DE8317269U1

DE8317269U1 - Anker zum sichern von druckhaftem gebirge im fels, tunnel-, stollen und bergbau

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Publication number: DE8317269U1
Application number: DE19838317269
Authority: DE
Original assignee: WAGNER ALFRED ING 4061 PASCHING AT
Current assignee: WAGNER ALFRED ING 4061 PASCHING AT
Priority date: 1983-04-19
Filing date: 1983-06-14
Publication date: 1983-11-24
Also published as: AT378823B; ATA138883A

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. E. Eder
Dipl.-lng. K. Schieschke · ·. ·
8OQ0 München 40, Elisabethstr. 34

Ing. Alfred Wagner

Pasching, Österreich - 2 -

Anker zum Sichern von druckhaftem Gebirge im

Fels-, Tunnel-, Stollen- und Bergbau

Die Neuerung betrifft einen Anker zum Sichern von druckhaftem Gebirge im Fels,- Tunnel-, Stollen- und Bergbau, mit einer in einem Bohrloch zu befestigenden Ankerstange, ■ die im Bereich des Bohrlochendes mit einem Ankerkopf an

einer Ankerplatte abgestützt ist, wobei in die Verbindung zwischen der Ankers+ange und der Ankerplatte ein nachgiebiges Glied eingeschaltet ist, das bei einer unter der j| Bruchlast der Ankerstange liegenden Belastung eine Relativ-

verstellung des Ankerkopfes gegenüber der Auflagefläche der

Ankerplatte in Längsrichtung der Ankerstange zuläßt« Bei Ankern der gegenständlichen Art wird die Anker-

\ stange im Bohrloch durch Dübelhülsen oder durch

Klebepatronen fest verankert. Die im Bereich des herausragenden Endes der Ankerstange angebrachte Ankerplatte soll den Druck des Berges abfangen und das Herabfallen lockeren Gesteins verhindern. Über die Ankerstangen wird das Gebirge selbst gezwungen, den Druck des Berges aufzunehmen, so daß beispielsweise beim Tunnelbau der spätere Ausbau eine nur geringere Festigkeit als bei einem Ausbau ohne Systemankarung aufweisen muß.

Sieht man keine nachgiebigen Glieder im Bereich der

Ü Verbindung zwischen Ankerstange und Ankerplatte vor, kann es

bei entsprechend druckhaftem Gebirge zum Bruch der Ankerstange kommen. Es wird dann notwendig, ein neues Bohrloch vorzutreiben und einen neuen Anker anzubringen« Um dies zu vermeiden, werden Anker der eingangs genannten Art verwendet. Dabei liegt die Gegenhaltekraft der Ankeri„ platte auf das Gebirge zwar um ein bestimmtes Haß unter '? jener Kraft, die zürn Bruch der Ankerstange führen würde/ die

Praxis zeigt aber, daß das Gebirge, wenn ein ausreichender Dewegungspielraum zur Verfügung steht/ in vielen Fällen

wieder ständhaft wird/ also der Druck des Gebirges nach einer bestimmten Bewegung wieder nachläßt, so daß dieser Druck dann über das nachgiebige Glied aufgenommen werden kann. Der bei einer bestimmten Gebirgsart und im Bereich verschiedener Äusbaustellen eines Tunnels od.dgl. notwendige Verstellweg der der Ankerplatte ermöglicht werden soll,läßt sich am besten empirisch feststellen.

Bei einem bekannten Anker der eingangs genannten Art ist der Ankerkopf gegenüber der Ankerstange nachgiebig verstellbar angebracht, wobei sich der Ankerkopf unmittelbar an der Ankerplatte oder einer mit dieser starr verbundenen Hülse, die dann in das Bohrloch hineinragen kann, abstützen kann. Der Ankerkopf besitzt hier eine sich konisch zum Ende verjüngenge Längsöffnung, in die nach Einführen der Ankerstange Druckkörper, insbesondere Kugeln eingebracht und mit Hiife einer Lochmutter in einstellbarem Ausmaß gegen den Schaft der Ankerstange gepreßt werden. Es entsteht so eine Düse, deren Querschnitt kleiner als der Querschnitt des Ankerschaftes ist, so daß es bei einer Relativverstellung des Ankerkopfes gegenüber dem Ankerschaft zu einer Verformung des Ankerschaftes kommt. Die mit dem Kopf erzeugte Rückhaltekraft wird so eingestellt, daß sie unter jener Kraft liegt, die zu einer Belastung des Ankerschaftes über die Fließ- bzw. Bruchgrenze hinaus führen würde.

Nachteilig bei der bekannten Konstruktion ist, daß der Ankerkopf einen komplizierten ,aufwendigen Aufbau besitzt, so daß sich, da der Ankerkopf am Anker verbleiben muß, hohe Gesamtkosten für einen AnKer ergeben, daß die erzeugte Rückhaltekraft von der gewählten Einstellung der Schraube abhängt und daher nicht eindeutug festliegt, und daß schließlich auch bei gleich gewählter Grundeinstellung durch verschiedene Oberflächenhärten der Ankerstangen oder verschiedene Oberflachenprofilierungen unterschiedliche Rückhaltekräfte auftreten können. Da die verformten

Abschnitte der Ankerstangen in den Bohrlochern
verschwinden, laßt sich das Ausmaß der jeweiligen Verstellung durch den Berg nicht leicht bzw. nicht ohne
weiteres feststellen.

Zur Lösung der gleichen Grundaufgabe ist es aus der eigenen AT-PS 356 043 auch bekannt, die Ankerplatte als
verformbares Glied zu verwenden. Zu diesem Zweck erhält die Ankerplatte in dem um die Durchführungsöffnung für den
Schaft der Ankerstange liegenden Bereich eine kegelstumpfförmige oder halbkugelförmige, von der für die Anlage am Gebirge bestimmten Auflagefläche weggerichtete Aufwölbung, auf deren Außenseite sich die Ankerstange mit einem als Druckstück ausgebildeten Kopf, der vorzugsweise mit Hilfe einer auf einen Gewindeschaft des Ankers aufgeschraubten Mutter gehalten wird, abstützt. Der Verformungswiderstand der Aufwölbung ist wieder kleiner als die Bruchbelastung der Ankerstange, insbesondere als die Bruchlast des Gewindeschaftendes gehalten, so daß die gesamte Ankerung um das Ausmaß der Aufwölbung nachgiebig ist. Allerdings ist bei dieser Konstruktion der mögliche Verstell weg der Ankerplatte auf die Größe der Aufwölbung beschränkt.

Aufgabe der Neuerung ist die Schaffung eines Ankers der eingangs genannten Art, der bei gegenüber den bekannten Konstruktionen wesentlich vereinfachtem Aufbau eine ausreichend genaue Festlegung der von der Ankerung dem Gebirgsdruck entgegengestzten Kraft zuläßt und dabei im
Bedarfsfall relativ große Verstellwege ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das
nachgiebige Glied aus einer zwischen dem am herausragenden Schaftende der Ankerstange angebrachten Ankerkopf und der Ankerplatte angeordneten Verschleißhülse besteht und der Ankerkopf unter Aufweitung und/oder spanabhebender Bearbeitung in diese Hülse hinein verstellbar ist.

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Ankerkopf und Hülse können einfache, zueinander passend gefertigte Teile sein, wobei im einfachsten Fall die Hülse aus einem auf die entsprechende Länge abgeschnittenen Rohr-Btück besteht. Bei richtiger Abstimmung von Ankerkopf und Hülse ist der dem Durchschieben des Ankerkopfes durch die Hülse entgegengesetzte Widerstand und damit die Rückhaltekraft genau festgelegt. Bildet man den Ankerkopf ähnlich wie eine Räumnadel aus, ist die Rückhaltekraft durch den Zerspanungswiderstand der Hülse und den zerspanten Querschnitt eehr genau definierbar. In den meisten Fällen wird man jedoch eine Konstruktion vorziehen, bei der die Hülse einfach durch das Durchziehen des Ankerkopfes verformt wird.

Vorzugsweise wird der Ankerkopf in das Hülsenende eingepreßt, so daß Ankerkopf und Hülse einen in seiner Gesamtheit einfach anbringbaren Teil bilden, bei dem der Ankerkopf schon richtig an die Hülse angesetzt ist; der Ankerkopf ist dabei über eine auf das als Gewindeschaft ausgebildete Ankerstangenende aufgeschraubte Mutter gegen die am anderen Hülsenende angreifende Ankerplatte verspannbar, wenn man die Hülse an der Außenseite der Ankerplatte vorsieht. Dabei kann man entweder eine ebene Ankerplatte oder eine mit einet kugeligen oder kegelstumpfförmigen Auspressung versehene Ankerplatte verwenden, wobei vorzugsweise im letzteren Fall der Widerstand,den die Auspressung der Verformung entgegensetzt, etwas von jenem Widerstand abweicht der bei der Verformung der Hülse zu überwinden ist, so daß die Rückhaltekraft auf die Ankerplatte in zwei Stufen eingestellt ist. Im Bedarfsfall kann man, wenn eine sich mit dem Verstellweg ändernde Rückhaltekraft erwünscht ist, auch Hülsen mit sich über die Länge veränderndem Querschnitt oder konischer Hülsenöffnung verwenden. Bei der Anbringung der Hülse an der Außenseite der Ankerplatte kann man durch einfache Beobachtung der angebrachten Anker das Ausmaß der Ankerplattenverstellung durch das Gebirge an der Verstellung des Ankerkopfes in die Hülse hinein ermitteln.

Vorzugsweise Weist der Ankerkopf die Form eines in die Hülse einragenden Kugelabschnittes oder Kegelstumpfes auf und besitzt eine Durchführungsbohrung für den Änkerschaft* Im einfachsten Fall verwendet man Druckstücke, wie sie schon bei den Ankerkonstruktionen mit eine kugelförmige Auspressung aufweisenden Ankerplatten im Einsatz waren.

Auch beim neuerungsgemäßen Anker kann man im Bedarfsfall - wenn in der Tunnelöffnung od. dgl* nicht genügend Raum für die vorstehenden Hülsen vorhanden ist - die Hülsen in dem dann entsprechend erweitereten Bohrlochende unterbringen. Dabei ist eine zugfeste Verbindung der Hülsen mit der Ankerplatte und eine genügend große Öffnung in der Ankerplatte notwendig, um den Durchtritt des Ankerkopfes zu ermöglichen.

An der Außenseite der Ankerplatte angebrachte Hülsen können, insbesondere bei Verwendung von eine Auspressung aufweisenden Ankerplatten, nach dem vollständigen Durchtritt des Ankerkopfes durch die jeweilige Hülse abgenommen werden. Die jeweilige Hülsenlänge wird vorzugsweise aufgrund empirisch ermittelter Versatzwerte des Gebirges gewählt.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist ein neuerungsgemäßer Anker jeweils im Schnitt durch Ankerplatte, Ankerkopf und Hülse nach der Montage und in einer versetzten Stellung dargestellt.

Der vorgesehene Anker besitzt eine Ankerstange 1, die in ein, beispielsweise radial zu einer Tunnelöffnung angebrachtes Bohrloch des Gebirges einzuführen und in diesem Bohrloch durch Spreizanker, Dübel, Kleber usw. zu verankern ist. Überdies wird das Bohrloch mit Betonmörtel gefüllt. Das aus dem Bohrloch herausragende Ende der Ankerstange 1 bildet einen Gewindeschaft, der durch eine den Gebirgsdruck aufnehmende Ankerplatte 3 hindurchgeführt ist. Zu diesem Zweck besitzt die beim Ausführungsbeispiel eben dargestellte Ankerplatte 3 eine zur Außenseite konisch abgesetzt er-

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weiterte Bohrung 4. Die zur Anlage am Gebirge bestimmte Stützfläche der Platte 3 wurde mit 5 bezeichnet. Aufren stützt sich auf der Platte 3 eine Verschleißhülse 6 ab, in deren von der Platte 3 abweisendes Ende ein halbkugeliger Ankerkopf 7 eingepreßt ist.

Fig. 1 zeigt die Montagestellung. Dabei wird der Ankerkopf mit seiner Bohrung 8 auf den Schaft 2 aufgeschoben, wonach Ankerkopf 7 und Hülse 6 mittels einer auf den Schaft 2 aufgeschraubten Mutter 9 gegen die Ankerplatte 3 ver- £ spannt werden. Der Ankerkopf 7 ist in der Hülse 6 in einer |^; vorbestimmten Stellung fixiert. Übersteigt der Druck des | Gebirges auf die Ankerplatte 3 den Verformungswiderstand der ξ Hülse 6, der kleiner gewählt ist als di« Bruchlast des Schaftes 2 , dann wird der Ankerkopf 7 unter Verformung der Hülse 6 in diese hinein wandern. Genaugenommen bleibt der _: Ankerkopf 7 im wesentlichen stehen und die Hülse wird unter Verformung über den Ankerkopf geschoben (siehe Fig. 2). <, Sollte das Gebirge auch bei in der Stellung nach Fig. 2 * befindlichem Ankerkopf weiterhin eine größere Druckbelastung \ ausüben, rastet schließlich der Ankerkopf 7 in die Bohrung 4 | der Ankerplatte ein. Eine noch weitere Verstellung würde nun |. erst zum Bruch der Ankerstange 1 oder ihres Schaftes 2 f

führen. |

Beim Ausführungsbeispiel wurde die Verschlußhülse 6 | als Metallrohr dargestellt. Die Hülse 6 könnte auch aus | anderen Materialien, beispielsweise armierten Kunstharzen \ oder Kunstharz-Metall-Verbundmaterialien hergestellt sein ·!■ und bzw. oder einen sich über die Länge ändernden Querschnitt zur Erzielung einer bestimmten Charakteristik ihres Verformungswiderstandes aufweisen. Statt einer langen Verschleißhülse 6 können auch zwei oder mehrere kürzere Hülsen aneinandergereiht werden. Man kann eine lange Hülse auch mit Sollbruchstellen versehen, die ein Abnehmen bereits ' verformter Hülsenabschnitte erleichtern. Der Ankerkopf 7 könnte auch unmittelbar an das Schaftende 2 der Ankerstange

1 angeformt sein *

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Claims

uipi.-iiid-E. Eder Dipl.-lng. K-Schieschk«? ,, .. .. ,.·..··: J aOQO München40,Elisabethstr.3» . .φ _ · . :··# _ ,··. ·, Ing. Alfred Wagner Pasching, Österreich Anker zum Sichern von druckhaftem Gebirge im Fels-, Tunnel-, Stollen- und Bergbau Schutzansprüche :

1. Anker zum Sichern von druckhaftem Gebirge im Fels-, Tunnel-, Stollen- und Bergbau, mit einer in einem Bohrloch zu befestigenden Ankerstange, die im Bereich des Bohrlochendes mit einem Ankerkopf an einer Ankerplatte abgestützt ist, wobei in die Verbindung zwischen der Ankerstange und der Ankerplatte ein nachgiebiges Glied eingeschaltet ist, das bei einer unter der Bruchlast der Ankerstange liegenden Belastung eine Relativverstellung des Ankerkopfes gegenüber der Auflagefläche der Ankerplatte in Längsrichtung der Ankerstange zuläßt, dadurch gekennzeichnet ,daß das nachgiebige Glied aus einer zwischen dem am heiaüsregendon Schaftende (2) der Ankerstange (1) angebrachten Ankerkopf (7) und der Ankerplatte (3) angeordneten Verschleißhülse (6) besteht und der Ankerkopf (7) unter Aufweitung und bzw. oder spanabhebender Bearbeitung in dieser Hülse hinein verstellbar ist.

2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkopf (7) in das Hülsenende eingepreßt und über eine auf das als Gewindeschaft (2) ausgebildete Ankerstangenende aufgeschraubte Mutter (9) gegen die am anderen Hülsenende angreifende Ankerplatte (3) verspannbar ist.

3. Anker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkopf (7) die Form eines in die Hülse (6) einragenden Kugelabschnittes oder Kegelstumpfes aufweist und eine Durchführungsbohrung (8) für den Ankerschaft (2) besitzt .

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