DE3153228C2 - Ringausbau für Schächte aus übereinander angeordneten, keine Stahlummantelung aufweisenden Betonringen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringausbau für Schächte gemäß dem Oberbegriff des Anspr; "hes 1.

Mit einem solchen Ausbau werden vorzugsweise Tagessenächte, und zwar ihr im Gefrierverfahren niedergebrachter Teil ausgebaut. Bei dem hierfür früher üblichen, gebirgsverbundenen Schachtringausbau in Tübbingen ging man davon aus, daß die Schächte durch vorher festgelegte Sicherheitspfeiler nicht von den durch den Abbau ausgelösten Gebirgsbewegungen erfaßt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Schachtringausbau nimmt man dagegen nicht nur die Gebirgsbewegungen auf, die man auch schon früher nicht vermeiden konnte. Man trägt auch diejenigen Gebirgsbewegungen ab, welche durch den im Bereich des Schachtes umgehenden Abbau ausgelöst werden. Das gelingt durch die meistens aus einer Asphaltmasse bestimmter Zusammensetzung bestehende Gleitschicht. Diese trennt den tragenden Schachtausbau von dem Gebirge, der sich in den Stoßfugen der einzelnen Ringe den Krümmungen in der Schachtachse anpassen kann, welche durch die schwebenden Bewegungen des Gebirges ausgelöst werden. Außerdem muß ein solcher Schachtringausbau noch diejenigen Eigenschaften aufweisen, die der Stahlbetontübbingausbau bereits besitzt. Dazu gehört vor allem die Abdichtung des Schachtes bei dem geforderten Ausbauwiderstand.

Die Erfindung geht von der grundsätzlichen Problematik her von einem bekannten Betonringausbau für Schächte aus. Hierbei wird die Abdichtung des Schachtes mit einem geschlossenen Stahlzylinder gewährleistet, der mit der Gleitmasse hinterfüllt ist und in dem die aus Ort- bzw. Fertigbeton bestehenden Ringe des tragenden Ausbaus aufeinandergesetzt sind (DE-PS 11 67 777). In dem Stahlzylinder sind die Betonringe, welche einen Zylinderkörper bilden, voneinander unabhängig sowohl in Richtung der Schachtachse als auch untereinander unter einseitigem Öffnen der Fugen verkippend beweglich. Dadurch ist es möglich, ohne Verlust der Dichtigkeit des Schachtes Krümmungen der Schachtröhre und in begrenztem Umfang auch Stauchungen sowie Längungen aufzunehmen.

Ein solcher Stahlzylinder unterliegt andererseits erheblichen Beanspruchungen. Dem muß man durch Verwendung eines Materials mit großer Bruchdehnung und ausreichender Festigkeit bei hoher Fließgrenze, sowie

ίο durch besondere Ausbildung des Schachtausbaus im einzelnen Rechnung tragen. Einerseits nämlich muß der Stahlzylinder innen in seiner gesamten Länge glatt ausgeführt werden. Andererseits muß zwischen dem Stahlzylinder und dem betreffenden Betonausbau eine dünne, weitere Gleitschicht angebracht werden, weiche die Relativbewegungen zuläßt, die sich bei den beschriebenen Verformungen der Schachtröhre zwischen dem tragenden Ausbau und dem Stahlzylinder einstellen. Im Ergebnis ist daher ein sachgerechter Betonringausbau dieser Art mit erheblichen technischen Aufwänden verbunden, zumai sich der Ausbau bei den üblichen Schachtringmessungen häufig nicht als Ganzes und auf einmal einbringen läßt
Im Betrieb zeigt sich ferner, daß in den Stoßfugen an den Betonringen erhebliche Kantenpressungen auftreten. Hiergegen sind bekanntlich Betonieile sehr empfindlich, weil dadurch der Beton örtlich mit hohen Schubkräften belastet wird, die zur Bildung von Rissen oder von abplatzenden Teilen Anlaß geben.

Bei dem bekannten, nach dem vorstehend beschriebenen Prinzip ausgebildeten Schachtringausbau ist es auch bekannt (Glückauf 103 (1967) 12, 553, 560 - 553, 554, insbesondere Abbs. 1 und 2 —), Verbindungsgelenke zwischen den Betonringen vorzusehen. Dazu weisen die Betonringe jeweils einen inneren und einen äußeren Stahlmantei aus U-Profilabschnitten auf. Benachbarte Betonringe dieser Art stützen sich mit den radial orientierten Flanschen der Stahlmäntel aufeinander ab. Die aufeinander abgestützten Stahlflanselien sind vernietet und bilden auf diese Weise eine Abdichtung gegen die Gleitschicht.

Der innere und der äußere Stahlmantel stellen einen erheblich höheren Aufwand gegenüber Ausbauringen dar, welche als Vollbetonringe ausgebildet sind, d. h. aus einem nicht bewehrten Beton bzw. aus Stahlbeton bestehen. Es kommt hinzu, daß der innere Stahlmantel gegen Korrosionen sowie gegen Wasserdruck empfindlich ist und daher nur schwer gegen Undichtigkeiten während der verhältnismäßig langen Standdauer von Tagesschichten geschützt werden kann. Vollbetonringe sind dagegen wasserdicht ausführbar und unterliegen keiner Korrosion.

Der vorbezeichnete, vorbekannte Ausbau hat außerdem praktisch nur innerhalb der durch die Nietverbindüngen gegebenen Grenzen die Möglichkeit, sich in der beschriebenen Weise den im Zuge der Gebirgsbewegungen einstellenden Verformungen der Schachtröhre anzupassen. Sie reicht zwar aus, um die innerhalb eines Schachtsicherheitspfeilers auftretenden Gebirgsbewegungen auszugleichen, die u. a, durch den sich stark verflachenden Grenzwinkel in den schwimmenden Gebirgsschichten bedingt sind. Ohne Schachtsicherheitspfeiler müssen aber Gebirgsbewegungen und demzufolge Verformungen der aus den Betonringen bestehenden, tragenden Schachtsäule unterstellt werden, welche die beschriebenen Verbindungen überlasten.

Es ist bereits bekannt (DE-OS 29 22 327; DE-AS 28 08 387), aufbauend auf den oben beschriebenen

Schachtringausbauformen Verbindungsgelenke mit relativ geringer Biegesteifigkeit in den horizontalen Fugen vorzusehen. Bei einem derartigen Ausbau sind die Betonringe ebenfalls mit einem inneren und einem äußeren Stahlmantel versehen. Die Mäntel sind an der. radialen Ringflächen mit scheibenförmigen Stahlflanschen verbunden. Diese Flansche sind Teile elastischer Ringe, welche die beschriebenen Verbindungsgelenke bilden.

Wie bekannte Rechnungen (Nachrichten für den Bergbau der GHH, Sterkrade Heft 1 »Die Stabilität gleitender Schachtrohre als Gelenkkette«) nachgewiesen haben, knickt ein derartiger Ausbau unter bestimmten Bedingungen nicht aus. Dazu muß hauptsächlich die Forderung erfüllt werden, daß das Gewicht des Ausbaus seinen Auftrieb in der Gleitschicht nicht übersteigt. Die Ausbildung der Verbindungsgelenke ist außerdem relativ kompliziert, weil diese nicht nur die elastisch nachgiebigen Glieder einer Gelenkkette bilden sollen, sondern auch noch die Abdichtung des Schachtes an den horizontalen Stoßfugen des tragenden Ausbaus herbeiführen müssen.

Bei einem anderweitig bekannten Betonringausbau für Schächte (Zeitschrift »Glückauf« 117 (1981) Nr. 7, 374 und 375) werden die aufeinander folgenden stahlarmierten Schüsse des Schachtausbaus mit zwei Winkelprofilen verbunden, welche jeweils mit einem Schenkel in eine der die jeweilige Ringfuge begrenzenden Stirnflächen benachbarter Betonringe einbetoniert sind. Die nicht einbetonierten Schenkel benachbarter Betonringe sind an ihren freien Enden miteinander verschweißt. Allerdings sind hierbei die einzelnen Schüsse nicht gelenkig miteinander verbunden, da die Flansche nicht nur miteinander verschweißt, sondern auch noch miteinander verschraubt sind.

Der eingangs beschriebene, gattungsmäßige Schachtausbau verwendet keinen durchgehenden geschlossenen Stahlblechmantel und ist dennoch wasserdicht, wobei auch auf die bekannte Stahlummantelung der einzelnen Betonringe verzichtet werden kann.

Das ermöglicht die Verwendung der aus Vollbeton bestehenden Ringe zur Abdichtung des Schachtes zwischen den Stoßfugen und erbringt einen wesentlich vereinfachten Gesamtaufbau des Ausbaus, der den technischen Aufwand senkt und die Arbeiten beim Einbringen des Ausbaus vereinfacht und beschleunigt. Die Verbindungsgeienke nutzen die Gleitschicht zusätzlich, indem sie die verkippende Beweglichkeit der Ringe herbeiführen. In den Stoßfugen und außerhalb der Verbindungsgelenke stützen sich die Betonringe jedoch nach wie vor aufeinander ab, wodurch die Knicksicherheit verbessert, die Kantenpressung aber durch das an sich bekannte Mittel der Quetschlagen vermieden wird.

Da man erfindungsgemäß nur noch im Bereich der Verbindungsgelenke Stahlteile einsetzt, muß man diese gegen Korrosionen schützen. Andererseits müssen die Betonringe trotz der Gelenke aufeinander abgestützt werden, um sich im Zuge von Krümmungen in der Schachtachse aufeinander abzuwälzen, wobei die Kantenpressungen durch die Quetschlagen ausgeschaltet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stahlteile zuverlässig gegen Korrosionen zu schützen, ohne die beschriebene Funktion der Verbindungsgelenke zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 srhematisch und im Längsschnitt den Abschnitt eines im schwimmenden Gebirge stehenden Tagesschachtes nach Auftreten einer Krümmung in der Schachtachse im Längsschnitt und

F i g. 2 die mit B bezeichnete Einzelheit der F i g. 1 im vergrößerten Maßstab.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 handelt es sich um den Erstausbau eines abgeteuften Schachtes. Der Gebirgskörper 1 wird im gefrorenen Zustand ausgebrochen, wodurch der Gebirgsstoß 2 entsteht. Dieser wird zunächst vorläufig, z. B. mit aufgespritztem Beton bei 3 gesichert. Die Sicherung dient zum Einbringen eines vorläufigen Ausbaus 4, der gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Formsteinen besteht, die zu Ringen zusammengesetzt sind. Da ein solcher Ausbau absatzweise eingebracht werden muß, ergibt sich jeweils in bestimmten Teufen ein Schachtfuß, der bei 5 dargestellt ist.

Sobald der Schacht vorläufig ausgebaut ist, wird der endgültige Ausbau eingebracht. Dieser be-;teht aus einzelnen Betonringen, die beispielsweise als Fertigteile in den Schacht abgelassen und aufeinandergesetzt werden. Diese sind in den F i g. 1 mit 6—10 bezeichnet. Zwischen den Betciringen 6—10 befinden sich Ringfugen 11, deren Ausbildung aus der vergrößerten Darstellung der F i g. 2 hervorgeht.

Danach sind die aus Beton bestehenden Stirnflächen 12 bzw. 13 jedes Betonringes Winkelprof.le eingelassen.

Diese aus Stahl bestehenden Profile sind mit einem Schenkel 14 bzw. 15 axial und mit dem dazu rechtwinkligen Schenkel 16 bzw. 17 radial im Ring orientiert. Sie dienen zur Befestigung einer Ringfeder 18, welche innerhalb der Stoßfuge und geTiäß dem Ausführungsbeispiel an den dem Schachtinneren zugekehrten Enden 19 bzw. 20 der Schenkel 16, !7 rnii je einer Kehinaht festgeschweißt ist. Die Ringfeder 18 besteht aus einem Flacheisen, das entsprechend der Ringform gekrümmt ist.
Die Schenkel 16 und 17 der Profile und die von dem Beton gebildeten Stirnflächen der Stirnseiten 12, 13 der Ringe stützen sich auf Flachsspanplatten ab. welche eine Quetschlage 21 bilden. Die Quetschlage reicht jedoch nicht ganz bis zur äußeren Mantelfläche 22 des tragenden Ausbaus, so daß eine äußere Ringnut 23 entsteht, in der eine Ringdichtung 24 liegt, die sich innen auf der Quetschlage 21 abstützt. Zwischen der Quetschlage 21 und der Ringfeder 18 befindet sich ein gemäß dem Ausführungsbeispiel als O-Ring 24a ausgebildeter weiterer Dichtring.

Beim Aufbau des tragenden Ausbaus setzt man die Betonringe, wie aus der Darstellung der Fig. 2 anhand der Stoßfuge zwischen den Betonringen 9 und 10 hervorgelv., aufeinander. Vorher hat man die Quetschlage 21 und die äußere Abdichtung 24 angebracht. Danach legt man die innere ilingdichtung 24.7 ein und befestigt im Anschluß daran die Ringfeder 18 mit den freien Enden 19,20. Diese liegen innerhalb von Aussparungen 25, 26 an der inneren Mantelfläche 27 der Betonringe und damit hinter dem späteren Schachtstoß. Die Aussparungen werden mit einer erstarrenden Vergußmasse 29 gefüllt, welche die Sta'ilteile abdeckt und so vor Korrosionen schützt. Nach Einbringen eines oder mehrerer Ringe hinterfüllt man diese mit einer Asphaltmasse, welche eine Gleitschicht 30 b'ldet. Diese ist zwischen dem vor-

b'j läufigen Ausbau 4 und den Betonringen 6—10 angeordnet. Die Abdichtung 24 und der Dichtring 24.7 sorgen dafür, daß der Schacht gegen von außen zusitzende Wasser und gegen das Eindringen der Asphaltmasse aus

der Gleitschicht 30 dicht bleibt, während zwischen den Stoßfugen II der Beton der Ringe diese Abdichtung gewährleistet.

Tritt eine Krümmung in der bei 32 gezeichneten Schachtachse auf, so werden die Betonringe 6—9 ver- 3 kippt, wobei sich die Ringfugen 11 an der Krümmungsaußenseite 33 öffnen, während an der Innenseite 34 die Ringfeder 18 auf Biegung und Stauchung belastet ist. Das einseitige öffnen der Ringfuge bei 33 führt zur Entlastung der Abdichtung 24, deren Rückstellkräfte je- io doch ausgleichend wirken und die Fuge zunächst dicht halten. Kantenpressungen treten nicht ein, weil diese durch die Quetschlagen 21 von den empfindlichen Stirnflächen 12,13 aus Beton ferngehalten werden. Der innere Dichtring 24a behält seine Dichtfunktion bei, wäh- 15 rend das Rückstellvermögen der Ringfeder 18 für eine bruchlose Verformung des Verbindungsgelenkes sorgt. Bei Tagesschächten üblicher Ausbildung kann man im allgemeinen mit Biegeradien von 3000 m rechnen. Den hierbei auftretenden Verformungen sind die beschrie- 20 benen Verbindungsgelenke ohne weiteres gewachsen.

Bei dem dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausbau ist auf der Mantelfläche 22 der Betonringe eine zusätzliche Abdichtung in Gestalt einer Polyäthylenfolie 35 vorgesehen. Diese Folien werden nach dem Einbringen der betreffenden Betonringe aufgebracht und beispielsweise an den Fugen, wie bei 36 schematisch dargestellt, miteinander verschweißt. Sie sorgen zusammen mit einem vorher auf die Außenfläche 22 aufgebrachten Anstrich 37 und einer zwischen dem Anstrich und der Folie 35 angebrachten Gleitschicht 38 für eine zuverlässige Abdichtung der Betonringe, wobei der Anstrich und die Gleitschicht 38 die Folie 35 gegen örtliche Überlastungen schützen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   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, welche vorzugsweise mit einer Gleitmasse hinterfüllbar ist, wobei die benachbarten Betonringe sich unter Bildung einer horizontalen Ringfuge aufeinander abstützen, wobei die horizontalen Ringfugen auf der der Ausbruchswandung abgewandten Seite durch Verbindungsgelenke überbrückt sind und die Verbindungsgelenke jeweils aus zwei Winkeiprofilen, von denen jeweils der eine Schenkel in eine der die jeweiligen Ringfugen begrenzenden Stirnflächen benachbarter Betonringe einbetoniert ist und der andere Schenkel die Fugenbegrenzung bildend is «iner Ausnehmung der dazugehörigen Stirnfläche des zugehörigen Betonringes angeordnet ist, und wobei ferner die nicht einbetonierten Schenkel benachbarter Betonringe an ihren freien Enden mit einer die mit einer Quetschlage versehenen Fuge überbrückenden Ringfeder verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (25,26) der Betonringe (9,10) mit einer Vergußmasse (29) verfüllbar sind.