EP0047897B1 - Geschlossener Streckenausbau, insbesondere für untertägige Grubenstrecken - Google Patents
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- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/006—Lining anchored in the rock
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- E21D11/14—Lining predominantly with metal
- E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
- E21D11/20—Special cross- sections, e.g. corrugated
Definitions
- the invention relates to a closed route extension, in particular for underground mine routes, consisting of multi-part steel frame expansion frames arranged one after the other in the longitudinal direction of the route, which are composed of at least one butt element arranged on each of the two route joints and a cap element arranged in the ridge area, with the extension elements one facing outwards have a concave channel shape and adjoin the edges of the channels convexly outwardly curved edge areas which overlap the edge areas of adjacent expansion elements.
- the extension elements consist of thick-walled, meandering folded sheets.
- the thick-walled expansion elements are self-supporting.
- the known expansion elements do not require supporting arches or rock anchors to form a final route extension.
- DE-B-2449738 discloses a tunnel lining made of relatively light profile segments with a wave-like cross-sectional shape.
- the profile segments are welded to adjacent segments in their curved edge regions, which is labor-intensive and time-consuming.
- the invention has for its object to avoid the disadvantages of the known expansion devices and expansion methods and to create a closed route expansion, which is particularly quick and easy to install and ensures extensive protection of the miners against falling rock after only a preliminary installation.
- the expansion elements intercepted via tie rods or support arches have a wave-like cross-sectional shape in the longitudinal direction of the line and the cross-section of the amplitude, the width and, if appropriate, the radius of curvature of the channels are substantially greater than the amplitude, the width and, if appropriate, the radius of curvature of the overlapping ones adjacent edge areas, the finishing elements being provided with beads oriented in the longitudinal direction of the line and the sheet metal thickness of the finishing elements being 0.5 to 3 mm.
- the route expansion according to the invention is characterized in that it is possible to create an initially only preliminary expansion of the route in a very short time, since stable expansion frames can be created from the expansion elements in a short time, their final load-bearing capacity in a second expansion stage by attaching rock anchors or support sheets are ensured.
- the miners working underneath are temporarily protected against falling rock.
- the adjacent edge areas of the expansion elements are pushed loosely over the edge areas of the previous expansion elements. In the event of a final expansion with support arches, these are simply inserted into the outwardly curved edge areas.
- the fastening bores for the tie rods to be used are introduced into the mountains through corresponding openings provided in the removal elements. Rock that loosens during drilling slides down the outer surfaces of the expansion elements without seriously endangering the miners.
- the filling of the free space between the outside of the expansion elements and the mountain can be done with all usual filling materials. For example, it can be backfilled with anhydrite in a very simple manner, with the expansion elements acting as lost formwork sheets.
- the expansion frame 1 consists of two lateral impact elements 3 and 4, which are provided on both sides of the tunnel, and a cap element 5 in the ridge area.
- the adjacent expansion frame 2 has two lateral butt elements 6, to which two cap elements 7 adjoin, which collide in the ridge area.
- the shape of the individual expansion elements is clearly visible from the sectional drawings in FIGS. 6 and 7.
- the expansion elements have a channel shape with an outwardly concave, i.e. H. inward convex groove 8.
- the groove 8 has a width b.
- Two outwardly convex edge regions 9 and 10 adjoin the groove 8.
- the expansion elements have a wave-like cross-sectional shape in the longitudinal direction.
- the amplitude A, the width b and the radius of curvature of the channel which changes over the entire shaft of the channel are in each case substantially greater than the amplitude B, the width a and the changing radius of curvature of the edge regions 9 and 10.
- through holes 11 are provided which serve to receive connecting elements.
- connecting elements for example screws
- mutually overlapping through holes are penetrated in expansion elements and adjacent expansion elements are firmly clamped together in the circumferential direction or the longitudinal direction of the line.
- the beads 12 oriented in the longitudinal direction of the line can be seen from FIG.
- support arches 13 are provided which can have any suitable cross-sectional shape and which form so-called bell arches in accordance with the inner contour of the route expansion.
- the anchoring of the expansion frame consisting of thin-walled steel sheet is carried out with the aid of mountain anchors 14.
- the through holes 15 arranged in the edge regions 8 and 9 for the rock bolts 14 are clearly visible from FIG.
- through holes 16 arranged in the middle of the channel, which can be used to backfill the line with concrete or anhydrite.
- the backfill material is placed in the free spaces between the mountains and the outer surfaces of the expansion frames.
- the width of the expansion frame elements is between 30 and 120 cm.
- the width of the channel 8 is between 20 and 110 cm.
- a dimension between 5 and 20 cm has proven to be a practical width a for the edge regions 9 and 10.
- the distance between the beads 12 is in the range of 2 to 5 cm.
- the sheet metal thickness of the expansion elements is between 0.5 and 3 mm.
- the ratio of the width b of the channel 8 to the width a of the edge regions 9 and 10 is in the range from 3: 1 to 8: 1.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen geschlossenen Streckenausbau, insbesondere für untertägige Grubenstrecken, bestehend aus in Streckenlängsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten, mehrteiligen Ausbaurahmen aus Stahlblech, die aus mindestens je einem an den beiden Streckenstößen angeordneten Stoßelement und einem im Firstbereich angeordneten Kappenelement zusammengesetzt sind, wobei die Ausbauelemente eine nach außen konkave Rinnenform aufweisen und sich an den Rändern der Rinnen konvex nach außen gewölbte Randbereiche anschließen, die die Randbereiche benachbarter Ausbauelemente überlappen.
- Bei einem bekannten Streckenausbau dieser Art (Zeitschrift « Glück auf » 110, 1974, Nr. 13 Seite 508) bestehen die Ausbauelemente aus dickwandigen, mäanderförmig abgekanteten Blechen. Die dickwandigen Ausbauelemente sind selbsttragend ausgebildet. Zur Bildung eines endgültigen Streckenausbaus benötigen die bekannten Ausbauelemente weder Stützbögen noch Gebirgsanker.
- Die bekannten Ausbauelemente sind wegen ihres Gewichts nur vergleichsweise langsam und in aufwendiger Weise zu montieren. Es ergeben sich erhebliche Montagezeiten, innerhalb deren die Bergleute weitgehend ungeschützt gegen herabfallendes Gestein sind.
- Aus der DE-B-2449738 ist eine Tunnelauskleidung aus relativ leichten Profilsegmenten mit wellenartiger Querschnittsform bekannt. Die Profilsegmente werden in ihren gekrümmten Randbereichen an benachbarte Segmente angeschweißt, was arbeits- und zeitaufwendig ist.
- Auch sämtliche anderen bisher bekanntgewordenen Ausbauverfahren für untertägige Strecken besitzen den wesentlichen Nachteil, daß das Einbringen des Ausbaus relativ zeitaufwendig ist und daß die Bergleute während des Ausbaus weitgehend ungeschützt gegen herabfallendes Gestein arbeiten müssen. Dies gilt sowohl für einen Ausbau mit Unterstützungsbögen als auch für den sogenannten Ankerausbau.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Ausbauvorrichtungen und Ausbauverfahren zu vermeiden und einen geschlossenen Streckenausbau zu schaffen, der sich besonders schnell und einfach montieren läßt und bereits nach einer erst vorläufigen Montage einen weitgehenden Schutz der Bergleute gegen herabfallendes Gestein sicherstellt.
- Die Lösung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die über Zuganker oder Stützbögen abgefangenen Ausbauelemente eine wellenartige Querschnittsform in Streckenlängsrichtung aufweisen und im Querschnitt die Amplitude, die Breite und gegebenenfalls der Krümmungsradius der Rinnen wesentlich größer sind als die Amplitude, die Breite und gegebenenfalls der Krümmungsradius der einander überlappenden benachbarten Randbereiche, wobei die Ausbauelemente mit in Streckenlängsrichtung orientierten Sicken versehen sind und die Blechdicke der Ausbauelemente 0,5 bis 3 mm beträgt.
- Der erfindungsgemäße Streckenausbau zeichnet sich dadurch aus, daß es möglich ist, in kürzester Zeit einen zunächst erst vorläufigen Ausbau der Strecke zu erstellen, da sich aus den Ausbauelementen in kurzer Zeit stabile Ausbaurahmen erstellen lassen, deren endgültige Tragfähigkeit in einer zweiten Ausbaustufe durch Anbringen von Gebirgsankern oder Unterstützungsbögen sichergestellt werden. Bereits nach der ersten Ausbaustufe, in der die zu einem Ausbaurahmen zusammengesetzten Ausbauelemente miteinander verbunden sind, besteht ein vorläufiger Schutz der darunter arbeitenden Bergleute gegen herabfallendes Gestein. Für den vorläufigen Ausbau genügt es, daß die benachbarten Randbereiche der Ausbauelemente lose über die Randbereiche der vorhergehenden Ausbauelemente geschoben werden. Bei einem endgültigen Ausbau mit Stützbögen werden diese einfach in die nach außen gewölbten Randbereiche eingesetzt. Bei einem Ausbau mit Zugankern werden die Befestigungsbohrungen für die einzusetzenden Zuganker durch entsprechende, in den Ausbauelementen vorgesehene Öffnungen hindurch in das Gebirge eingebracht. Während des Bohrens sich lösendes Gestein rutscht an den äußeren Flächen der Ausbauelemente herunter, ohne die Bergleute ernsthaft zu gefährden.
- Durch das Vorsehen von Sicken und die gewählte Querschnittsform der Ausbauelemente ergibt sich trotz deren Dünnwandigkeit, welche die Einzelelemente leicht und damit gut handhabbar macht, eine vergleichsweise gute Festigkeit, wie sie für einen vorläufigen Ausbau ausreichend ist. Die Verfüllung des Freiraums zwischen der Außenseite der Ausbauelemente und dem Gebirge kann mit allen üblichen Verfüllmaterialien erfolgen. So kann beispielsweise in sehr einfacher Weise eine Verfüllung mit Anhydrit erfolgen, bei der die Ausbauelemente als verlorene Schalungsbleche wirken.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
- In der nachfolgenden Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigen :
- Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Streckenausbaus mit mehreren hintereinander rahmenartig angeordneten Ausbauelementen,
- Figur 2 ein einzelnes Ausbauelement,
- Figur 3 ein Ausbauelement mit in Streckenlängsrichtung orientierten Sicken,
- Figur 4 eine schematische Ansicht auf die Stirnseite eines Ausbaurahmens,
- Figur 5 eine Ansicht gemäß Figur 4 auf einen anderen Ausbaurahmen,
- Figur 6 einen Längsschnitt durch einen Ausbau mit Anker,
- Figur 7 einen Längsschnitt analog Figur 6 mit Stützbogen.
- Verschiedene Ausbauelemente sind jeweils zu einem Ausbaurahmen 1 bzw. 2 zusammengesetzt. In den Figuren 1 und 5 besteht der Ausbaurahmen 1 aus zwei seitlichen Stoßelementen 3 und 4, die zu beiden Seiten des Tunnels vorgesehen sind und einem Kappenelement 5 im Firstbereich. Der benachbarte Ausbaurahmen 2 besitzt zwei seitliche Stoßelemente 6, an die sich zwei Kappenelemente 7 anschließen, die im Firstbereich zusammenstoßen.
- Aus den Schnittzeichnungen Figuren 6 und 7 ist die Form der einzelnen Ausbauelemente deutlich sichtbar. Die Ausbauelemente besitzen eine Rinnenform mit einer nach außen konkaven, d. h. nach innen konvexen Rinne 8. Die Rinne 8 besitzt eine Breite b. An die Rinne 8 schließen sich zwei nach außen konvexe Randbereiche 9 und 10 an. Die Ausbauelemente besitzen eine wellenartige Querschnittsform in Streckenlängsrichtung. Dabei sind die Amplitude A, die Breite b und der sich über die gesamte Welle der Rinne verändernde Krümmungsradius der Rinne jeweils wesentlich größer als die Amplitude B, die Breite a und der sich verändernde Krümmungsradius der Randbereiche 9 und 10.
- In den Randbereichen sind, ebenso wie an den Enden der Ausbauelemente, Durchgangslöcher 11 vorgesehen, welche zur Aufnahme von Verbindungselementen dienen. Mit den nicht dargestellten Verbindungselementen, beispielsweise Schrauben, werden jeweils einander überdeckende Durchgangslöcher in Ausbauelementen durchsetzt und in Umfangsrichtung oder Streckenlängsrichtung benachbarte Ausbauelemente fest zusammengespannt.
- Aus Figur 3 sind die in Streckenlängsrichtung orientierten Sicken 12 ersichtlich.
- Bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 sind Stützbögen 13 vorgesehen, welche jede beliebige geeignete Querschnittsform aufweisen können und welche entsprechend der Innenkontur des Streckenausbaus sogenannte Glockenbögen bilden.
- Bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 ist die Verankerung der aus dünnwandigem Stahlblech bestehenden Ausbaurahmen mit Hilfe von Bergankern 14 vorgenommen. Aus Figur 2 sind die in den Randbereichen 8 und 9 angeordneten Durchgangslöcher 15 für die Gebirgsanker 14 deutlich sichtbar.
- Aus Figur 2 sind ferner in der Rinnenmitte angeordnete Durchgangslöcher 16 ersichtlich, welche zum Hinterfüllen des Streckenausbaus mit Beton oder Anhydrit verwendet werden können. Das Verfüllmaterial wird in die Freiräume zwischen dem Gebirge und den Außenflächen der Ausbaurahmen eingebracht.
- Die Breite der Ausbaurahmenelemente beträgt zwischen 30 und 120 cm. Dabei beträgt die Breite der Rinne 8 zwischen 20 und 110 cm. Als praktische Breite a für die Randbereiche 9 und 10 hat sich ein Maß zwischen 5 und 20 cm bewährt.
- Der Abstand der Sicken 12 liegt im Bereich von 2 bis 5 cm. Die Blechdicke der Ausbauelemente beträgt zwischen 0,5 bis 3 mm. Das Verhältnis der Breite b der Rinne 8 zur Breite a der Randbereiche 9 und 10 liegt im Rahmen von 3 : 1 bis 8 : 1.
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