DE3309381C1

DE3309381C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung des Saumes von Abbaustrecken des Berghaus mit Hilfe eines Begleitdammes aus hydraulisch abbindendem Dammbaustoff

Info

Publication number: DE3309381C1
Application number: DE19833309381
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Maschinenfabrik Karl Brieden & Co 4630 Bochum De
Current assignee: Maschinenfabrik Karl Brieden & Co 4630 Bochum De
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1983-03-16
Publication date: 1984-01-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung des Saumes von Abbaustrekken des Bergbaus mit Hilfe eines Begleitdammes aus hydraulisch abbindendem Dammbaustoff gemäß der in den Oberbegriffen der tragenden Patentansprüche 1 und 8 angegebenen Gattung.

Abbaustrecken zu Felde gehender Bruchbaustreben bedürfen einer Sicherung des Bruchfeldes, wenn anderenfalls die Gefahr besteht, daß der Bruch auf die Streckenfirste übergreift. Häufig sind daher solche Sicherungen durch den Verordnungsgeber von vornherein vorgeschrieben. Die Sicherung dient im einzelnen zur Erhaltung eines genügenden Restquerschnittes, zur Begrenzung der Verformungen des Streckenausbaus und zur Führung der Wetter in und aus dem Streb. Streckenbegleitdämme aus hydraulisch abbindenden Dammbaustoffen ersetzen vornehmlich die früher für erforderlich gehaltenen, meistens mindestens 6 m breiten Bergedämme bzw. Holzpfeiler, weil sie einen geringeren Schichtenaufwand für den Transport und das Einbringen des Dammbaustoffes voraussetzen, eine größere Wetterdichtigkeit gewähren und Brände verhüten.

Als hydraulisch abbindende Dammbaustoffe für den Saumversatz gelten natürlicher Anhydrit in Form eines bergmännisch gewonnenen und auf ein bestimmtes Kornspektrum aufbereiteten Bindemittels aus Kalziumsulfat, das sich in Verbindung mit Wasser und geeigneten Anregern zu Dihydrat umsetzt, ferner synthetischer Anhydrit, der für seine Umwandlung in Dihydrate einen Anreger benötigt, sowie ein eine erhebliche Reaktionswärme freisetzendes Gemisch, das hauptsächlich aus Zementklinker und Kalkmergel besteht und das als Blitzdämmer bekannt ist. Natürlicher Anhydrit läßt sich pneumatisch fördern, künstlicher Anhydrit und Blitzdämmer werden wegen ihrer Kornfeinheit in der Regel hydromechanisch eingebracht. Anhydrit entwickelt eine verhältnismäßig geringe Hydrationswärme. Bei diesen Dammbaustoffen vermindern sich mitzunehmender Umgebungstemperatur Abbindegeschwindigkeit und Endfestigkeit.

Die Erfindung geht von einem vorbekannten Verfahren der eingangs bezeichneten Art aus (Glückauf 106 (1970), S. 69, 70). Hierbei wird nach Freimachen des Dammraumes aus Sicherheitsgründen meistens eine parallel zur Abbaustrecke verlaufende Holzstempelreihe geschlagen, deren Abstand von der Strecke der Breite des Dammes entspricht. Bretter und/oder Padragewebe bilden strebseitig eine Schalung, die das Abböschen des Dammbaustoffes in den Bruchraum verhindert. Statt solcher Hilfsmittel können auch Gleitschalungen verwendet werden (a.a.O. Bild 14). Ähnliche Möglichkeiten der Begrenzung bestehen auf der gegenüberliegenden Seite des Streckendamms. Das Abbjnd.en.der ve^sptiiedenen Dammbaustoffe bestimmt defr-Jeweißgeri'Verlauf, währenddessen die Frühfestigkeit, des 'Dammes, beginnend mit dem Einbringen des -Öammbäustoffes^? ansteigt- '<· Die Würfelfestigkeit des Mate^als .nach 24 Stunden gibt die Frühfestigkeit des Materials''¹'wieder. -Sie hängt abgesehen von dem Wasser-Feststoff-Wert des Baustoffes u.a. von der

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Umgebungstemperatur ab. Da der Abbaustreckenausbau hauptsächlich wegen seiner Hinterfüllung spättragend ist, strebt man im allgemeinen eine große Frühfestigkeit des Dammbaustoffes an. Im allgemeinen wählt man die Breite eines Begleitdammes nach i Erfahrungszahlen. Sie liegt in der Regel infolge des hohen Ausbauwiderstandes bei dem 0,7- bis 0,9fachen der Flözmächtigkeit. Mächtigere Flöze benötigen Dammbreiten, welche den unteren Grenzwert überschreiten; bei mäßig geneigter Lagerung kann der m untere Grenzwert auch unterschritten werden. Schlanke Dämme werden leichter zerstört, weil von ihnen Schalen abplatzen, sobald sie unter Druck geraten.

Das vorbekannte Verfahren hat zunächst den Nachteil, daß die Breite des Dammes wegen der Gefahr des Abplatzens von Schalen mit schnell fortschreitender weiterer Zerstörung des Dammes nicht weiter reduziert werden kann. Einerseits bedeutet das in vielen Fällen einen nicht gerechtfertigten Aufwand an teurem Dammbaustoff. Andererseits ergeben sich aus zu in breiten Dämmen auch ausbautechnische Nachteile. Da man nämlich davon ausgeht, daß die Neigung zum Einfalten der Gebirgsschichten mit geringerer Strekkenbreite abnimmt und die früh tragenden Eigenschaften des Dammes die Virksame Streckenbreite verrin- i> gern, wird der Querschnittsverlust der Strecke durch Aufquellen der Sohle und Zusammendrücken des Ausbaus zu hoch. Nachteilig wirkt sich außerdem aus, daß bei weichem Nebengestein und großer mittlerer Flözmächtigkeit Dämme mit hierauf in herkömmlicher Weise berechneter Breite in das Nebengestein eindringen können. In diesen Fällen muß man daher bis jetzt noch immer auf den unwirtschaftlichen Einsatz von Holzpfeilern zurückgreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise den Einsatz schmaler Dämme oder von Dämmen herkömmlicher Breite mit höherer Sicherheit gegen Abplatzen von Schalen zu ermöglichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Zur vorrichtungsmäßigen Lösung werden die im Kennzeichen des tragenden Anspruches 8 aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindungsind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung werden die quer zur Strecke im Damm wirksam werdenden, nach außen gerichteten Kräfte, soweit sie im Inneren des Dammes auftreten und dort bisher Spalten und Risse verursacht haben, auf die 'Zugmittel und von diesen auf die benachbarten Dammbereiche übertragen. Soweit sie sich auf den Begrenzungsflächen des Dammes am Abbaustreckenstoß und/oder der Bruchfeldbegrenzung auswirken, werden sie von den Zugmitteln auf den Platten abgetragen, welche die örtlichen Zerstörungen des Dammes bzw. seiner Abschalungen durch übermäßige Flächenbelastungen verhindern und ihrerseits Kräfte auf die Zugmittel übertragen können. Dadurch wird das Abplatzen von Schalen vermieden__und das Auftreten von großen Rissen im Damm durch Überlastung mit den Zugkräften hinausgeschoben, bis die Zugmittel infolge t>o ihrer Zugbelastung Formänderungen erfahren, die den Zusammenhalt des Dammes örtlich überschreiten. Infolge der hohen inneren Reibung der erfindungsgemäß hergestellten Dämme, die auf dem Kraftschluß des abgebundenen Dammbaustoffes mit den Querbewehrungen und ihren Abstützungen beruht, bleiben solche Dämme über größere Belastungsbereiche und -zeiten wirksam, auch wenn sie bereits von Rissen und Spalten

OQPY infolge Überlastung örtlich durchzogen sind.

Die Erfindung hat daher den Vorteil, daß sie in gegebenen Grenzen durch Wahl der aus den Zugmitteln bestehenden Querbewehrungen und ihre Anzahl sowie Verteilung im Damm die Dammbreite vermindert und bei schlanken Dämmen die vorzeitige Zerstörung des Dammes ausschließen kann, wobei sich andererseits die Festigkeit des Dammes auch so einstellen läßt, daß einzelne Risse und Spalten im Damm zwar noch keinen völligen Verlust der Abstützkräfte herbeiführen, wohl aber eine gewisse Nachgiebigkeit ergeben, mit der z. B. das Eindringen des Dammes in weiches Nebengestein verhindert wird.

Die Erfindung läßt allgemein gesehen schmalere Dämme zu und spart dann Aufwand für den Dammbaustoff, oder sie ermöglicht in herkömmlichen Dammbreiten die verbesserte Trageigenschaft durch Zusammenhalten des Dammes mit den Querbewehrungen.

Der Aufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist relativ gering, insbesondere wenn gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 2 vorgegangen wird. Sie ermöglicht eine beliebige Anzahl von Zugmitteln, die dementsprechend schwächer ausgebildet sein können und weniger Abstützfläche auf den Seiten des Dammes benötigen.

Die Erfindung bietet auch arbeitstechnische Vorteile bei der Errichtung von Streckendämmen, was insbesondere mit der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 3 erreicht wird. Dann nämlich geben die Platten die Dammbreite vor, so daß eine genaue Einhaltung der Abmessungen des Dammes gewährleistet ist.

Andererseits kann die Erfindung auch mit Zugmitteln verwirklicht werden, für die normalerweise auf den Gruben keine Verwendung mehr besteht. Dabei handelt es sich hauptsächlich um abgelegte Förderseile, abgelegte Ketten und ähnliche Zugmittel, die sich leicht auf die benötigte Länge für Streckenbegleitdämme zurechtschneiden lassen. Solche Zugmittel ermöglichen die Ausführungsform nach Anspruch 4, die auf dem durch die Formgebung der Zugmittel bedingten Kraftschluß innerhalb des Dammes beruht.

Besonders gefährdete Dämme lassen sich ohne Vergrößerung ihrer Breite mit den Merkmalen des Anspruches 5 verwirklichen, weil das Nachgeben eines solchen Dammes in der Breite erst dann ermöglicht wird, wenn die aufgebrachte Vorspannung der Zugmittel aufgebraucht ist.

Den hierfür erforderlichen Kraftschluß kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 6 steigern, wodurch man die innere Reibung des Streckenbegleitdammes noch weiter steigert.

Die Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 teilweise im Querschnitt eine ausgebaute Abbaustrecke mit Anhydrit-Begleitdamm unmittelbar nach dem Einbringen des Dammes,

F i g. 2 in der F i g. 1 entsprechender Darstellung den unter Druck geratenen Damm beim Hereinbrechen des Hangendgesteins in den Bruchraum,

F i g. 3 in den F i g. 1 und 2 entsprechender Darstellung schematisch das Verhalten des Dammes bei weiter ansteigendem Druck,

F i g. 4 in den F i g. 1 bis 3 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 5 eines der in den Ausführungsformen der F i g. 1 bis 4 verwendeten Zugmittels und seiner Verankerungen in abgebrochener Darstellung und teilweise im Schnitt,

F i g. 6 eine Draufsicht auf den Gegenstand der F i g. 5 in Richtung des Pfeiles VI der F i g. 5.

Gemäß der Darstellung der F i g. 5 und 6 werden vonabgelegten Förderseilen Querbewehrungen 1 abgelängt. Ein Ende der Querbewehrung ist durch eine Aussparung 2 in einer Stahlplatte 3 nach außen geführt und auf deren Außenseite 4 mit Hilfe einer umlaufenden Kehlnaht 5 festgeschweißt. Auch die Stirnseite 6 der Querbewehrung 1 ist mit Schweißmaterial 8 belegt, um die Verletzungsgefahr auszuschließen und die einzelnen Drähte miteinander zu verbinden. Auf das andere Ende 9 der Querbewehrung 1 läßt sich eine Stahlplatte 10 aufschieben. Diese Platte hat eine mittlere Aussparung 11, die dem Durchmesser des die Querbewehrung 1 bildenden Förderseiles entspricht und sternförmig angeordnete Aussparungen 12, die aus der Ebene der Stahlplatte 10 nach einer Seite 14 herausgebogen sind und an einem Teilkreis 15 enden, der gleichzeitig die Biegelinie 15a wiedergibt, an der die durch die Aussparungen 12 geschaffenen Widerhaken 16 enden. Diese Widerhaken liegen mit ihrer inneren, der gegenüberliegenden Fläche 17 der Platte 10 zugeordneten Innenkanten 18 in einer Art von Zahnung, die sich leicht aus Abfallmaterial gewinnen läßt.

Wie die F i g. 5 erkennen läßt, kann das Ende 9 der Bewehrung 1 durch die Aussparung 11 der Platte 10 hindurchgeschoben werden, die Platte 10 läßt sich aber nicht über das Ende 9 zurückstreifen, sobald die Widerhaken 16 mit der Oberfläche 19 der Bewehrung 1 formschlüssig werden, was durch das Eingraben der Kanten 18 in die Seiloberfläche geschieht.

Die Platte 10 hat ihrerseits Aussparungen 20 in den Ecken, mit denen sie an einer Schalung aufgehängt werden kann.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 ist eine Abbaustrecke 21 in herkömmlicher Weise mit einem aus Segmenten 22, 23 zusammengesetzten Streckenausbau 24 ausgebaut. Die Stoßsegmente 22 haben einen geraden Teil 25, mit dem sich der Ausbau auf der Streckensohle 26 abstützt.

Oberhalb des geraden Teiles 25 im Bogenbereich des Segmentes 22 liegt der aus Holzknüppeln 27 bestehende Streckenverzug auf den Ausbaurahmen 24 auf. Er unterstützt das Hangendgestein 28 eines Steinkohlenflözes, das in dom Bruchraum 29 abgebaut ist. Nach Schlagen einer Reihe von Stempeln 30 ist an diesen ein Holzverschlag 31 befestigt worden, der eine Abschalung für einen Dammraum liefert, der streckenseitig mit einem nicht dargestellten Gewebe bei 32 abgeschalt ist.

In vorgewählten Abständen in Längsrichtung der Abbaustrecke 21 sind an der Bruchraumseite die Platten 3 mit den daran befestigten Förderseillängen 1 befestigt. Die Förderseile verlaufen quer zur Strecke 21 und hängen S-förmig in dem Dammraum durch, wobei ihre Enden 9 bereits durch die Platten 10 hindurchgeführt sind, die ihrerseits mit Hilfe der Aussparung 20 am Streckenausbau bzw. der Abschalung 32 aufgehängt sind.

Hydraulisch abbindender Dammbaustoff wird in den Dammraum eingebracht, beispielsweise geblasen. Das geschieht in bestimmten Teillängen, die sich u. a. aus der Feldesbreite und dem Abbaufortschritt ergeben, mit dem das Kohlenflöz hereingewonnen und das Bruchfeld vom Strebausbau freigemacht werden. Beim Einbringen des Dammbaustoffes, der allgemein bei 33 in Fig. 1 wiedergegeben ist, werden die Förderseillängen 1 umhüllt.

Der gemäß der Darstellung nach Fig. 2 erreichte Zustand besteht darin, daß die Schichten 34 des Hangendgesteins 28 im Bruchraum 35 bereits hereingebrochen sind und diesen, wie bei 36 dargestellt, zum größeren Teil bereits ausgefüllt haben. Gleichzeitig ist der Damm 39 unter Druck geraten, wodurch sich Risse

ίο 37, 38 ausgebildet haben, die den Damm von oben und unten und in Querrichtung sowie Längsrichtung durchziehen. Die Darstellung in Fig.2 ist natürlich schematisch. Diese Risse bedingen ein Auswandern des Dammbaustoffes 33 in den Bruchraum. Infolge der eingebetteten Förderseile 1 und der hierdurch bewirkten Querbewegung des Dammes tritt eine Vergrößerung der inneren Reibung auf, die an der Bruchfeldbegrenzung 31, aber auch am Abbaustreckenstoß 32 des Dammes zunächst ein Abplatzen von Schalen verhindert, weil die Zugmittel 1 von ihren beiden Enden 6, 9 her von den auf dem Abbaustreckenstoß 32 und der Bruchfeldbegrenzung 31 abgestützten Platten 3 bzw. 10 belastet werden. Einerseits gibt also der Damm bankrecht nach, andererseits wird seine Zerstörung mit Hilfe der Zugmittel 1 aufgehalten'.

Fig.3 gibt schematisch die Verhältnisse bei fortschreitender Konvergenz des Gebirges wieder. Das Hangende 34 des Flözes bricht im Ausführungsbeispiel in groben Klötzen 40 herein, die sich auf den kleinstückigen Bruch 36 legen, belastet aber andererseits den Damm 39 weiter, so daß sich die Risse und Spalten 37, 38 vermehren und öffnen, wodurch das bruchfeldseitige Ende der Bewehrung 1 weiter einwandert. Da hiermit noch keine Zerstörung der Querbewehrung 1 verbunden ist, hält der Damm trotz seiner weitgehenden Zerrüttung weiter zusammen und entwikkelt eine Restabstützkraft.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 unterscheidet sich von der vorstehenden, im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 3 wiedergegebenen Ausführungsform der Erfindung dadurch, daß die Zugmittel 1 bzw. la vorgespannt sind. Hierbei werden die wie beschrieben mit ihren Platten 3 auf der Bruchfeldbegrenzung 31 abgestützten Förderseile, die bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 zu mehreren auch übereinander in dem Dammraum, verlegt sind, an ihren Enden 9 nach Aufziehen der Platten 10 vorgespannt. Die dazu erforderliche Vorrichtung ist nicht wiedergegeben, kann aber mit einem oder mehreren hydraulischen Zylindern auf das Ende 9 wirken. Nach Aufbringen der Vorspannung werden die Platten 10 lediglich ihrerseits auf die Begrenzung 32 des Dammes am Abbaustreckenstoß gepreßt, wodurch die Vorspannung in den Querbewehrungen 1, la erhalten bleibt. Danach wird

das weitere Dammbauverfahren wie beschrieben eingeleitet, d. h. die Querbewehrungen 1, la werden, nachdem sie mit dem Dammbaustoff 33 umhüllt worden sind und dieser teilweise abgebunden hat, noch einmal vorgespannt, bevor der Damm endgültig abbindet.

Nicht dargestellt ist die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit, die im Streckenbereich verbleibenden Enden 9 der Querbewehrungen 1, la so auszubilden, daß daran Rohre, Versorgungsleitungen o. ä. Vorrichtungen, die üblicherweise in Abbaustrecken

fa5 verwendet werden, aufgehängt werden können. Diese Enden 9 können auch zur Überwachung des Dammes herangezogen werden, indem sie insbesondere als Meßanschläge für Streckenkonvergenzmessungen aus-

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genutzt werden.

Nicht dargestellt ist ferner die Möglichkeit, die zwischen den Platten 3 und 10 befindliche Länge der Bewehrungen bzw. Förderseile aufzurauhen, z. B. mit Widerhaken zu versehen, um den Form- und Kraftschluß der Querbewehrungen mit dem abgebundenen Dammbaustoff zu vergrößern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sicherung des Saumes von Abbaustrecken des Bergbaus aus hydraulisch abbindendem Dammbaustoff, bei dem der Damm in aufeinanderfolgenden Teillängen errichtet wird, wobei der Dammbaustoff in den freien Querschnitt zwischen dem Abbaustreckenstoß und einer Bruchfeldbegrenzung gepumpt oder geblasen und danach zum Abbinden gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen und Abbinden des Dammbaustoffes (33) einer Dammteillänge Längen flexibler Zugmittel (1, Xa) im gegenseitigen Abstand in Streckenlängsrichtung einzeln, jeweils mit einem Ende (6) an der Bruchfeldbegrenzung (31) und mit dem anderen Ende (9) am Abbaustreckenstoß (32) aufgehängt werden, worauf die im Dammquerschnitt verlaufenden Zugmittel (1, Xa) mit dem Dammbaustoff (33) umhüllt und danach die Zugmittel (1, Xa) von beiden Enden (6, 9) her mit Hilfe von auf den Abbaustrekkenstoß (32) und die Bruchfeldbegrenzung (31) abgestützten Platten (3,10) belastet werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Zugmittel (1, Xa) mit ihren Enden (6, 9) einzeln zugeordneten Platten (3, 10) aufgehängt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Platten (3, 10) bei gespanntem Zugmittel (1, Xa) der Dammbreite entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Zugmittel (1, Xa) S-förmig durchhängend im Dammquerschnitt verlegt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abbinden des Dammbaustoffes (33) die Zugmittel (1, Xa) vorgespanntwerden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Damm ein Maschendraht eingelegt wird und die Zugmittel (1, Xa) durch den Maschendraht hindurch verlegt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von Zugmittel aus abgelängten Seilen.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet so durch mehrere Längen von Zugmitteln (1, Xa), die mit einem Ende (6) ein Blech (3) durchdringen, an dem sie mit Hilfe einer umlaufenden Kehlnaht (5) befestigt sind und auf deren anderes Ende (9) eine Platte (10) aufziehbar ist, die in umgekehrter Richtung durch Kraft- oder Formschluß auf dem Zugmittel festgelegt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufziehbare Platte (10) eine Aussparung (11) für das Zugmittel (1) und sternförmig angeordnete Schlitze (12) aufweist, die bis zu einer gemeinsamen Biegekante (X5a) auf einer Plattenseite (14) reichen, wobei die Platte (10) mit der ihr gegenüberliegenden Seite (17) zuerst auf das^,, Ende (9) des Zugmittels (1) aufstreifbar ist. ' ^iyh-

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder

9, gekennzeichnet durch Widerhaken auf der , zwischen den Platten (3,10) befindlichen Länge der Zugmittel (1, Xa) zur Vergrößerung des Form- und/oder Kraftschlusses mit dem abgebundenen Dammbaustoff (33).