DE4224852C2 - Rohrstütze, insbesondere für den untertägigen Berg- und Tunnelbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrstütze, insbesondere für den un­ tertägigen Berg- und Tunnelbau, die zur Abstützung des Hangenden zwischen dem Liegenden und dem Hangenden eingespannt wird, be­ stehend zumindest aus einem Rohrkörper mit geschlossenem Innen­ raum, dessen Wandung der zu erwartenden Lastaufnahme entspre­ chend bemessen ist, der ein Befüllventil und ein Entlüftungsven­ til aufweist und der mit einer den Innenraum ausfüllenden, nach dem Einspannen oder zum Einspannen des Rohrkörpers eingefüllten volumenkonstanten Füllung ausgerüstet ist.

Für Ausbau- und Abstützungszwecke sind im Untertagebergbau und auch im Tunnelbau zahlreiche Stützelemente bekannt, wie vor al­ lem Holzstempel, Holzpfeiler und Teleskopstempel in Gestalt von Reibungs- oder Hydraulikstempeln. Die im Bergbau seit langem ge­ bräuchlichen Hydraulikstempel arbeiten mit Öl-Wasser-Emulsionen, die eigens zubereitet werden müssen und die beim Einsatz der Stempel als Einzelstempel vor allem beim Stempelrauben oftmals in die Umwelt abgelassen werden. Außerdem sind die für die Hoch­ druck-Hydraulik ausgelegten Hydraulikstempel teure Ausbauele­ mente, die mit Setz- und Raubventilen sowie zu ihrer Sicherung gegen Überlast im Setzzustand mit Druckbegrenzungsventilen aus­ gestattet sind.

Bekannt sind auch aus Innenrohr und Außenrohr bestehende Teles­ kopstempel, deren Innenräume mit einer Holzfüllung versehen sind, wobei das Innenrohr und das Außenrohr aus einem duktilen Stahl gefertigt sind, dessen plastischer Verformungsbereich so groß ist, daß sich unter der Stempelauflast das Innen- und Außenrohr quer zur Längsachse des innenliegenden Holzstützele­ mentes ausbauchen, so daß sich der Stempel bei Zerdrückung des Holzstützelementes unter der Last entsprechend der Hangendkon­ vergenz verkürzt (DE 25 39 208 C2). Auch ein solcher Stempel ist aufgrund der hohlraumfreien Holzbefüllung des Stempelinnenraumes kostenaufwendig. Er baut verhältnismäßig schwer und läßt sich nicht ohne weiteres mit hoher Setzlast zwischen Hangendem und Liegendem verspannen, wie dies bei den herkömmlichen Hydrau­ likstempeln der Fall ist.

Neuerdings sind für den Bergbaueinsatz auch Teleskopstempel mit hoher Tragkraft bekanntgeworden, die mit einer härtbaren Masse, wie vor allem einer zementhaltigen Baustoffmasse befüllt werden und zu diesem Zweck mit einem Befüll- und Entlüftungsventil ver­ sehen sind (GB 21 00 318 A). Bei diesen baustoffgefüllten Aus­ baustützen mit hoher Tragkraft können für den Innen- und Außen­ stempel verhältnismäßig dünnwandige Rohre verwendet werden. Es handelt sich hier um verhältnismäßig einfache und kostengünstige Teleskopstempel, die im Untertagebergbau vor allem im Strecken­ bereich und hier im Streckenbegleitdamm eingesetzt werden. Nach­ teilig sind allerdings der hohe Verbrauch an zementhaltigen Bau­ stoffen sowie die Probleme, die mit der Herrichtung und der Zu­ lieferung dieser Baustoffe zum untertägigen Einsatzort der Stem­ pel verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Rohrstütze bei einfacher und kostengünstiger Gestaltung so auszubilden, daß sie im Untertagebetrieb einfach zu handhaben ist, sich problemlos auch mit hoher Setzlast aktiv setzen läßt und bei hohem Ausbau­ widerstand unter Hangendkonvergenz unter Wahrung ihrer Tragkraft ein günstiges nachgiebiges Einschubverhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rohr­ körper über die Höhe gesehen zumindest eine ein Ausbeulen der Wandung mit Verkürzung der Rohrkörperlänge ermöglichende plas­ tisch verformbare Zone aufweist, und daß die volumenkonstante Füllung aus Wasser besteht.

Mit der Erfindung wird eine Rohrstütze geschaffen, die mit einer volumenkonstanten Wasserbefüllung arbeitet und daher umwelt­ freundlich und problemlos einsetzbar ist, da Wasser in Unterta­ gebetrieben stets zur Verfügung steht. Das bei druckhaftem Ge­ birge erforderliche nachgiebige Verhalten der Rohrstütze wird dabei dadurch erreicht, daß der Rohrkörper der Wasserrohrstütze eine oder auch mehrere plastisch verformbare Zonen aufweist, in denen der Rohrkörper unter dem belastungsabhängigen Druck bis zur plastischen Verformung ausbeulen kann, wodurch sich eine der Hangendkonvergenz entsprechende Verkürzung der Rohrstütze bei Wahrung ihrer hohen Stützkraft ergibt. Die Rohrstütze benötigt daher für die Erzielung der Nachgiebigkeit kein Druckbegren­ zungsventil, wodurch sich ebenfalls Bauvereinfachungen ergeben.

In einfachster Weise kann die erfindungsgemäße Rohrstütze aus einem einfachen Rohr bestehen, das am Kopf eine umgestülpte oder übergestülpte Kappe und am Fuß ein eingesetztes oder angesetztes Fußstück in Form einer Platte aufweist. Ein derartiger beidendig geschlossener Rohrkörper kann aufgrund seines geringen Gewichtes problemlos am Einsatzort aufgestellt und beispielweise nach Ver­ spannen zwischen Hangendem und Liegendem, was mit Hilfe von Kei­ len erfolgen kann, mit Wasser befüllt werden, wozu das Befüll­ ventil vorzugsweise am Boden des Rohrkörpers vorgesehen wird. Bei der Wasserbefüllung entweicht die im Rohrkörper enthaltene Luft über das Entlüftungsventil nach außen, so daß eine voll­ ständige Wasserbefüllung des Rohrkörpers gewährleistet ist. Das Entlüftungsventil ist hierbei am oberen Ende des Rohrkörpers an­ gebracht. Aufgrund der Volumenkonstanz des eingefüllten Wassers muß bei entsprechend Hangendauflastung der Rohrstütze die Rohr­ wandung ausbauchen, wozu am Rohrkörper gezielt sich plastisch verformende Zonen vorgesehen sind. Durch die Ausbeulung der Rohrwandung ergibt sich eine Verkürzung des Rohrkörpers, so daß die Rohrstütze unter der Hangendkonvergenz ein nachgiebiges Ver­ halten zeigt. Hierbei wird die auflastende Gebirgsdruckenergie durch die plastische Verformung des Rohrkörpers weitgehend ver­ nichtet, ohne daß aber die Rohrstütze ihre Tragfähigkeit ver­ liert. Zwar kann eine derartige Rohrstütze nach dem Rauben, was durch Öffnen des Befüllventils geschieht, nicht ohne weiteres wieder eingesetzt werden. Es besteht aber die Möglichkeit, den plastisch verformten Teil des Rohrkörpers abzuschneiden und den Rohrkörper dann in entsprechend kürzerer Länge wieder einzuset­ zen oder an ihm ein entsprechendes Verformungsteil wieder aufzu­ schweißen. Vorteilhaft ist hier vor allem auch die einfache Handhabung und die hohe zu erreichende Sicherheit der Rohr­ stütze. Aufgrund der Verformung der Rohrstütze in der vorgegebe­ nen plastisch verformbaren Zone läßt sich im Einsatz der Rohr­ stütze eine Verkürzung derselben auf bis zu 40% und mehr errei­ chen. Damit ergibt sich eine vorteilhafte Nachgiebigkeit dieses Ausbauelementes, so daß es sich vor allem für den Einsatz im Steinkohlenbergbau und hier im Strebbereich und im Strebumge­ bungsbereich vorzüglich eignet.

Die erfindungsgemäße Rohrstütze kann mit Vorteil auch nach Art eines Teleskopstempels mit teleskopartig im Außenrohr geführtem Innenrohr ausgebildet sein, so daß sie sich auf die jeweils ge­ forderte Ausfahrlänge einstellen läßt. Ein solcher Teleskopstem­ pel läßt sich durch die Wasserbefüllung problemlos auf die je­ weils erforderliche Ausfahrlänge aus fahren und, wie bei den ge­ bräulichen Hydraulikstempeln üblich, mit hoher Setzlast zwischen Hangendem und Liegendem verspannen, so daß eine Soforttragfähig­ keit der teleskopierbaren Wasserrohrstütze gegeben ist. Das Ein­ schubverhalten der Teleskop-Rohrstütze ergibt sich auch hier durch deren Verformung, d. h., die Ausbeulung des Innen- und/oder Außenrohrs der Rohrstütze unter der Hangendauflast, was, wie er­ wähnt, durch die konstruktiv vorgesehene plastisch verformbare Zone oder Zonen gegeben ist. Das somit gegebene gute Last-Nach­ giebigkeitsverhalten der teleskopierbaren Rohrstütze ermöglicht es, diese vor allem dort einzusetzen, wo, wie z. B. in Strebbe­ gleitstrecken, Streckendämmen und dergleichen, eine hohe Han­ gendkonvergenz gegeben ist.

Bei einer teleskopierbaren Rohrstütze, bei der der Rohrkörper aus mindestens zwei ineinanderschiebbar ausgebildeten Rohr­ stücken besteht, läßt sich die plastisch verformbare Zone im Auszugsbereich des Innenrohrs und/oder im Bereich des Außenrohrs ausbilden. Hier ergibt sich die plastisch verformbare Zone al­ lein schon dadurch, daß beim Ausziehen des Teleskoprohrs das In­ nenrohr eine entsprechende Einfachwandung vorgibt, wo sich unter der Hangendauflast die Ausbeulung einstellen kann. Dies hat den weiteren Vorteil, daß damit eine weitere Auflastung der Rohr­ stütze das Einschieben der Teleskoprohre durch die Ausbeulung erschwert, wenn nicht sogar unmöglich gemacht wird. Die Verfor­ mung muß nämlich in diesem Fall zunächst einmal rückvollzogen werden, bevor die ineinandersteckenden Teleskoprohre weiter ein­ schieben können. Nach wie vor ist auch hier eine weitgehende Nachgiebigkeit der Rohrstütze vorgegeben, da durch die plasti­ sche Verformung insbesondere auch des Außenrohres eine Verkür­ zung des Rohrstücks und damit der Stempellänge eintritt.

Es empfiehlt sich, zwischen Innen- und Außenrohr der telesko­ pierbaren Rohrstütze eine mechanisch oder hydraulische Verspann­ einrichtung anzuordnen, mit der die Rohrstütze zunächst einmal gesetzt und zwischen Hangendem und Liegendem eingespannt werden kann, bevor die Wasserbefüllung der Rohrstütze erfolgt, wobei über die Wasserbefüllung auch ein ergänzendes Einspannen der Rohrstütze zwischen Hangendem und Liegendem erreichbar ist.

Mit der vorgegebenen Verformbarkeit des Innen- und/oder Außen­ rohres der erfindungsgemäßen Rohrstütze läßt sich ein günstiges Tragkraft-Einschubverhalten der Rohrstütze erreichen. Soll die sich plastisch verformende Zone auf eine Teillänge der Rohr­ stütze bzw. ihres Innen- und/oder Außenrohres begrenzt bzw. in einem vorbestimmten Bereich angeordnet werden, so besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, den Rohr­ körper bzw. das Innenrohr oder das Außenrohr desselben mit die plastisch verformbare Zone vorgebenden und eingrenzenden Banda­ gen zu versehen. Damit kann auch in dem Bereich, wo aufgrund der Teleskopierung der Rohrstütze keine Rohrdoppelwandung vorhanden ist, die Materialverformung unter der Stempelauflast gezielt beeinflußt werden. Man kann hierbei auch einen fließenden Über­ gang erreichen, indem die Bandagen als zu einem Rand oder zu beiden Rändern hin verlaufend ausgebildet werden. Dies bedeutet, daß die Wandstärke der Bandagen in der Mitte größer ist als zu den Rändern hin, so daß im Randbereich bereits eine gewisse ver­ minderte Verformung eintreten kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die teleskopierbare Rohrstütze auch so ausgeführt sein, daß ihr Innenrohr ein in sich geschlossener Körper ist, der ein Befüll- und Entlüftungs­ ventil aufweist. Damit sind in der Rohrstütze zwei geschlossene Innenräume vorgegeben, wobei ein Ventil zwischen den beiden In­ nenräumen so eingestellt wird, daß es bei entsprechendem Über­ druck in Richtung Innenraum des Innenrohres öffnet, so daß an der Rohrstütze wasserbefüllte Innenräume mit unterschiedlichem Druckniveau erzeugt werden. Damit ergibt sich der Vorteil, daß beim Auflasten der Rohrstütze durch das Gebirge zwei getrennte Räume vorgegeben sind, da das genannte Zwischenventil abdichtet, so daß auch, eine gezielte Nachgiebigkeit beider Bereiche der Rohrstütze erreicht werden kann.

Die erfindungsgemäße Rohrstütze kann auch mit einem Hydrau­ likstempel der herkömmlichen Art kombiniert werden, indem ihr ein solcher hydraulischer Einzelstempel zugeordnet wird, vor­ zugsweise derart, daß die Rohrstütze das Fußteil dieses Hydrau­ likstempels bildet. Damit erhält der übliche hydraulische Ein­ zelstempel durch die Rohrstütze ein Nachgiebigkeitselement, das vor allem in durch Gebirgsschlag gefährdeten Bereichen einen zu­ sätzlichen Sicherheitseffekt erbringt.

Es versteht sich, daß bei einer teleskopierbaren Rohrstütze die beiden das Innen- und Außenrohr bildenden Teleskoprohre gegen­ einander abgedichtet werden, um bei Wasserbefüllung den Austritt des Wassers zu verhindern. Hierbei kann an dem dem Fußteil abge­ wandten Ende des Außenrohrs ein angeschweißter Bundring vorgese­ hen werden, der an der mit dem Innenrohr schleifenden Kante ei­ nen in eine Nut eingelegten Dichtring aufweist. Dieser aus einem O-Ring bestehende Dichtring schleift bei der Teleskopbewegung auf der Außenwand des Innenrohrs und bewirkt die erforderliche Abdichtung, so daß ein Ausschieben des Innenrohr aus dem Außen­ rohr durch die Wasserbefüllung und andererseits auch eine wirk­ same Abdichtung des die Wasserbefüllung aufnehmenden Innenraums bei auflastendem Gebirgsdruck gegeben ist.

Zum Abdichten zwischen Innen- und Außenrohr kann es weiterhin zweckmäßig sein, dem Innen- und Außenrohr je einen im Überlap­ pungsbereich fixierten Dichtungsschlauch zuzuordnen, der vor­ zugsweise die Form einer Topfdichtung aufweist. Diese Dichtung arbeitet nach dem Prinzip der Lippendichtung und liegt sowohl am Innen- wie auch am Außenrohr großflächig an. Hierbei ist auch eine Anordnung möglich, bei der im Überlappungsbereich zwischen Innen- und Außenrohr ein das Innenrohr umgreifender und am Außenrohr angeordneter rohrförmige Einsatz vorgesehen ist, der einen sich dichtend gegen das Innenrohr legenden Dichtschlauch trägt. Die Dichtung liegt auch hier im Inneren des Außenrohres, so daß Beschädigungen an der Dichtung im Einsatz der Rohrstütze nicht zu erwarten sind und die Dichtfunktion stets erhalten bleibt.

Um ein zu weites Einfahren des vom Innenrohr gebildeten Innen­ stempels zu erschweren, kann zusätzlich zu den genannten plas­ tisch verformbaren Zonen bzw. den im Einsatz hier auftretenden Ausbauchungen vorgesehen werden, daß dem Boden des Innenrohr eine selbsttätig an der Innenwand des Außenrohrs einrastende Einschubsperre zugeordnet ist. Diese wird über Federelemente ge­ gen die Innenwand des Außenrohres gedrückt, so daß beim Ein­ schieben der Rohrstütze automatisch die Einschubsperre bzw. Sperrwirkung erreicht wird. Die sich im Einsatz der erfindungs­ gemäßen Rohrstütze ergebende Verformung der Rohrwandung kann auch dadurch beeinflußt werden, daß der Stützfuß des Rohrkörpers oder des Außenrohrs als Faltenbalgrohr ausgebildet wird. Eine für den Bergbaueinsatz besonders zweckmäßige und einfache Ausge­ staltung ist aber dann gegeben, wenn die genannten plastischen Verformungszonen lediglich durch Einfachwandungen der Rohrstütze bzw. ihres Innen- und/oder Außenrohres gebildet werden.

Um bei etwaigen auftretenden Rissen oder sonstigen Undichtigkei­ ten ein Auslaufen des Wassers aus der Rohrstütze zu vermeiden, kann im Bereich der plastisch verformbaren Zone eine diese über­ deckende Ummantelung oder aber innenseitig ein entsprechender Einsatz aus Gummi angeordnet sein. Dieses hochelastische Mate­ rial verformt sich beim Ausbeulen des Rohres im Bereich der pla­ stisch verformbaren Zone und dichtet hierbei, wenn es im Bereich der Ausbeulung und der Überlast zu einer Rissbildung kommen sollte.

Bei der erfindungsgemäßen Rohrstütze kann der Rohrkörper einen runden oder auch einen eckigen oder einen gemischen Querschnitt aufweisen, wobei unter einem gemischten Querschnitt zu verstehen ist, daß beispielsweise das Innenrohr einen runden und das Außenrohr einen eckigen Querschnitt aufweist. Auch bei diesen Ausbildungen wird die sich plastisch verformbare Zone wie oben beschrieben, durch Bandagen oder bei einer teleskopbieren Rohr­ stütze nur durch den entsprechenden Auszugsbereich, also durch die Einzelwandung an der Rohrstütze vorgegeben.

Zur gezielten Einstellung der Nachgiebigkeit kann es zweckmäßig sein, im Innenraum des Rohrkörpers ein als Nachgiebigkeitsele­ ment dienenden Behälter anzuordnen, der eine pastöse oder gelar­ tige Masse enthält und über ein in die Rohrwandung integriertes Sicherheitsventil entleerbar ist. Weiter kann es zweckmäßig sein, im Innenraum des Rohrkörpers plastisch kompressible Behäl­ ter oder Formkörper anzuordnen, wobei diese beispielsweise im Wasser schwimmen können und so ausgebildet sind, daß sie sich erst bei entsprechend hohem Druck verformen, während sie beim Normaldruck ein entsprechendes großes Volumen aufweisen, das dann durch den hohen Druck reduzierbar ist.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rohrkörper aus Materialien mit vorgegebener hoher Deh­ nung besteht, die abschnittsweise angeordnet oder durch die Ban­ dagen abschnittsweise verstärkt sind. Der gesamte Rohrkörper kann also aus unterschiedlichem Material zusammengesetzt werden, das heißt, es sind aus unterschiedlichem Material bestehende Ringe zusammengesetzt, wobei sich entsprechende Ringe durch die Materialvorgabe ausdehnen oder ausbeulen können, während die üb­ rigen ihre Form dabei beibehalten. Die andere Möglichkeit ist die, den gesamten Rohrkörper aus dem gleichen Material, bei­ spielsweise aus ST 37 zu fertigen, um dann die sich nicht aus­ beulenden Zonen durch aufgebrachte Bandagen zu begrenzen.

Über ein Ringspannelement oder einen Ringkeil kann eine wirksame Verbindung zwischen Außenrohr und Innenrohr hergestellt werden, um so daß Ineinanderschieben zu begrenzen bzw. ganz zu vermei­ den. Hier kann auf übliche Techniken zurückgegriffen werden. Weiter oben sind verschiedene Möglichkeiten offenbart, wie die plastisch verformende Zone vorgegeben werden kann. Eine der ein­ fachsten ist die, bei der die sich plastisch verformende Zone einerseits durch eine Einfach- und andererseits durch eine Dop­ pelwandung geschaffen ist. Das heißt, die sich plastisch verfor­ mende Zone befindet sich im Bereich der Einfachwandung, während die Doppelwandung ein entsprechendes Ausbeulen sicher verhindert bzw. anderes herum gesagt, das Ausbeulen im Bereich der Ein­ fachwandung vorgibt.

Eine Beeinflussung der Nachgiebigkeit des Rohrkörpers ist mög­ lich, wenn der Rohrkörper mit Längssicken versehen ist. Ahnlich wie es bei Patronenhülsen der Fall ist, kann auf diese Art und Weise eine Nachgiebigkeit in sehr weiten Grenzen vorgegeben wer­ den.

Die weiter vorne erwähnten Bandagen können einfache Ringe sein, die auf die Außenrohrwandung aufgebracht sind. Besonders vor­ teilhaft ist, wenn die Bandagen ein- odermehrgängig schrauben­ förmig den Rohrkörper umspannend angeordnet sind, wobei sie im Gleichschlag oder im Kreuzschlag angebracht sind.

Ein frühzeitiges Aufbauchen schon beim Setzen der Stempel wird dadurch verhindert, daß dem Befüllventil eine Überdrucksicherung zugeordnet ist. Diese Überdrucksicherung kann entweder dem Befüllventil oder dem Befülladapter zuge­ ordnet sein, wobei der Befülladapter so ausgebildet sein muß, daß er bei Beendigung des Füllvorganges drucklos gemacht werden kann, um ein sicheres Abnehmen und auch späteres wieder aufsetzen zu ermöglichen.

Weiter vorne ist bereits erwähnt worden, daß eine der­ artige Rohrstütze zumindest bedingt raubbar ist, wobei dies dadurch erreicht wird, daß das Befüllventil mechanisch oder vorgesteuert entsperrbar ist. Damit kann das eingefüllte Wasser nach Abschluß der Ausbaufunktion oder Stützfunktion auslaufen, so daß nach entsprechendem Einschubvorgang oder sonstiger Entlastung die Rohrstütze zurückgewonnen und später noch einmal eingesetzt werden kann. Eine einfache und zweck­ mäßige Hubbegrenzung wird erreicht, indem zwischen dem Boden des Innenrohres und dem Boden des Außenrohres eine beide verbindende Kette oder eine Distanzstange oder auch beides angeordnet ist. Ist die Kette entsprechend gespannt, so kann das Innenrohr nicht mehr weiter aus dem Außenrohr her­ ausgezogen werden. Darüber hinaus ist diese Kette eine ein­ fache Sicherung, weil auf diese Art und Weise ein zu weites Auseinanderziehen der beiden Rohre sicher verhindert ist.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Rohr­ stütze vorgegeben ist, die für den untertägigen Einsatzbe­ reich von besonderer Bedeutung ist, weil sie den sicherheit­ lichen Auflagen genügt, einfach und schnell zu handhaben ist und weil sie bei gezielter hoher Nachgiebigkeit dennoch ausreichende Stützkräfte übernehmen kann, ohne daß das Stütz­ element als solches gefährdet ist. Die Rohrstütze ist gut zu transportieren, sichert den Streb- und Streckenraum wirk­ sam und ist zumindest bedingt raubbar, so daß sie nach Be­ endigung der Stützfunktion so zurückgewonnen werden kann, daß dann anschließend das Gebirge entlastet ist.

Weiterbildungen des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbei­ spiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine zweiteilige Rohrstütze im Schnitt,

Fig. 2 eine andere Ausbildung-der Rohrstütze,

Fig. 3 eine Rohrstütze mit Doppelkammer,

Fig. 4 eine mechanische Verspannvorrichtung an der Rohrstütze angebracht,

Fig. 5 eine Rohrstütze mit mehreren plastischen Zonen vor dem Einwirken des Gebirgsdruckes,

Fig. 6 die gleiche Rohrstütze nach Einwirkung des Gebirgsdruckes,

Fig. 7 eine mit einem Hydraulikstempel kombinierte Rohrstütze,

Fig. 8 eine Rohrstütze mit Dichtungsschlauch und plastischen Formkörpern,

Fig. 9 Rohrstütze mit innenliegendem Entlastungs­ behälter,

Fig. 10 Rohrstütze mit Einschubsperre und

Fig. 11 Rohrstütze mit Ausziehbegrenzung.

Fig. 1 zeigt ein Ausbauelement besonderer Art, nämlich eine Rohrstütze (1), die mit plastisch sich verformenden Zonen versehen ist.

Der Rohrkörper (2) der Rohrstütze (1) besteht nach der Darstellung der Fig. 1 und auch der Fig. 2 aus ineinan­ derschiebbarem Innenrohr (3) und Außenrohr (4). Ein Befüll­ ventil (5) ist dem Außenrohr und ein Entlüftungsventil (6) dem Innenrohr zugeordnet.

Das Entlüftungsventil (6) ist dem Stempelkopf (15) zugeordnet bzw. in die entsprechende Platte integriert und besteht aus einer aufschwimmenden Platte, die sich bei voll­ ständiger Ausfüllung des Rohrkörpers an die Platte des Stem­ pelkopfes dichtend anlegt. So ist sichergestellt, daß keine Luft mehr im Innenraum (9) dieses Rohrkörpers (2) verbleiben kann.

Innenrohr (3) und Außenrohr (4) sind über eine Dich­ tung (7) verbunden, die an der Innenwand des Außenrohres (4) so schleift, daß ein Austreten von Wasser nicht zu be­ fürchten ist. Der Stützenfuß (8) ist unten auf das Außenrohr (4) aufgeschoben und dann verschweißt, so daß sich insgesamt eine sehr einfache Konstruktion ergibt.

Über die Höhe des Rohrkörpers (2) verteilt sind pla­ stische Zonen (10, 11) vorgesehen, d. h. Zonen, die ein hier angedeutetes Ausbeulen der Rohrwandung ermöglichen. Da es sich bei der Wasserfüllung (12) um ein volumenkonstante Füllung handelt, ist eine gleichmäßige Ausbildung der pla­ stischen Zonen (10, 11) sichergestellt.

Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführung ist der Rohrstütze (1) eine mechanische Verspanneinrichtung (16) zugeordnet. Die hier dargestellte Verspanneinrichtung (16) besteht aus einem das Stahlband (18) aufwickelnden Wickler (17) und dem Stahlband selbst. Dadurch ist es möglich, zu­ nächst einmal die ungefüllte Rohrstütze (1) zwischen Hangen­ dem und Liegendem zu verspannen oder dort einzuspannen, um dann erst die Wasserfüllung (12) einzubringen.

Nach Fig. 2, wo plastische Zonen nicht eingezeichnet sind, ist am Ende des Auszugsbereiches (19) das Außenrohr (4) mit einem Bundring (20) versehen. An der dem Innenrohr (3) zugewandten Kante (21) dieses Bundrings (20) ist eine Nut mit einem eingelegten Dichtring (23) vorgesehen, so daß hier eine wirksame Abdichtung erreicht ist.

Das Innenrohr (3) verfügt über einen Ausschubsperring (25), der ein zu weites Ausfahren und eine Beschädigung des Entlastungsschlauches (26) verhindert. Über den Entla­ stungsschlauch (26) ist es möglich, den Einschubvorgang des Innenrohres (3) durch Ablassen der Wasserbefüllung zu beschleunigen.

Bei der Darstellung nach Fig. 3 sind der Rohrstütze (1) zwei geschlossene Kammern zugeordnet, wobei die erste Kammer dem Innenraum (9) des Außenrohres (4) entsprichtund und die zweite Kammer dem Innenraum (9′′) des Innenrohres (3). Beide Kammern sind über ein Zwischenventil (27) verbun­ den, so daß über das Befüllventil (5) wie gehabt Wasser eingefüllt werden kann, das dann durch Öffnen des Zwischen­ ventils (27) auch in den Innenraum (9′′) gelangt.

Während in Fig. 3 die auch in Fig. 1 schon erläuterte Verspanneinrichtung (16) dargestellt ist, verfügt nach Fig. 4 eine derartige Rohrstütze (1) über eine einem Wagenheber entsprechende mechanische Verspanneinrichtung (16′). Diese mechanische Verspanneinrichtung (16′) kann im übrigen auch mit einer hydraulischen kombiniert werden oder mit einem entsprechenden Antriebsmotor, je nachdem, was zweckmäßig ist bzw. was zur Verfügung steht.

Die Fig. 5 und 6 zeigen im Vergleich eine derartige Rohrstütze (1) im Ursprungszustand und nach Fig. 6 nach Auflasten des Gebirgsdruckes, was durch den Pfeil angedeutet ist. Bei der Ausbildung der Rohrstütze (1) nach Fig. 5 und 6 sind auf das Außenrohr (4) eine Vielzahl von Bandagen (28, 29, 30) aufgebracht, so daß sich mehrere plastisch verformbare Zonen (11, 11′, 11′′, 11′′′, 11′′′′) ergeben. Angedeutet ist in den Fig. 5 und 6 auch, daß durch den auflastenden Gebirgs­ druck sich eine Verkürzung der Rohrstütze (1) ergibt, wobei hier nur das Liegende (31), nicht dagegen das Hangende wiedergegeben ist.

Fig. 7 zeigt eine Sonderbauform insofern, als hier eine Rohrstütze (1) bzw. ein Rohrkörper (2) mit einem hydrau­ lischen Einzelstempel (32) kombiniert ist. Der hydraulische Einzelstempel (32) stützt sich über die Kappe (33) am hier nicht dargestellten Gebirge bzw. am Hangenden ab, wozu er mit einem der Kappe (33) angepaßten Stempelkopf (34) ausge­ rüstet ist. Der Stempelfuß (35) ruht auf dem Rohrkörper (2), der mit einem Befüllventil (5) und einem Entlüftungs­ ventil (6), wie beschrieben, ausgerüstet ist.

Auch bei auftretenden kleinen Rissen im Bereich der plastisch verformbaren Zone (10, 11) ist ein Austreten von Wasser dadurch sicher verhindert, daß entweder eine Ummantelung (36) oder aber ein innenliegender Einsatz (36′) vorgesehen werden, die die Ausbeulungszone abdichten.

Fig. 8 zeigt den Überlappungsbereich (37) zwischen Innenrohr (3) und Außenrohr (4), wobei hier an einem ent­ sprechenden Einsatz (37) des Außenrohres ein Dichtungsschlauch (38) angebracht ist, der sich dicht an die Außenwand des Innenrohres (3) anlegt. Statt des Dichtungsschlauches (38) kann auch ein entsprechend beschichtetes Dichtrohrstück (39) hier vorgesehen werden, ohne daß sich dadurch die Wirkungsweise ändert.

Innerhalb des Innenraums (9) sind mehrere Formkörper (40) vorgesehen, die im Wasser schwimmen. Bei auftretendem Überdruck verformen sich diese Formkörper (40) plastisch, so daß eine Volumenverringerung eintritt und damit eine gewisse Nachgiebigkeit der Rohrstütze.

Eine weitaus größere gezielte Nachgiebigkeit wird mit der Ausbildung nach Fig. 9 erreicht, wo im Bereich des Stützenfußes (8) ein- Behälter (41) vorgesehen ist, der mit einer plastischen Masse gefüllt ist. Der Behälter (41) ver­ fügt über ein Sicherheitsventil (43), das durch die Rohrwandung (42) hindurchgeführt ist und ein Austreten der plastischen Masse bei Überdruck ermöglicht.

Fig. 10 zeigt eine Einschubsperre (47), die dem Boden (45) des Innenrohres (3) zugeordnet ist und sich damit mit dem Innenrohr (3) bewegt. Diese Einschubsperre (47) verfügt über Schwenkkeile (48), die über die Federn (44) hochgezogen werden, so daß sich bei unbeabsichtigtem Absenken des Innen­ rohres (3) im Außenrohr (4) ein frühzeitiges Ineinander­ schieben nicht einstellen kann. Die Schwenkkeile (48) setzen sich nämlich gegen die Innenwand (46) und verhindern dann ein weiteres Einschieben des Innenrohres (3).

Fig. 10 und 11 zeigen am Innenrohrausfahrende (49) einen Ringkeil (50), der ebenfalls das Ineinanderschieben der auseinandergezogenen Innen- und Außenrohre (3, 4) unter­ binden soll. Über die Spitze (51) ist ein automatisches Festsetzen im Ringspalt sichergestellt.

Fig. 11 zeigt darüber hinaus auch eine Hubbegrenzung, die eine am Boden (52) und am Boden (45) festgelegte Kette (53) oder/und eine Distanz­ stange (54) aufweist. Die Kette (53) ist über einen Halterring (55) am Boden (52) festgelegt.

Ein besonders wichtiges Merkmal der beschrie­ benen Rohrstützen (1) besteht darin, daß die Nachgiebigkeit nicht durch Druckbegrenzungsventile erfolgt, die ein Ver­ formen über den elastischen Bereich verhindern sollen, son­ dern daß eine Nachgiebigkeit gezielt durch Verformen erreicht wird. Dies erreicht man durch die gezielte plastische Ver­ formung im Bereich des Innenrohres (3) oder des Außenrohres (4) oder auch in beiden Bereichen. Durch Bandagen (28, 29, 30) können dabei die Verformungsbereiche genauer festgelegt werden. Ist das Innenrohr (3) außerhalb des Außenrohres (3) aufgebaucht, so muß beim Einschieben unter Gebirgsdruck das Innenrohr wieder auf den ursprünglichen Querschnitt reduziert werden. Auch hierdurch wird eine ge­ zielte Nachgiebigkeit vorgegeben. Besondere Effekte lassen sich noch dadurch erzielen, daß man die Rohrkörper (2) im Innenrohr- und Außenrohrbereich ganz oder teilweise quadratisch und/oder sechseckig ausbildet. Bei Auflastung werden die Rohrkörper (2) die Tendenz haben, zunächst ihre zylindrische Form anzunehmen, um dann weiter in den pla­ stischen Bereich überzugehen und aufzubauchen.

Claims (22)

1. Rohrstütze, insbesondere für den untertägigen Berg- und Tunnelbau, die zur Abstützung des Hangenden zwischen dem Liegenden und dem Hangenden eingespannt wird, bestehend zumindest aus einem Rohrkörper (2) mit geschlossenem Innenraum, dessen Wandung der erwarteten Lastaufnahme entsprechend bemessen ist, der ein Befüllventil und ein Entlüftungsventil aufweist und der mit einer den Innenraum ausfüllenden, nach dem Einspannen oder zum Einspannen des Rohrkörpers eingefüllten volumenkonstanten Füllung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) über die Höhe gesehen, zumindest eine ein Ausbeulen der Wandung mit Verkürzung der Rohrkörperlänge ermöglichende plastisch verformbare Zone aufweist, und daß die volumenkonstante Füllung (12) aus Wasser besteht.

2. Rohrstütze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohrkörper (2) aus mindestens zwei ineinanderschiebbar ausgebildeten Rohrstücken (3, 4) besteht,und daß die plastisch verformbare Zone (10) im Auszugbereich (19) des Innenrohres (3) und/oder im Bereich des Außenrohres (4) ausgebildet ist.

3. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen Innen- und Außenrohr (3, 4) eine mechanische oder hydraulische Verspanneinrichtung (16) angeordnet oder anzuordnen ist.

4. Rohrstütze nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) oder dessen Innenrohr (3) oder Außenrohr (4) die plastisch verformbare Zone (10, 11) vorgebende und eingrenzende Bandagen (28, 29, 30) aufweist.

5. Rohrstütze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Innenrohr (3) ein in sich geschlossener Körper ist, der das Befüll- und Entlüftungsventil (5, 6) aufweist.

6. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) einem hydraulischen Einzelstempel (32) zugeordnet ist, vorzugsweise als dessen Fußteil dienend.

7. Rohrstütze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Innen- und Außenrohr (3, 4) gegeneinander abgedichtet sind, wozu ein an dem dem Fußteil abgewandten Ende an das Außenrohr (4) angeschweißter Bundring (20) an der mit Innenrohr (3) schleifenden Kante (21) eine Nut (22) mit eingelegtem Dichtring (23) aufweist.

8. Rohrstütze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Überlappungsbereich zwischen Innen- und Außenrohr (3, 4) ein das Innenrohr (3) umgreifender und am Außenrohr (4) angeordneter rohrförmiger Einsatz (37) vorgesehen ist, der einen sich dichtend gegen das Innenrohr (3) legenden Dichtschlauch (38) trägt.

9. Rohrstütze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Boden (45) des Innenrohres (3) eine selbsttätig an der Innenwand (46) des Außenrohres (4) einrastende Einschubsperre (47) zugeordnet ist.

10. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützfuß (8) des Rohrkörpers (2) oder des Außenrohres (4) als Faltenbalgrohr ausgebildet ist.

11. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der plastisch verformbaren Zone (10, 11) eine diese überdeckende Ummantelung (36) oder innen ein entsprechender Einsatz (36′) aus Gummi angeordnet ist.

12. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) einen runden oder eckigen Querschnitt aufweist.

13. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (9) des Rohrkörpers (2) ein als Nachgiebigkeitselement dienender Behälter (41) angeordnet ist, der eine pastöse oder gelartige Masse enthält und über eine in die Rohrwandung (42) integrierte Sicherheitsventil (43) entleerbar ist.

14. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (9) des Rohrkörpers (2) plastisch kompressible Behälter oder Formkörper (40) angeordnet sind.

15. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) aus Materialien mit vorgegebener hoher Dehnung besteht, die abschnittsweise angeordnet oder durch die Bandagen (28, 29, 30) abschnittsweise verstärkt sind.

16. Rohrstütze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Außenrohr (4) an seinem Innenrohrausfahrende (49) ein das Innenrohr (3) und das Außenrohr (4) gegeneinander verspannendes Ringspannelement, z. B. ein Ringkeil (50), zugeordnet ist.

17. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich plastisch verformende Zone (10,11) einerseits durch eine Einfach- und andererseits durch eine Doppelwandung des Rohrkörpers (2) geschaffen ist.

18. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) mit Längssicken versehen ist.

19. Rohrstütze nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bandagen (28, 29, 30) ein- oder mehrgängig schraubenförmig den Rohrkörper (2) umspannend angeordnet sind, wobei sie im Gleichschlag oder im Kreuzschlag angebracht sind.

20. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befüllventil (5) eine Überdrucksicherung aufweist.

21. Rohrstütze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befüllventil (5) mechanisch oder vorgesteuert entsperrbar ist.

22. Rohrstütze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Boden (45) des Innenrohres (3) und dem Boden (52) des Außenrohres (4) eine beide verbindende Kette (53) oder eine Distanzstange (54) angeordnet ist.