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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nageln
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von gebrächen Gebirgspartien oder -schichten, insbesondere im Streckenvortrieb
und im Strebbau des untertägigen Steinkohlenbergbaus.
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Beim Vortreiben und beim Aufwältigen von Strecken im untertägigen
Bergbau sowie beim Strebbau kommt es häufig zum mehr oder weniger weiten und deutlichen
Absetzen von Gebirgsschichten, insbesondere dann, wenn diese Gebirgspartien durch
den Abbau oder durch andere Strecken bereits beansprucht worden sind. Beim Strebbau
lösen sich so die Hangenschichten bereits über dem Abbaustoß, d.h. über dem noch
nicht hereingewonnenen Kohlepacken. Diese Schichten neigen dann beim Abbauen der
Kohle durch den Kohlehobel oder die Schrämmaschine dazu, abzubrechen und in den
freigewordenen Raum hereinzufallen. Durch die teilweise großen Gesteinsbrocken wird
sowohl die Förderung als auch insbesondere der Ausbau behindert, da dieser dann
in einen Bereich vorstoßen muß, in dem er sich nicht oder nicht ausreichend zwischen
Liegendem und Hangenden verspannen kann. Aus diesem Grunde müssen derartige Ausbrüche
auf geeignete Weise ausgefüllt werden1 damit der Ausbau darunterhinweg den Anschluß
an den festen Hangendbereich finden kann. Das im Prinzip gleiche Problem steht auch
beim Streckenvortrieb insbesondere in derartigen gebrächen Schichten an, so daß
hier ähnlich wie auch im Strebbereich bei Bekanntsein derartiger zum Abbrechen neigender
Schichten diese Bereiche durch Anker oder Injizieren geeigneter Medien an den daaüberliegenden
festen Gesteinsbereich angenagelt werden. Hierzu ist es erforderlich, zunächst Bohrlöcher
einzubringen, in d-ie dann Anker oder die verklebenden Massen eingebracht
werden.
Aufgrund des häufig sehr gebrächen Gebirges verfüllen sich die Bohrlöcher aber häufig
bereits bevor die Anker bzw. das verklebende Material eingebracht werden kann. Der
so entstehende Arbeitsaufwand ist erheblich und die Gefahr ungenügender bzw. unzureichender
Verfestigung groß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte, als verlorene
Bohrstange und Gebirgsnagel einsetzbare Vorrichtung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch eine zum Bohren und zur Verbindung mit einem
Bohrhammer geeignete Stange gelöst.
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Eine derartige Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise sowohl zum
Nageln von gebrächen Gebirgspartien oder -schichten im Streb und in der Strecke
eingesetzt werden. Benötigt wird dazu der sowieso für derartige Verfestigungsarbeiten
benötigte Bohrhammer, in den die Stange eingeschoben und dann mit in der Regel Drehschlagarbeit
in das Gebirge eingetrieben, wo sie bei Erreichen ihrer Endposition verbleibt. Da
diese verlorenen Bohrstangen" insbesondere in gebrächen oder zum Hereinbrechen neigenden
Gebirgspartien oder -schichten eingesetzt werden, erreicht eine derartige Stange
um sie quasi in das Gebirge einzudrehen und zu drücken. Ähnliche aus Holz bestehende
Nägel sind bekannt, um insbesondere bei mächtigen Flözen den Kohlenstoß am Abböschen
zu hindern. Auch diese Holznägel verbleiben in dem hergestellten Bohrloch, das allerdings
im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzlich den Einsatz von Bohrmaschinen
und Bohrstangen erfordert. Die Stangen haften und halten
die Gebirgsschichten
entsprechend und können auch beim nachfolgenden Vorrücken des Ausbaus im Gebirge
verbleiben, wo sie zusätzlich verkeilt werden. Die Stangen führen im Bereich des
Alten Mannes nicht zu Störungen, d.h. sie verhindern nicht den Bruch, weil sie jeweils
schräg ins Gebirge eingebohrt werden und weil sie in der Regel nur geringe Höhen
erreichen.
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Im Gegensatz zu den Ankern und den Klebearbeiten ist es bei diesen
Stangen auch nicht erforderlich, sie bis in den Bereich der festen Gebirgspartien
bzw.
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-schichten hochzubohren. Aufgrund ihres schrägen Verlaufes erfüllen
sie ihre Funktion als Nägel in vorteilhafter Weise.
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Um das Eindrehen bzw. Einschlagen der Stange ins Gebirge zu erleichtern,
ist es gemäß einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, das vordere Ende als Schneide
und das untere Ende als in einen Bohrhammer anpaßbarer Sechskant mit Stauchring
auszubilden. Eine derart ausgebildete Bohrstange kann ohne großen Aufwand hergestellt
und eingesetzt werden, zumal die notwendige Bearbeitung auf ein geringst notwendiges
Maß beschränkt ist. Die Schneide kann beispielsweise beim Ablängen der Stangen gleich
miterzeugt werden, während der zum Einpassen in den Bohrhammer benötigte Sechskant
angeschweißt wird.
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Das Einbringen der Stange ins Gebirge und gleichzeitig deren Haftung
wird verbessert, indem erfindungsgemäß als Mittelstück ein stangenförmiges Muniereisen
dient, dessen Spitze als Schneide dienend gehärtet ist und das einen umlaufenden,
spiralförmig verlaufenden Grat aufweist. Bei üblichen Muniereisen ist der spiralförmig
verlaufende Grat bereits vorhanden oder
zumindest angedeutet. Dieser
Grat begünstigt das Eindrehen der Stange und dessen Verkeilung in den zu nagelnden
Gebirgsschichten. Durch die Härtung der Spitze der Stange ist ein frühzeitiger Verschleiß
vermieden. Die Verwendung eines Muniereisens ist darüberhinaus als besonders günstig
anzusehen, weil deren Herstellung und Verarbeitung einfach und kostengünstig ist.
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Insbesondere in härteren Gebirgsbereichen aber auch generell ist
es von Vorteil, gemäß der Erfindung auf die vordere Schnittfläche Manganpocken oder
hoch manganhaltige Metallpocken aufzusetzen. Derartige Manganpocken oder Metallpocken
können aufgeschweißt werden und fördern das Zerspanen des Gesteins beim Einbringen
der Stange, wobei sie sich gleichzeitig selbst anschärfen.
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Eine weitere Möglichkeit der Verstärkung der Spitze der Stange ist
darin zu sehen, daß das vordere Ende des Muniereisens manganverstärkt ausgebildet
ist.
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Durch die Manganverstärkung wird die Verschleißfestigkeit wesentlich
erhöht, so daß die Stange sicher bis in die vorgesehenen Gebirgspartien hochgebracht
werden kann.
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Beim Bohren von Gestein wird das Bohrmehl und damit Staub freigesetzt,
der zu einer Gefährdung der Bergleute führen oder zumindest dazu beitragen kann.
Um derartige Schäden zu verhindern, darf im deutschen Steinkohlenbergbau nur nass
oder unter Einsatz von Absaugegeräten gebohrt werden. Um diesen Auflagen zu genügen
und um Gefährdungen zu vermeiden, ist es vorgesehen, daß der Sechskant eine mittig
angeordnete,
axial verlaufende Bohrung aufweist, die in die im Stauchring
ausgebildeten Kanäle einmündet, wobei die gegenüberliegenden Austrittsstellen der
Kanäle mit Röhrchen in Verbindung stehen, die parallel zur Stange verlaufen und
jeweils an dem Grat befestigt sind. Über eine derartige Zusatzeinrichtung ist sichergestellt,
daß ausreichende Mengen an Wasser jeweils am Bohrloch zur Verfügung stehen, um den
Staub niederzuschlagen. Beim Eindringen der Bohrstange in das Gebirge wird bzw.
werden die Röhrchen jeweils abgeschert, so daß innerhalb des Bohrloches ein Wasseraustritt
nicht gegeben ist. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil durch das Wasser
das Ablösen der Gebirgsschichten zusätzlich begünstigt würde.
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Eine weitere Vereinfachung und Verbilligung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Nageln von gebrächen Gebirgspartien oder -schichten ist darin zu
sehen, daß das untere Ende in ein Obergangsstück einführbar ist, das eine dem Grat
angepaßte Innenwendel oder Innenlamellen aufweist. Ein derartiges Übergangsstück
wird in den Bohrhammer eingesetzt und nimmt dann das untere Ende der Stange auf.
Aufgrund der Innenlamellen bzw. der Innenwendel und des auf dem unteren Ende der
Stange ausgebildeten Grates ist eine ausreichende Verbindung zwischen Bohrhammer
und Stange gewährleistet, so daß die Stange auch drehend ins Gebirge eingebracht
werden kann. Das Übergangsstück bietet den Vorteil, daß das untere Ende der Stange
nicht mehr gesondert bearbeitet bzw. mit dem Sechskant mit Stauchring versehen werden
muß. Vielmehr bildet dieser nur noch das untere Ende des Übergangs stückes und kann
immer wieder verwendet werden.
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Bei der Ausbildung eines Ubergangsstückes ist es vorteilhafter, daß
die Röhrchen Teil des Ubergangsstückes sind und endseitig gerichtete Düsen aufweisen.
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Auf diese Weise entfällt eine Uberleitung des durch den Sechskant
herangeführten Wassers auf die Röhrchen an der Stange, was zu einer weiteren Verbilligung
der Vorrichtung beiträgt. Über endseitig gerichtete Düsen wird ein um die Stange
liegender Wasserschleier erzeugt, der auch schon beim Ansetzen der Stange zu einer
ausreichenden Niederschlagung des entstehenden Staubes führt.
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Um einen gleichmäßigen Wasserschleier rund um die Stange zu erzeugen,
ist es vorteilhaft, endseitig des Ubergangsstückes ein Ringrohr anzuordnen, das
mit den Röhrchen bzw. Kanälen verbunden ist und das Bohrungen mit eingesetzten Düsen
aufweist.
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Ein günstiger Wasserschleier ist darüberhinaus durch gezielte Einstellung
der Düsen zu erreichen. Hierzu ist vorgesehen, daß die Düsen um einen geringen Betrag,
vorzugsweise o,5 bis loO, von der Stange wegweisend angeordnet sind.
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Der Einsatz im untertägigen Bergbau erfordert eine robuste Ausbildung
des Gestänges und Gezähes. Da das Ubergangsstück möglichst viele Einsätze überstehen
muß, andererseits aber der von den Düsen ausgehende Wasserstrahl bzw. Wasserschleier
im Extremfall den Staub abbinden muß, der am 2 oder 3 m entfernten Bohrlochmund
austritt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Stauchring seitlich um ein Mehrfaches
des Durchmessers des Bauteils überstehend ausgebildet ist, wobei die Kanäle im Randbereich
enden und in Düsen austreten. Dabei können Düsen eingesetzt
werden,
die einen zielgerichteten Strahl abgeben und somit bis zum entfernt liegendem Bohrlochmund
reichen. Die Zuordnung der Düsen zum Stauchring bietet den Vorteil einer robusten
und unempfindlichen Ausbildungsmöglichkeit. Außerdem können die Düsen günstig seitlich
der Stange angeordnet werden, so daß gegebenenfalls sogar eine Einstellung der Düsen
in Richtung Stange möglich ist. Auf jeden Fall kann aber mit einem derart ausgebildeten
Übergangsstück und Düsen ein Wasserschleier erzeugt werden, der etwa parallel zur
Stange liegt und ein Austreten oder Freisetzen von Staubpartikeln wirksam verhindert.
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Je nach Einsatzfall und auch nach Rohrfortschritt kann es notwendig
oder vorteilhaft sein, die Stellung der Düsen zu ändern. Dies wird gemäß einer Ausbildung
der Erfindung dadurch ermöglicht, daß die Düsen schwenkbar ausgebildet sind.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Vorrichtung
zum Nageln von gebrächen Gebirgspartien oder -schichten geschaffen ist, die gleich
mit der Herstellung der notwendigen Bohrung im Gebirge, d.h. in der Bohrung verbleiben
kann.
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Das nachteilige und zusätzlichen Arbeitsaufwand bedeutende Zufallen
von derartigen Bohrungen entfällt somit vollständig und die Stange wird in vorteilhafter
Weise in die Gebirgsschichten eingedreht und gedrückt, d.h. in vorteilhafter Weise
eingekeilt. Vorteilhaft ist
darüberhinaus, daß mit derartigen Stangen
ein Nageln von Gebirgsschichten möglich ist, so daß die Arbeiten ohne Rücksicht
bzw. Berücksichtigung eines Widerlager bzw. einer als Widerlager dienenden Gebirgsschicht
durchgeführt werden können. Darüberhinaus ist der notwendige Materialaufwand gering,
so daß die Arbeiten bei erhöhter Wirksamkeit und Sicherheit zu einem geringeren
materiellen und kostenmäßigen Aufwand führen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte
Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelteilen und Einzelheiten dargestellt
sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht einer zum Nageln Gebirgsschichten vorgesehenen
und geeigneten Stange, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 eine Unteransicht, Fig. 4
ein Übergangsstück teilweise im Schnitt, Fig. 5 eine Draufsicht auf das Ubergangsstück,
Fig. 6 die Spitze einer derartigen Stange, Fig. 7 einen Querschnitt durch das Übergangsstück,
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Strecke und Fig. 9 einen Längsschnitt durch
eine Strecke.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Stange 1 handelt es sich um eine bohrstangenähnliche
Vorrichtung, deren vorderes
Ende 2 und deren unteres Ende 3 besonders
bearbeitet sind.
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An das untere Ende 3 ist ein Sechskant 5 mit Stauchring 6 beispielsweise
angeschweißt, das vordere Ende 2 ist als Schneide 7 ausgebildet und das Mittelstück
weist einen spiralförmig verlaufenden Grat 8 auf.
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Beim Mittelstück handelt es sich, wie Fig. 1 unschwer zu entnehmen
ist,um ein Muniereisen 10, wobei der Grat 8 mehr oder weniger durchgängig spiralförmig
auf der Oberfläche des Muniereisens lo verläuft.
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Die Schneide 7 weist, wie auch Fig. 2 zu entnehmen ist, aufgesetzte
Manganpocken 11, 13, 14 auf, die auf die vordere Schnittfläche 12 aufgesetzt sind.
Die Manganpocken 11, 13, 14 können beliebig auf der Schnittfläche 12 oder aber nach
einem bestimmten Muster verteilt werden. Die Spitze kann darüberhinaus, wie Fig.
6 zeigt, als Spitze 15 beispielsweise manganverstärkte Spitze ausgebildet werden,
so daß die Aufschweißung oder Befestigung der Manganpocken 11, 13, 14 dann entfällt.
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Fig. 3 zeigt den Sechskant 5 von unten und verdeutlicht,daß hier
eine Bohrung 17 verläuft, durch die das für die Bohrarbeiten bzw. für das Niederschlagen
des Staubes benötigte Wasser in die Stange eindringen kann. Hierzu sind, wie Fig.
4 verdeutlicht, Kanäle 18, 19 in dem Stauchring 6 vorgesehen, die einmal an die
mittige Bohrung 17 und zum anderen im Bereich der Austrittsstellen 24 an Röhrchen
21, 22 anschließen, die parallel zur Stange 1 bzw. zum Muniereisen lo verlaufen.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Stange 1 würden diese Röhrchen 21, 22 bis zum vorderen
Ende 2 hochgeführt und
jeweils mit dem Grat 8 verbunden sein. Fig.
4 zeigt dagegen ein Übergangsstück 20, das als Verbinder für Bohrhammer und Stange
1 dient. Hierzu weist das Übergangsstück 20 einmal den Sechskant 5 und zum anderen
ein rohrförmiges Gebilde zur Aufnahme des unteren Endes 3 der Stange 1 auf. Das
rohrförmige Gebilde bzw. das Aufnahmestück für das untere Ende 3 der Stange 1 ist
mit einer Innenwendel 26 ausgerüstet, so daß die Stange 1 mit ihrem Grat 8 quasi
in das Übergangs stück 20 eingedreht und hier arretiert werden kann.
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Die Röhrchen 21, 22 sind beim Obergangsstück 20 entsprechend kurz
ausgeführt und enden in einem Ringrohr 23, wie in Fig. 5 gezeigt, mit entsprechenden
Düsen 25 oder aber einfach in Düsen 25. Diese Düsen 25 sind so eingestellt und gerichtet,
daß sie einen ausreichend dichten Wasser schleier um die Stange 1 legen, so daß
der jeweils am Bohrlochmund anfallende bzw. austretende Staub sofort niedergeschlagen
wird.
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Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch den oberen Teil des Übergangsstückes
20 mit der Innenwendel 26.
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Das Übergangsstück 20, das in Fig. 4 dargestellt ist, besteht zweckmäßigerweise
aus drei Bauteilen 34, 35, 36.
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Diese Bauteile sind einfach herzustellen und dann beispielsweise über
Schweißung miteinander zu verbinden.
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Dadurch ist beispielsweise die Herstellung der benötigten Kanäle 18,
19 bzw. der Bohrung 17 erleichtert und das Übergangsstück 20 kann vorteilhaft für
zahlreiche Einsätze nacheinander verwendet werden.
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Die Fig. 8 und 9 verdeutlichen den Einsatz derartiger Stangen 1 im
Streckenvortrieb. Bei gebrächem Gebirge und
somit bei drohendem
Hereinbrechen des Firstbereiches wird dieser durch Einbringen von Stangen 1 bzw.
30 so genagelt, daß die einzelnen Schichten bzw. Partien sich gegenseitig halten
und stützen. Die Strecke 28 ist soweit möglich1 mit Streckenbögen 29, 29' ausgebaut.
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Vom letzten Streckenbogen 29 aus werden nun die Stangen 1, 30 in das
Gebirge eingebohrt, wobei die mit 31, 32 bezeichneten Ansatzpunkte in der Regel
zu einer ausreichenden Verfestigung des Gebirges 33 ausreichen.
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Sollte dies nicht der Fall sein, können im Bedarfsfalle weitere Ansatzpunkte
genommen und von hieraus Stangen 1 ins Gebirge 33 gebohrt werden. Auf diese Weise
wird das Hangende, d.h. der Packen oberhalb der Streckenbögen 29, 29' angenagelt.
Bei den nachfolgenden Sprengarbeiten verbleibt dieser angenagelte Packen, so daß
die notwendige Sicherheit für das Einbringen der Streckenbögen 29, 29' und für die
Arbeiten insgesamt gegeben ist.
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Die in Fig. 4 rechte Seite gezeigte Ausbildung ist weiter vor bereits
näher erläutert. Die linke Seite zeigt eine etwas andere Ausbildung der Kanäle 18,
19 sowie des Stauchringes 6. Der Stauchring 6 ist rechtwinklig zum Sechskant 5 bzw.
damit auch zur Stange 1 bzw. Murniereisen 1o weit herausgezogen ausgebildet.
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Gemäß der gzeigten Ausbildung steht der Stauchring 6 um mehr als
das Doppelte des Bauteils 36 vor. Die Kanäle 18, 19 sind bis in den Randbereich
37 vorgezogen und enden in Bohrungen, in die Düsen 38 eingesetzt sind.
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Diese Düsen sind beispielsweise schwenkbar, so daß der Winkel des
austretenden Wasserstrahl jeweils den Gegebenheiten leicht angepaßt werden kann.
Die Ein- oder Verstellung des Wasserstrahles bzw. der Düsen 38 erfolgt entweder
von Hand oder beispielsweise über den Wasserdruck. Ist die Entfernung Düse 38 zum
Bohrlochmund groß und damit der Wasserdruck hoch, so stehen die Düsen annähernd
parallel zur Stange. Verringert sich dann der Abstand und der Druck sinkt, so schwenken
die Düsen in Richtung Stange und damit in Richtung Bohrloch.