäß F i g. 2,

F i g. 4 einen Teilschnitt /-/'gemäß F i g. 2,

F i g. 5 einen Teüschnitt G-C' in Richtung nach unten gemäß F i g. 2 mit noch nicht eingesetztem Formstein,

F i g. 6 einen Teüschnitt F-F' gemäß F i g. 2 in Richtung nach oben bzw. mit eingesetztem Formstein,

F i g. 7 eine Teilansicht eines Formsteins in einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 8 eine Teilansicht von zwei übereinanderstehenden Formsteinen, die mit dem Formstein gemäß F i g. 7 einen Verband bilden,

F i g. 9 eine Draufsicht auf einen Formkörperverband

in der Ausführungsform gemäß F i g. 7 bzw. 8,

Fig. 10 eine Draufsicht auf einen achteckigen polygonalen Grundrißquerschnitt des Schachtbauwerkes,

Fig. 11 eine Draufsicht auf einen achteckigen polygonalen Grundrißquerschnitt des Schachtbauwerkes in einer abgewandelten Ausführung mit abgewinkelten Seitenflächen aes Formsteins,

Fig. 12 eine Teilansicht eines aus drei Formsteinen bestehenden Dreierverbandes,

Fig. 13 eine Teilansicht von zwei übereinanderstehenden Formsteinen in gegenüber F i g. 12 abgewandelter Ausführung,

F i g. 14 eine Teilansicht eines Formsteins in der Ausführung des Formsteins gemäß F i g. 13, der mit diesem einen Verband bilden kann,

Fig. 15 eine Teilansicht von zwei übereinanderstehenden Formsteinen einer abgewandelten Ausführung,

Fig. 16 eine Draufsicht auf einen Formsteinverband in der Ausführung des Formsteins gemäß Fig. 15,

Kig. 17 einen Querschnitt durch einen Formkörper mit erhabener rinnenartiger Profilierung der Innenseite,

Fig. 18 einen Querschnitt durch einen Formkörper mit vertiefter rinnenartiger Profilierung der Innenseite,

Fig. 19 eine Schnittdarstellung der in den Zwischenraum zwischen Schachtröhre und Auskleidung eingebrachten Dichtung,

Fig. 20 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 19 mit einer anderen Abdichtung,

Fig.21 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 19 mit einer Abdichtung und Tragvorrichtung in anderer Ausführung,

F i g. 22 einen Schnitt durch zwei übereinanderstehende Formsteinteile mit Füllkörper in der Zwischenspalte und

Fig.23 eine Ansicht von drei ineinandergreifenden Formsteinteilen mit Einlagefolien.

In F i g. 1 ist als Teilausschnitt aus einem Schachtbauwerk die Stirnseite eines Formsieins A perspektivisch dargestellt. Deutlich wird daraus, daß derartige Formsteine A als Ganzes mit zwei weiteren Formsteinen zusammengefügt werden können. Die Formkörper A weisen glatt durchlaufende Grund- und Deckenflächen 1,2 auf und sind unversetzt übereinanderstehend angeordnet. Sie grenzen stirnseitig in horizontalen Ebenen jeweils um einen Teil der Formsteinhöhe gegeneinander versetzt aneinander. Jeder Formstein A grenzt an seinen beiden Stirnseiten an zwei weitere Formsteine, so daß immer drei Formsteine mit ihren Vorsprüngen 5 und Vertiefungen 6 formschlüssig eineinandergreifend einen Verband bilden. Dabei sind die Vorsprünge 5 und Vertiefungen 6 im Ausführungsbeispiel schwalbenschwanzförmig ausgebildet. Die Flächen 7' und T² der schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge 5 und Vertiefungen 6 bilden zueinander im Ausführungsbeispiel einen annähernd rechten Winkel oc Die Seitenflächen 3, 4 äaufen ebenfalls parallel zueinander.

Die den Winkel κ zueinander bildenden Begrenzungsflächen 7>, 7² sind durch scharfkantige Winkelabschnittslinien y gegeneinander abgegrenzt und ebenfalls durch auch scharfkantig entsprechend den Winkelabschnittslinien y' und y² zu den Grund- und Deckenflächen 1, 2 hin auslaufend ausgebildet. Um den Abstützungseffekt zu verbessern, ist nach F i g. 7, 8 und 9 vorgesehen, jedes der beiden Flächenteile 7¹, 7² der einen Winkel zueinander bildenden Vorsprünge und Vertiefungen der Formkörper in zwei voneinander abgesetzten Teilflächen Ta und Tb voneinander zu trennen. Dabei bildet der Trennbereich Tc zwischen den abgesetzten Teilflächen einen quer zu ihrer gemeinsamen Winkelschnittlinie j· verlaufenden Anschlag Td Diese Ausbildungsform ist bei den aus der F i g. 1 hervorgehenden Ausführung besonders vorteilhaft zu verwirklichen. Bei Fig. 9 ist in der Draufsicht das Ineinandergreifen der aneinandergrenzenden Flächen und deren Abstützung mittels des Anschlages 7c/dargestellt.

Die Flächenteile 7¹, 7² der schwalbenschwanzförmig ausgebildeten stirnseitigen Begrenzungsflächen sind in

ίο verschiedener Weise räumlich aus den durch die Achsen ζ und x, x' und x² bestimmten Ebenen herausgetreten, wie dies insbesondere Fig. 1 und die nachgeordnete F i g. 2 verdeutlichen. In F i g. 1 sind die in einem Winkel α. zueinander stehenden, die schwalbenschwanzförmigen Begrenzungsflächen 7 bildenden Flächenteile 7¹ und 7² in gegenläufigem Sinne um den Winkel ß\ym die Achsen ζ verdreht. Zugleich sind in dieser Darstellung auch die Grund- und Deckenflächen 2, 1 um den Winkel γ in Richtung zum Schachtinneren ansteigend geneigt ausgebildet. F i g. 2, 3, 4, 5 und 6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des Schachtbauwerks nach der Erfindung und veranschaulichen ferner, wie in einen bestehenden Zwischenraum 20 zwischen den schwalbenschwanzförmigen Vorsprüngen 5 zweier benachbarter Formsteine A von innen ein weiterer Formstein A'eingeschoben werden kann. Mit 10 ist der Zwischenspalt bezeichnet, der sich zwischen den einzelnen Formsteinen bildet.
F i g. 2 zeigt insgesamt einen Ausschnitt der Wandung des Schachtbauwerks in perspektivischer Ansicht von innen her. Die Zwischenspalten 10 zwischen den einzelnen übereinander angeordneten Formkörpern sind nach innen ansteigend um den Winkel γ geneigt. Dies zeigt insbesondere F i g. 3 und auch F i g. 4.

Zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Formkörpern derselben Reihe ist der Zwischenraum 20 frei. In diesem Zwischenraum wird der Formstein A' in Richtung der Pfeile eingeschoben, dabei senkt er sich infolge der Winkelneigung y während des Einschiebens nach unten ab. Weil der einzuschiebende Formstein zu Beginn des Einschiebens eine höhere Lage einnimmt, ist es möglich, ihn einzuführen, obwohl die Außenkanten der oberen Vorsprünge 5 eine breitere Erstreckung haben als der diesem Niveau zugeordnete Öffnungsraum, wie dies in F i g. 5 und 6 veranschaulicht ist. Diese zeigen Horizontalschnitte entsprechend der Schnittlinie F-F'(nach oben) und G-G'(nach unten).

Die F i g. 3 und 4 zeigen Teilquerschnitte durch die Wandung des Schachtbauwerkes. Die Zwischenspalten 10 zwischen den übereinander angeordneten Formkörpern sind unter dem Winkel y zum Schachtinnern hin ansteigend. In F i g. 3 ist der einzuführende Formstein A' strichpunktiert in seiner Stellung vor dem Einsetzen dargestellt Nach dem Einsetzen in Pfeilrichtung nimmt er die in F i g. 4 dargestellte Lage ein.

Ferner ist aus den F i g. 2 bis 4 der Hohlraum 21 zwischen dem Außenmantel 22 des Schachtbauwerkes und der Schachtröhre 23 ersichtlich, der mit Beton bzw. einer Hinterfüllung 24 verfüllt ist. Das Schachtbauwerk kann verschiedene symmetrische oder unsymmetrische Grundrißquerschnitte haben, wie sie beispielsweise den F i g. 10 und 11 in Form achteckiger Polygon-Grundrißquerschnitte zu entnehmen sind. Dabei können die Formsteine in Draufsicht trapezförmige Grund- und Deckenflächen 2, 1 oder um senkrechte Achsen ein- oder mehrfach abgewinkelte Seitenflächen aufweisen.

In Fig. 12 ist eine Formgestaltungsmöglichkeit der einandergrenzenden Flächen V und T² der schwalben-

schwanzförmig ausgebildeten Vorsprünge 5 und Vertiefungen 6 der Formsteine am Beispiel eines Dreierverbandes da> gestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Konturen dieser Flächenteile 7¹ und 7² stetig gekrümmt. Sie bilden zwischen den Decken- und Grundflächen 1,2 eine ununterbrochene gekrümmte Kurve in Form einer maulartigen öffnung.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Formgestaltung der schwalbenschwanzartigen Vorsprünge 5 und Vertiefungen 6, bei der die den Flächenteilen 7¹ und 7² entsprechenden Flächenabschnitte um die Achsen 2 aus den durch die Achsen y bestimmten Ebenen herausgedreht sind, so daß die an diese Flächenteile angelegten Geraden den Achsen y, y' und y² entsprechen, welche im Winkel /?zu den x-Achsen verlaufen. Auch durch diese Winkelverdrehung der ineinandergreifenden Flächenteile der schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge und Vertielungen wird eine bessere gegenseitige Abstützung der Formkörper und ein leichtes Einführen erreicht.

Ähnlich s-iid die Formsteine nach F i g. 1J und 16 ausgebildet. Hier sind in vertikalen Ebenen verlaufende Flächen 9, 9a zwischen den Flächen 7¹ und 7² ebenfalls um die Achsen ζ aus ihrer Normallage herausgedreht und gegenüber den x-Achsen um den Winkel /?so geneigt, daß die an die Flächen angelegten Geraden den Achsen y, y^x und y² entsprechen. Fig. 16 stellt eine Draufsicht auf die Ausbildung nach Fig. 15 dar. Die Fig. 17 und 18 veranschaulichen Gestaltungsmöglichkeiten von Formsteinen mit einer über die dem Schachtinneren zugewandte zylindrische Oberfläche verlaufende, schraubenlinienförmig gewundene rinnenartige Profilierungen als Abschnitt einer Bunkerwendelrinne. Bei einer Aufteilung eines kreizylindrischen Schachtquerschnittes beispielsweise in acht Formsteine, genügt es, acht verschiedene Formsteine herzustellen, die zusammengesetzt eine volle Schraubenlinie ergeben, welche eine Steigung gleich einer Formsteinhöhe aufweist. Es kann selbstverständlich durch entsprechende Gestaltung auch jede andere Steigung hergestellt werden. In Fig. 17 ist eine Ausführung mit erhabener Rinne gezeigt, während der Formstein gemäß Fig. 18 eine teilweise vertieft ausgebildete Rinne aufweist.

Die Fig. 19, 20 und 21 zeigen Ausführungsbeispiele der Verfahrensweise zum Abdichten des ringförmigen Hohlraumes 21 zwischen dem Außenmantel 22 des Schachtbauwerks und der Schachtröhre 23. In Fig. 19 besteht die Abdichtung aus einem flexiblen, schlauchartigen Füllkörper 25, das mit einem eingepreßten abbindenden Material oder aber auch mit einem pastenartigen, weichen, leicht verformbaren Natur oder Kunststoff gefüllt sein kann und dichtend an dem Schachtbauwerk-Außenmantel 22 und der Oberfläche der Schachtröhre 23 anliegt. Der Füllkörper 25 wird mittels Haltern 30 von der Tragvorrichtung 29 in seiner Lage gehalten, bis die Hinterfüllung abgebunden hat Die Tragvorrichtung 29 ist aus fahrbaren Einzelsegmenten 28 gebildet die unterhalb der Arbeitsbühne 27 angeordnet sind.

F i g. 20 ist eine andere Verfahrensweise zur Abdichtung des Hohlraumes 21 dargestellt Auch bei dieser Verfahrensweise wird eine Tragvorrichtung 29 in den Hohlraum 21 eingefahren und darauf wird mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung in den Raum über der Tragvorrichtung 29 eine aufschäumbare Kunststoffmasse, z. B. Polyurethan eingespritzt Die Tragvorrichtung 29 hat in diesem Fall die Aufgabe, zu verhindern, daß die eingespritzte Kunststoffmasse während des Aufschäumens bis zur Erstarrung nach unten in den freien Zwischenraum absinken kann. Nachdem die Erstarrung des Hinterfüllbetons eingetreten ist, wird die Haltevorrichtung 29 wieder nach unten abgesenkt und in den Bereich der Arbeitsbühne 27 eingezogeil. Anschließend kann die Hinterfüllung durch Eingießen oder Einspritzen des Hinterfüllbetons vervollständigt werden.

Eine weitere abgewandelte Verfahrensweise geht aus Fig.21 hervor. Dort ist eine an der Arbeitsbühne 27

ίο ein- und ausfahrbare und heb- und senkbare Tragvorrichtung 33,34,35 gezeigt, an welcher ein aus flexiblem, elastischem, undurchlässigen Material bestehender Ringschlauch 32 angebracht und befestigt wird. Der Ringschlauch 32 wird darauf durch Einpressen eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels aufgebläht, so daß er sich dichtend an die Schachtröhre 23 und den Außenmantel 22 anlegt. Danach wird die Hinterfüllung durchgeführt. Wenn der Hinterfüllbeton abgebunden hat, kann di? Abdichtung durch F.ntleeren des

g g

Schlauches 32 aufgehoben und in dieser mittels der Tragvorrichtung 33, 34, 35 aus dem Hohlraum 21 entfernt und beim nächsten Hinterfüllabschnitt wieder verwendet werden. Die Tragvorrichtung besteht auch in diesem Fall aus an der Arbeitsbühne 27 angeordneten Einze'segmenten. Diese sind als Teleskope 33 zum Ausfahren in radialer Richtung und als in vertikaler Richtung angeordneter weiterer Teleskope 34 zum senkrechten Einfahren nach oben in die Abdichtstellung in den ringförmigen Hohlraum 21 ausgebildet.

Die vorstehend näher erläuterte, in Fig.21 dargestellte Arbeitsweise vereinigt mehrere Vorteile in sich. Der Ringschlauch 32 kann immer wieder verwendet werden und verbleibt in der Tragvorrichtung, diese wird daher lediglich mittels der Arbeitsbühne 27 oder einer hier nicht dargestellten besonderen Bühne nach unten gefahren. Damit wird der freie Raum geschaffen, um mittels nicht dargestellter Manipuliervorrichtungen die nächste und die weiteren Formsteinringe einzusetzen. Wenn ein neuer Absatz hinterfüllt werden soll, wird lediglich die Tragvorrichtung mit dem Ringschlauch 32 nach oben in die Abdichtstellung gefahren. Nach dem Aufblähen der Abdichtung kann sofort der nächste Hinterfüllvorgang eingeleitet werden.

In F i g. 22 ist ein Teilschnitt durch zwei übertmanderstehende Formsteine A gezeigt, deren Grund- und Dekkenflächen 2,1 in einem Winkel zum Schachtinneren hin ansteigen. Der Zwischenspalt 10 ist mit einer Einlage 36 ausgefüllt, die als Keil mit geringer Steigung ausgebildet ist. Dadurch werden die Formsteine A gegeneinander verspannt. Die Einlage 36 kann aus dem Werkstoff der Formsteine oder aber auch aus einem etwas weicheren und elastischeren Material hergestellt sein.

Fig.23 zeigt Ausschnitte von drei mittels ihrer schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge 5 und Vertiefungen 6 ineinandergreifenden Formsteine A. Dabei sind zwischen den Flächenteilen 7¹ und 7² aneinandergreifenden Grenzflächen folienartige Einlagen 37 aus einem druckfesten, jedoch elastisch oder plastisch verformbaren Werkstoff eingelegt. Als Werkstoffe für diese Einlagen 37 kommen Kunststoff-Polymerisate auf PZFE-Basis in Betracht. Durch diese Einlagen 37 wird nicht nur eine gewisse Dichtwirkung erzielt, sondern auch die auf den Formsteinverband wirkenden Verformungskräfte aus dem Gebirgsdruck vergleichmäßigt und elastisch auf die einzelnen Formsteine verteilt

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Formstein für einen, insbesondere von oben nach unten einbringbaren Schachtausbau, der umfangsmäßig durch von zwei in der Draufsicht parallel zueinander verlaufenden Linien entsprechenden Seitenflächen und durch von zwei in der Seitenansicht im Abstand der Formkörper parallelen Linien entsprechend verlaufenden Grund- und Deckenflächen sowie an den beiden Stirnseiten durch spiegelbildlich zueinander angeordnete, schwalbenschwanzförmige Vorsprünge und Vertiefungen begrenzt ist, die aus jeweils zueinander einen rechten, stumpfen oder spitzen Winkel bildenden Flächentei- υ len bestehen, welche zumindest direkt aneinanderstoßen und in ihren äußeren Schenkelbereichen zumindest einen spitzen Winkel bildend, jeweils an die ihnen anliegende Grund- oder Deckenfläche anschließen dadurch gekennzeichnet, daß die Grunif- und Deckenfläche (1. 2) von außen nach innen ansteigend einen spitzen Winkel (ßj zur Horizontalen bildend verlaufen und die jeweiligen Begrenzungsflächen (7¹, 7²) der beiden schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge (5) sowie der Vertiefung (6) jeder Stirnseite um eine quer zu ihrer gemeinsamen Winkelschnittlinie (y) verlaufende Achse (z)um gleich große Winkelbeträge gleichsinnig oder gegenläufig verdreht ausgebildet sind.

2. Formstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden jeweils stirnseitigen Flächen (7¹, 7²) durch gekrümmte oder eben verlaufende Zwischenilächen (9) voneinander getrennt sind und daß sie in ihren äußeren Schenkelbereichen mittels gekrümmter oder ebener Zwi.chenflächen (9) an die Grund- (2) oder Deckenfläche (1) anschließen.

3. Formstein nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Flächenteile (7) der einen Winkel (λ) bildenden Vorsprünge (5) und Vertiefungen (6) der Formsteine (A) in zwei voneinander abgesetzte Teilflächen (7a, 7 b) voneinander getrennt sind, und daß der Trennbereich (7c) einen quer zu ihrer gemeinsamen Winkelschnittlinie (y) verlaufenden Anschlag (7c(/bildet.

4. Formstein nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einen Winkel (a) zueinander bildenden Flächenteile (7¹, 7²) der schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Vorsprünge (5) und Vertiefungen (6), die den Formstein (A) stirnseitig begrenzen, gekrümmte Flächen sind, deren beide Grenzschnittlinien (y,y \ yi), von denen eine die Winkelschnittlinie (y)der beiden Flächenteile (7¹,7²) und die andere die Schnittlinien mit den Grund- (2) und Deckenflächen (1) des Formsteines (A) sind, einen durch den mittleren Bereich zwischen diesen Grenzschnittlinien (y) verlaufenden Polstrahl (x) im spitzen Winkel schneiden.

5. Formstein nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (3, 4) durch konzentrisch zueinander verlaufende zylindrische Flächen gebildet sind.

6. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die schwalbcnschwanzförmigen Vorsprünge (5) und die Vertiefungen (6) bildenden Flächenteile (7¹, 7²), die den Polstrahlen (x, x\ x²) zugeordnet sind, diese Polstrahlen tangierend konkav oder konvex gekrümmt sind, wobei deren Krümmung in Flächenlängsrichtung fortschreitend stetig veränderlich ist

7. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß tr mit in Richtung seiner Seitenflächen (3,4) und parallel zu seiner Grund-(2) und seiner Deckenfläche (1) mit einer durchgehenden Bohrung innerhalb seines Querschnittes versehen ist, die einen Abstand von seiner Grund- (2) und Deckenfläche (1) hat und daß weitere Bohrungen zu dieser gleichgerichtet angeordnet sind.

8. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine sich diagonal über die dem Schachtinneren zugewandte zylindrische Oberfläche verlaufende, schraubenförmig gewundene rinnenartige Profilierung als Abschnitt einer Bunker-Wendelrinne, die vertieft oder erhaben gegenüber der Formsteinoberfläche gestaltet isL

9. Schachtbauwerk unter Verwendung von nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildeten Formsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß es einen polygonal-ringförmigen Grundrißquerschnitt hat, wobei die das Schachtbauwerk bildenden Formsteine (A) in Draufsicht trapezförmige Grund- und Deckflächen (2_; 1) aufweisen.

10. Schachtbauwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen polygonal-rinförmigen Grundrißquerschnitt hat, wobei die das Schachtbauwerk bildenden Formsteine (A) um senkrechte Achsen ein- oder mehrfach abgewinkelte Seitenflächen (3, 4) aufweisen.

11. Schachtbauwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen kreiszylinder-ringförmigen Grundrißquerschnitt hat, wobei die das Schachtbauwerk bildenden Formsteine (A) in Draufsicht Sektoren eines Kxeiszylinderringes sind.

12. Schachtbauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die aneinandergrenzenden Grund- (1) und Deckenflächen (2) der Formsteine ^entstehenden Zwischenspalte (10) zum Inneren des Schachtbauwerkes hin ansteigend verlaufen.

13. Verfahren zum Einbringen eines Schachtausbaues unter Verwendung von nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildeten Formsteinen, bei dem ausgehend von einer ortsfesten Verankerung fortlaufend mit dem Abteuffortschritt von oben nach unten ringweise die Formsteine durch Aufhängen eingebracht werden und die eingebauten Formsteinringe zum Anschluß des Schachtausbaues an das Gebirge absatzweise mit einem Füllmaterial hinterfüilt werden, wobei der jeweils zu verfüllende Ringraum zur Schachtsohle hin abgedichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Hinterfüllmaterial in an sich bekannter Weise ein im brei-, pastenförmigen oder flüssigen Zustand einbringbares, abbindendes Material verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als abbindendes Material in an sich bekannter Weise Hinterfiillbeton verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als stirnseitigc Abdichtung des jeweils zu verfüllcnden Hohlraumes (21) ein flexibler Füllkörper (25) eingesetzt und in horizontaler Lage gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischen der Schachtröhre (23) und dem Außenmantel (22) des Schachtausbaues durch Einbringen einer aufschäumbaren Kunststoffmasse, beispielsweise Polyurethan, hergestellt wird.

17. Verfahren zur Herstellung eines Schachtbauwerkes nach den Ansprüchen 9 bis 12 unter Verwendung von Formsteinen, die nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet sind mit Hilfe einer ringförmigen, heb- und senkbaren Tragevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige heb- und senkbare, in den Hohlraum (21) zwischen dem Schachtbauwerk-Außenmantel (22) und der Schachtröhre (23) einfahrbare aas der heb- und senkbaren Arbeitsbühne (27) angeordneten Einzelsegmenten (28) bestehende Tragvorrichtung (29) von der Arbeitsbühne (27) aus mit dem Füllkörper (25) beschickt und mittels an der Tragvorrichtung (29) angebrachten Haltern (30) gehalten wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Tragvorrichtung (35) ein aus flexiblem, elastischem, undurchlässigui Material bestehender Ringschlauch (32) in den abzudichtenden Hohlraum (21) zwischen dem Schachtbauwerk-Außenmantel (22) und der Schachtröhre (23) eingebracht, darauf durch Einpressen eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels aufgebläht wird und sich an die beiderseitigen Ringwandungen dichtend anlegt, und daß nach dem Abbinden der Hinterfüllung (24) der Ringschlauch (32) von dem Druckmittel entleert und mittels der Tragvorrichtung (35) zwecks Wiedergewinnung aus dem Hohlraum (21) entfernt wird.

19. Verfahren zur Herstellung des Schachtbau-Werkes nach den Ansprüchen 9 bis 12 unter Verwendung von Formsteip.en nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenspalten (10) zwischen den aneinandergrenzenden Grund- und Deckenflächen (2, 1) der Formsteine (A) durch Einsetzen von ein- oder mehrteiligen Ringschlauch (32) geschlossen werden, die aus dem Material der Formkörper oder einem Material von etwas größerer Elastizität bestehen.

20. Verfahren zur Herstellung des Schachtmauerwerkes nach den Ansprüchen 9 bis 12 unter Verwendung von Formsteinen nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die ineinandergreifenden Flächen der schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge (5) und Vertiefungen (6) zur gleichmäßigeren Lastverteilung auf die kraftübertragenden Flächen Einlagen (36) eingesetzt werden, die aus einem druckfesten, jedoch elastischen Werkstoff bestehen.

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