DE3004196A1

DE3004196A1 - Nachgiebiger streckenausbau fuer grubenstrecken o.dgl.

Info

Publication number: DE3004196A1
Application number: DE19803004196
Authority: DE
Inventors: Dietrich 5210 Troisdorf Willuhn
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1981-08-13
Also published as: BE887383A; FR2478192A1; ZA81760B; GB2069027A; AU6675081A; FR2478192B1; DE3004196C2

Description

KLÜCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, Klöcknarstraße 29,

Nachgiebiger Streckenausbau für Grubenstrecken oder dergleichen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen nachgiebigen Streckenausbau, insbesondere für Grubenstrecken, Tunneldurchführungen o.dgl., bei dam die Ausbausegmente aus Hohlprofilen, z.B. Rohren, bestehen.

E3 sind bereits Streckenausbauten bekannt, bei denen die einzel nen Segmente der Streckenausbaubögen oder Streckenausbauringe aus Hohlprofilen bestehen. Bei einer Ausführungsform werden die Elemente eines rohrförmigen Strackenausbaus mittels einer Muffenrohrverbindung zusammengesetzt, wobei die Auskleidungsrohre " im Innern der Muffe mi:einander verschweißt sind und bei denen zwischen Muffe und Rohreinsteckende ein außerhalb des lichten Rohrquerschnittes befindlicher Ringraum entsteht und der Ringraum gegen den Rohrinnenraum und den Außenraum abgedichtet ist, so daß er zur Vornahme der Dichtigkeitsprobe unter Druck gesetzt werden kann.

Dieser bekannte, mit Mtffenrohrverbindungen arbeitende Rohrausbau, dessen Elemente aus Auskleidungsrohren bestehen, weist den Nachteil auf, daß die Verschweißung der Muffen und der Stollenauskleidungsrohre die Nachgiebigkeit des Grubenausbaus verhindert bzw. beim Auftreten starker Drucke die Schweißverbindungen zerstört werden.

Es ist auch schon ein Ausbau von Strecken mit Stahlrohren bekannt, welche entweder mit Beton oder anderen Füllmaterialien gefüllt und durch Drahtseile zugfest und gelenkig miteinander

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verbunden sind. Der Aufbau eines solchen ringförmigen Streckenausbaus ist sehr umständlich und kostspielig. Die Gelenke können zudem bei einer eventuellen Gestaltsändarung völlig wirkungslos warden, so daß das durch großen Aufwand angestrebte technische Ziel nicht erreichbar ist. Auch dieser Streckenausbau hat sich daher in der Praxis nicht durchsetzen können.

Man hat auch schon zwischen einzelnen Rohrsegmenten eines Ringausbaus zwischen den im Querschnitt gewölbten Eisenteilen Quetschkörper eingesetzt, welche im Falle eines erhöhten Ge-, · birgsdruckas verformt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß -t die Quetschkörper b8xm Auftreten des Gebirgsdruckes zwischen den Segmenten herausgedrückt werden und sich die Segmente gegeneinander, verschieben können, so daß ein einigermaßen gleichmäßiger Kraftfluß im Ringausbau nicht mehr sichergestellt ist.

Bei einer anderen Ausführung werden rohrförmige Segmente an ihren Enden mittels drucknachgiebig verspannter Rohrschalsnpaara umfaßt. Diese Rohrschalenpaare erhalten ihre Drucknachgiebigkeit durch das Einlegen drucknachgiebiger Quetschhölzer, die zwischen die Stirnflächen der Rohrenden eingelegt werden. Dabei ergeben sich im wesentlichen dieselben Nachteile wie bei dar vorbeschriebenen Ausführung.

Man hat auch schon einen Streckenausbau eingesetzt, bei dem ein rechteckiges Hohlprofil bogenförmig gekrümmt ist und als Abstützprofil für das Hangende dient, während auf dem Liagan-

• · den im wesentlichen in vertikaler Richtung sich,erstreckende

Rundrohre aufgestellt sind, deren Außendurchmes^er in etwa dem Innendurchmesser des bogenförmigen Hohlprofiles entspricht. Hierdurch wird es möglich, die Rundrohrprofile in das gebogene Rechteckprofil einzuschieben. Baim Einsetzen eines Gebirgs-

• - druckes wird dann ein erhöhter Widerstand des Ausbaus dadurch ! erzielt, daß sich die vertikalen Rundrohre beim Hereindrücken in das bogenförmige Tail verbiegen und außerdem eine Änderung ihrer Querschnittsform erleiden. Das Maß dar Formänderung ist dabei ein Maß für die zusätzlichen Gegankräfte, die der Ausbau

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gegen den Gebirgsdruck ausübt. Auch diese Ausführung stößt auf große Schwierigkeiten in der Praxis. Es werden zwar die bsi den anderen Streckenausbauten üblichen Verbindungsteile zwischen den gebogenen Segmenten vermieden, eine Wiederverwendung derartiger Streckenausbauteile ist aber, praktisch kaum möglich, weil eine sehr starke Verformung stattfindet und die Lösbarkeit der einzelnen Teile des Ausbaus praktisch auf eine so weitgehende Zerstörung hinausläuft, daß diese in der Regel nicht wieder verwendet werden können. Dies ist im Hinblick der zu diesem Zweck verwendeten kostspieligen hoch- ' festen Stähle, die zudem eine große Kerbs.chlagzähigkeit auf-Ä weisen sollen, ein Nachteil, der einen umfassenden Einsatz eines derartigen Ausbaus in der Praxis verhindert hat.

Bei Streckenausbauten mit rinnenförmigen Profilsegmenten ist es bekannt,.die Gegenkräfte gegen stsigenden GBbirgsdruck dadurch zu vergrößern, daß sich die Segmente beim Zusammenschieben in zunehmendem Maße überlappen und dadurch eine erhöhte Reibungsfläche geschaffen wird, die den Widerstand gegen ein weiteres Zusammenschieben erhöht. Dieses Ziel läßt sich nur dadurch erreichen, daß man nachgiebige Schraubenlaschenverbindungen verwandet, die einen relativ großen Aufwand bedingen und wesentlich zur Verteuerung sines solchen Ausbaus beitragen.

W Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausbau für Grubenstrecken, Tunneldurchführungen o. dgl. zu schaffen, bei denen die GBgBnkräfte der Hohlprofile im Falle wechselnden Gebirgsdruckes durch entsprechend steigende Reibungskräfte zwischen den Ausbauteilen erhöht wird, ohne daß es erforderlich ist, Laschenverbindungen zwischen den benachbarten Segmenten vorzusehen und ohne daß übermäßige Verformungen auftreten. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Au'sbau-• ■ elemente lösbar zu gestalten, auch wenn diese durch starken GBbirgsdruck ineinander geschoben worden sind.

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Dia Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß benachbarte ineinanderschiebbare Segmente im Überlappungsbereich im wesentlichen komplementär bezüglich der reibungsschlüssig zusammenwirkenden Innen- bzw. Außenflächen ausgebildet sind, wobei das umfaßte Segment mit kleinerem Außendurchmesser in einem solchen Maße geringfügig gegenüber dam Innendurchmesser des umfassenden Segmentes vergrößert ist, daß sich die Verformung beim Ineinanderschieben der benachbarten Segmente in erster Linie nur im elastischen Bereich abspielt.

Dia Erfindung weist den Vorteil auf, daß im Zuge das Ineinan- -^ derschiebens der Hohlprofile bei wechselndem Gsbirgsdruck die Profile im wesentlichen über die gesamte zugeordneten Innen- und Außenflächen das Überlappungsbereiches fest aneinander liegen und somit eine große Reibungsfläche schaffen, wobei, der Reibungseinfluß dadurch erhöht wird, daß durch die elastisch? Verformung die im wesentlichen in einem leichten Aufweiten bzw. Komprimieren der zugeordneten Profile besteht, wobei • gleichzeitig der auf die Reibungsflächen wirkende Druck durch die Verformung erhöht wird, so daß zugleich mit der Vergrößerung der Reibungsflache eine Vergrößerung der senkrecht zu den Reibungsflächen wirkenden Kraft stattfindet. Da beide Einflußgrößen sich multiplizieren, ergibt sich ein entsprechendes Anwachsen der Gegenkräfte, gegen einen wachsenden Gebirgsdruck. Dabei können leichte plastische Verformungen in Kauf genommen werden, soweit diese nicht die Lösbarkeit der Segmente beeinträchtigen. Das Losen der Segmente an den Verbindungsstellen kann dadurch erfolgen, daß das umfassende * Segment einer schockartigen starken Erhitzung unterzogen wird, welches aine derartige Ausdehnung das umfassenden Rohrprofils bewirkt, daß das umfaßte Rohrprofil ohne oder mit Anwendung nicht übermäßig hoher Zugkräfte herausgezogen werden kann. Im allgemeinen laßt sich dann die Wiederverwendbarkeit der Profile gegebenenfalls unter entsprechender leichter Nachbearbeitung erreichen.

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Die zusammenwirkenden Segmente werden bezüglich ihrer Verbindungsstelisn jeweils als umfassende bzw. umfaßte Segmente bezeichnet, was bedeutet, daß im Überlappungsbereich der Innendurchmesser des umfassenden Segmentes gleich dem Durchmesser der umfaßten Segmente ist. Unter Durchmessern wird in Anlehnung an ein kreisrundes Profilsegment jeweils die Abmessung de;? Segmente im Bereich der Reibungsflächen verstanden. Bei einem rechteckigen Profil der Segmente werden also unter "Durchmesser" jeweils die unterschiedlichen Seitenlangen verstanden, die sich auf der Innenseite des umfassenden und auf der Außenseite des umfaßten Segmentes ergeben. Die umfassenden Segmente müssen selbstverständlich immer aus Hohlprofilen bestehen, die umfaßten Segmente können Volloder Hohlprofile sein.

Zum leichteren Einschieben der Segmente ineinander können an den Verbindungsstellen die umfaßten Profile einen verjüngten und/oder die umfassenden Profile einen verbreiterten Durchmesser aufweisen, dsr sich über ein'en gewissen Endbereich erstreckt, von dem an dann die komplementäre Ausbildung der Profile beginnt, wobei das Wort "komplementär" im vorliegenden Fall keine strenge Komplementarität beinhaltet, weil zur Vergrößerung der Reibungskräfte eine gewisse, wenn auch geringfügige Überlappung des Außendurchmessers des umfassenden und des Innendurchmessers des umfaßten Profils stattfinden muß, womit eine entsprechende Aufweitung des umfassenden Segmentprofiles und eine Kompression eines umfaßten Hohlprofils stattfindet, die sich möglichst im Bereich der elastischen Verformung halten soll.

Der Außendurohmesser des umfaßten Segmentes sollte natürlich dabei im allgemeinen nur leicht größer gewählt wbtden als der Innendurchmesser des umfassenden Segmentes, weil die aus statischen Gründen einzustellende Wanddicke des umfassenden Segmentes sehr stark ist, so daß eine elastische

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Aufweitung des umfassenden SegmentBS auch nur in engen Grenzen stattfindet, die nur unerheblich überschritten werden dürfen, wenn die Wiederverwendbarkeit sichergestellt werden soll.

Die Erfindung ist anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung der Erfindung bei einem Ringausbau,

Fig. 2 veranschaulicht die Ausführungsform der Erfindung bei einem üblichen Streckenausbau mit Bodenplatten,

Fig. 3 . veranschaulicht die Wirkung der Erfindung bei Segmenten, die nur aus Hohlprofilen bestehen,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Darstellung in Fig. 1 gemäß Schnittlinie IV-IV.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 handelt es sich um einen ringförmigen Ausbau aus umfassenden Hohlprofilsegmenten 1, wobei die umfassenden Hohlprofilsegmente 1 die umfaßten Vollprofilsegmente je nach Gebirgsdruck mehr oder minder stark im komplementären Bereich 2 überlappen. Durch verjüngte Enden 3 der umfaßten Vollprofile 1¹ wird das Einführen der miteinander zu verhinderten benachbarten Hohlprofilteile erleichtert. Die Länge der verjüngten Enden hängt von der "ursprünglichen" Größe des abzustützenden Hohlraumes ab. Da schon bei geringen Überlappungslängen der Profile sehr starke Gegenkräfte auftreten und an den Überlappungsstellen sich sowohl Biegeais auch Expansions- und Kompressionskräfte der sich überlappenden Teile im elastischen Bereich herleiten lassen, ergibt sich ein mit steigendem Gebirgsdruck verformbarer Ring, der seine ringförmige Gestalt auch bei hohen Gebirgsdrücken beibehält und damit den Kraftfluß in der idealen Form des Ringausbaus beibehält.

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In der Fig. 2 ist ein Streckenausbau dargestellt, bei dem aus Vereinfachungsgrunden nur ein bogenförmiges, das Hangende abstützende Segment 1 verwendet wird, während die auf dem Liegenden aufstehenden, aus Hohlprofilen bestehenden Segmente 1' nicht oder kaum gebogen sind, so daß der Überlappungsbereich 2 der umfassenden und umfaßten Segmente im wesentlichen in einem gradlinigen Bereich liegt. In an sich bekannter Weise können die auf dem Liegenden entstehenden Hohlprofile auf einer Ankerplatte 4 aufsitzen. Dabei kann die Ankerplatte einen aus einem Rohr oder Vollprofil bestehenden Stutzen 5·aufweisen, welcher von dem unteren Ende des Profils 1' umfaß" wird.

In Fig. 3 ist das Verformungsverhalten de^ Segmente 1 bzw. 1' im Überlappungsbereich 2 etwas näher veranschaulicht. Dabei ist unterstellt, daß das umfaßte Profil 1^!' und das umfassende Profil 1 als Rechteckprofil ausgebildet s:'.nd. Der Schnitt er-· folgt dabei durch die Symmetrieachse eine« ringförmig gedachten Ausbaus, von dem nur ein Ausschnitt dargestellt ist. Die ausgezogenen Linien geben den Zustand des umfassenden Profils ,1 im aufgeschobenen' Zustand wieder, die gestrichelten Linien veranschaulichen den Verlauf des umfassenden Profils vor dam Einschieben des umfaßten Profils 1'. Aus Veranschaulichungsgründen ist dabei die Wanddicke des umfassenden Profils übertrieben groß dargestellt worden. Im überlcppungsbereich 2 ist der Außendurchmesser dBS umfaßten und der .Innendurchmesser des umfassenden Profils komplementär, so daß Innen- und Außenfläche der zugeordneten Profile sich genau einander entsprechen, Dan verjüngte Ende 3 des umfaßten Profils 1' ermöglicht beim Zusammenbau ein Ansetzen oder Anwenden eines für das Aufschieben erforderlichen Pressdruckes. Sowohl das umfassende als auch das umfaßte Profil können einen bestimmten Krümmungsradius aufweisen, der gewissermaßen dem ursprünglichen Krümmungsradius eines Ringausbaus entspricht. Da beim Ineinanderschieben progressive Kräfte entstehen, findet nur eine geringfügige Änderung

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des Krümmungsradius statt, die sich gleichfalls im elastischen Bereich hält. Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß bei Verwendung von Vollprofilen für die umfaßten Profile 1' eine gewisse plastische Verformung, also eine plastische Aufweitung des umfassenden Profils 1 toleriert werden kann, weil hierdurch die Wiederverwendbarkeit solcher Profile nur unerheblich .beeinträchtigt wird, da keine Formänderung des umfassenden .Profils auftreten kann, obwohl es sich um ein Hohlprofil handelt.

Die Erfindung weist generell den Vorteil auf,"'daß in einen Streckenbogen ein unter Druck stehendes Fluid eingebracht werden kann, ohne daß es besonderer Abdichtungsmaßnahmsn bedarf, weil die komplementären überlappungsbereiche gleichzeitig als Dichtbereiche fungieren, wobei durch Überdruckventile sicher-. gestellt werden kann, daß das Fluid beim überschreiten öi'nes Grenzdruckes austritt. Bei dem aus Hohlprofilen bestehenden . Streckenausbau hat das Einbringen eines Fluids noch weiterhin den Vorteil, daß das Druckwasser auch zum Kühlen benutzt werden kann, was zwecks Konstanthaltung der Temperatur in den Strecken insbesondere in den größeren Teufen von wesentlicher Bedeutung ist. Dadurch übt das Fluid dann eine doppelte Funktion aus.

Um den in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Streckenausbau montieren zu können, ist mindestens ein Segment 1, welches das Innensegment 1' umfaßt, einseitig offen ausgebildet, so daß man dieses seitlich über das Innensegment 1' schieben kann. Das ist in Fig. 4 dargestellt. Das Segment 1 kann mit mehreren durchgehenden Bohrungen und das Segment 1· mit .mehreren Langlöchern versehen sein, durch die z.B. Schrauben hindurchgeführt werdQn, um einerseits zu verhindern, daß sich das Profil 1' aus dem Profil 1 hsrausbewegen kann, andererseits aber auch durch die Langlöcher in Umfangsrichtung eine Beweglichkeit zu ermöglichen. Die Bohrungen, Langlöcher und Schrauben sind in Fig. 4 nicht im einzelnen gezeichnet. Nur die Achse einer Schraube ist mit 6 bezaicfo/?£r net. " .

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Claims

-.Q - ■ .Glöckner-Werke AG Akte 1917 Ansprüche

1. Nachgiebiger Streckenausbau für Grubenstrecken, Tunneldurchführungen o. dgl., bei dem die Segmente eines offenen oder geschlossenen Streckenausbaus Hohlprofile aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte ineinanderschiebbare Segmente (1,V) im wesentlichen komplementär bezüglich der reibungsschlüssig zusammenwirkenden Innen- bzw. Außenflächen ausgebildet sind, wobei das umfaßte Segment (V) mit kleinerem Außendurchmesser in einem solchen Maße geringfügig gegenüber dem Innendurchmesser des umfassenden Segmentes (1) vergrößert ist, daßi sich die Verformung beim Ineinanderschieben benachbarter Segmente in erster Linie n'ur im elastischen Bereich abspielt.

2. Nachgiebiger Streckenausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (3) der umfaßten Segmente (V) so stark verjüngt sind, daß der Außendurchmesser der verjüngten Endbereiche kleiner als der Innendurchmesser der umfassenden Segmente (1) ist.

3. Nachgiebiger Streckenausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 'Endbereiche der umfassenden Segmente (1) gegenüber dem Normaldurchmesser des Segmentes soweit aufgeweitet ist, daß dar Innendurchmesser des umfassenden Segmentes (1) größer als der Außendurchmesser des umfaßten Segmentes (V) ist.

4. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die umfaßten Segmente (V) Vollprofila sind.

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5. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als umfassendes Segment (1) sin gebogenes Hohlprofil verwendet wird, in dessen Enden zwei im wesentlichen vertikal verlaufende Segmente eingesetzt sind, wobei die umfaßten Segmente (V) als Hohlprofile ausgebildet sind, deren untere Enden einen Innendurchmesser aufweisen, der mit dem Außendurchmessar eines dtutzens (5) einer Sockslplatte (4) übereinstimmt.

6. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlprofile ausgebildeten Segmente einen rechteckigen Querschnitt haben, wobei die senkrecht zur abzustützenden Fläche verlaufende Rachteckseite größer als die an der abzuetützenden Fläche verlaufende Seitenlänge ist.

7. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hohlräume der Segmente ein unter Druck stehendes Fluid einfüllbar ist, welches mittels eines Überdruckventils austreten kann.

8. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfang mindestens ein Segment (1) seitlich offen ausgebildet ist.

9. Nachgiebiger Streckenausbau nach Anspruch Θ, dadurch gekennzeichnet, daß das Segment (1) mit mindestens einer durchgehenden Bohrung und das Segment (V) mit Langlöchern versehen sind, wobei beide Segmente (1,V) durch Befestigungsmittel verbunden sind.

10. Nachgiebiger Streckenausbau nach Anspruch 7, dadurch ge~ kennzeichnet, daß das in den Hohlräumen befindliche Fluid als Kühlmittel zur Beeinflussung der TemperaturvBrhältnisse, in der Strecke dient.

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