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Die Erfindung betrifft ein Schalelement für die Her-
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stellung eines Verbundausbaues in Strecken des untertägigen Berg-
und Tunnel baues, insbesondere zum Verschalen der Zwischenräume zwischen den stählernen
Ausbaubögen, vorzugsweise Rinnenprofilbögen, die über Bolzen miteinander verbunden
sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Hinterfüllen von aus Ausbaubögen,
Verzugmatten und Bolzen bestehendem Streckenausbau mit abbindendem Baustoff mit
Hilfe von Pumpen und verbindenden Rohren und Schläuchen.
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Strecken im untertägigen Berg- und Tunnelbau werden durch einen Unterstützungsausbau,
vorzugsweise nachgiebigen Rinnenprofilausbau gesichert, der den notwendigen kraftschlüssigen
Kontakt mit dem Gebirge durch Ausfüllung des zwischen den Ausbaubögen und dem Verzug
verbleibenden Hohlraum mit Hinterfüllmaterial erhält. Bekannt sind die verschiedensten
Hinterfüllmaterialien wie Beton, Gips, Anhydrit und verschiedene Baustoffgemische.
Dabei wird das Hinterfüllmaterial in der Regel von der Ortsbrust her praktisch axial
hinter die Ausbaubögen in den vorbeschriebenen Hohlraum gespritzt. Die Verzugmatten
sind hierzu mit einem dünnen Drahtgeflecht, leicht zu beschädigenden Kunststoffolien-o.a.
ausgerüstet, um ein Durchtreten des Hinterfüllmaterials in den offenen Streckenquerschnitt
zu unterbinden. Nachteilig dabei ist, daß diese Hinterfüllarbeiten nur in ganz geringem
Umfang parallel zu anderen Arbeiten wie beispielsweise dem Wegfallen der Berge durchgeführt
werden können.
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Außerdem ist von Nachteil, daß die benötigten Verzugmatten aufgrund
der Sonderkonstruktionen wesentlich teurer und auch -aufwendiger zu transportieren
und zu montieren sind.
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Schließlich ist das Einbringen der Hinterfüllung von der Ortsbrust
her nur möglich, wenn ein entsprechender Bereich ausgeschossen ist. Daher kann der
letzte bzw. erste Ausbau bogen nicht dicht an der Ortsbrust, sondern nur im Abstand
zur Ortsbrust aufgestellt werden. Damit verbleibt zur Erzielung der notwendigen
Handlungs- und Bewegungsfreiheit
ein gewisses Sicherheitsrisiko.
Außerdem kann der Hinterfüllgrad nicht oder nur ungenügend kontrolliert werden.
Auch ist von Nachteil, daß die "Verschalung" den zu verfüllenden Hohlraum nur ungenügend
abdichtet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unter Tage einsetzbares,
handliches und eine kontinuierliche Zuführung des Hinterfüllmaterials erlaubendes
Schalelement und ein Verfahren zum Hinterfüllen zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere röhrenförmige
Hohl körper zu einem Tragkissen zusammengefaßt sind, das zwischen den Ausbaubögen
einklemmbar ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Tragkissen schließt den Bereich zwischen zwei
Ausbaubögen dicht ab und ergibt sowohl auf der Innen- wie der Außenseite eine ausreichend
ebene Oberfläche, weil das Tragkissen aus einer Anzahl röhrenförmiger Hohl körper
gebildet ist, die ein Durchbiegen beispielsweise im mittleren Bereich wie bei flächigen
Kissen nicht zuläßt. Damit ist sichergestellt, daß beim Hinterfüllen das Hinterfüllmaterial,
ohne in die Strecke eindringen zu können, in einem genau festgelegten Bereich fixiert
wird. Dabei ist es vorteilhaft, diese Grenze für das Hinterfüllmaterial in den Bereich
der Verzugmatten oder sogar geringfügig darüberhinaus zur Streckenmitte hin vorzugeben.
Die Vorderseite der Hinterfüllung stellt dann eine armierte Fläche dar, die den
hohen Beanspruchungen genügt. Das Tragkissen kann ohne großen Aufwand zwischen die
Ausbaubögen geklemmt und dort fixiert werden und nach abgeschlossener Hinterfüllung
durch Wegnahme der Fixierelemente oder durch Ablassen von Luft wieder entfernt werden.
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Vorteilhaft ist, daß nun die Hinterfüllung parallel zu anderen Arbeiten
vorgenommen werden kann, weil nach dem Aufstellen der Verschalung das Hinterfüllmaterial
kontinuierlich in den Hohlraum hineingepumpt werden kann,
ohne daß
hierdurch Leute gebunden oder in ihren anderen Arbeiten behindert werden.
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Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß mehrere über
den Streckenumfang verteilt angeordnete, einander teilweise überdeckende bzw. gegeneinander
abdichtende Tragkissen vorgesehen sind. Diese Aufteilung in mehrere Tragki ssen
erleichtert die Montage der Schalelemente, da diese ja der Bogenform angepaßt eingebracht
werden müssen. Aufgrund der röhrenförmigen Ausbildung der einzelnen Hohl körper
ist dabei eine ausreichende Angleichung an den bogenförmigen Verlauf möglich, ohne
daß die Kissen selbst im eigentlichen Sinne vorgeformt werden müssen. Die Abdichtung
gegeneinander kann auf die gleiche Art und Weise erfolgen, wie gegenüber den Ausbaubögen,
so daß hierfür Sonderkonstruktionen nicht benötigt werden.
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Eine vorteilhafte Fixierung der Tragkissen zwischen den einzelnen
Ausbaubögen und eine ausreichende Widerstandskraft gegen den andrängenden Beton
bzw. das andrängende Hinterfüllmaterial ist gegeben, da erfindungsgemäß das Tragkissen
gleichzeitig zwischen den Ausbaubögen und vor den Verzugmatten mit der Schnellverbolzung
einklemmbar ausgebildet ist. Die einzelnen Tragkissen können damit mit wenigen Handgriffen
montiert werden, wobei auf die für den späteren Ausbau sowieso benötigten üblichen
Verbolzungselemente teilweise bzw. sogar ganz zurückgegriffen werden kann.
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Eine weitere Montageerleichterung ist erreichbar, wenn, wie erfindungsgemäß
vorgesehen, der Rückwand des Tragkissens in Länge, Form und Anschluß der Schnellverbolzung
entsprghende Halterungen vorgesehen sind. Diese Halterungen können mit den für die
spätere Schnellverbolzung benötigten Teilen kombiniert werden, so daß in der Regel
nicht einmal ein Austausch dieser für die Verbindung mit den Ausbaubögen
benötigten
Teile notwendig ist.
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Eine immer gleiche Anordnung der Tragkissen bei gleichzeitiger montagefreundlicher
Ausbildung ist dadurch gegeben, daß jeweils zwei Halterungen je Tragkissen vorgesehen
und den Enden der rohrförmigen Hohl körper zugeordnet sind.
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Diese Anordnung der Halterungen erleichtert einmal die Montage, insbesondere
wenn diese Halterungen wie erfindungsgemäß vorgesehen, mit den einzelnen rohrförmigen
Hohl körpern verbunden sind. Darüberhinaus ist bei der Zuordnung der Halterungen
jeweils zu den Enden der Hohl körper eine Angleichung des Tragkissens an den jeweiligen
Biegeradius der Ausbaubögen leicht vorzunehmen.
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Eine vorteilhaft gleichmäßige Ausgestaltung der Oberfläche des Hinterfüllmaterials
im Bereich der Verzugmatten und andererseits ein wirksamer Schutz der Tragkissen
gegen Beschädigungen vom Streckeninneren ist gegEben, wenn gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführung dem Tragkissen eine durchgehende Frontplatte und eine Rückwand zugeordnet
sind, wobei die Frontplatte weich und anschmiegsam, die zum Streckeninneren weisende
Rückwand dagegen kräffig und ausgesteift ausgebildet ist. Die kräftige und ausgesteifte
Rückwand sichert die Tragkissen beispielsweise beim Schießen gegen herumfliegende
Berge und auch andere Beschädigungen, während die anschmiegsame Frontplatte eine
vorteilhafte Einbindung der Verzugmatten in das hinterfüllmaterial sicherstellen.
Außerdem sollte die Frontplatte zweckmäßig eine das Hinterfüllmaterial abweisende
Beschichtung, vorzugsweise eine Tefl.onbeschichtung aufweisen, um so das Lösen der
einzelnen Tragkissen nach Abbinden des Hinterfüllmaterials zu erleichtern und um
Beschädigungen am Tragkissen durch festgebackenes Hinterfüllmaterial zu vermeiden.
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Je nach den Gegebenheiten können die rohrförmigen Hohlkörper im aufgeblasenen
Zustand als Tragkissen montiert werden, ohne daß ein Nachfüllenoder gar Auffüllen
mit Luft notwendig ist. Dennoch ist es von Vorteil, wenn jedem rohrförmigen Hohl
körper oder allen gemeinsam ein Rückschlagventil zugeordnet ist, das gleichzeitig
als Sicherheitsventil ausgebildet ist. Ober ein solches Rückschlagventil ist ein
Befüllen der rohrförmigen Hohl körper bei Bedarf ohne weiteres möglich, wobei dies
regelmäßig notwendig ist, wenn ein ganz dichtes Anliegen der Randbereiche der Tragkissen
an die Ausbaubögen erforderlich ist oder gewünscht wird. Die Ausbildung als Sicherheitsventil
stellt sicher, daß bei auftretenden Oberlastungen,beispielsweise einem über o,5
bar ansteigenden Druck, dieser rechtzeitig abgebaut wird.
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Ein gleichmäßiges Einbringen des Hinterfüllmaterials ist gesichert,
wenn jedem Tragkissen ein oder mehrere Einfüllstutzen zugeordnet und zwischen je
zwei Hohl körpern durchgeführt sind. Dabei ist gleichzeitig eine ausreichende Abdichtung
gewährleistet und die Hinterfüllung kann nach bestimmtem System vorgenommen werden,
das durch die Anordnung der Einfüllstutzen vorgegeben ist.
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Die gewünschte formstabile Ausbildung eines Tragkissens ist gegeben,
wenn je nach Bauabstand vier bis acht, vorzugsweise sechs Voll- und zwei außen sitzende
Halbröhren ein Tragkissen bilden. Die Breite der Voll röhren beträgt dabei etwa
lo cm, so daß die Tragkissen den üblichen Bauabständen entsprechend ausgebildet
werden können.
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Die notwendige Abdichtung der einzelnen Tragkissen in Streckenumfangsrichtung
ist einfach und zweckmäßig zu erreichen, indem das Tragkissen oben einen den Anschluß
bildenden,waagerecht angeordnetenrohrförmige Hohl körper aufweist.
Diese
im Prinzip wie die senkrecht angeordneten Hohlkörper ausgebildeten Rohre bringen
beim Andrücken an das benachbarte Tragkissen bzw. beim Aufpumpen einen so wirksamen
Abschluß, daß Hinterfüllmaterial zwischen den einzelnen Tragkissen nicht hindurchdringen
kann.
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Ein vorteilhaft dichter Abschluß zwischen dem Tragkissen und den
Ausbaubögen wird erreicht, wenn einerAusbildung der Erfindung entsprechend die außenliegenden
Halbröhren des Tragkissens zum Ausbaubogen hin eine unregelmäßige und begrenzt nachgiebige
Oberfläche aufweisen. Die Halbröhren schmiegen sich damit an den Ausbau an, wobei
die Oberfläche auch zweckmäßig dem bogenförmigen Verlauf der Wandung angepaßt ausgebildet
sein sollte.
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Um auch in Streckenlängsrichtung und im Bereich des letzten bzw.
vordersten Ausbaubogens einen dichten Abschluß zu bringen und radial verfüllen zu
können, ist ein mit dem Tragkissen verbundener Dichtkörper vorgesehen, der hinter
dem letzten Ausbaubogen zwischen diesem und dem Gebirge aktiv verspannbar ist. Dieser
Dichtkörper bringt einen so dichten Abschluß, daß der Hohlraum zwischen dem Ausbau
und dem Gebirge wirksam verfüllt werden kann, ohne daß Hinterfüllmaterial über den
letzten Ausbaubogen hinweg in den Bereich der Ortsbrust vordringt. Vorteilhaft ist
dabei der Dichtkörper mit dem eigentlichen Tragkissen so verbunden, daß beim Nachfüllen
oder Auffüllen des Tragkissens gleichzeitig der Dichtkörper mit Druckluft beaufschlagt
wird.
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Ein wi rkurEravol 1 es Verfahren zum Hinterfül.len des Streckenausbaues
in untertägigen Strecken und zwar mit Hilfe der in den Ansprüchen 1 bis 14 erläuterten
Schalelemente ist das, bei dem nur die Zwischenräume zwischen den Ausbaubögen mit
auf den Verzugmatten aufl i egenden Elementen verschalt
und bei
dem dann das Hinterfüllmaterial durch die Schalelemente hindurch radial eingebracht
wird. Ein solches Verfahren ermöglicht die Oberlappung von Arbeitsvorgängen bei
der Streckenauffahrung, was sowohl zu einer erheblichen Kostenreduzierung führt,
als auch zu einem gleichmäßig und wirklich dicht ausgefüllten Hohlraum zwischen
Ausbau und Gebirge. Dadurch ist eine wirksame Abstützung des Gebirges durch den
Ausbau gewährleistet.
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Um eine gleichmäßige Ausfüllung des Hohl raumes zwischen Ausbau und
Gebirge weiter zu gewährleisten und das Hinterfüllverfahren zu optimieren, ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß das Hinterfüllmaterial zuerst an den Stößen, dann im Bereich darüber
und schließlich an der Firste einzubringen.
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Dabei ergibt sich automatisch im Bereich der Sohle ein Sockel durch
das hier eher frühzeitig eingebrachte Hinterfüllmaterial, auf das sich dann das
darüber eingefüllte Hinterfüllmaterial aufbauen kann. Die Bildung des Stützfußes
wird darüberhinaus verstärkt gesichert, daß zunächst im Bereich der -Stöße mit Schnellbinder
vermischtes Hinterfüllmaterial bis etwa in Höhe des ersten Tragkissens als Stützfuß
eingebracht wird. Dieses Eingringen und das Bilden des Stützfüßes hat den Vorteil,
daß die im Bereich der Stöße bzw. der Sohle eingebrachten Tragkissen nicht druckmäßig
überlastet werden, sondern vielmehr durch den sehr schnell abhärtenden Stützfuß
druckmäßig entlastet werden.
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Bevor das Hinterfüllmaterial eingebracht werden kann, muß die Verschalung
fertiggestellt werden. Um die hierfür notwendigen Arbeiten möglichst zeitmäßig zu
reduzieren, ist es von Vorteil, die Schalelemente jeweils zwischen die Ausbaubögen
und zwischen Vierzig und Verbolzung einzuspannen bzw. sich selbst einspannen zu
lassen.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Schalelement
geschaffen ist, das in vorteilhafter Weise im untertägigen BergBau zur Herstellung
eines Verbundausbaues eingesetzt werden kann. Dabei besteht dieses Schalelement
aus einem Tragkissen, das seinerseits wieder aus mehreren rohrförmigen Hohl körpern
zusammengesetzt ist, die somit eine gleichmäßige Ausdehnung bei Beaufschlagung mit
Druckluft gewährleisten. Das so gebildete Tragkissen bildet ein Schalelement, das
einem Schal brett sehr nahe kommt, gleichzeitig aber einen dichten Abschluß zu den
Ausbaubögen und auch zu den benachbarten Tragkissen sichert. Ein Durchdringen des
Hinterfüllmaterials ist somit nicht möglich, wobei vorteilhaft radial hinterfüllt
werden kann. Damit können die Vorort laufenden Arbeiten überlappend durchgeführt
werden, insbesondere dann, wenn gleichzeitig mit den aus den Hohl körpern bestehenden
Tragkissen im Bereich des jeweils letzten Ausbaubogen ein Dichtkörper in den Ausbaubogen
eingelegt wird, um so den Bereich zwischen Ausbaubogen und Gebirge abzuschließen.
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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. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivisch dargestellte Strecke, Fig. 2 eine perspektivische
Darstellung eines Tragkissens, Fig. 3 einen Querschnitt im Bereich zweier vertikal
aneinanderstoßender Tragkissen und Fig. 4 einen Schnitt durch einen in einem Arbeitsschritt
zu hinterfüllenden Ausbaubereich.
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Die Fig. 1 zeigt eine Strecke 1, die durch mehrere Ausbaubögen
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gesichert ist. Der Einfachheit halber sind dabei diese Ausbaubögen 2, 3, die mit
der Profilöffnung 4 in Richtung abzustützendes Gebirge aufgestellt sind, ohne die
die Stoßsegmente 5 und Firstsegmente 6 verbindenden Teile dargestellt. Die Oberlappung
der Ausbauelemente ist ebenfalls nicht dargestellt.
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Hinter den einzelnen Ausbaubögen 2, 3 sind Verzugmatten 7, 8 angebracht,
die mit den Haken 9 in die Profilöffnung 4 der Ausbaubögen 2, 3 eingehakt sind.
Vor den Verzugmatten 7, 8 und zwischen den Ausbaubögen 2, 3 sind Tragkissen lo,
11 vorgesehen, die eine Art Luftmatraze darstellen und zwischen die Bögen und zwischen
den Verzugmatten 7, 8 und den Bolzen 18 eingespannt werden. Dadurch ist beim Hinterfüllen
ein Durchdringen des Hinterfüllmaterials in Richtung Streckeninneres unterbunden.
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Die Verzugmatten 7, 8 sind aus rechtwinklig zueinander angeordneten
und miteinander verbundenen Querstäben 12, 13 gebildet und können mit unterschiedlich
ausgebildeten Haken 9 ausgerüstet werden. In der einfachsten Ausführung weden einfach
die Längsstäbe 13 zu Haken abgebogen, die sowohl ein Ineinanderhaken der Verzugmatten
wie auch ein Verhaken hinter den Ausbaubögen ermöglichen.
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Die Tragkissen lo, 11 sind von mehreren Hohl körpern 14, 15, 16,
17 gebildet. Von diesen Hohl körpern sind beispielsweise sechs senkrechte Hohl körper
14, 15 oben und unten zwei waagerecht angeordnete Hohl körper 16 und an beiden Seiten
Halbrohre 17 als Hohl körper vorgesehen.
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Diese Hohl körper bzw. die gesamten Tragkissen lo, 11 werden vom Streckeninneren
her gesehen durch den Bolzen 19 mit Schneliverbolzung 19 entsprechenden Halterungen
20, 21 gehalten. Sie sind somit von allen vier Seiten her eingespannt und können
damit ausreichende Kräfte aufnehmen, um den vom eingefüllten Hinterfüllmaterial
ausgehenden
Druck aufzunehmen.
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Auf der linken Seite der Fig. 1 sind die Tragkissen lo, 11 mit ihrer
Rückwand 22 dargestellt. Hier sind auch die Halterungen 20, 21 zu sehen. Zum Nachfüllen
der Hohl körper 14, 15, 16, 17 mit Druckluft sind entweder alle Hohl körper oder
nur einer mit Rückschlagventilen 23, 24 versehen, je nachdem, ob eine Verbindung
zwischen den Hohl körpern gegeben ist oder nicht. Eine Zuordnung zu jedem Hohl körper
hat den Vorteil, daß bei Beschädigung eines der Hohlkörper die übrigen wirksam bleiben.
Dies ist aber in der Regel nicht notwendig, weil die einzelnen Hohl körper einmal
durch die Rückwand 22 zum Streckeninneren hin und zum anderen durch die Frontplatte
30 zum Gebirge hin geschützt sind.
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Das Hinterfüllmaterial wird durch die Finfüllstutzen 25, 26 radial
eingefüllt, wobei jedem Tragkissen lo, 11 ein Einfüllstutzen oder auch zwei zugeordnet
werden können.
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Auf der rechten Seite sind Tragkissen lo, lo', lo" dargestellt, wobei
zur Verdeutlichung die einzelnen Hohl körper 14, 15, 16, 17 wiedergegeben sind.
Bei den Tragkissen lo"' dagegen ist die Frontplatte 30 sichtbar, die wie erwähnt
anschmiegsam ausgebildet ist und sich so an die Verzugmatten 7, 8 anlegt.
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Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eines der Tragkissen
lo, das zwischen den Ausbaubögen 2, 3 einerseits und den nicht dargestellten Verzugmatten
und den Halterungen 20, 21 eingespannt ist. Zur Verdeutlichung der Rohrform ist
hier eine Perspektive wiedergegeben, die im oberen Bereich diese Ausbildung deutlich
wiedergibt.
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Mit 33 sind die Wrbindungsstellen zwischen den Halterungen 20, 21
und den einzelnen rohrförmigen Hohl körpern 14,15, 17 wiedergeben.
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Fig. 3 zeigt die besondere Ausbildung der Halbohre 17 mit ihrer begrenzt
nachgiebigen und der Form der Ausbaubögen 2 angepaßten Oberfläche 28. Außerdem ist
angedeutet, daß die Frontplatte 30 mit einer Beschichtung 31 versehen ist, die das
Festbacken von Hinterfüllmaterial verhindern soll. Verdeutlicht ist weiter die Schnellverbindung
bzw.
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Schnellverbolzung 19, die zur Fixierung der Tragkissen lo, 11 benutzt
wird. Die Haken 34 dieser üblichen Schnellverbolzungl9 greifen hinter die Ausbaubögen
und werden zweckmäßig durch entsprechende Ausnehmungen in den Tragkissen lo, 11
hindurchgeführt und dann jenseits der Halterung 20 über das Drehteil 35 verspannt.
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Die Darstellung nach Fig. 4 verdeutlicht, wie bei einem Abschlag
von beispielsweise zwei Ausbaubögen der gesamte Bereich in einem gleichmäßig und
kontinuierlich mit Hinterfüllmaterial 38 ausgefüllt werden kann. Der zwischen Gebirge
36 und Ausbaubögen 2, 3 gebildete Hohlraum ist in Streckenlängsrichtung einmal durch
das bereits ausgehärtete Hinterfüllmaterial 38 und zum anderen durch den Dichtkörper
39 abgeschlossen, so daß radial wie dargestellt über die Einfüllstutzen 25, 26 Material
eingepumpt werden kann. Der Dichtkörper 39 ist über den Verbindungschlauch 40 mit
den rohrförmigen Hohl körpern 14, 15, 16, 17 verbunden, so daß er gleichzeitig mit
diesen mit Luft gefüllt wird. Die Einfüllstutzen 25, 26 sind mit FUllschläuchen
41, 42 verbunden, die dicht am Ausbau entlanggeführt sind und somit keine Behinderung
für andere Arbeiten darstellen können. Die Hinterfüllarbeit kann wie anhand auch
der Figuren gezeigt ist, kontinuierlich und ohne Behinderung weiterer Arbeitsvorgänge
vorgenommen werden, wobei in vorteilhafter Weise eine frühzeitige Abstufung des
Ausbaues gegen das Gebirge und ein dichtes Anliegen damit erreicht wird.
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