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Bohrlochanker zur Befestigung von Firste- oder Stoßstützplatten im
Bergbau, Tunnelbau, Steinbruch u. dgl. oder zu allgemeinen Verankerungszwecken Bei
den heutzutage im Bergbau infolge der Mechanisierung des Abbaues notwendig gewordenen
verhältnismäßig großen, d. h. offenen.Strecken: breiten, ist es erforderlich, um
die Strecken pfeilerfrei ,gestalten zu können, die Firste gegen Einsturz der dicht
darüberlagernden Schichten durch Aufhängung mittels mit Tragplatten versehener Bohrlochanker
zu schützen. Diese Anker sind je in einer senkrechten oder schrägen Bohrung angeordnet,
die mehr oder weniger tief, d. h. im Prinzip bis zu einer tragfähigen Schicht in
die Firste hineinreicht. Die Verankerung dieser Bohrlochanker erfolgte bisher meistens
nach der Art der Mauerdübel. Zu diesem Zweck bestand die Ankerstange z. B. aus einem
Schraubenbolzen, der am einen Ende einen eventuell aufgeschraubten Kopf mit nach
außen divergierenden Keilflächen besitzt und einem Klemmbacken aufweisenden Spreizglied.
Diese Klemmbacken arbeiten mit den Keilflächen des Kopfes zusammen und sind radial
beweglich an einem Halter aufgehängt. Wird eine solche Ankerstange kopfvoran in
ein Bohrloch passender Größe
eingeführt und hierauf die Stange relativ
zum aus den Spreizgliedern geführten Spreizkorb zurückgezogen, dann werden die Klemmbacken
unter der Einwirkung der Keilflächen des Kopfes zwangläufig gegen die Wandung des
Bohrloches gepreßt. Dadurch haftet die Ankerstange im Bohrloch, und zwar um so fester,
je stärker die auf die Stange von außen einwirkende Zugkraft ist.
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Diesen bekannten Ausführungen haftet jedoch der Nachteil an, daß es
mitunter schwierig war, nach Einschieben der Ankerstange in das Bohrloch die zur
Verankerung erforderliche Relativverschiebung des Stangenkopfes gegenüber dem Spreizglied
zu gewährleisten und zu verhindern, daß beim Zurückziehen der Stange nicht ein Mitbewegen
des Spreizgliedes erfolgte. Außerdem mußte meistens die Stange um ein erhebliches
Ausmaß zurückgezogen werden, bevor die Klemmbacken durch die Keilflächen des Stangenkopfes
völlig an die Wandung des Bohrloches herangedrückt waren. Bei nicht völlig kreisrundem
oder sonstwie unregelmäßigem Bohrloch bestand auch die Unzulänglichkeit, daß nur
ein Teil der Klemmbacken völlig gegen die Wandung gedrückt wurden, so daß die anderen
Klemmbacken nicht oder nur unzureichend an der Verankerung beteiligt waren.
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Die Erfindung ermöglicht diese Nachteile zu beheben; indem erfindungsgemäß,
der Klemmbackenhalter eine auf dem Kopf der Stange aufliegende Haube- aus elastisch
nachgiebigem Material aufweist, welche z. B. aus Gummi bestehen kann. Infolge der
elastischen Nachgiebigkeit der Haube können sämtliche Klemmbacken einzeln und weitgehend
unabhängig voneinander gegenüber dem Stangenkopf verschoben werden. Es wird hierdurch
möglich, daß sich die Klemmbacken jeder, also auch einer unregelmäßigen Form des
Bohrloches bereits beim Einschieben der Ankerstange in dasselbe besser anpassen
und daß alle Backen durch die Keilflächen des Kopfes gegen die Bohrlochwandung gepreßt
werden.
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Die Dicke des Stangenkopfes, der Anzug seiner Keilflächen sowie der
Härtegrad und die Abmessungen der Klemmbacken können je nach der Festigkeit und
Härte der Gesteinsarten, für welche die betreffenden Ankerstangen bestimmt sind,
in jedem Falle zweckmäßig gewählt werden.
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Es i'st zweckmäßig, die Anordnung so zu treffen, daß der als Haube
aus elastisch nachgiebigem Material ausgebildete Halter auf einem Auflager sitzt,
welchers gegenüber dem die Keilflächen für die Klemmbackenführung aufweisenden Stangenkopfteil
zur Regelung der Klemmbackenlage in axialer Richtung verstellbar ist. Durch eine
solche, bei geeigneter Ausbildung in einfacher Weise herbeiführbare Verstellung
des genannten Auflagers in axialer Richtung kann man vor dem Einführen des Ankerstangenkopfes
in ein Bohrloch die Höhenlage der Klemmbacken gegenüber ihren Keilflächen regulieren
und damit in gewissen Grenzen den Außendurchmesser des Spreizgliedes in jedem einzelnen
Falle den jeweiligen Verhältnissen anpassen. Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes.
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Fig. i zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Stollen oder
eine Strecke und unter A, B, C
und D je ein äußeres Ankerende von Bohrlochankern
in besonderer Ausführung. Das Ende A besitzt ein Kordelgewinde, das Ende B ist ein
sechskantiger Kopf in Form einer Schraubenmutter, das Ende C weist auch einen sechskantigen
Kopf auf sowie eine Materialaufstauchung auf eine gewisse Länge zur Verstärkung
der zwecks Gewichtsersparnis dünn gehaltenen Ankerstange; das Ende D besitzt einen
Keilschlitz und einen Keil.
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Die Fig. 2 und 3 bzw. q. und 5 zeigen je eine Ausführungsform des
oberen Endes der Stange eines Bohrlochankers mit Kopf und Spreizglied, zum Teil
im senkrechten Mittellängsschnitt, zum Teil in Ansicht bzw. im Grundriß.
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Fig.6 zeigt in der gleichen Darstellung wie Fig. i eine weitere Ausführungsform.
Fig. 7 zeigt in Ansicht -den die Keilflächen zur Klemmbackenführung aufweisenden
Kopfteil des Bohrlochankers hierzu.
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Gemäß Fig. i ist in einem Flöz eine Strecke 2, eingetrieben, deren
Firste aus einer Anzahl verschiedener Schichten besteht, von denen nur die hier
interessierenden, untersten Schichten 3, 4. und 5 dargestellt sind unter Weglassung
des darüber befindlichen, hohen Deckgebirges.
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Unter der Firste der Strecke 2 befinden sich die Stützplatten 6, welche
durch eine Anzahl Bohrlochanker 7 durch die Zwischenschichten hindurch an der obersten
Schicht 5 angehängt sind. Zu diesem Zwecke sind eine Anzahl senkrechter und schräger
Bohrlöcher in die Firste bis an die Verankerungsstelle in der Schicht 5 getrieben.
Am Ende dieser Bohrungen ist das spreizbare Glied 8 eines jeden Bohrlochankers mit
der Bohrungswandung verankert. Am unteren Schaftende ist entweder eine Mutter 9
(A) aufgeschraubt oder ein Schraubenkopf io (B) und i i (C) angestaucht oder ein
Anzugskeil 12 (D) angebracht. Durch die ,Mutter 9 oder den Anzugskeil 12 wird die
Firstenstützplatte 6 direkt, durch die Schraubenköpfe io und r i - hingegen vermittels
eines Gewindes am oberen Stangenende, zu welchem der als getrennter Teil ausgebildete
Kopf die Schraubenmutter bildet, gegen die Firste verspannt und dadurch einem Einsturz
der unter der Verankerung liegenden Schichten vorgebeugt..
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist die eigentliche
Stange 13 am oberen Ende unter Bildung einer Schulter 1.4 zu einem Gewindezapfen
15 abgesetzt. Auf diesem ist ein den Stangenkopf 16 bildender, mit einer entsprechenden
zentralen Gewindebohrung 17 versehener Hohlkörper aufgeschraubt. Der Stangenkopf
16 hat die Form eines sechskantigen Pyramidenstumpfes, der somit drei Paare je nach
oben divergierender Keilflächen 18 aufweist, welche durch dazwischenliegende, vorspringende
Führungsrippen; i9 voneinander getrennt sind. Auf dem oben abgerundeten Stangenkopf
16 sitzt ein als Gummihaube 2o ausgebildeter
Halter lose auf. Die
Gummihaube 2o ist zur Erhöhung ihrer Elastizität mit mehreren Löchern versehen.
Eines dieser Löcher ist als zentrale kreisrunde Durchbrechung 21 mit einer zum Durchtritt
des Gewindezapfens 15 ausreichenden lichten Weite ausgebildet. Am unteren Teil der
Haube 2o sind in gleichmäßiger Verteilung sechs Klemmbacken 22 (in den Fig. 3, 5
sind nur zwei gezeigt) durch Niete od. dgl. am Teil 2o befestigt. Diese sind mit
nach unten zunehmender Dicke keilförmig gestaltet. Ihre Innenseiten arbeiten mit
den gegenüberliegenden Keilflächen 18 des Stangenkopfes 16 zusammen, während ihre
Außenseite zur Anlage an der Bohrlochwandung bestimmt ist. Die periphere Breite
der Klemmbacken 22 ist so bemessen, daß sie durch die Leisten i9 des Stangenkopfes
seitlich mit geringem Spiel geführt sind. Infolge der frei hängenden Anordnung an
der Haube 2o und der biegsamen Beschaffenheit der letzteren kann sich jede Klemmbacke
radial etwas bewegen. Außerdem kann sie infolge der elastischen Nachgiebigkeit der
Haube 2o unabhängig von den anderen Klemmbacken unter Überwindung der federnden
Rückstellkraft der Haube nach unten verschoben werden und wird nach Freigabe durch
die Wand des Bohrloches wieder in ihre in der Zeichnung dargestellte Ruhelage angehoben.
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Beim Gebrauch wird der Bohrlochanker kopfvoran in ein Bohrloch von
etwas kleinerer als ihrer über die Klemmbacken gemessenen Dicke entsprechender lichten
Weite eingeschoben. Die Klemmbacken 22 legen sich daher mit ihrer Außenseite reibungsschlüssig
an die Wandung des Bohrloches an, wobei jeder Klemmbacken unabhängig von den anderen
unter entsprechender Dehnung des Teiles der Gummihaube 2o, an dem er befestigt ist,
unter ständiger enger Anlage an die ihm gegenüberliegende Stelle der Bohrlochwandung
in entsprechendem Ausmaß aus seiner ursprünglichen Ruhelage herausbewegt wird. Hierbei
paßt sich also die über die Klemmbacken gemessene Dicke der Ankerstange automatisch
der Form des Bohrloches an. Wird nun auf die Ankerstange nach völligem Einschieben
in das Bohrloch ein Zug ausgeübt, dann bleiben die Klemmbacken infolge ihrer reibungsschlüssigen
Anlage an der Lochwandung stehen. Die rückläufige Bewegung der Stange hat daher
zur Folge, daß sämtliche Klemmbacken, die zusammen mit der Haube ein Spreizgebilde
bilden, unter der Einwirkung der Keilflächen 18 des Kopfes ohne jeden nennenswerten
Leerlauf zwangl;äufig gegen die Bohrlochwandung gepreßt werden und dadurch die Verankerung
bewirken.
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Die Ankerstange ist im vorliegenden Falle im Sinne der Ausführung
B der Fig. i am unteren Ende mit einem Sechskantkopf versehen. Zur Ausübung der
zur Verankerung erforderlichen Zugkraft auf den Kopf der Ankerstange wird diese
daher durch Ansetzen eines Schraubenschlüssels an diesen Sechskantkopf im Sinne
des Einschraubens des Gewindezapfens 15 in den Kopf 16 gedreht. Es empfiehlt sich,
ein eventuell zwei- oder mehrgängiges Steilgewinde vorzusehen, um dadurch die größtmögliche
Zugkraft zu begrenzen und damit einer Überbelastung der Ankerstange, die zum Bruch
führen könnte, vorzubeugen.
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Infolge der verhältnismäßig großen Dehnbarkeit der Gummihaube 2o paßt
sich der Anker an die in der lichten Weite relativ stark unterschiedlichen Bohrlöcher
automatisch an, indem die über die Klemmbacken gemessene Dicke der Ankerstange um
so geringer wird, je weiter beim Einschieben in das Bohrloch die Klemmbacken in
die der Haube 2o abgekehrten Richtung verschoben werden. Diese V erschiebbarkeit
ist, um Überbeanspruchungen der Haube und ein Herausschieben der Klemmbacken aus
ihren Führungen zu vermeiden, durch die ringförmige Schulter lq. der Stange 13 begrenzt.
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Es steht nichts im Wege, zur Erhöhung der genannten Verschiebbarkeit
die Länge des Stangenkopfes 16 entsprechend größer vorzusehen, nötigenfalls in Verbindung
mit einer im Bereich der Haube 20 schlankeren Kopfform. Die zentrale Öffnung 21
in der Haube 2o kann sich infolge der starken Dehnung der Haube beim Einschieben
der Ankerstange in ein enges Bohrloch so stark ausdehnen, daß sich die ganze Haube
um ein entsprechendes Maß über den Stangenkopf herunterschiebt, so daß der Hub der
Bremsbacken größer ausfällt, als der linearen Dehnung der Haube in dieser Richtung
entspricht.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. q. und 5 ist die eigentliche
Stange 23 am oberen Ende über die ganze Länge des Kopfes 24 kreiszylindrisch durchgeführt,
wobei die Keilflächen 25 durch sechs in der Kopfpartie in die Stange eingelassene
Nuten mit nach dem Stangenschaft zunehmender Notentiefe gebildet sind. Diese Nuten
sind schaftseitig durch je eine Hohlkehle 26 begrenzt. Der zwischen benachbarten
Nuten befindliche Kopfteil ist als Führungsleiste 27 für die Klemmbacken 22 ausgebildet,
die sich in je einer der Nuten führen. Die Führungsleisten 27 weisen beim Übergang
der Keilflächen 25 in die Hohlkehlen 26 je eine Einkerbung 28 auf. Die bei der Herstellung
dieser Einkerbungen erzeugten, die Nuten seitlich verengenden Materialverdrängungen:
dienen als Hubbegrenzungsanschläge für die Klemmbacken 22. Die Klemmbacken 22 sind
wieder an einem Halter aufgehängt, der aus einer auf dem abgerundeten Oberteil des
Stangenkopfes 2q. sitzenden Gummihaube 29 besteht, welche mit sechs bandartigen,
in je eine der Nuten herabreichenden Verlängerungen 30 versehen ist. An diesen
Verlängerungen 30 sind die Klemmbacken 22 befestigt, wobei jede Verlängerung
auf der Außenseite der betreffenden Klemmbacke 22 heruntergeführt und um deren unteres
Ende herumgebogen ist. Die Klemmbacken 22 sind daher auf der Außenseite mit einer
Gummiverkleidung versehen, wodurch ihr reibungsschlüssiges Zusammenarbeiten mit
der Bohrlochwandung begünstigt wird, insbesondere wenn es sich um glattwandige Bohrlöcher
handelt. Die bandartigen Verlängerungen 30 brauchen nicht unbedingt um die
Unterkante der Klemmbacken herumgeführt zu werden; der angestrebte Zweck wird auch
erreicht,
wenn die Verlängerungen 3o nur bis in. die Nähe der Klemmbackenunterkante
geführt sind.
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Die Gummischeibe 29 ist wieder mit einer zentralen Ausnehmung 2 i
versehen, durch welche ein auf der Oberseite des Stangenkopfes 24 sitzender Zentrieransatz
31 hindurchgeführt ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 7 ist der Stangenkopf
quer geteilt, und zwar in einen unteren, die Keilflächen 32 für die Klemmbacken
aufweisenden Kopfteil33 und einen das Auflager für den Klemmbackenhalter aufweisenden
oberen Kopfteil 34. Der untere Kopfteil 33 ist mit einer durchgehenden zentralen
Gewindebohrung versehen, in welche der mit entsprechendem Außengewinde 35 versehene
Stangenschaft eingeschraubt ist. Der obere Kopfteil 34 weist am unteren Ende eine
Anlagefläche 36 auf, gegen die sich das Stangenschaftende 37 legt. Der Kopfteil
34 ist zylindrisch gehalten und am oberen Ende mit einer sphärischen Wölbung versehen,
welche als Auflager für den Halter ausgebildet ist, an dem-die radial und längs
beweglichen Klemmbacken 39 aufgehängt sind. Der Halter ist als Gummihaube 38 ausgebildet,
an deren Unterende unmittelbar die Klemmbacken 39 befestigt sind. Zur klareren Darstellung
ist in der Fig. 6 nur ein einziger, rechtsseitig liegender Klemmbacken dargestellt.
Jeder Klemmbacken ist mit seitlich, d. h. also peripher vorspringenden Schultern
40 versehen, welche mit entsprechenden, peripher vorspringenden Hubbegrenzungsansätzen
41 der Keilflächen 32 in der Weise zusammenarbeiten, daß die Ansätze 41 die axiale
Verschiebbarkeit der Klemmbacken 39 nach oben begrenzen. Mit dieser Hubbegrenzung
wird einem Herausreißen des Bohrlochankers vorgebeugt, welches sonst eventuell unter
ungünstigen Umständen eintreten könnte. Bei sehr weichem Gestein oder bei zu weiter
Bemessung des Bohrloches z. B. könnten die Klemmbacken 39 über eine bestimmte Höchstlage
hinaus bewegt werden, während sie durch. die Schultern bei Erreichen dieser Grenzlage
fest an dem Kopfteil 33 anliegen. Entgegen der Darstellung in der Zeichnung kann
diese Hubbegrenzung der Klemmbacken auch durch andere Mittel in Form von Anschlägen,
Ansätzen bzw. speziell geformten Längsnuten u. dgl. erfolgen.
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Die bei ungespanntem Zustand der Klemmbacken gewünschte Höhenstellung
der Keilflächen am Ankerstangenkopf zu diesen, welche in einem gewissen Grade den
Außendurchmesser des Ankers vor Einführung in das Bohrloch, bestimmt, kann durch
entsprechendes Einschrauben oder Herausschrauben des Stangenschaftes aus. dem Kopfteil
33 eingestellt werden, wodurch, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wegen Anlage des
Schaftendes 37 an der Anlagefläche 36 die Höhenlage des Kopfteils 34 gegenüber dem
Kopftei133 regulierbar ist. Wird der Stangenschaft so weit nach unten geschraubt,
daß das Schaftende 37 oben nicht mehr aus dem Kopfteil 33 herausragt, dann setzt
sich die Anlagefläche 36 auf das Oberende des Kopfteils 33 satt auf: Damit ist die
unterste relative Lage des oberen Kopfteils 34 und damit des Auflagers für den Klemmbackenhalter
bestimmt. Soll eine höhere Relativlage des Auflagers für den Halter zur Erreichung
einer optimalen Anpassung an die Bohrlochweite herbeigeführt werden, dann wird der
Stangenschaft so weit in entgegengesetzter Drehrichtung durch den Kopfteil 33 hindurchgeschraubt,
daß ein entsprechender Abstand zwischen den beiden Kopfteilen 33 und 34 entsteht,
wie ein solcher beispielsweise in Fig.6 dargestellt ist; hierbei nimmt der zu spreizende,
aus den Klemmbacken gebildete Spreizkorb in unbelastetem Zustand die entsprechende
Höhenstellung zum Ankerkopf ein.
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Die Verstellbarkeit des Auflagers für die Gummihaube 38 gegenüber
dem die Keilflächen 32 für die Klemmbackenführung aufweisenden Stangenkopfteil 33
kann natürlich auch auf andere Weise herbeigeführt werden als durch die vorgesehene
Schraubenausbildung des Stangenschaftes.