DE3100213C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Streckenausbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Der Streckenausbau mit Hilfe von Gebirgsankern genügt in besonders hohem Maße einigen Hauptforderungen, welche an den Streckenausbau, insbesondere im Steinkohlenbergbau unter Tage gestellt werden müssen. Denn ein solcher Aus­ bau läßt sich nicht nur den verschiedenen Querschnitts­ größen und -formen des Streckenausbaus anpassen, sondern ermöglicht auch eine ausreichende Beherrschung des Gebir­ ges, wenn Spannungen und Konvergenzen kompensiert werden müssen. Dabei treten die mit den Gebirgsankern am Gebirge verspannten Verzugmatten einer Aufblätterung des Gebirges an diesen Stellen entgegen. Dafür eignen sich insbeson­ dere Baustahlgewebe und sogenannte Verzugmatten, die häu­ fig besonders hoch belastbare Längsdrähte aufweisen.

Spreizanker setzen ein verhältnismäßig hartes Gestein voraus, weil ihre Spreizköpfe in weichen Gesteinen nicht die nötige Wirksamkeit entwickeln und insbesondere nicht die erforderlichen hohen Vorspannkräfte zulassen. Kleb­ anker sind dagegen auch in weicheren Gebirgsschichten verwendbar. Die Ankerplatten dienen in der Regel dazu, die Vorspannkräfte zu erzeugen und diese auf dem Gebirge abzutragen, das das Ankerbohrloch umgibt. Es sind Anker­ platten bekannt (Glückauf 106 (1970) Nr. 24, S. 1145) wel­ che aus einem quadratischen bis rechteckigen Blechaus­ schnitt bestehen, der zur Erhöhung seiner Formsteifigkeit in der Mitte ein kalottenförmige Erhebung aufweist. Es ist darüber hinaus bekannt, (Glückauf 114 (1978) Nr. 4, S. 164), diese sogenannten Kalottenplatten dazu zu verwen­ den, die eingangs erläuterten Baustahlmatten gegen ein mit einer Spritzbetonschicht vorkonsolidiertes Gebirge zu verspannen.

Insbesondere, wenn man lediglich Gebirgsanker und Bau­ stahl- oder Verzugmatten als Ausbau einsetzt, indem die Matten die Aufgabe haben, dem Ortbeton des Gebirges zwi­ schen den Ankern entgegenzuwirken, beobachtet man bereits nach kurzen Einsatzzeiten und Einsetzen der Konvergenz, daß sich zwischen den mit den Ankerplatten am Gebirge verspannten kurzen Teillängen der Matten Durchhänge aus­ bilden, welche sich zunehmend vertiefen. Dadurch wird ei­ nerseits einer unerwünschten Aufblätterung des Gebirges Vorschub geleistet. Andererseits geraten aber die Enden der eingeklemmten Drähte an den Ankerplatten unter erheb­ liche Beanspruchungen, die zu Bruchstellen führen, an denen der Ausbau versagen kann.

Ausbauprofile mit gerundeten Profilkanten sind bekannt (DE-OS 22 07 118). Diese ergeben sich aus dem Walzprozeß, mit dem derartige Ausbauprofile fertig gewalzt werden. Aber auch bei einem Streckenausbau aus solchen Ausbaupro­ filen können sich zwischen den Rahmen Durchhänge der Ver­ zugmatten und Brüche der zwischen den Ausbauprofilen und dem Gebirge eingespannten Drähte ergeben.

Die Erfindung geht von einem Streckenausbau der eingangs bezeichneten Art aus Glückauf 112 (1976) Nr. 18, S. 1044. Bei diesem vorbekannten Ankerausbau ist das Befestigungsele­ ment eine Lasche. Ein Paar ihrer parallelen Kanten klemmt die Drähte der jeweils zugeordneten Matten zwischen dem Gebirge und der Lasche ein, während das andere Kantenpaar einer nach oben gerichteten Wölbung der Lasche folgt, welche sich aus den flachen Randbereichen erhebt und an der Durchdringungsstelle der Ankerstange in eine Abfla­ chung übergeht, die als Lagerfläche für eine Befesti­ gungsmutter dient; diese ist auf das Gewindeende der An­ kerstange aufgeschraubt.

Das Problem stellen bei diesem Streckenausbau die infolge der beschriebenen Wölbung von dem Gebirge abgehobenen Längskanten der Lasche dar, weil dort keine Verspannung der Mattendrähte mit dem Gebirge möglich ist. Das führt in der Praxis dazu, daß an diesen Stellen die Matten durchhängen. Diese Durchhänge vertiefen sich im Gefolge des Gebirgsdrucks. Infolge des mangelnden Ausbauwider­ standes wird schließlich die Tragfähigkeit des Gebirges überschritten. Gesteinsbrüche bis zum völligen Versagen des Ausbaues sind die Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Anker­ platte ausgebildetes Befestigungselement für das Verspan­ nen des Verzuges mit den freiliegenden oder vorkonsoli­ dierten Gebirge zu schaffen, welches dem Durchhang des Verzuges entgegenwirkt und den Zeitpunkt hinausschiebt, an dem die Drähte der Verzugmatten brechen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge­ löst.

Die neue, schüsselförmige Ankerplatte kann gegenüber den lediglich zum Abtragen der Vorspannkräfte dienenden Ka­ lottenplatten eine erheblich größere Ausdehnung erhalten, ohne sich dadurch vorzeitig zu verformen. Dies wird durch die 8chüsselform erreicht, welche nicht nur ohne Verlust an Formsteifigkeit eine Vergrößerung des Abstandes des zum Verspannen der Drähte dienenden Schüsselrandes von der jeweiligen Ankerstange, sondern auch des Abstandes des Bodens von der Gebirgsoberfläche gestattet. Anderer­ seits bewirkt die Wölbung des Schüsselrandes am Beginn der Durchhangbildung in den Drahtmatten eine Vergrößerung der Auflagerfläche der mit dem Gebirge verspannten Drähte an der Ankerplatte, so daß deren Beanspruchung herabge­ setzt wird.

Diese neue Ankerplatte kann deswegen entweder die bis­ herigen Ankerplatten ersetzen und erfüllt dann deren Funktion beim Verspannen der Ankerstange und beim Be­ festigen des Verzuges besser. Sie kann aber auch zusammen mit bekannten Ankerplatten benutzt werden, die sie beim Anbringen des Verzuges überdeckt und dadurch die Mög­ lichkeit bietet, die Arbeitsgänge des Vorspannens der Gebirgsanker und des Anbringens des Verzuges zeitlich und/oder räumlich voneinander zu trennen.

Vorzugsweise verwirklicht man die Erfindung mit dem Merk­ mal des Anspruches 2. Dann ergibt sich eine runde glockenförmige Ausbildung der Ankerplatte mit hoher Form­ steifigkeit und geringer Belastung der eingeklemmten Drähte.

Im Prinzip läßt sich die Ankerplatte nach dem Merkmal des Anspruches 3 in Schweißkonstruktion ausführen. Anspruch 4 ermöglicht dagegen ggf. zusammen mit dem Merkmal des An­ spruches 5 die Formung der Ankerplatte aus einem Rohling durch Tiefziehen oder Schlagen im Gesenk.

In Anspruch 6 ist ein Verfahren zum Einbringen von Streckenausbau nach den Ansprüchen 1 bis 5 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Ausführungs­ form näher beschrieben, die in den Figuren der Zeichnung wiedergegeben ist; es zeigen

Fig. 1 im abgebrochenen Längsschnitt einen Streckenaus­ bau gemäß der Erfindung,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in Draufsicht und im Querschnitt.

Der in den Figuren zum Teil nicht vollständig wiederge­ gebene Streckenausbau verwendet Gebirgsanker mit Anker­ stangen 1 in Bohrlöchern 2, die in die Oberfläche 3 des Gebirges 4 gestoßen werden. Die Ankerstangen können mit ihren nicht dargestellten, dem bohrlochtiefsten zugekehr­ ten Enden eingeklebt oder durch bekannte Spreizköpfe mechanisch mit den Bohrlochstößen verspannt sein. Außer­ dem besteht der Ausbau aus für sich bekannten Drahtver­ zugmatten 5 aus Längsstäben 6 und Querdrähten oder -stä­ ben 7, die an den Überkreuzungsstellen mit den Längsdräh­ ten bzw. -stäben verschweißt sind. Diese Drahtmatten 5 können der freiliegenden Gebirgsoberfläche 3 entweder un­ mittelbar aufliegen oder die Matten 5 werden einer z. B. mit Spritzbeton vorkonsolidierten Gebirgsoberfläche 3 an­ gelegt.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 dient eine soge­ nannte Kalottenplatte 8 in Verbindung mit dem auf dem freien Ende 9 der Ankerstange 1 angebrachten Außengewinde 10 zur Erzeugung der Vorspannkräfte, welche mit Hilfe einer Mutter über eine Unterlegscheibe 12 auf den mittle­ ren Teil 13 der Ankerplatte 8 aufgebracht werden. Der flache Rand 13′ der Ankerplatte 8 stützt sich dabei auf den mit 3a bezeichneten Teil der Gebirgsoberfläche 3 ab, der das Bohrloch umgibt.

Die Verzugmatte 5 ist im Bereich der Ankerstange 1 über die Kalottenplatte 8 geschoben und mit Hilfe einer weite­ ren Ankerplatte 14 befestigt worden. Diese Ankerplatte ist schüsselförmig ausgebildet. Sie besteht gemäß Fig. 1 aus einem tiefgezogenen Stahlblech, das einen nach außen gewölbten Rand 15 aufweist. Auf der Rückseite 16 der Ankerplatte 14 bildet dieser nach außen gewölbte Rand eine das Widerlager für die Verspannung der Ankerplatten 14 bildende und konvex gekrümmte Lagerfläche 17. Auf ihr stützen sich gemäß dem Ausführungsbeispiel mehrere Längsdrähte 6a-6e ab, sowie mehrere Querdrähte 7a-7e. An dem nach außen gewölbten Rand schließt sich im Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 die in sich geschlossene Schüs­ selwand 18 an, welche über den Rand nach innen und nach vorn vorspringt und einen abgeflachten Boden 19 durch­ dringt und auf dessen Vorderseite 20 sich eine Mutter 21 über eine Unterlegscheibe 22 abstützt, die auf das Außen­ gewinde 10 der Ankerstange aufgedreht ist. Zu diesem Zweck weist der Boden eine der Ankerstange entsprechende runde Ausnehmung 23, z. B. eine Bohrung oder Lochung, auf.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt, sind der Rand 15, die Wand 18 und der Boden 19 konzentrisch zu der Ausnehmung 23 angebracht, woraus sich die dargestellte Glockenform der Ankerplatte ergibt.

Im Betrieb wird in bekannter und daher an dieser Stelle nicht im einzelnen zu erläuternder Weise die Ankerstange 1 durch Anziehen der Mutter 11 (Fig. 1) vorgespannt. Danach wird der Drahtmattenverzug 5 bei mehreren benach­ barten vorgespannten Ankern angebracht und mit Hilfe der Befestigungselemente in Gestalt der Ankerplatten 14 mit dem Gebirge verspannt. Dazu dienen die Muttern 21, die nach dem Überstülpen der Verzugmatten und der Ankerplat­ ten 14 auf die Ankerenden angezogen werden. Bei ein­ setzendem Gebirgsdruck verformt sich der Verzug zwischen benachbarten Ankerstangen, wodurch sich die eingespannten Drähte an die gewölbten Flächen 17 anlegen.

Claims (6)

1. Streckenausbau im Berg- und Tunnelbau mit Längs- und Querdrähte aufweisenden Matten und Gebirgsan­ kern, welche jeweils eine mit dem Gebirge verspann­ bare oder verklebbare Ankerstange, einer Anker­ platte, die auf dem freien Ankerende mit Hilfe einer Befestigung, vorzugsweise einer Mutter an­ bringbar und verspannbar ist, sowie ein Befesti­ gungselement aufweist, das eine nach außen gerich­ tete Wölbung und einen Rand aufweist, mit dem es die Matten unterstützt, wobei auf der Rückseite des Befestigungselementes eine als Widerlager seiner Verspannung dienende Gegenlagefläche vorgesehen ist, die eine Ausnehmung des Ankerstangenendes um­ gibt, dadurch gekennzeichnet, daß als Be­ festigungselement eine schüsselförmige Ankerplatte (14) dient, bei der der Schlüsselrand (15) nach außen gewölbt ist und die Matten unterstützt, wäh­ rend die Schüsselrückseite das Widerlager für die der Verspannung dienenden Gegenlagerfläche (17) bildet, wobei die Schüsselwand in sich geschlossen oder mehrfach unterbrochen ist, sowie nach innen und vorn vorspringt und der Schüsselrand (15), die Schüsselwand (18), sowie der abgeflachte aus­ gebildete Schüsselboden (19) konzentrisch zur Aus­ nehmung (23) verlaufen.

2. Streckenausbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rand (17), die Wand (18) und der Boden (19) zur schüsselförmigen Ankerplatte (14) konzentrisch zu einer Ausnehmung (23) für das An­ kerstangenende (9) verlaufen.

3. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (15) aus einem Rundstahlring (29, 30) und die Wand sowie der Boden aus Profileisenabschnitten (31-34; 36) bestehen, die zu einer Baueinheit (14) miteinander ver­ schweißt sind.

4. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (14) aus einer gekümpelten Platte besteht.

5. Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (14) aus einer Blechronde besteht.

6. Verfahren zum Einbringen von Streckenausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß nach dem Verspannen der Anker (1) mit Hilfe von Kalottenplatten (8) die Verzugmatten (5) über die Ankerenden stülpt und danach die Verzug­ matten (5) mit Hilfe der Ankerplatten (14) ver­ spannt werden.