DE4009632A1 - Stuetzelement zur langfristigen sicherung von grubenraeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stützelement zur langfristigen Sicherung von Grubenräumen des untertägigen Bergbaus, insbe­ sondere Streckenbegleitdamm, bestehend aus mehreren, überein­ ander anzuordnenden und mit Baustoff zu füllenden Gewebe­ kissen, die jeweils über ein Füllventil und ein Auslaßventil verfügen, eine zur Gesamthöhe geringe Eigenhöhe aufweisen und begrenzt dehnfähig und wasserdurchlässig ausgebildet sind.

Die vom Bergmann geschaffenen Hohlräume müssen insbesondere im Steinkohlenbergbau durch Stützelemente abgesichert werden. Bekannt ist es, diese Grubenräume und dabei auch den Über­ gangsbereich zwischen Streb und Strecke durch stählerne oder hölzerne Stützen, d.h. sogenannte Stempel abzusichern. Bei den Stützsystemen aus Stahl wird zwischen starren und nach­ giebigen Systemen unterschieden. Nachgiebigkeit wurde und wird durch Einschub gegen einen Reibwiderstand oder hydraulisch durch Überdrucksysteme erreicht. Aufgrund des Wertes solcher insbesondere heute im Einsatz befindlichen hydraulischen Einzelstempel können diese Stützsysteme aber nur zeitweise für diesen Einsatz verwendet werden. Sie müssen dann zurückgewonnen werden, um sie erneut und mehrfach einzu­ setzen. In solchen Bereichen, wie beispielsweise dem Übergang zwischen Streb und Strecke werden daher sogenannte Pfeiler aus übereinandergelegten Holzbalken eingesetzt. Bekannt ist es weiter, aus Holz oder auch anderen Materialien bestehende Verschläge mit Baustoff auszufüllen, der dann armiert oder nichtarmiert zum Abstützen des Hangenden eingesetzt wird. Aus der DE-OS 36 02 776.6 ist eine Sicherung für Saumkanten beim Strebbau bekannt, der aus mehreren Kissen geringer Eigen­ höhe zusammengesetzt ist, wobei diese Kissen nacheinander mit Baustoff aus- und aufgefüllt werden. Ein solches Stütz­ system hat den Vorteil, daß es eine gewisse aktive Setzkraft aufbringt und dadurch dem Absetzen des Gebirges entgegenwirkt.

Bekanntgeworden sind darüber hinaus Ausbaukissen, die die Form eines kreisrunden Pfeilers aufweisen und die beim Aufstellen von einem Armierungsgitter umgeben werden, um so die Form des herzustellenden Rundpfeilers vorzugeben. All diese bekannten Systeme haben aber den Nachteil, daß insbe­ sondere bei geneigten Strecken eine genaue Zentrierung des herzustellenden Pfeilers bzw. Stützelementes nicht gewährlei­ stet ist. Vielmehr kommt es sowohl bei den aus mehreren Einzelkissen bestehenden Stützelementen wie auch bei den kreisrunden großen Pfeilern mit außen aufgebrachtem Armie­ rungs- und Stützsystem in solchen ungünstigen Fällen zu Problemen. Insbesondere dort, wo größere Abmessungen notwendig sind, sind derartige Stützelemente darüber hinaus schwer zu handhaben. Sie weisen aber den Vorteil auf, daß sie über lange Zeit hohe Stützkräfte aufbringen und daß sie nicht zurückgewonnen werden müssen, sondern vielmehr im Einsatz verbleiben können, wie beispielsweise im Kammerpfeilerbau und ähnlichen Abbauverfahren sowie auch bei der Strebrand­ sicherung im Strebbau. Trotz dieser Vorteile bleibt aber entscheidend, daß neben der schweren umständlichen Handhabung eine deutliche Längenbegrenzung vorgegeben ist, da sie mit zunehmender Höhe auch entsprechend dicker werden müßten, um nicht auszuknicken. Doch kann der Durchmesser wegen der damit zunehmenden Zugspannung in der Gewebewand nicht ver­ größert werden. Damit fehlt es deutlich an Stützsystemen, die in beliebigen Abmessungen mit gleichbleibend niedriger Gewebequalität hergestellt werden können und die auf diese Weise bei gleichbleibendem Pumpendruck über die Vergrößerung der Grundfläche beliebig hohe Setz- und Stützkräfte erzeugen. Es fehlt weiterhin ein Stützsystem, das im Rahmen der üblicherweise vorkommenden Höhen bergmännisch auszubauender Grubenräume mit weitgehend gleichbleibenden Elementen jede Höhe auszubauen gestattet.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Stütz­ element mit Einwegschalung zu schaffen, das auch in Schräg­ stellung zentriert ohne Probleme eingebracht werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gewebekissen eine gemeinsame Zwangszentrierung, die zwischen Hangendem und Liegendem verspannbar ausgebildet ist, auf­ weisen.

Damit ist eine Lösung vorgegeben, die den Einsatz dieses Stützelementes praktisch in allen Bereichen zuläßt bzw. erst ermöglicht. Es zeigt sich, daß über die Zwangszentrierung die einzelnen aufeinander zu legenden Gewebekissen so genau zentriert eingebracht werden können, daß die notwendigen Stützkräfte auf jeden Fall aufgebracht und ins Gebirge einge­ bracht werden. Die Zwangszentrierung hält die lose aufgelegten und die dann auch mit Baustoff gefüllten Kissen in der jeweils vorgegebenen Lage bzw. sorgt dafür, daß die mit Baustoff gefüllten Kissen auf jeden Fall die vorgesehene Lage ein­ nehmen.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Gewebekissen reifenförmig ausgebildet sind, wobei die mittigen Ausnehmungen der übereinandergelegten Gewebekissen einen, ein Verspannelement aufnehmenden Zentrier­ schacht bilden. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die einzelnen Gewebekissen zunächst einmal in der vorgesehenen Anzahl übereinandergelegt werden können, um dann durch die mittige Ausnehmung hindurch das nötige Verspannelement einzu­ bringen und zwischen Hangendem und Liegendem zu verspannen. Danach werden dann meist angefangen mit dem untersten Gewebe­ kissen diese mit Baustoff gefüllt, so daß sie sich ebenfalls nach und nach zwischen Hangendem und Liegendem so verspannen, daß hohe Stützkräfte aufgebracht werden. Die reifenförmige Ausbildung hat darüber hinaus den großen Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Gewebekissen ohne Probleme transportiert und auch zwischengelagert werden können, beispielsweise, indem sie über die mittige Ausnehmung auf einen Gegenstand aufgelegt werden. Die Zwangszentrierung wird somit einmal von den Gewebekissen mit den mittigen Ausnehmungen und zum anderen durch das eingebrachte Verspannelement gebildet, wobei beide so miteinander zusammenwirken, daß sich die immer günstigste Lage der Gewebekissen einstellt, die eine genaue Verspannung zwischen Hangendem und Liegendem sicherstellt.

Nach einer weiteren Ausbildung weisen die Gewebekissen an den Seiten vertikal verlaufende, bei den übereinanderliegenden Gewebekissen korrespondierende, zur Außenseite hin offene Aussparungen auf. Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, daß die dann seitlich eingeschobenen Verspannelemente ohne weiteres zurückgewonnen werden können, so daß hierfür auch wertvollere Einzelteile einzusetzen sind, die lange Still­ standszeiten beispielsweise in einer mehrere 100 oder gar 1000 m langen Strecke nicht zulassen. Sie können hier als echte Aufstellungshilfe verwendet werden, ohne daß besondere Maßnahmen dafür erforderlich würden.

Eine besonders einfache Herstellungsweise für die Aussparungen in den Gewebekissen und zwar in den Seitenwänden ist die, bei der die Aussparungen halbkreisförmig ausgebildet sind. Darüber hinaus paßt sich diese Form beispielsweise Hydraulik­ stempeln als Spannelement besonders günstig an.

In der Regel reicht es, wenn die Aussparungen an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Gewebekissen vorgesehen sind, wobei dies beispielsweise die dem Streb zugewandte und die der Strecke zugewandte Streckenseite sein sollte oder aber die in Streckenlängsrichtung einander gegenüberliegenden Seiten, je nachdem, in welcher Richtung das Flöz einfällt.

Eine dritte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Gewebekissen balkenartig ausgebildet und im Abstand zueinander und dabei Aussparungen für Verspannelemente bildend anzuordnen sind. Grundidee dieser Ausführung ist, daß die an sich bekannten Balkenpfeiler nun hier aus Betonbalken hergestellt werden, wobei diese Betonbalken erst unter Tage hergestellt werden, indem die entsprechend geformten Gewebekissen mit Beton oder anderem Baustoff gefüllt werden.

Eine besonders einfache und zweckmäßige Ausbildung sieht dabei vor, daß die Gewebekissen als beidseitig geschlossene Schlauchstücke ausgebildet sind, wobei der Durchmesser der Schlauchstücke dem jeweiligen Einsatzfall entsprechend gewählt werden kann. Die Schlauchstücke können dabei nahtlos gewebt sein und endseitig zulaufend geformt werden, so daß das Ver­ schließen auf einfache Art und Weise erreicht werden kann, beispielsweise auch durch Klammern oder Nähen. Diese Schlauch­ stücke ergeben dann nach dem Füllen mit Baustoff eine Art Balken, wobei durch das Füllen im aufeinandergelegten Zustand gleichzeitig eine vorteilhafte Verspannung zwischen Hangendem und Liegendem erreicht wird. Da sie balkenförmig und einen Pfeiler ergebend verlegt werden, ergeben sich jeweils zwischen den Spitzen der aufeinanderliegenden Balken bzw. Schlauch­ stücke Ausnehmungen, in die dann die einzelnen Verspann­ elemente eingesetzt werden können. Da diese Aussparungen seitlich offen sind, können die einmal gesetzten Verspann­ elemente nach Erfüllen ihrer Aufgabe, nämlich der Zwangs­ zentrierung wieder entfernt werden.

Um sich den unterschiedlichen Abständen zwischen Hangendem und Liegendem möglichst günstig anzupassen, sieht die Erfin­ dung vor, daß das Verspannelement in der Höhe verstellbar ausgebildet ist. Dazu werden die meist zwei­ teiligen Verspannelemente mittig bzw. im Bereich der Über­ lappung durch Schlösser oder ähnliches miteinander verbunden, so daß sie dann eine ausreichende Standsicherheit haben und ihre Funktion als Zwangszentrierung zusammen mit den entspre­ chend ausgebildeten Gewebekissen erfüllen können.

Die Verstellbarkeit in der Höhe wird zweckmäßigerweise erreicht, indem das Verspannelement eine Schraubspindel oder ein Teleskopstempel mit gegeneinander abgedichteten Hohlrohren ist, von denen das im Durchmesser größere mit einer zäh­ plastischen Masse ausgefüllt ist. Die beiden Hohlrohre werden durch die zähplastische Masse daran gehindert, unplanmäßig zusammenzufahren. Durch die Notwendigkeit, beim Zusammen­ schieben die zähplastische Masse zu verdrängen, kommt es vielmehr zu einer bedingten Nachgiebigkeit, aber ausreichenden Standsicherheit. Gleiches gilt auch für die Ausführung mit einer Schraubspindel, wobei diese den Vorteil hat, daß eine besonders einfache Verspannmöglichkeit zwischen Hangendem und Liegendem gegeben ist.

Gerade dort, wo die geschaffenen Aussparungen auf der Außen­ seite offen ausgebildet sind, können zweckmäßig als Reibschluß oder Hydraulikstempel ausgebildete Verspannelemente eingesetzt werden. Dabei können diese beispielsweise Hydraulikstempel so positioniert werden, daß sie ohne weiteres nach Errichten bzw. Füllen der Gewebekissen wieder zu entfernen sind.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Stützelement geschaffen ist, daß Hohlräume praktisch beliebiger Höhe überbrücken bzw. ausfüllen kann, um das Hangende abzustützen bzw. um den geschaffenen Grubenraum abzusichern. Dabei wird vorteilhaft von der Sohle her bzw. vom Liegenden her mit dem Aufbau des Stützelementes begonnen, wobei jedes einzelne fertig mit Baustoff gefüllte Gewebekissen bereits seine Funktion nach relativ kurzer Zeit erfüllt, weil der Baustoff aufgrund der Ausbildung des Gewebekissens sehr schnell aushärten kann. Durch die vorab, d.h. vor dem Füllen der Gewebekissen geschaffene Zwangszentrierung ist sichergestellt, daß auch bei großen Höhen bzw. Mächtigkeiten das gesamte Stützelement trotzdem so errichtet wird, daß es die notwendigen Stützkräfte optimal einbringt und sich genau in den vorgegebenen Zwischenraum zwischen Hangendem und Liegendem einpaßt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zuge­ hörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen darge­ stellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Stützelement im Schnitt mit integriertem Verspannelement,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das aus Fig. 1 ersichtliche Verspannelement,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführung eines Stützelementes,

Fig. 4 eine Seitenansicht des aus Fig. 3 ersichtlichen Stützelementes,

Fig. 5 eine Draufsicht aus mehreren Schlauchstücken bestehenden Stützelement und

Fig. 6 das Stützelement nach Fig. 5 in Seitenansicht.

Das aus Fig. 1 ersichtliche Stützelement (1) ist in einen Grubenraum eingesetzt, hier einen Streckensaum, um den Bereich Hangendes (3) und Liegendes (4) abzustützen. Das Stützelement (1) besteht aus mehreren übereinandergelegten Gewebekissen (5, 6, 7, 8), die alle über ein Füllventil (9) und ein hier nicht dargestelltes Auslaßventil verfügen. Über das Füllventil wird Baustoff eingefüllt, bis das gesamte Gewebekissen (5, 6, 7, 8) stramm damit gefüllt ist. Da das Gewebe des Gewebe­ kissens (5, 6, 7, 8) entsprechend stark ausgebildet ist, kann der Baustoff mit dem notwendigen Druck eingefüllt werden. Durch das Auffüllen der Gewebekissen (5, 6, 7, 8) mit Baustoff verspannt sich das gesamte Stützelement (1) zwischen Hangendem (3) und Liegendem (4) und bringt damit vorteilhaft große Stützkräfte auf.

Die aus Fig. 1 und aus Fig. 2 sowie den nachfolgenden Figuren ersichtlichen Stützelemente (1) verfügen alle über eine Zwangszentrierung (10), die einmal aus der bestimmten Art von Gewebekissen (5, 6, 7, 8) und einem Verspannelement (16) besteht. In den Gewebekissen (5, 6, 7, 8) sind nach Fig. 1 und Fig. 2 mittig eine Ausnehmung (11) ausgebildet, die dann eine Art Zentrierschacht bildet, was insbesondere Fig. 1 sehr schön zeigt. Dieser Zentrierschacht (12) kann mit dem gleichen Baustoff (14) verfüllt werden, wie er als Baustoff (13) in die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) über das Füllventil (9) eingebracht wird.

Eine andere Ausführung zeigen die Fig. 3 und 4, bei der auf eine mittige Ausnehmung verzichtet ist. Statt dessen sind an zwei gegenüberliegenden Seiten (17, 18 oder 19, 20) Aus­ sparungen (21, 22) vorgesehen, in die ein Verspannelement (16) eingesetzt werden kann. Statt des Einsetzens wird es in der Regel so sein, daß das Verspannelement (16) vorab gesetzt wird, um dann für die einzubringenden und zu füllenden Gewebekissen (5, 6, 7, 8) die notwendige Führung mitdarzu­ stellen. Sowohl die an den Seiten (17, 18) vorgesehenen Aus­ sparungen (21, 22) wie auch die an den Seiten (19, 20) vorge­ sehenen Aussparungen (21′, 22′) sind zu den Außenseiten (23) hin offen, um entweder im nachhinein ein Verspannelement (16) einzuschieben oder aber um das einmal eingesetzte Ver­ spannelement nach dem Verspannen des gesamten Stützelementes (1) zwischen Hangendem (3) und Liegendem (4) wieder auf ein­ fache Art und Weise rauben zu können. Die Aussparungen (21, 21′, 22, 22′) unterscheiden sich nur durch ihre Formgebung, wobei die Aussparungen (21′, 22′) der Form beispielsweise des in Fig. 4 dargestellten Hydraulikstempels entsprechen.

Eine dritte Form zeigen die Fig. 5 und 6, wobei hier die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) als Schlauchstücke (25, 26), die damit im gefüllten Zustand eine Art Balken bilden, dargestellt sind. Die Schlauchstücke (25, 26), die an den Kopfenden jeweils verschlossen sind, werden ebenso wie die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) nach den Fig. 1 bis 4 mit Baustoff gefüllt und dann, wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, übereinandergelegt, so daß sie dann eine Art pfeilerartiges Stützelement (1) ergeben. Die notwendige Zentrierhilfe bzw. die Zwangszentrie­ rung (10) wird bei der Ausbildung nach Fig. 5 und 6 durch Hydraulikstempel (27) und die von den einzelnen Schlauch­ stücken (25, 26) geschaffenen Aussparungen (21′′, 22′′) darge­ stellt. Auch diese Ausführung zeigt, daß durch planmäßiges Anordnen der Hydraulikstempel (27) und der Schlauchstücke (25, 26) ein Stützelement (1) geschaffen werden kann, das den vorgegebenen Hohlraum zwischen Hangendem und Liegendem vollständig ausfüllt und sich so dort hineinspannt, daß hohe Stützkräfte übertragen werden können. Besonders vorteilhaft ist die einfache Möglichkeit, solche Stützelemente auch in starkem Einfallen wirksam einzubringen, da die Zwangszentrie­ rung (10) dies ermöglicht, da sowohl eine Zentrierung wie auch eine Führung durch diese Verspannelemente (16) bzw. Hydraulikstempel (27) vorgegeben ist.

Claims (10)

1. Stützelement zur langfristigen Sicherung von Grubenräumen des untertägigen Bergbaus, insbesondere Streckenbegleit­ damm, bestehend aus mehreren, übereinander anzuordnenden und mit Baustoff zu füllenden Gewebekissen, die jeweils über ein Füllventil und ein Auslaßventil verfügen, eine zur Gesamthöhe geringe Eigenhöhe aufweisen und begrenzt dehnfähig und wasserdurchlässig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) eine gemeinsame Zwangszentrierung (10), die zwischen Hangendem (3) und Liegendem (4) verspannbar ausgebildet ist, aufweisen.

2. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) reifenförmig ausgebildet sind, wobei die mittigen Ausnehmungen (11) der überein­ andergelegten Gewebekissen einen ein Verspannelement (16) aufnehmenden Zentrierschacht (12) bilden.

3. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) an den Seiten (17, 18, 19, 20) vertikal verlaufende, bei den übereinanderliegenden Gewebekissen korrespondierende, zur Außenseite (23) hin offene Aussparungen (21, 22) aufweisen.

4. Stützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (21′, 22′) halbkreisförmig ausgebildet sind.

5. Stützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (21, 21′, 22, 22′) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten (17, 18; 19, 20) der Gewebekissen (5, 6, 7, 8) vorgesehen sind.

6. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) balkenartig ausgebildet und im Abstand zueinander und dabei Aussparungen (21′′, 22′′) für Verspannelemente (16) bildend anzuordnen sind.

7. Stützelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebekissen (5, 6, 7, 8) als beidseitig ge­ schlossene Schlauchstücke (25, 26) ausgebildet sind.

8. Stützelement nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement (16) in der Höhe verstellbar ausgebildet ist.

9. Stützelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement (16) eine Schraubspindel oder ein Teleskopstempel mit gegeneinander abgedichteten Hohl­ rohren ist, von denen das im Durchmesser größere mit einer zähplastischen Masse ausgefüllt ist.

10. Stützelement nach Anspruch 1 und Anspruch 3 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspann­ element (16) als Reibschluß- oder Hydraulikstempel (27) ausgebildet ist.