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Ankerausbau für Strecken des untertägigen Bergbaus,
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Tunnel oder dergleichen Die Erfindung betrifft einen Ankerausbau für
Strecken des untertägigen Bergbaus, Tunnel oder dergleichen aus einer Mehrzahl von
Ankern und einem an diesen über Ankerplatten abgestützten Verzug aus Maschendraht,
Baustahlgewebe oder dergleichen.
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Während beim herkömmlichen Stützausbau versucht wird,den Folgen der
durch den Gebirgsdruck eintretenden Gesteinszerstörung zu begegnen, will man mit
dem Ankerausbau die Ursache des Übels selbst, nämlich die Gesteinszerstörung verhindern
oder sie doch wenigstens weitgehend verringern.
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Dazu werden in das die Strecke umgebende Gestein Löcher gebohrt, in
die Ankerbolzen eingeführt und im Lochinneren befestigt werden. Mit an den Enden
der Anker angeordneten Ankerplatten wird ein Verzug gehalten, der von Anker zu Anker
gespannt ist. Als Verzug verwendet man Maschendraht, Baustahlgewebe, aber auch Seile,
Flacheisen oder Ankerleitern (vgl.
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auch "Bergbautechnik" 9/1958, Seite 451 bis 460).
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Anders als beim Stützausbau, bei dem starre oder nachgiebige Bögen
in die Strecke eingebracht werden, die das Gebirge unterstützen und eine Querschnittsverminderung
der Strecke verringern sollen, wird beim Ankerausbau das Gebirge als Ausbaustützkraft
mit herangezogen. Das sich dabei zwischen den Ankern lösende Gestein soll sofort
vom Verzug aufgefangen und gehalten werden. Bei Gebirgsbewegungen, die zu einer
Verminderung des Streckenquerschnittes führen, bewegen sich die Ankerenden mit den
dort angeordneten Ankerplatten aufeinander zu. Der Verzug wird dadurch entspannt
und es bilden sich im Laufe der Zeit sackartige Ausbeulungen des Verzuges, die mit
ausgebrochenem Gestein gefüllt sind. Diese
Ausbeulungen stehen in
den Streckenquerschnitt vor und können aufplatzen. Dieses Erscheinungsbild tritt
vor allem in Llmfang3-richtung des Streckenquerschnittes auf, weil in Streckenlängsrichtung
auch bei Gebirgsbewegungen keine Verkürzung des Abstandes zwischen benachbarten
Ankern eintritt.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einem Ankerausbau der eingangs
beschriebenen Gattung Aufblätterungen des Gesteins und Abbrechen von Gestein möglichst
weitgehend zu verhindern und dadurch die Tragfähigkeit des Gebirges zu erhalten.
Aufblätterungen und Abbrechen von Gestein wirken in das Innere des Gesteins fort
und führen zu einem fortschreitenden Festigkeitsverlust des sogenannten Gebirgstragringes.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Herabfallen von aufgeblättertem und
abgebrochenen Gestein und die Entstehung von mit solchem Gestein gefüllten sackartigen
Ausbildungen des Verzuges und schließlich das sehr unfallträchtige Aufplatzen dieser
Ausbeulungen zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß zur Abstützung des Verzuges
paarweise nebeneinander und in Umfangsrichtung der Strecke aufeinander folgend verlegk
Stäbe angeordnet sind, die an den Ankerplatten gehalten sind, und daß zum Anschluß
aufeinander folgender Stäbe Verbindungsmuffen vorgesehen sind, in die aufeinander
folgende Stäbe mit ihren Enden einfassen und in denen sie in ihrer Längsrichtung
zueinander verschieblich gehalten sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ankerbau wird der Verzug jedenfalls in Umfangsrichtung
des Streckenquerschnittes durch verhältnismäßig kurze Stäbe unterstützt, deren Länge
geringer ist als der Abstand zweier in Umfangsrichtung des Streckenquerschnittes
benachbarter Anker bzw. Ankerplatten. Die Enden dieser Stäbe sind in Längsrichtung
bzw. Umfangsrichtung des Streckenquerschnittes verschieblich in den Verbindungsmuffen
geführt, so daß sich die wirksame Länge der Stäbe bei entsprechender Gebirgsbewegung
den sich vermindernden Abständen der Ankerplatten
ständig anpassen
kann. Das wirkt einer weitergehenden Gebirgsauflockerung entgegen. Bei strecken
mit gekrümmtem Querschnitt findet sogar eine geringfügige Anpressung der Stabe gegen
das Gebirge statt. Die Verbindungsmuffen verhindern ebenfalls, daß die Stäbe ausknicken
können.
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Als Stäbe eignen sich insbesondere einfache Baustahlstäbe, vorzugsweise
Betonstahlstäbe, vorzugsweise mit Rundprofil.
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Die Stäbe können vor dem Einsetzen vorgebogen werden, so daß ihr Biegeradius
etwa der Umfangskrümmung des Streckenquerschnittes folgt. Die verhältnismäßig kurzen
Stäbe können aber auch in ungebogenem Zustand belassen werde.
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Das Aneinanderfügen der Stäbe erfolgt derart, daß die Stäbe mit ihren
Enden in einfach ausgebildete Verbindungsmuffen eingesteckt bzw. eingesetzt werden.
Die Muffen können aus Rohrabschnitten bestehen, deren Innendurchmesser so bemessen
ist, daß sie über die Stäbe geschoben werden können.
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Einerseits ist es möglich, die Stäbe mit den zugeordneten Ankerplatten
gegen das Gebirge zu verspannen, wobei dann die Verbindungsmuffen jeweils zwischen
benachbarten Ankerplatten angeordnet sind. Andererseits können aber auch Verbindungsmuffen
an die Ankerplatten angeformt oder an diesen befestigt sein, wobei sich die Stäbe
dann jeweils zwischen zwei benachbarten Ankerplatten erstrecken.
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Bei Verspannung der einzelnen Stäbe mit Ankerplatten und Gebirgsankern
gegen das Gebirge erhält der Ausbau zusätzliche Stabilität und Tragfähigkeit, ohne
daß dadurch die Nachgiebigkeit berührt wird. Um die mit der Ankerplatte verspannten
Stäbe gegen
seitliche Verschiebung zu sichern, können die in Richtung
der Stäbe verlaufenden Ränder der Ankerplatte seitliche Widerlager für die Stäbe
aufweisen. Im übrigen kann die Ankerplatte angeformte oder angeschweißte Verstärkungen
besitzen, damit sie die Spannkräfte ohne wesentliche Durchbiegung übertragen kann.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn die Verbindungsmuffen wenigstens einseitig
auf das Ende eines zugeordneten Stabes aufgepreßt sind und gegebenenfalls mit der
anderen Seite lose auf das andere Ende aufgeschoben sind. Das hat montagetechnische
Vorteile. Anstelle von rohrförmigen Muffen können aber auch mit einem Längsschlitz
versehene, besipielsweise U-förmige Bauteile verwendet werden, die nach dem Einsetzen
der Stäbe so verbogen werden, daß ihre Schenkel die Stabenden teilweise vollst2indig
oder sogar überlappend umfassen.
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Es versteht sich, daß die Stäbe beim Einbau so angeordnet werden,
daß ihre Enden in der Verbindungsmuffe nicht aneinander stoßen solldern einen Abstand
voneinander aufweisen, um eine relative Längsverschiebung zu ermglichen. Im übrigen
richtet es sich nach den gegebenen Umständen, ob die Stäbe jeweils an den Ankerplatten
eingespannt sind oder in mit den Ankerplatten verbundenen Verbindungsmuffen geführt
sind. Selbstverständlich sind Kombinationen beider Ausführungsformen innerhalb eines
Ankerausbaus möglich.
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Dieser Ankerausbau kann zusätzlich auch torkretiert oder mit einer
Betonschicht versehen werden. Wird nur verhältnismäßig wenig Beton aufgetragen,
dann bildet dieser Beton eine zusStzliche Stütze für die Stäbe. Andererseits ist
es aber auch möglich soviel Beton aufzutragen, daß im Ergebnis ein Betonausbau entsteht,
in den die Stäbe als Bewehrung eingebettet sind.
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Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert; es zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung einen Streckenquerschnitt
mit einem Ankerausbau, Figur 2 in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf eine
Verzugabstützung aus Ankerplatte und Stäben, deren Enden in Verbindungsmuffen längsverschieblich
geführt sind, Figur 3 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Ankerplatte.
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In Figur 1 ist ein üblicher Streckenquerschnitt 1 dargestellt, der
mit einem Ankerausbau gesichert ist. Der Ankerausbau weist eine Mehrzahl von Gebirgsankern
2 auf, die in Querschnittsebenen des Streckenquerschnitts 1 in das umgebende Gebirge
3-eingesetzt sind. Die Gebirgsanker 2 weisen in den Streckenquerschnitt 1 ragende
Gewindeende auf, an denen mit Muttern 4 Ankerplatten 5 gehalten bzw. gegen das Gebirge
3 verspannt sind.
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Dafür weist jede Ankerplatte 5 eine Öffnung 6 für das Gewindeende
des zugeordneten Gebirgsankers 2 auf.
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Mit den Ankerplatten 5 wird ein Verzug 7 aus Maschendraht oder Baustahlgewebe
gehalten. Dieser Verzug 7 stützt sich auf Stäbe 8, 9 ab, die paarweise nebeneinander
in Umfangsrichtung des Strekkenquerschnitts 1 aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um Betonstahlstäbe 8, 9,
die entsprechend der jeweiligen Krümmung am Umfang des Streckenabschnitts 1 gebogen
sind. Jeweils zwei nebeneinander verlegte Stäbe 8, 9 sind mit einer im wesentlichen
quadratischen
Ankerplatte 5 unter Zwischenschaltung des Verzuges 7 das Gebirge 3 verspannt. In
den Figuren ist nicht dargestellt, daß die in Richtung der Stäbe 8, 9 verlaufenden
Ränder der Ankerplatte 5 seitliche Widerlager für die Stäbe 8, 9 aufweisen können,
in dem z.B.
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die betreffenden Ränder aus der Ebene der Ankerplatte 5 aufgebogen
sind.
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In Figur 3 ist eine Ausführungsform einer Ankerplatte 5 dargestellt,
bei der auf die Ankerplatte 5 Profilbleche lo, 11 mit trapezförmigem Querschnitt
aufgeschweißt sind. Diese Verstärkungen erstrecken sich orthogonal zur Längsrichtung
der Stäbe 8, 9, so daß die Ankerplatte 5 die gewünschten Spannkräfte ohne wesentliche
Deformation übertragen kann.
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Die Stäbe 8, 9 fassen mit ihren Enden 12 bzw. 13 in Verbindungsmuffen
14 ein, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel einfache Rohrabschnitte sind.
Als Montagehilfe können die Verbindungsmuffen 15 einseitig auf ein zugeordnetes
Ende, z.B. die Enden 12, 13 aufgepreßt sein.
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In die Verbindungsmüffen 14 greifen auch die Enden 15, 16 der in Umfangsrichtung
anschließenden Stäbe 8 bzw. 9 ein, jedoch so, daß beim Verlegen der Stäbe 8 bzw.
9 zwischen den einander zugeordneten Enden 12 und 15 bzw. 13 und 16 ein Abstand
verbleibt und die aufeinander folgenden Strebe sich relativ zueinander verschieben
können.
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Eine solche Verschiebung ist dann wünschenswert, wenn bei entsprechenden
Gebirgsbewegungen die in den Streckenquerschnitt 1 ragenden Gewindeenden der Gebirgsanker
bzw. die zugeordneten Ankerplatten sich aufeinander zu bewegen und
dabei
der Abstand zwischen benachbarten Ankerplatten verkürzt wird. Dann können nämlich
die Stäbe 8 bzw. 9 den Verzug 7 nach wie vor so unterstützen, daß der vorgegebene
Streckenquerschnitt im wesentlichen erhalten bleibt und die Ausbildung von sackartigen
Ausbeulungen des Verzuges 7 verhindert wird. Gleichzeitig wird dadurch auch erreicht,
daß die Stäbe 8 bzw. 9 in gewissem Umfang zehen das umzewenn aucn gerlnge, bende
Gebirge 3 gepreßt werden und dadurch zusätzliche, / Stützkräfte aufbringen, die
einen weiteren Ausbruch bremsen.
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Wegen der symmetrischen Anordnung der nebeneinander angeordneten Stäbe
8, 9 unter ihren zugeordneten Ankerplatten 5 erhält man nicht nur eine linienförmige
sondern eine nahezu flächenförmige Abstützung des Verzuges 7. Gegebenenfalls können
weitere Gruppen von Stäben 8 bzw. 9 verlegt werden.
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In der Zeichnung ist nicht dargestellt, daß bei größerem Abstand der
Gebirgsanker 2 bzw. deren Ankerplatten 5 voneinander zwischen in Umfangsrichtung
aufeinander folgenden Ankerplatten nicht dargestellte Abstandshalter vorgesehen
werden können, die entweder unabhängig von den Verbindungsmuffen 14 angebracht werden
können, die gegebenenfalls aber auch zwei benachbarte Verbindungsmuffen 14 miteinander
verbinden können.
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Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform des Ankerausbaus
können die Verbindungsmuffen 14 auch unmittelbar an die Ankerplatten 5 angeschlossen
sein, so daß die Verbindungsstäbe 8 bzw. 9 sich jeweils zwischen zwei Ankerplatten
5 erstrecken. Auch dann soll aber dafür Sorge getragen werden, daß die Stäbe 8 bzw.
9 sich in ihren zugeordneten Verbindungsmuffen längs verschieben können.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform können die
Verbindungsmuffen aus in L.ingsrichtung geschlitzten Rohrabschnitten oder U-förmigen
Profilabschnitten bestehen, in denen die Enden 12, 13; 15, 16 der Stäbe 8, 9 durch
Klemmkräfte gehalten sind. Die Klernmkräfte müssen jedoch so eingestellt ein, daß
der Gleitwiderstand der Stäbe bei Längsverschiebung nicht so groß wird, daß die
Stäbe ausknicken können.
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Der dargestellte Ankerausbau kann durch nachtragliches Torkretieren
verstärkt werden. Wenn die Stäbe vollständig in den Beton eingebettet sind, dienen
sie als Bewehrung für den damit entstehenden Betonausbau.
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Wie man der Figur 1 entnimmt, endet der Ankerausbau oberhalb des Liegenden
17. Ohne weiteres kann der Ankerausbau aber bis auf das Liegende 17 herabgezogen
werden. Es bedarf dann keiner Abstutzung der Stäbe 8 bzw. 9 auf dem Liegenden, weil
diese Stäbe 8, 9 von den Gebirgsankern 2 gehalten werden.
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