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Die Erfindung betrifft einen Gleitanker zur Sicherung
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von Räumen und Strecken im Berg- und Tunnelbau, dessen Ankerstange
ein Nachgiebigkeitselement zugeordnet ist, das bei auftretenden Gebirgsbewegungen
ein begrenztes Durchziehen der Ankerstange bei ausreichend hoher Einstellkraft erlaubt.
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Sogenannte Gleitanker werden im untertägigen Berg- und Tunnelbau
dort eingesetzt, wo aufgrund von großer Konvergenz eine gewisse Nachgiebigkeit des
Ankerausbaues erforderlich ist. Derartige Konvergenzen treten insbesondere in Strecken
auf, die unter starke Abbaueinwirkungen geraten sind. Mit den bisher bekannten Spreizhülsenankern
ist ein einwandfreies gezieltes Gleiten nicht zu erreichen, weshalb die genannten
speziellen Gleitanker entwickelt worden sind.
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Bei den bekannten Gebirgsankern (Kurznachrichten des Steinkohlenbergbauvereins
1979, Entwicklung nachgiebiger Gebirgsanker) wird die Nachgiebigkeit des Ankers
dadurch erreicht, daß zwei den Gebirgsanker bildende Teile unter Last verschiebbar
miteinander verbunden sind. Hierzu wird die normale Ankerstange über einen Teilbereich,
den sogenannten Gleitbereich von einer Hülse umgeben, die beispielsweise mit Kunstharzmörtel
gefüllt ist. Am Kopf der Ankerstange sind Schernocken angebracht, die.bei Belastung
des Ankers in Längsrichtung durch die Kunstharzmasse ge Lagen werden.
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Die für das Zerspanen des Scherbelages benötigte Kraft steht als Einstellkraft
zur Verfügung. Ergänzend zu diesem Vorschlag sind verschiedene nachgiebige Gebirgsanker
entwickel-t worden, bei denen die Ankerstange durch ein Gleitrohr, einen Ziehstein
oder eine Kugel packung hindurchgezogen wird.
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Nachteilig bei den bekannten Gleitankern ist, daß diese aus mehreren
gesonderten Teilen bestehen, wobei das sogenannte Nachgiebigkeitselement einen deutlich
größeren Durchmesser
als die eigentliche Ankerstange aufweist.
Aus diesem Grunde müssen die benötigten Bohrlöcher mit einem entsprechend größeren
Durchmesser ins Gebirge gestoßen werden, was einen Mehraufwand an Energie und Zeit
bedeutet. Unter Umständen ist sogar der Einsatz gesonderter Bohrmaschinen oder Bohrhämmer
nötig, weil die Herstellung der Bohrlöcher mit größerem Durchmesser mit üblichen
Bohrhämmern nicht wirtschaftlich möglich ist. Außerdem muß beim Einbringen der Ankerstange
in das beispielsweise mit Kunststoffharzmörtel gefüllte Nachgiebigkeitselement besondere
Sorgfalt gewahrt werden, um einen einwandfreien Sitz und damit eine einwandfreie
Funktion des Gleitankers zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nachgiebigen Gebirgsanker
zu schaffen, der in Bohrlöcher üblichen Durchmessers ohne weiteres einführbar und
ohne großen Aufwand mit einer den Einsatzbedingungen angepaßten Einstellkraft herstellbar
ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Nachgiebigkeitselement
aus einer mit Draht umwickelten und die Ankerstange umgebenden Reibumhüllung besteht.
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Bei einem derart ausgebildeten Gleitanker kann die Einstellkraft
überraschend einfach durch entsprechende Ausbildung der Reibumhüllung bzw. entsprechende
Aufbringung des Drahtes in verhältnismäßig weitem Rahmen beeinflußt und verändert
werden. Die Vorspannung des aufgewickelten Drahtes und der Reibwert der Reibumhüllung
bestimmen die Einstellkraft, mit der die Ankerstange begrenzt aus dem Verband herausgezogen
werden kann.
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Nach einer Ausbildung der Erfindung ist die Reibumhüllung im Gleitbereich
auf die Ankerstange aufgebracht und von dem mit einstellbarer Vorspannung aufgewendelten
Draht umgeben.
Bei einer derartigen Ausbildung kann die Ankerstange
wie bisher üblich hergestellt und dann entweder im Herstellerwerk oder beim Anwender
mit der Reibumhüllung und dem Draht versehen werden. Dabei ist es lediglich notwendige
die Ankerstange in einem Teilbereich mit der Rnibumhüllung zu versehen, weil dies
zur Erzielung der Gleitfunktion ausreichend ist. Der Draht kann mit üblichen Vorrichtungen
aufgewendelt werden, so daß je nach Bedarf eine durchgehende oder im Abstand erfolgende
Beanspruchung des Reibbelages bzw. der Reibumhüllung auftritt.
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Zur Erhöhung bzw. Beeinflussung der Einstellkraft ist es zweckmäßig,
die Ankerstange im Gleitbereich wellig gebogen oder spiralig gebogen auszubilden.
Dadurch wird das Durchziehen der Ankerstange gezielt erschwert und wie erwähnt die
genaue Einstellung der Einstellkraft erleichtert.
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Eine andere Möglichkeit zur Beeinflussung der Einstellkraft ist die,
die Oberfläche der Ankerstange genoppt, gerippt, aufgerauht oder mit Reibmaterial
beschichtet vorzusehen. Auch hierbei wird das Durchziehen der Ankerstange durch
die Reibumhüllung gezielt beeinflußt. Ebenso wird diese Beeinflussung dadurch möglich,
daß die Ankerstange nach einer weiteren Ausbildung im Gleitbereich mit Aufschweißspiralen
oder einem Gewinde versehen ist.
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Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Ankerstange ist die, bei
der die Ankerstange als Stahl seil ausgebildet oder aus Glasfaser, Aramidfaser oder
Kunststoffen gefertigt ist.
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Alle diese Materialien erschweren gezielt das Durchziehen der Ankerstange
durch die Reibumhüllung. Schließlich ist es auch möglich, daß die Ankerstange einen
geformten, vorzugsweise als meißelartiges Rohr oder mit Gewinde ausgebildeten Stangenkopf
aufweist. Da die Reibumhüllung in der Regel bis dicht an den Stangenkopf herangeführt
ist, wird
dessen Durchziehen erschwert, wenn er wie erwähnt gezielt
geformt ausgebildet ist.
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Um das Aufbringen der Reibumhüllung auf den Anker bzw.
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die Ankerstange zu erleichtern, ist diese zweckmäßig schlauchartig
ausgebildet. Sie kann somit in einem über die Ankerstange gezogen und dann durch
Aufbringen der Drahtwendeln in den innigen Kontakt mit der Ankerstange gebracht
werden.
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Eine andere Möglichkeit der Ausbildung der Reibumhüllung ist die,
sie flächig oder spiralig aufzuwickeln, wobei aus der Verpackungsindustrie bekannte
Vorrichtungen oder gezielt aufgebaute Vorrichtungen zum Einsatz kommen können.
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Der Vorteil bei der flächig oder spiralig aufgewickelten Reibumhüllung
ist der, daß sie wesentlich einfacher hergestellt und damit preiswerter zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Der Reibwert der Reibumhüllung liegt vorteilhaft hoch, wenn sie aus
Asbest, Kunststoff, Metall oder dergleichen Kombinationen besteht. Dabei können
die Kunststoffe als solche oder das Metall als solches einen hohen Reibwert aufweisen
oder durch entsprechende Vorformung die gewünschten Reibwerte erbringen. Hierzu
kann es beispielsweise bei Ausbildung als beispielsweise Metallstreifen zweckmäßig
sein, die Reibumhüllung innenseitig mit einem Reibmaterial zu beschichten oder zu
durchsetzen.
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Eine weitere Möglichkeit der Vorgabe einer gezielt angepaßten Reibkraft
ist die, bei der Draht mit dicht an dicht liegenden Wendeln aufgebracht und an beiden
Enden mit der Ankerstange verbunden ist. Durch die dichte Anbringung der Wendeln
ist praktisch eine flächige Auflage erreicht, wobei diese vorteilhaft durch den
Abstand der einzelnen Drahtwendeln variiert ist. Ein Auf- bzw. Abwickeln des Drahtes
wird
dadurch sicher verhindert, daß dieser zumindest an beiden Enden mit der Ankerstange
verbunden ist. Solche beispielsweise durch Schweißperlen hergestellten Verbindungen
reichen zur Verhinderung des Aufwickelns, beeinflussen aber das Gleiten der Ankerstange
nicht. Je nach notwendiger Höhe der Reibkraft kann es auch zweckmäßig sein, die
einzelnen Drahtwendeln im Abstand zueinander anzubringen.
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Weiter kann die Reibkraft dadurch beeinflußt werden, daß der Draht
in mehreren gegenläufigen Lagen aufgebracht ist, wobei die gegenläufige Aufbringung
gleichzeitig ein unbeabsichtigtes Auf- bzw. Abwickeln des Drahtes sicher unterbindet.
Die jeweils im Winkel zueinander verlaufenden Drähte der einzelnen Lagen bringen
dabei vorteilhaft einzelne Punkte erhöhten Reibwertes, was die Wirksamkeit des Gleitankers
positiv beeinflußt. Ein gezieltes Gleiten ist nämlich dadurch gewährleistet, während
bei einer vollflächigen Belastung der Reibumhüllung ein Abbruch der Einstellkraft
nach einmal eintretendem Gleiten eher möglich ist, als bei der hier vorgeschlagenen
lagenweisen und punktweisen Beanspruchung.
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Ebenfalls der gezielten Aufbringung einer definierten Reibkraft dient
der Vorschlag, bei der der Draht als im Querschnitt gesehen halbrunder oder mehrkantiger
Stahldraht bzw.
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als Drahtseil ausgebildet ist. Hier tritt der bei der Aufbringung
der mehreren gegenläufigen Lagen erwähnte Vorteil ebenfalls auf.
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Die fortschreitende Kunststoffentwicklung ermöglicht auch die Verwendung
von Kunststoffprodukten, wobei der Draht zweckmäßig als Kunststoffaden ausgebildet
ist. Ein solcher Kunststoffaden besteht aus hochfestem und im Vorspannzustand verharrendem
Kunststoff, vorzugsweise aus Kevlar oder Aramid.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß bei voller
Gewährleistung des Prinzips der Gleitanker ein im Aufbau einfacher, in der Herstellung
günstiger und im untertägigen Einsatz vorteilhaft zu verwendender; Anker geschaffen
ist. Besonders vorteilhaft ist, daß der geschaffene Gleitanker ohne weiteres in
üblichen Bohrlöchern zum Einsatz kommen kann, da zur Aufbringung der Einstellkraft
keine besondere Zwischenlage bzw. Einbettung des Gleitbereiches notwendig ist. Vielmehr
kann die Ankerstange wie üblich ins Bohrloch eingebracht und dann mit Beton oder
Kunststoffmörtel im Bohrloch festgelegt werden. Da der zur Verbindung mit dem Gebirge
weisende Teil des Nachgiebigkeitselementes, d.h. der Draht, eine große und griffige
Oberfläche aufweist, ist die Wirkung des Gleitankers zusätzlich verbessert.
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Oberraschend ist vor allem, daß durch verhältnis einfache Maßnahmen
Anker unterschiedlicher Einstellkraft hergestellt werden können, indem jeweils die
Reibumhüllung oder die Vorspannung des aufgewendelten Drahtes variiert wird. Damit
ist eine Anpassung ggf. sogar erst unter Tage an die vorgefundenen bzw. zu erwartenden
Verhältnisse möglich.
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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 Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
sind. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise Darstellung eines Gleitankers mit unterschiedlicher
Drahtumwendelung, Fig. 2 einen in ein Bohrloch eingebrachten Gleitanker und Fig.
3 ein Diagramm mit der Einstellkraft des gezeigten Gleitankers.
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Fig. 1 zeigt einen Gleitanker 1, dessen Ankerstange 3 mit dem keilförmig
ausgebildeten Stangenkopf 4 von einer Reibumhüllung 6 und aufgewendeltem Draht 8
eingehüllt bzw.
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teilweise umhüllt ist. Die Ankerstange 3 weist im dargestellten Beispiel
eine glatte Oberfläche auf, doch kann auch eine gezielt geformte bzw. mit einem
Reibbelag versehene Oberfläche zum Einsatz kommen.
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Die Reibumhüllung 6 ist schlauchförmig dargestellt, wobei in der
vorhergehenden Beschreibung erläutert ist, daß diese Reibumhüllung 6 auch flächig
oder spiralig aufgewickelt sein kann.
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Der Draht ist bei einem für den Einsatz vorgesehenen Gleitanker 1
durchgehend in einer der drei in Fig. 1 dargestellten Ausführungsformen vorgegeben.
Der Einfachheit halber sind hier in einer Figur drei unterschiedliche Möglichkeiten
dargestellt, wobei im oberen Bereich der Fig. 1 dicht an dicht iegene'itteren Teil
im Abstand zueinander angeordnete und im unteren Teil sich kreuzende Drahtwendeln
9, lo vorgesehen sind. Bei den beiden oberen Ausführungsbeispielen ist jeweils nur
eine Lage 11,bei dem Ausführungsbeispiel nach dem unteren Teil sind zwei hier gegenläufig
ausgebildete Lagen 11' vorgesehen. Die Enden 12, 13 sind jeweils mit der Ankerstange
3 verbunden, wobei ggf. eine punktweise Zerstörung der Reibumhüllung 6 hier in Kauf
genommen wird.
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Fig. 2 zeigt eine ins Gebirge 14 eingebrachte Ankerstange 3, wobei
diese in ein Bohrloch 15 mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser eingebracht
ist. Diese Darstellung ist gewählt, um die Einzelheiten der Ankerstange 3 deutlicher
darstellen zu können. In Wirklichkeit wird ein Bohrloch 15 wesentlich geringeren
Durchmessers ins Gebirge 14 gestoßen.
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Im Bereich des Bohrlochmundes ist unter gleichzeitigem Verschluß
des
Bohrlochmundes eine Ankerplatte 16 angebracht, die über eine auf dem Gewinde 17
verschiebliche Mutter 18 gegen das Gebirge angedrückt wird. Der Hohlraum des Bohrloches
15 selbst ist mit Mörtel 20 ausgefüllt, so daß sich ein dichter Verband des Gleitankers
mit dem Gebirge ergibt.
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Kommt nun das Gebirge aufgrund hoher Abbaubeanspruchung in Bewegung,
so kann der dargestellte Gleitanker 1 gezielt aus dem von der Reibumhüllung 6 und
dem Draht 8 dargestellten Nachgiebigkeitselement herausgezogen werden. Im oberen
Teil der Ankerstange 3, d.h. im Bereich des Stangenkopfes 4 ist eine einfache Lage
von Draht vorgesehen, während im zum Bohrlochmund weisenden Bereich eine doppelte
Lage von Draht auf die Reibumhüllung 6 aufgebracht ist.
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Fig. 3 zeigt eine Kurve 22, wobei der steile Anstieg der Einstellkraft
bis zum Erreichen eines bestimmten Wertes charakteristisch für den Gleitanker nach
den obigen Ausführungen ist.
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