DE3129662C2

DE3129662C2 - Betonringausbau für Schächte

Info

Publication number: DE3129662C2
Application number: DE19813129662
Authority: DE
Inventors: Dieter 4390 Gladbeck Thierse
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1988-09-29
Also published as: DE3129662A1

Abstract

Bei einem Ringausbau für Schächte, dessen vorzugsweise mit einer Gleitmasse hinterfüllter, aus übereinander angeordneten Betonringen bestehender tragender Ausbau gegen horizontale Beanspruchungen radial nachgiebig ausgebildet ist, wird mit dem Ziel der Vereinfachung des tragenden Ausbaues und der Schaffung einer Möglichkeit, die bei horizontalen Gebirgsbewegungen auf den tragenden Ausbau übertragenen Beanspruchungen bruchlos aufzunehmen, vorgesehen, daß die in Ringsegmente (6, 7) unterteilten Betonringe (2, 3) in den vertikal verlaufenden Fugen (8) Verbindungsgelenke (9) aufweisen, welche zusammen mit den Betonringen (2, 3) die Schachtabdichtung übernehmen und daß die Ringsegmente (6, 7) durch in den Vertikalfugen (8) angeordnete Quetschlagen (11) voneinander getrennt und unter Öffnen oder Schließen der Vertikalfugen (8) tangential beweglich sind.

Description

a) die Betonringe sind in an sich bekannter Weise aus mehreren Segmenten (6, 7) zusammensetzbar und sowohl die vertikalen Segmentfugen (8) als auch die horizontalen Ringfugen sind auf der der Ausbruchswandung abgewandten Seite durch Verbindungsgelenke überbrückt

b) Die Verbindungsgelenke bestehen jeweils aus zwei Vsinkelprofilen (z. B. 20, 21), von denen jeweils der eine Schenke! (22 bzw. 23) in eine der die jeweilige Fuge begrenzende Stirnfläche (z. B. 12, 13) benachbarter Betonringsegmente (6, 7) einbetoniert ist und der andere Schenkel (z. B. 18 bzw. 19), die Fugenbegrenzung bildend, in einer Ausnehmung der zugehörigen Stirnfläche (12 bzw. 13) des zugehörigen Segmentes (z.B. 6, 7) angeordnet ist, wobei die nicht einbetonierten Schenkel (18, 19) benachbarter Betonringsegmente (6, 7) an ihren freien Kanten K B. 17, i7') mit einem die mit einer Quetschlage (11 bzw. 27) versehene Fuge (z. B. 8) überbrückenden Metanfederband (10 bzw. 4) miteinander verschweißbar sind.

2. Ringausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Kanten (z. B. 17,17') der frei liegenden Schenkel (z. B. 18, 19) der Winkelprofile (20, 21) in Aussparungen (z.B. 30, 31) der Betonringsegmente (6, 7) hineinreichen, welche mit einer Vergußmasse (29) verfüllbar sind.

3. Ringausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Fugen (z. B. 8) an die Quetschlage (11 bzw. 27) eine zwischen ihr und der Bandfeder (10) angeordnete Banddichtung (24 bzw. 28) anschließt

4. Ringausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Ausbruchswandung zugewandten äußeren Mantelfläche (38) der Ringsegmente (6, 7) eine Folienabdichtung (41) aufgebracht ist

5. Ringausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Folienabdichtung (41) und der äußeren Mantelfläche (38) der Ringsegmente (6, 7) eine Gleitschicht und/oder eine ein Gleitlager für die Folienabdichtung (41) verwirklichender Anstrich (39) auf die äußere Mantelfläche aufgebracht ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringausbau für Schächte nach dem Oberbegriff des Anspruches I.

Mit einem solchen Ringausbau werden insbesondere Tagesschächte und zwar ihr im Gefrierverfahren niedergebrachter Teil ausgebaut. Während man bei dem vorher üblichen, gebirgsverbundenen Schachtringausbau in Stahltübbingen davon ausging, daß der Schacht durch einen vorher festgelegten Sicherheitspfeiler nicht von den durch den Abbau ausgelösten Gebirgsbewegungen erfaßt werden würde, hat man später gelernt, daß hauptsächlich wegen des im schwimmenden Gebirge sich stark verflachenden Grenzwinkels der Schachtausbau doch mehr oder weniger stark von Gebirgsbewegungen erfaßt und beeinträchtigt wird. Bei dem eingangs bezeichneten Ringausbau für Schächte nimmt man darüber hinaus auch solche Beanspruchungen des Aufbaus auf, welche durch den im Bereich des Schachtes umgehenden Abbau ausgelöst werden. Das ermöglicht die fehlende Verbindung des tragenden Ausbaues mit dem Gebirge und die in der Gleitschicht vorhandene Masse, mit der der tragende Ausbau

is hinterfüllt ist In ihr kann sich nämlich der Ausbau verformen und vermag sich auf diese Weise Krümmungen in der Schachtachse sowie Zerrungen und Dehnungen anzupassen, ohne undicht zu werden.
Die Erfindung geht aus von einem vorbekannten

μ Ringausbau dieser Art (DE-PS 11 67 777). Hierbei besteht der tragende Ausbau aus aufeinander gesetzten, allgemein zylindrischen Ringen, die als Fertigteile ausgebildet sind oder aus Ortbeton bestehen. Der tragende Ausbau ist in einem innen glatten Stahlblechmantel unter Einschaltung einer Gleitschicht oder eines deren Funktion übernehmenden Innenanstriches untergebracht Der Suhlblechmantel übernimmt die Funktion, den Schacht abzudichten, paßt sich aber der Bewegung des tragenden Ausbaus an, weil er sich bei Verkippung der Betonringe entsprechend verformen kann. Bei der horizontalen Relatiwerschiebung der Betonringe wird der Stahlblechmantel auch auf Scherung beansprucht und setzt daher einer solchen Verformung des tragenden Schachtausbaus einen entsprechend hohen Widerstand entgegen.

Der Stahlblechmantel muß deswegen einerseits aus einem Material hinreichend großer Bruchdehnung und ausreichender Festigkeit, z. B. air Stahlblechen von einige, z. B. von 5 mm Stärke mit hoher Fließgrenze

■to bestehen. Er muß ferner auf seiner Gesamtlänge innen glatt ausgebildet sein. Ein solcher Stahlmantel ist aufwendig und setzt einen erheblichen Aufwand beim Einbringen des Schachtausbaus voraus. Der Stahlmantel gestattet überdies wegen seines hohen Scherwiderstandes auch nur eine unbedeutende radiale Nachgiebigkeit des tragenden Schachtausbaus. Infolgedessen werden höhere Beanspruchungen in horizontaler Richtung nur mit der Gefahr von Überlastungen des tragenden Schachtausbaus aufgenommen.

Es ist bei einem solchen Aufbau ferner bekannt, zusätzlcih einen gebirgsverbundenen, jedoch wasserdurchlässigen Ausbau einzusetzen, der ebenfalls als tragender Ausbau dient und entsprechend dem Druckverhalten der durchteuften Gebirgsschichten begrenzt radial verformbar ausgebildet ist. Dieser äußere Teil des tragenden Schachtausbaus kann aus Formsteinen bestehen, welche durch Quetschlagen aus Flachsspanplatten voneinander getrennt sind (DE-OS 28 23 950). Dieser Ausbildung des tragenden Ausbaus aus zwei konzentrisch angeordneten Ausbauzylindern liegt die Vorstellung zugrunde, den äußeren aus Formsteinen bestehenden tragenden Ausbau als wasserdurchlässiges Sieb auszubilden, das Gebirgsdruck aufnehmen kann und die Abdichtung des Schachtes in herkömmlicher Weise mit dem Stahlzylinder vorzunehmen. Der hieraus entstehende tragende Ausbau ist außerordentlich aufwendig und vermeidet nicht die mit einem Stahlmantel verbundenen Nachteile.

Bei einem Verbundausbau aus lose aufeinandergestapelten Betonringen und einem Stahlmantel ist es bekannt, im Stahlmantel die aufeinanderfolgenden Stahlblechschüsse über Dehnungsgelenke miteinander zu verbinden (DE-OS 29 22 327). Diese bestehen aus Falten, die an den horizontalen Trennfugen der Stahlbetonringe angeordnet und wasserdicht ausgebildet sind. Für den Stollenausbau sind ferner Stahlbetontübbinge bekannt (DE-AS 10 16 206), die mit einer Panzerung als Dichtungshaut umgeben sind; zum Ausgleich von Setzbewegungen dienen dünne Flanschenbleche, die die Tübbinge in den horizontalen Fugen verbinden, wobei als Fugendichtung ein Dichtungsstreifen in der Verschraubung der Flanschenbleche benutzt wird. Bei einem weiter bekannten Stahl-Beton-Verbundausbau für Schächte (DE-OS 28 08 387) sind die benachbarten Schüsse eines die Betonringe umgebenden Stahlmantels mit Dehnungsgelenken verbunden, weiche aus wasserdicht angeschweißten Federringen bestehen. Alle bekannten Betor.ringausbauarten der beschriebenen Art sind jedoch nur mit einem den tragenden A\sbau aus Stahlbetonringen ergänzenden, entsprechend untergliederten und diese Ringe wasserdicht umgebenden Stahlblechmantel durchführbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen sich aus Betonringen zusammensetzenden Schachtausbau, der eingangs als bekannt vorausgesetzten Art so weiterzubilden, daß auch bei Verzicht auf den bei einem derartigen Ausbau in der Regel als Abdichtungselement verwendeten durchgehenden geschlossenen Stahlblechmantel ein wasserdichter Schachtausbau erreichbar ist, wobei auch auf eine Stahlummantelung der einzelnen Betonringe verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Verwendung der aus Vollbeton bestehenden Ringe zur Abdichtung des Schachtes zwischen den vertikalen Fugen ermöglicht den Verzicht auf den bisher erforderlichen Stahlmantel. Das erbringt einen wesentlich vereinfachten Gesaimtaufbau des Ausbaus, der den technischen Aufwand senkt und die Arbeiten zum Anbringen des Ausbaus vereinfacht und beschleunigt. Die Verbindungsgelenke übernehmen die Abdichtung der vertikal und horizontal verlaufenden Fugen zwischen den Ringsegmenten der Betonringe und nutzen die Gleitschicht zusätzlich, indem sie die tangentiale Bewegung cijr Betonringsegmente ermöglichen, ohne daß die Abdichtung verloren geht. In den vertikaler; Fugen und außtrhalb der Verbindungsgelenke stüUen sich die Betonringe über die Quetschlagen aufeinander ab, wodurch die erforderliche Festigkeit gewährleistet ist.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der erfindungsgemäße Betonausbau eine vorgegebene Nachgiebigkeit gegen horizontale bzw. radiale Beanspruchungen aufweist und sich die Ringsegmente bei derartigen Beanspruchungen gegeneinander bewegen können, ohne daß Kantenpressungen auftreten, die den Beton überlasten.

Vorzugsweise erleichtert man sich in den Verbindungsgelenken die Anbringung der Bandfedern mit den Merkmalen des Anspruches 2, durch die die beispielsweise mit Flacheisen verwirklichten Bandfedern an Ort und Stelle durchgehend /erschweißt werden.
Da sich die vertikale Fuge örtlich beim Einsetzen der Relativbewegung benachbarter Ringsegmente öffnet, kann eine vorher eingebrachte Abdichtung der Quetschlagen nicht mehr wirken, wenn die Öffnung ein Maß erreicht hat, bei dem der klaffende Teil der vertikalen Fuge die Rückstellkraft der Dichtung übersteigt. Deswegen und um sich nicht allein auf die Dichtigkeit der Bandfeder verlassen zu müssen, ist die Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 3 vorgesehen, bei der sich an die Flachsspanplatten bestehenden Quetsch-[Ci lagen eine weitere Dichtung anschließt, bevor die Ringfeder folgt

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 in abgebrochener Darstellung zwei in der Vertikale aufeinanderfolgende Betonringe eines Ringausbaus für Schächte gemäß der Erfindung, wobei eine - vertikale Fuge zwischen den Ringsegmenten in Ansicht dargestellt ist,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-Il der F ig. 1,

F i g. 3 in der F i g. 1 entsprecheiw-.-r Darstellung dip Anwendung des erfindungsgemäßen R.ngausbaus auf die Reparatur eines Tübbingschachtes in Fig.2 entsprechender Darstellung und

F i g. 4 eine Abänderung gegenüber der F i g. 3 in der Darsteüungsweise der F i g. 2.

!n F i g. 1 ist lediglich der tragende Ringausbau 1 wiedergegeben. Er besteht aus zylindrischen Betonringen 2, 3, welche in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise jo aufeinander gesetzt sind. Die Betonringe 2, 3 sind mit einem ringförmigen Metallfederband 4 aufeinander abgestützt, welches ein Verbindungsgelenk bildet, das allgemein mit 5 bezeichnet ist. Dieses Verbindungsgelenk ermöglicht es den Ringen 2, 3 sich unter einseitigem öffnen der Stoßfuge verkippend gegeneinander zu bewegen, ohne daß die Verbindung verloren geht. Die Ringe 2, 3 sind ihrerseits in Segmente unterteilt, von denen in F i g. 1 lediglich zwei Ringsegmente 6, 7 des Betonringes 3 wiedergegeben sind. Zwischen den Ringsegmenten 6, 7 befindet sich eine ver*ikale Fuge 8. Die Betonringe 2, 3 übernehmen die Abdichtung des Schachtes zwischen den Verbindungsgelenken 5 und den vertikalen Fugen 8, weil sie aus Vollbeton bestehen, der seinerseits wasserundurchlässig ■»5 ausgebildet werden kann bzw. durch zusätzliche Maßnahmen gegen zusitzendes Wasser abgedichtet werden kann, was im Zusammenhang mit den F i g. 3 und 4 erläutert wird. In den horizontalen und vertikalen Fugen dichten dagegen die Verbindungsgelenke 5 bzw. so die Verbindungsgelenke 9 ab, die den Verbindungsgelenken 5 entsprechen. Die Ausbildung der vertikalen Fuge ergibt sich insbesondere aus der Darstellung r>er F i g. 2.

Hiernach überbrückt ein Federband 10 die Vertikalfuge 8. Radial nach außen schließt sich eins vertikale Quetschlage 11 an, auf der sich die aus Beton bestehenden radialen Stirnflächen 12,13 der benachbarten Ringsegmente 6, 7 aufeinander abstützen. Diese Quetschlage kam aus Flachsspanplatten bestehen. Radial nach außen schließt sich an die Quetschlage 11 eine äußere Bänddichtung 14 an. In der Einbaulage der Ringsegmente dichtet sie die Fuge 8 gegen die Hinterfüllung aus einem u.a. Asphalt enthaltenden Werkstoff ab, der eine Zwischenschicht 15 bi'det. Die Zwischenschicht scMießt den tragenden Ausbau an die Schachtstöße 16 an, die meistens mit einem vorläufigen Ausbau gesichert sind, nachdem sie durch den Ausbruch im gefrorenen Gebirge hergestellt worden sind. Diese

Einzelheiten sind in der F i g. 2 nicht wiedergegeben.

Gemäß dem dargestellten Ausfü'.rungsbeispiel ist das Federband 10 mit seinen Enden an den freien Kanten 17 bzw. 17' von Profilschenkeln 18 bzw. 19 je eines Winkelprofils 20, 21 angeschlossen, nämlich verschweißt. Die Winkelprofile 20 und 21 sind kongruent. Es handelt sich um Winkelprofile, deren innere Winkelschenkel 22, 23 senkrecht zu den Flächen 12,13 verlaufen und in den Beton eingebettet sind. Die Ringsegmente bestehen aus Vollbeton, der armiert sein kann. Die Schenkel 18 und 19 stützen sich ihrerseits auf einem Teil der Quetschlage 11 ab, die an einer inneren schnurförmigen Banddichtung 24 endet.

Die freien Enden des Federbandes 10 sind mit den ringförmigen Federbändern 4 der Verbindungsgelenke 5 verschweißt, was in der Darstellung der F i g. I bei 25 gezeichnet ist. Im übrigen sind die Verbindungsgelenke 5 wie die Verbindungsgelenke 9 ausgebildet.

Das heißt, daß sich an die Bandfeder 4 eine schnurförmige Dichtung 26 anschließt, die vor dem inneren Ende einer ebenfalls aus Flachsspanplaiten gebildeten Quetschlage 27 liegt, an die sich nach außen eine Banddichtung 28 anschließt.

Bei einsetzendem Gebirgsdruck und entsprechender Belastung des Ausbaus kann sich jeder Betonring 2, 3 horizontalen bzw. radialen Kräften dadurch anpassen, daß sich unter entsprechender Verformung des Federbandes 10 die betreffende Fuge 8 öffnet bzw. unter Belastung der Quetschlage schließt.

Infolge der Dichtungen 14 und 24 in den vertikalen jo Fugen und den Dichtungen 26 und 28 in den horizontalen Fugen wird das Eindringen von Vergußmasse IS bzw. Wasser aus den Schachtstößen 16 verhindert.

Nach dem Festschweißen des Federbandes 10 und 4 werden diese mit Hilfe einer Vergußmasse 29 nach außen abgedeckt. Die Vergußmasse befindet sich tn einer Aussparung 30 bzw. 31 der dem Schachtinneren zugekehrten Mantelfläche 32 jedes Segmentes 6 bzw. 7. Eine entsprechende Aussparung ist im Bereich der Verbindung 5 vorgesehen und läßt sich ebenfalls mit einer Vergußmasse verschließen. Korrosionen der Federn sind daher nicht zu befürchten.

Wenn der tragende Ausbau infolge einer Krümmung in der Schachtachse örtlich Pressungen bzw. Zerrungen unterworfen wird, gibt das Federband 4 entsprechend nach, verhindert aber das Undichtwerden des Schachtausbaus.

Am Beispiel der Fig.3 und 4 ist die Sanierung eines Tübbingausbaus schematisch dargestellt. Der Tübbingausbau 35 besteht aus miteinander verschraubten und innen geflanschten Stahltübbingen, zwischen denen und dem anstehenden Gebirge 36 ein Hohlraum 37 entstanden ist, der sich in der Regel mit Wasser oder einem fließfähigen Material aus dem Gebirge füllt. Der unter entsprechend hohen Belastungen stehende Tübbingausbau 35 wird mit dem tragenden Ausbau gemäß der Erfindung verstärkt. Die in tangentialer Richtung aufeinanderfolgenden Ringsegmente sind wiederum mit 6 und 7 bezeichnet. Auf der äußeren Mantelfläche 38 der Ringsegmente ist ein Anstrich 39 vorgesehen, an den sich eine Schicht 40 aus einem Gleitmittel anschließt, das eine 7.. B. aus Polyäthylen bestehende Folienabdichtung 41 aus Kunststoff von dem Beton des Ringsegmentes trennt. Diese Folienabdichtungen 41 sind bei 42 mit einer Dichtmasse aneinander angeschlossen und abgedichtet. Die Hinterfüllung 43, die zwischen den Tübbingen 35 und dem tragenden Ausbau angebracht ist, wird auf diese Weise vom tragenden Ausbau getrennt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig.4 wird auf die Folienabdichtung 41 ein Vlies 44 aufgebracht, das eine Dränage ermöglicht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ringausbau für Schächte, bestehend aus übereinander angeordneten keine Stahlummantelung aufweisenden Betonringen, die übereinander angeordnet eine gegenüber radial zur Schachtachse auf sie einwirkenden Belastungen nachgiebige Schachtsäule bilden, weiche vorzugsweise mit einer Gleitmasse hinterfüübar ist, gekennzeichnet d u r c h die Vereinigung der folgenden Merkmale,