DE3004196C2

DE3004196C2 - Nachgiebiger Streckenausbau für Grubenstrecken o.dgl.

Info

Publication number: DE3004196C2
Application number: DE3004196A
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: 1982-01-21
Also published as: FR2478192B1; FR2478192A1; AU6675081A; ZA81760B; DE3004196A1; GB2069027A; BE887383A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen nachgiebigen Streckenausbau für Grubenstrecken, Tunneldurchführungen od. dgl., bei dem die Segmente eines offenen oder geschlossenen Streckenausbaus seitlich geschlossene Hohlprofile aufweisen, welche in Form von Streckverbindungen andere Segmente, die aus Voll- oder seitlich geschlossenen Hohlprofilen bestehen, umfassen.

Bei bekannten nachgiebigen Streckenausbaurahmen der vorgenannten Gattung werden Hohlprofile verschiedener Formgebung so weit ineinandergesteckt, daß die Verbindung zwischen den beiden Profilen zu einer plastischen Verformung von mindestens einem dieser Profile führt Insbesondere verformt sich das umfaßte Profil unter der Wirkung einer Krümmung des umfassenden Profils so weit, daß ein Lösen der Steckverbindung nur schwer durchführbar oder sogar undurchführbar ist

Es sind auch schon Steckverbindungen im Zusammenhang mit Gelenkverbindungen bekannt Dabei wird ein mit Beton gefülltes Rohr in ein dieses umfassendes Rohr mittels eines zwischengeschalteten Klammerbolzens eingeführt der die Nachgiebigkeit durch Anziehen des Klammerbolzens regelt, wobei der Grad der Nachgiebigkeit auch von den zwischen den seitlich geschlossenen Profilen eingeschalteten Quetschhölzern bestimmt wird, welche den Charakter der Gelenkverbindung bestimmen. Neben einer umständlichen und nur schwer zu beherrschenden Einstellung der Nachgiebigkeit ergibt sich ein komplizierter Aufbau des Rahmens und eine Vielzahl schwer zu übersehender Einflußgrößen im Zuge von Verformungen. Infolge des Übergangs von betongefüllten Abschnitten in nicht mit Beton gefüllte Abschnitte des Ausbaus ergeben sich außerdem ungleiche Kräfteverteilungen.

Bei einer anderen bekannten Ausführung von aus Hohlprofilen bestehenden Streckenausbaubögen oder Streckenausbauringen ist es auch schon bekannt, die Elemente eines rohrförmigen Streckenausbaus mittels einer Muffenverbindung zusammenzusetzen, wobei die Auskleidungsrohre im Innern der Muffe miteinander verschweißt sind und bei denen zwischen Muffe und Rohreinsteckende ein außerhalb des lichten Rohrquerschnitts 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. Die Einführung der Druckflüssigkeit erfolgt dabei lediglich zur Prüfung der Dichtigkeit. Dieser bekannte, mit Muffenrohrverbindungen arbeitende Rohrausbau, dessen Elemente aus Auskleidungsrohren bestehen, weist den Nachteil auf, daß die Verschweißung der Muffen und der Stoffenauskleidungsrohre 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 veibunden sind. Der Aufbau eines solchen ringförmigen Streckenausbaus ist sehr umständlich und kostspielig. Die Gelenke können zudem bei einer eventuellen Gestaltsänderung völlig wirkungslos werden, so daß das durch großen Aufwand angestrebte technische Ziel nicht erreichbar ist Auch dieser Streckenausbau hat sich daher in der Praxis nicht durchsetzen können.

Bekannt ist fernerhin ein Streckenausbau mit seitlich geschlossenen Hohlprofilen, bei denen die Verbindung der Segmente durch flanschartige Platten erfolgt, die an den Enden der Hohlprofile befestigt sind, und die Verbindung zweier benachbarter Segmente durch Verschrauben der Flanschplatten erfolgt.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache Steckverbindung zu schaffen, die es außerdem ermöglicht, die Segmente auch nach Lösung der Steckverbindungen wieder verwenden zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß benachbarte ineinanderschiebbare Segmente im

wesentlichen komplementär bezüglich der reibungsschlüssig zusammenwirkenden Innen- bzw. Außenflächen der umfassenden bzw. umfaßten Segmente ausgebildet sind, wobei das umfaßte Segment ein solches geringes Obermaß relativ zu dem umfassenden Segment aufweist, daß sich die Verformung beim Ineinanderschieben benachbarter Segmente in erster Linie nur im elastischen Bereich abspielt.

Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, daß infolge der komplementären Ausbildung der zusammenwirkenden, den Reibungsschluß hervorrufenden Flächen ein progressiver Widerstand gegen Verformungskräfte auftritt, ohne daß nennenswerte plastische Verformungen auftreten. Eine Füllung braucht nicht notwendigerweise vorgesehen zu werden, sondern kann durch entsprechend starke Bemessung der Wanddicken und des Innendurchmessers der Hohlprofile ausgeglichen werden. Auch die im Zuge des Zusammenschiebens auftretenden Biegekräfte können bd entsprechender Bemessung der charakteristischen Größen der Hohlprofile innerhalb des elastischen Bereichs gehalten werden, weil ein zu starkes Ineinanderschieben der Segmente infolge der progressiv steigenden Reibungskräfte vermieden wird.

Es sind zwar schon Profilstähle von einem Querschnitt etwa U-förmiger Gestalt mit Profilboden bekannt, bei denen nach der offenen Profilseite hin leicht aufeinanderzugeneigte Stege und Flansche vorgesehen sind und diese Profilstähle für den Einsatz als Profilstahlsegmente bei Erstellung von Ausbaurahmen für den Grubenausbau verwendet werden, hierbei handelt es sich aber um seitlich nicht geschlossene Profile, die paarweise zur Bildung eines Kastenprofils zusammengeschoben werden und daher mit der erfindungsgemäßen Aufgabe und deren Lösung nicht im Zusammenhang stehen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Enden der umfaßten Segmente so stark verjüngt, daß der Außendurchmesser der verjüngten Endbereiche kleiner als der Innendurchmesser der umfassenden Segmente ist.

Bei einer anderen Ausführung können die Endbereiche der umfassenden Segmente so aufgeweitet sein, daß sich ein gewisses Übermaß gegenüber dem umfaßten Segment ergibt

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die als Hohlprofile ausgebildeten Segmente eineü rechteckigen Querschnitt auf, wobei die senkrecht zur abzustützenden Fläche verlaufenden Rechteckseiten größer als die dazu parallel verlaufenden Rechteckseiten des Profils sind.

In den Ausbaurahmen kann ein unter Druck stehendes Fluid eingefüllt werden, wobei ein Überdruckventil vorgesehen sein kann, welches bei Überschreitung eines Hochdrucks den Austritt des Fluids ermöglicht.

Die umfassenden Profile können in einem begrenzten Bereich am Einschubende an einer Seite offen ausgebildet sein, um das Einsetzen und Rauben zu vereinfachen.

Die Erfindung ist an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Ausführung der Erfindung bei einem Ringausbau;

F i g. 2 veranschaulicht die Ausführungsform der b*> Erfindung bei einem üblichen Streckenausbau mit Bodenplatten;

F i g. 3 veranschaulicht die Wirkung der Erfindung bei Segmenten, die nur aus Hohlprofilen bestehen;

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Darstellung in F i g. 1 gemäß Schnittlinie IV-IV.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 handelt es sich um einen ringförmigen Ausbau aus umfassenden Hohlprofilsegmenten I, 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 Γ wird das Einführen der miteinander zu verbindenden benachbarten Hohlprofilteile erleichtert. Da schon bei geringen Überlappungslängen der Profile sehr starke Gegenkräfte auftreten und an den Überlappungsstellen sich sowohl Biege- als 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

In der F i g. 2 ist ein Streckenausbau dargestellt bei dem aus Vereinfachungsgründen nur ein bogenförmiges, das Hangende abstützendes 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 Γ umfaßt wird.

In F i g. 3 ist das Verformungsverhalten der Segmente 1 bzw. Y im Überlappungsbereich 2 etwas näher veranschaulicht. Dabei ist unterstellt daß das umfaßte Profil Γ und das umfassende Profil 1 als Rechteckprofil ausgebildet sind. Der Schnitt erfolgt dabei durch die Symmetrieachse eines 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 dem Einschieben des umfaßten Profils Y. Aus Veranschaulichungsgründen ist dabei die Wanddicke des umfassenden Profils übertrieben groß dargestellt worden. Im Überlappungsbereich 2 ist der Außendurchmesser des umfaßten und der Innendurchmesser des umfassenden Profils komplementär, so daß Innen- und Außenfläche der zugeordneten Profile sich genau einander entsprechen. Das verjüngte Ende 3 des umfaßten Profils Γ 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 des Krümmungsradius statt, die sich gleichfalls im elastischen Bereich hält. Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß bei Verwendung von Vollprofilen für di^- umgefaßten Profile 2' 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 Formän-

derung 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 Abdichtungsmaßnahmen bedarf, weil die komplementären Überlappungsbereiche gleichzeitig als Dichtbereiche fungieren, wobei durch Überdruckventile sichergestellt werden kann, daß das Fluid beim Überschreiten eines 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 F i g. 1 dargestellten Streckenausbau leichter montieren zu können, kann ein Segment 1, welches das Innensegment umfaßt, über einen eng begrenzten Bereich des Einschubendes einseitig offen ausgebildet sein, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist. Das Segment 1 kann mit mehreren durchgehenden Bohrungen und das Segment Γ mit mehreren Langlöchern versehen sein, durch die z. B. Schrauben hindurchgeführt werden, um einerseits zu verhindern, daß sich das Profil Γ aus dem Profil 1 herausbewegen kann, andererseits aber auch durch die Langlöcher in Umfangsrichtung eine Beweglichkeit zu ermöglichen. Die Bohrungen, Langlöcher und Schrauben sind in

is Fig.4 nicht im einzelnen gezeichnet. Nur die Achse einer Schraube ist mit 6 bezeichnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nachgiebiger Streckenausbau für Grubenstrekken, Tunneldurchführungen oddgi, bei dem die Segmente eines offenen oder geschlossenen Strekkenausbaus seitlich geschlossene Hohlprofile aufweisen, welche in Form von Streckverbindungen andere Segmente, die aus Voll- oder seitlich geschlossenen Hohlprofilen bestehen, umfassen, dadurch gekennzeichnet, daGbenachbarte ineinanderschiebbare Segmente (1, V) im wesentlichen komplementär bezüglich der reibungsschlüssig zusammenwirkenden Innen- bzw. Außenflächen der umfassenden bzw. der umfaßten Segmente ausgebildet sind, wobei das umfaßte Segment (Γ) ein solches geringes Übermaß relativ zu dem umfassenden Segment (1) aufweist, daß sich die Verformung beim Ineinanderschieben benachbarter Segmente in erster Linie nur im elastischen Bereich abspielt

2. Nachgiebiger Streckenausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (3) der umfaßten Segmente (1') 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 so weit aufgeweitet ist daß der Innendurchmesser des umfassenden Segmentes (1) größer als der Außendurchmesser des umfaßten Segmentes (1') ist.

4. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlprofile ausgebildeten Segmente einen rechteckigen Querschnitt haben, wobei die senkrecht zur abstützenden Fläche verlaufenden Rechteckseiten größer als die an der abzustützenden Fläche verlaufenden Seitenlängen sind.

5. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gefüllte Hohlprofile Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter Druck stehendes Fluid in die Segmente eingefüllt ist, welches mittels eines Überdruckventils bei Überschreitung eines Höchstdruckes austreten kann.

6. Nachgiebiger Streckenausbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des umfassenden Profils (1) in einem begrenzten Bereich am Einschubende offen ist.