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Die Erfindung betrifft eine Gebirgsverfestigungs-
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patrone, insbesondere für den Einsatz im untertägigen Berg- und Tunnelbau,
bestehend aus mindestens zwei Kammern, die unterschiedliche, miteinander vorzugsweise
verschäumbare Klebemischungen enthalten und deren Kammerwände aus über eine Zerstöreinrichtung
mechanisch zerstörbarem Material gefertigt sind.
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Gebirgsverfestigungspatronen werden insbesondere im untertägigen
Bergbau eingesetzt, um zum Auslaufen neigende Kohle oder lockere Gebirgsteile zu
verpressen bzw. zu verkleben. Hierzu werden mit Hilfe von Pumpen oder der erwähnten
Gebirgsverfestigungspatronen chemische Substanzen in ein Bohrloch ein- und zur chemischen
Reaktion gebracht. Im Rahmen der chemischen Reaktion kommt es zu einer wesentlichen
Volumensvergrößerung, so daß die beschriebenen klebefähigen Substanzen in das Gebirge
bzw. die Kohlen schlechter eindringen und die lockeren Partikel bzw. Teile mit einander
verbinden. DitL bekannten Patronen (DE-PS 20 65 472.2) bestehen aus zwei Schläuchen
unterschiedlichen Durchmessers, die ineinandergesteckt und deren Ende über Clipse
oder ähnliche Befestigungsmittel miteinander dicht verbunden sind. Diese Gebirgsverfestigungspatronen
mit in den beiden Kammern enthaltenen chemischen Substanzen werden in das vorbereitete
Bohrloch eingebracht und dann über Hilfsmittel wie beispielsweise Bohrstangen oder
Holzstangen zerstört, so daß sich beide Substanzen miteinander mischen und reagieren
können. Dabei kann inlr Regel nicht sichergestellt werden, daß beide Substanzen
über die gesamte Länge der Patrone wirksam miteinander gemischt bzw. vermischt werden,
so daß häufig die Gebirgsverfestigungspatronen nur teilweise oder überhaupt nicht
richtig
wirksam werden. Hinzukommt, daß praktisch wie jedes einzelne
Bohrloch Stangen mittransportiert und vorgehalten werden müssen, die häufig aufgrund
der untertägigen beengten Verhältnisse nicht richtig, d.h. über ihre gesamte Länge
einsetzbar sind.
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Aus den beschriebenen Gründen werden daher heute nach wie vor häufig
Pumpen eingesetzt, die beide Substanzen in das Bohrloch einbringen und dort reagieren
lassen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die mit der Gebirgsverfestigung beschäftigten
Personen leicht beim Einfüllen der Substanzen in die Pumpe mit diesen in Berührung
kommen, so daß Verletzungen auftreten. Problematisch ist weiter, daß derartige Pumpen
aufgrund der unterschiedlichsten Vorkommnisse häufig ausfallen. Bei nicht hundertprozentig
genauer Einhaltung der Gebrauchsanweisung kommt es häufig zur Funktionsunfähigkeit
der Pumpen, da diese durch die chemischen Substanzen verstopft und verklebt werden.
Dasselbe passiert ebenfalls mit den Zufuhrschläuchen. Die Pumpen müssen mit einem
hohen Arbeitsaufwand repariert werden, während die Schläuche in der Regel nicht
mehr gebrauchsfähig sind. Darüber hinaus ist das Einbringen der chemischen Substanzen
mit Hilfe einer Pumpe nur dann wirksam, wenn ein entsprechend dichter Bohrlochverschluß
vorhanden ist bzw. zur Verfügung steht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gebirgsverfestigungspatrone
so auszubilden, daß sie den Einsatz von Pumpen völlig überflüssig macht, indem die
beiden Komponenten beim Zerstören der Kammern sicher und über die gesamte Länge
der Patrone miteinander gemischt werden und indem die Patrone für die verschiedensten
Einsatzfälle leicht zu handhaben und zu transportieren ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zerstöreinrichtung
innerhalb der Kammern angeordnet ist, mit den Kammerwänden an den oberen Kammerenden
fest verbunden und durch im Boden der Kammern belassene Ausnehmungen durchführbar
ist.
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Bei einer derart rusgebildeten Gebirgsverfestigungspatrone ist sichergestellt,
daß diese nach dem Einbringen in das Bohrloch über ihre gesamte Länge so zerstört
wird, daß die in den weiden Kammern vorgehaltenen chemischen Substanzen, d.h. die
Füllung der Patrone, wirksam gemischt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die
innerhalb der Patrone mitgeführte Zerstöreinrichtung praktisch durch beide Kammern
und diese zerstörend und miteinander mischend in Richtung Boden der Patrone gezogen
wird. Da die Kammerwände als solche erhalten bleiben und nur aufgerissen werden,
wirken diese gleichzeitig noch vorteilhaft beim Durchmischungsvorgang mit und erhöhen
somit den Mischerfolg.
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Damit ist eine Patrone geschaffen, die praktisch unabhängig von ihrer
Länge günstig im untertägigen Bergbau einsetzbar ist, keinerlei Zusatzeinrichtungen
bedarf, die zu einer zusätzlichen Beanspruchung bzw. Komplizierung des Bohrlochverschlusses
führen können bzw. müssen.
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Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Zerstöreinrichtung
als Reißdraht auszubilden, der mittig der Kammern verläuft und mit den Kammerwänden
an einer Schwachstelle verbunden ist. Diese Schwachstelle ist am oberen Kammerende
ausgebildet und erleichtert das Aufreißen der Kammerwände und damit den Beginn des
Durchmischungsvorganges. Ein derartiger Reißdraht ist einfach innerhalb der Patrone
unterzubringen, stellt keine Transporterschwernis dar und
erleichtert
aufgrund seiner Ausbildung die Formgebung des Bohrlochverschlusses, durch den der
Reißdraht hindurchgeführt werden muß.
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Eine besonders günstige Ausbildung der Patrone bzw.
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der Kammerwände, die eine gleichmäßige und gewollte Zerstörung der
Kammerwände gewährleistet, ist erfindungsgemäß darin zu sehen, daß die Kammerwände
von der Schwachstelle ausgehend spiralförmig umlaufende Reißnähte aufweisen. Beim
Betätigen des Reißdrahtes werden bei einer derart ausgebildeten Patrone die Kammerwände
beider Kammern aufgerissen und vom Reißdraht mit in Richtung Verschluß bzw. Boden
gezogen. Aufgrund der spiralförmigen Ausbildung der Reißnähte entstehen spiralförmige
Gebilde, die wie erwähnt zu einer Verbesserung des Durchmischungsvorganges zusätzlich
beitragen.
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Das Einführen der erfindungsgemäßen Gebirgsverfestigungspatrone in
das vorbereitete Bohrloch wird dadurch sichergestellt und gleichzeitig ein sicheres
Aufreißen bzw. Aufschlitzen der Patronenwände, daß die oberen Kammerenden hutförmig
ausgebildet und mit den Kammerwänden über eine als Schwachstelle ausgebildeten Naht
verbunden sind. Je nach ihrer Ausbildung können die hutförmigen Enden ebenfalls
zu einer Verbesserung des Durchmischungsvorganges beitragen.
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Nach einer besonders zweckmäßigen Ausbildung der Gebirgsverfestigungspatrone
ist der Boden beider Kammern von dem das Bohrloch abdichtenden Bohrlochverschluß
gebildet. Durch die Verbindung von eigentlicher Patrone und Bohrlochverschluß wird
die Stabilität der Gebirgsverfestigungspatrone erhöht. Darüber hinaus wird die Durchführung
des Reißdrahtes bzw. der Zerstöreinrichtung
erleichtert, weil der
Bohrlochverschluß naturgemäß stabiler ausgeführt ist, da er sich innerhalb des Bohrloches
dieses abdichtend verspannen lassen muß.
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Soll der Bohrlochverschluß wiederverwendbar sein, so ist es von Vorteil,
wenn die Verbindungsstellen zwischen den Kammerwänden und dem Bohrlochverschluß
eine Abrißstelle oder ähnliches aufweisen.
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Eine besonders günstige Verbindung der Patrone mit dem Bohrlochverschluß
ist erfindungsgemäß darin zu sehen, daß als Boden beider Kammern eine zusammen mit
einem Dichtring, einer Klemnscheibe und einer Flügelschraube den Bohrlochverschluß
bildenden Konterscheibe dient.
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Ein derartiger Bohrlochverschluß kann volldichtend im Bohrloch verspannt
werden, so daß ein günstiges und einfaches für die Zerstörung der Gebirgsverfestigungspatrone
notwendiges Widerlager gegeben ist.
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Darüber hinaus kan ein derartiger Bohrlochverschluß in vorteilhafter
Weise wiederverwendbar ausgebildet werden, indem die Kle.nmscheibe mit Hilfe der
Flügelschraube in Richtung Sie Patrone tragender Konterscheibe, die sich im bohrloch
verhakend ausgebildet ist, verschiebbar und den Dichtring zusammen- und gegen die
Bohrlochwandung pressend angeordnet ist. Durch das Gegeneinanderbewegen von Klemmscheibe
und Konterscheibe wird der Dichtring beansprucht und dichtend gegen die Bohrlochwandung
gepreßt, so daß der Bohrlochverschluß einmal innerhalb des Bohrloches ausreichend
verspannt und gleichzeitig eine vorteilhafte Dichtung erreicht ist.
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Zur Erleichterung der Handhabung der mit einem Bohrlochverschluß
eine Baueinheit bildenden Patrone ist es vorteilhaft, daß der Reißdraht durch den
Bohrlochverschluß
hindurchgeführt ist und endseitig eine Griffschlaufe
aufweist. Die Griffschlaufe erleichtert das Herausziehen des Reißdrahtes aus der
Patrone, wobei gleichzeitig die Kammerwände mit in Richtung Bohrlochverschluß bewegt
bzw. gezogen werden Eine wirksame Abdichtung der Durchführungsstelle des Reißdrahtes
durch den Boden bzw. die Konterscheibe wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß der Reißdraht mit dem Boden beider Kammern oder der Konterscheibe über eine
leicht zerstörbare Schweiß stelle verbunden ist. Beim Transport und bei der Einbringung
der Gebirgsverfestigungspatrone reicht eine derartige Dichtung aus, die dann beim
Herausziehen des Reißdrahtes aus der Patrone zwar zerstört wird, aber immer noch
eine weitgehende Abdichtung dieser Stelle gewährleistet.
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Nach einer weiteren Ausbildung ist die Ausnehmung im Boden oder in
der Konterscheibe über eine den Reißdraht umhüllenden Dichthülse verschließbar.
Eine derartige Dichthülse bietet den Vorteil, daß sie auch beim Durchziehen des
Reißdrahtes noch eine wirksamere Abdichtung dieser Stelle mit sich bringt, so daß
von den chemischen Substanzen bzw. der Füllung Teile nicht nach außen, insbesondere
nicht in den eigentlichen Bohrlochverschluß eindringen können.
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Die Gebirgsverfestigungspatronen weisen in der Regel immer gleiche
Abmessungen auf. Dies hat insbesondere beim Verfestigen der Kohle und der Hangendbereiche
den Nachteil, daß die Lage der Klebestellen nicht immer in den Bereich hineingelegt
werden kann, wo eine Verfestigung durch Klebung notwendig ist. Um eine in der
Länge
variierbare Gebirgsverfestigungspatrone vorhalten zu können, sieht die Erfindung
daher vor, daß die aus mehreren Kammern bestehende Patrone in Längsrichtung durch
Zwischenstücke unterteilt ist, die keine Füllung aufweisen. Die Gebirgsverfestigungspatrone
kann somit in Rollenform transportiert und angeliefert werden, um dann den jeweiligen
Gegebenheiten entsprechend abgelängt zu werden. Dies führt nicht nur zu einer Erleichterung
des Transportes, sondern erübrigt gleichzeitig das Vorhalten unterschiedlich langer
bzw.
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ausgebildeter Patronen.
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Um das Ablängen der Zwischenstücke ohne Füllung aufweisenden Patronen
zu erleichtern, sind die Kammerwände beider Kammern im Bereich der Zwischenstücke
miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt. Dies erleichtert das Durchtrennen
der Patrone in diesem Bereich, wobei eine zusätzliche Erleichterung dadurch möglich
ist, daß die Zwischenstücke, durch die mittig der Reißdraht verläuft, eine radial
verlaufende Reiß-oder Schnittnaht aufweisen. Hierdurch ist. sogar eine Abtrennung
ohne Hilfsmittel möglich, wobei lediglich der Reißdraht anschließend mit Hilfe geeigneter
Hilfsmittel gekürzt bzw. abgeschnitten werden muß.
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Zur Erleichterung und zur Absicherung des Transportes sowie gegebenenfalls
zur Erhöhung des Klebeeffektes ist erfindungsgemäß vorgesehen, der Patrone einen
aus Jute bestehenden Schutzmantel zuzuordnen. Dieser Schutzmantel, der die Kammerwand
der äußeren Kammer umhüllt, ermöglicht die Anbringung der spiralförmigen oder anders
ausgebildeten Reißnähte, da er zu einer Stabilisierung des Außenmantels beiträgt.
Da er die sich miteinander verbindenden und reagierenden Komponenten
der
Füllung durchläßt, behindert er diesen Vorgang nicht, führt aber zugleich aufgrund
seiner Ausbildung zu einer Verbesserung des Klebeeffektes und zusätzlich dazu, daß
die Patrone sich nach dem Einbringen in das Bohrloch schon leicht festsetzt und
verhakt.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine umweltfreundliche
und handhabungsfreundliche Gebirgsverfestigungspatrone zur Verfügung gestellt wird,
die eine sichere Durchmischung der beiden in den Kammern vorgehaltenen Komponenten
gewährleistet und eine Verklebung bzw. Verfestigung über die gesamte Länge der Patrone
erbringt. In Vorteilhafter Weise ist eine derartige Patrone mit einem Bohrlochverschluß
zu verbinden, der während des Zerstörungsvorganges der Patrone das Bohrloch wirksam
abdichtet und zugleich nach dem Aushärten der Füllung der Patrone zurückgewonnen
werden kann, d.h. mehrfach eingesetzt werden kann. Aufgrund der umweltfreundlichen
Ausbildung und der gleichmäßigen Vermischung beider Komponenten über die Länge der
Patrone sind derartige Gebirgsverfestigungspatronen sowohl den bisherigen Gebirgsverfestigungspatronen
als auch dem direkt über Pumpen eingebrachten Verpreßmaterial weit überlegen. Da
sich der gesamte Vorgang in dem abgeschlossenen Bohrloch abspielt, ist eine Beeinträchtigung
des Bedienungspersonals wirksam verhindert. Über geeignete Mittel ist sogar sichergestellt,
daß über den Reißdraht keine eventuell zu Beschädigungen führende Substanz mit ausgetragen
wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
ist.
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Es zeigen: Fig. 1 eine in Längsrichtung geschnittene Gebirgsverfestigungspatrone,
Fig. 2 eine Gebirgsverfestigungspatrone im Querschnitt, Fig. 3 eine Seitenansicht-einer
als Reißkettenpatrone ausgebildeten Gebirgsverfestigungspatrone, Fig. 4 die Spitze
der Gebirgsverfestigungspatrone im Detail und Fig. 5 einen Teilschnitt im Bereich
der Befestigung von Reißdraht und Kammerwand.
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Fig. 1 zeigt eine Patrone 1, die aus der äußeren Kammer 2 und der
inneren Kammer 3 besteht, die jeweils der mit Füllung 4 bzw. 5 versehen sind, in
ein Bohrloch 6 eingeführt. Dieses Bohrloch 6 ist über den Bohrlochverschluß 7 verschlossen,
so daß beim Zerstören der Patrone 1 und der chemischen Reaktion der Füllung 4 mit
der Füllung 5 und der damit verbundenen Volumenvergrößerung die Substanzen nur über
die Bohrlochwandung 8 in das anstehende Gebirge bzw. die Kohle eindringen können.
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Dadurch wird der gewünschte Verklebungseffekt bzw.
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Verfestigungseffekt erzielt.
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Innerhalb der Kammern 2, 3 ist die Zerstöreinrichtung 1oangeordnet,
die an dem oberen Kammerende 13 bzw.
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14 jeweils mit der Kammerwand 11 bzw. 12 verbunden ist.
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Die Verbindung erfolgt dabei im Bereich der Schwachstelle 15, so daß
beim Betätigen der Zerstöreinrichtung, die
als Reißdraht 18 ausgebildet
ist, die Kammerwände 11,12 wirksam eingerissen und zerstört werden, so daß die Füllungen
4,5 wirksam miteinander vermischt werden.
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Der Reißdraht 18 weist hierzu Drahtenden 19, 20 auf, die jeweils mit
den Schwachstellen 15 bzw. 15' verbunden sind.
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Der Boden 22, der eine Ausnehmung 23 zum Durchtritt des Reißdrahtes
18 aufweist, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Bohrlochverschluß 7. Bohrlochverschluß
7 und Patrone 1 sind miteinander verbunden und stellen eine Baueinheit dar. Der
Reißdraht 18 tritt über dem Bohrlochverschluß 7 hinaus und endet in einer Griffschlaufe
24, die das Betätigen der Zerstöreinrichtung 1o erleichtert.
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Der Bohrlochverschluß 7 besteht im dargestellten Beispiel aus der
Konterscheibe 29, dem Dichtring 30, der Klemmscheibe 31 und der über den Gewindeteil
33 mit der Konterscheibe 29 verbundenen Flügelschraube 32. Über das Gewindeteil
33 wird die Flügelschraube 32 gedreht und verschiebt dabei die Klemmscheibe 31 in
Richtung Konterscheibe. Dabei wird der Dichtring 30 zusammengequetscht und gegen
die Bohrlochwandung 8 gedrückt,so daß die gewünschte Abdichtung erfolgt.
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Die Ausnehmung 23 innerhalb der Konterscheibe 29 und der anderen
Teile des Bohrlochverschlusses 7 wird über eine Schweißstelle 35 bzw. eine Dichthülse
36 verschlossen, so daß beim Betätigen des Reißdrahtes 18 von der Füllung 4 bzw.
5 Teile nicht mit ausgetragen werden und somit eine Verstopfung der Ausnehmung und
damit eine Unbrauchbarkeit des Bohrlochverschlusses 7 wirksam verhindert wird. Die
Konterscheibe 29 weist, wie
Fig. 2 andeutet, Widerhaken 34 auf,
die ein Verklemmen der Konterscheibe bein Eindrehen des Bohrlochverschlusses 7 bewirken.
Bei Fig. 2 ist zu beachten, daß die Widerhaken 34 nicht auf dem Dichtring 30 sondern
vielmehr auf der Konterscheibe 29 ausgebildet sind, die im dargestellten Beispiel
praktisch mit dem Dichtring 30 abschließen, so daß nur die überstehenden Widerhaken
34 sichtbar werden.
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Fig. 3 verdeutlicht eine Ausbildung der Erfindung, bei der die Patronen
aus mehreren Patronenteilen 41, 43 44 besteht, die jeweils über Zwischenstücke 38,
39 miteinander in Verbindung stehen. Durch diese Zwischenstücke 38, 39 ist der Reißdraht
18 jeweils hindurchgeführt und wird beim Abreißen im Bereich der Schnittnaht 40,
45 so freigelegt, daß er jeweils wieder gut zu ergreifen und zu betätigen ist. Eine
derartige als Reißkettenpatrone ausgebildete Patrone 1 kann in Rollenform , in Schlingen
gelegt oder auf ähnliche Art und Weise zweckmäßig transportiert werden und jeweils
so weit wie möglich und nötig in das Bohrloch eingeführt und dann über den Reißdraht
18 zerstört werden, nachdem der nicht in das Bohrloch einzuführende Teil vorher
im Bereich der Schnittnaht 40, 45 abgetrennt worden ist.
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Fig. 4 zeigt den Kopf einer derartigen Patrone 1 mit den Kammern
2 und 3, wobei die äußere Kammer 2 über einen beispielsweise aus Jute bestehenden
Schutzmantel 42 zusätzlich geschützt ist. über diesen Schutzmantel 42 wird zugleich
eine Stabilisierung der Patrone erreicht, die bewußt und gezielt über ihre Länge
gesehen an verschiedenen Stellen Schwachstellen 15, 15' bzw.
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Reißnähte 26, 27 aufweist. Bei der in Fig. 5 dargestellten
Patrone
1 verlaufen die Reißnähte 26, 27 spiralförmig und zwar entweder wie bei der Kammerwand
11 gezeigt innenliegend ober wie bei der Kammerwand 12 gezeigt außenliegend.
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