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Gebirgsanker Die Erfindung bezieht sich auf den Ankerausbau für unterirdische
Räume, wie Grubenbaue, Tunnel USW.
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Üblicherweise wird beim Ankerausbau auf das aus dem Bohrloch herausragende
Ende der Ankerstange ein äußeres Widerlager, in der Regel eine sogenannte Ankerplatte,
aufgesetzt, die durch eine Schraubenmutter gegen den Gebirgsstoß angepreßt wird.
Hierdurch werden die zwischen dem Bohrlochtiefsten und dem Stoß befindlichen Gebirgsschichten
im Gebirge verspannt, und es wird damit ihr Aufblättern bzw. Lösen verhindert.
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Diese Art des Ausbaues erfüllt unter normalen Druckverhältnissen ihren
Zweck in völlig befriedigender Weise.
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Andere Voraussetzungen ergeben sich jedoch im Falle größerer Hangendbewegungen,
wobei zwischen dem Ankerkopf im Bohrlochtiefsten und seinem äußeren Widerlager Spannungen
auftreten können, die die Zugfestigkeit der Ankerstange oder ihrer Verankerung im
Bohrloch übersteigen, so daß sich entweder der Ankerkopf löst oder die Ankerstange
reißt, die Sicherung des Gebirges plötzlich verlorengeht und die unter hoher Spannung
stehenden Hangendschichten hereinbrechen.
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Durch die Erfindung werden die vorstehend aufgezeigten Gefahrenmomente
beseitigt, und es wird ermöglicht, den Ausbau mit Zugankern auch dann anzuwenden,
wenn im Zuge auftretender Druckerscheinungen und Verformungen mit Beanspruchungen
zu rechnen ist, welche die Belastbarkeit des Ankers bzw. seines Kopfes übersteigen,
wobei es ferner möglich ist, den Belastungszustand der Anker laufend zu kontrollieren.
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Dieser Erfolg wird nach dem Grundgedanken der Erfindung dadurch erzielt,
daß das äußere Widerlager eines Ankers beliebiger Art mit dem Ankerkopf über die
Ankerstange bei Überschreiten eines vorbestimmbaren Druckes nachgiebig verbunden
ist, so daß sich also bei Überschreiten dieser Belastung das äußere Widerlager um
einen gewissen Weg längs der Ankerstange bewegt, bis die Belastung im statischen
Zustand wieder den vorbestimmbaren Wert erreicht hat. Hierdurch wird mit Sicherheit
eine überbeanspruchung des Ankers und damit dessen Reißen bzw. das Herausreißen
des inneren Widerlagers aus dem Bohrlochtiefsten vermieden, ohne daß in irgendeinem
Zeitpunkt die Tragfähigkeit des Ankers geringer ist als der vorbestimmte Wert.
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Die Wirkungsweise des Ankers ist also im Prinzip die gleiche wie die
eines nachgiebigen Grubenstempels, d. h., der Anker ist so lange starr, wie die
vorbestimmbare Belastungsgrenze nicht überschritten wird, und gibt dann unter dauernd
gleichbleibendem Widerstand so lange nach, bis die Belastungsgrenze im statischen
Zustand wieder erreicht ist, so daß die Sicherheit der Abstützung ständig erhalten
bleibt. Der Widerstand, den das äußere Widerlager der Belastung entgegensetzt, muß
also immer geringer sein als die Zugfestigkeit der Ankerstange und des Ankerkopfes.
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Es ist offensichtlich, daß der vorstehend erläuterte Grundgedanke
der Erfindung nichts mit der als solchen bekannten Maßnahme zu tun hat, das äußere
Widerlager eines Ankers, z. B. unter Zwischenschaltung einer Feder ständig nachgiebig
über die Ankerstange an den Ankerkopf anzuschließen, wobei - in an sich dem Prinzip
eines solchen Ausbaues widersprechender Weise und im grundsätzlichen Gegensatz zu
dem Vorschlag gemäß der Erfindung - in de:-ersten Phase eine nennenswerte Tragwirkung
des Ankers nicht vorhanden ist und die zunächst federnd nachgiebige Verspannung
nach Erschöpfung des Federweges starr wird.
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Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Ausbildung des
drucknachgiebig an die Ankerstange angeschlossenen äußeren Widerlagers als Klemmstück.
Dieses gleitet bei Überschreiten der Drucknachgiebigkeitsgrenze auf der festen Ankerstange.
Das ein Reibungsschloß darstellende Klemmstück kann selbst das Widerlager bilden
oder sich über eine zwischengeschaltete großflächigere Unterlagsplatte gegen das
Gebirge abstützen. Das Setzen und die Verspannung des Ankers im Bohrlochtiefsten
erfolgen in der üblichen Weise.
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In den Figuren sind Beispiele zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens
und deren Einzelmerkmale veranschaulicht.
Fig.l ist ein Schnitt
durch den Anker gemäß Linie A -B der Fig. 2; FiQ. 2 zeigt in Ansicht - teilweise
im Schnitt nach Linie C-D der Fig. 1 - das außerhalb des Bohrlochs liegende und
gegen das Gebirge verspannte Ende der Ankerstange; Fig. 3 und 4. zeigen in entsprechender
Darstellung eine andere Ausführungsmöglichkeit.
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In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 die Ankerstange von kreisrundem
Querschnitt bezeichnet. Das freie Ende der Ankerstange wird in grundsätzlich gleicher
Weise wie bei Reibungsschlössern von Grubenstempeln von einem bügelartigen Schloßkörper
2 umgeben, der durch einen in entsprechenden Ausnehmungen gelagerten Treibkeil
4 über einen Klemmbacken 3 gegen den Umfang der Ankerstange verspannt wird.
Der Schloßkörper 2 ist an der dem Treibkeil abgewandten Seite dem zylindrischen
Ankerkörper entsprechend so geformt, daß ein großer Teil des Umfanges der Ankerstange
der Innenwandung des Schloßkörpers anliegt. Der Rest ihres Umfanges wird von einer
entsprechenden Ausnehmung der Klemmbacke 3 umfaßt.
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Beim Antreiben des selbsthemmenden Treibkeils 4 in Richtung des einfachen
Pfeiles (Fig. 1) verspannt der Klemmbacken 3 den voll umschlossenen Anker.
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Die Klemmkraft, die auf die Ankerstange ausgeübt wird, kann an sich
nach dem Gefühl durch mehr oder weniger starkes Antreiben des Keils eingestellt
werden.
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Das Lösen des Keils zwecks Raubens des Schlosses erfolgt durch Zurückschlagen
des Keils in Richtung des Doppelpfeils, worauf das Schloß dann einfach vom Ankerende
abgezogen werden und herunterfallen kann.
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Dieses einfache Rauben des Schlosses, das einen wesentlichen Vorteil
der Erfindung darstellt, kann leicht aus der Entfernung, z. B. mittels eines langstieligen
Hammers, erfolgen, wobei die Schloßteile vorher an eine Kette oder ein Seil angehängt
werden, so daß sie geborgen werden können, ohne daß der durch Gesteinsfall gefährdete
Bereich betreten werden muß - im Gegensatz zu den bekannten Ankerkonstruktionen,
die das Rauben der Platte und der Bolzenmutter sehr erschweren, wenn nicht unmöglich
machen, weil dieser Vorgang hierbei in gespanntem Zustande des Ankers eingeleitet
werden muß.
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Die Wirkung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten einfachsten Ausführungsform
eines Klemmschlosses kann dadurch verbessert werden, daß der Klemmbacken
3 und der Bügel 2 an ihren der Ankerstange anliegenden Bereichen mit
einem an sich bekannten Reibungsbelag oder mit Vorsprüngen und/Oder Vertiefungen
von zweckentsprechender Ausbildung versehen werden. Mit dem gleichen Ziel können
der Anker wie auch die Schloßinnenteile anderen als kreisrunden, z. B. rechteckigen
oder polygonalen Querschnitt erhalten, gegebenenfalls auch konisch oder keilförmig
aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, wobei sich im letzteren Falle eine dem
Gleitweg der Zugstange proportionale Zunahme des Zug-@liderstandes ergibt.
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Das Keilgetriebe kann, wie ebenfalls bei Grubenstempeln bekannt, auch
mehrteilig ausgebildet sein, so daß die Schlagkräfte beim Antreiben des Treibkeiles
über Zwischenelemente auf den einteiligen, gegebenenfalls auch unterteilten Klemmbacken
wirken, was eine noch bessere Einstellbarkeit der Klemmkräfte, eine sichere Selbsthemmung
des Treibkeils und ein leichteres Lösen des Schlosses zur Folge hat.
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Selbstverständlich können statt eines Treibkeils unter entsprechender
Ausbildung des Klemmschlosses auch andere, die Klemmkräfte automatisch einstellende
Vorrichtungen verwendet werden, z. B. solche, bei denen die Verspannung eines dann
durch einen Drehbolzen angetriebenen Klemmittels mit einem Drehmomentenschlüssel
erfolgt.
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Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform des Reibungsschlosses
ermöglicht es, einen besonders hohen Reibungswiderstand zu erzielen, falls die Ankerstange
von entsprechend hoher Festigkeit und Länge verwendet wird. Eine Verwendung der
üblichen Ankerstangen ist hierbei wegen der nicht hinreichenden Sicherheit im Falle
zu hoher Beanspruchungen nicht möglich.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Ankerstange 1 an ihrem aus dem
Bohrloch herausragenden Ende mit einer Verdickung 5 versehen und wird von zwei Schalenkörpern
6 und 7 umschlossen, die der Verdickung 5 entsprechende Ausnehmungen aufweisen.
Diese Verdickung ist so ausgebildet, daß ihre Stirnfläche in Zugrichtung abgeschrägt
ist und mit dieser Abschrägung die beiden Schalenhälften selbsttätig auseinanderschiebt,
sobald das Schloß gelöst ist. Die beiden Schalenkörper, die von dem Schloßbügel
8 umschlossen werden, in welchem sie beweglich gehalten werden, umschließen das
Ankerstangenende unter Belassung eines Spaltes 11 von nur verhältnismäßig
geringer Breite. Sie bilden in an die Ankerstange angepreßtem Zustande mit dieser
ein System, längs dessen das Schloß gleiten kann. Das Schloß ist grundsätzlich ebenso
ausgebildet wie aus Fig. 1 ersichtlich, d. h., es weist einen Klemmbacken 9 auf,
der durch den Treibkeil 710 gegen den Teil 7 der beiden Schalenkörper 6,
7 gepreßt wird und dadurch die Spannung der Ankerstange und des zweiten Schalenkörpers
6 gegen den Schloßbügel 8 bewirkt.
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Wie ersichtlich, bilden in diesem Falle die außenliegenden Flächen
der Schalenkörper 6 und 7 und ihre Widerlagerflächen an der Innenseite des Schloßkörpers
sowie an der geraden Längsseite des Klemmbackens 9 die relaitiv zueinander gleitenden
Flächen.
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Die beiden Schalenkörper 6 und 7 können auch nochmals unterteilt sein.
Wesentlich ist, daß die Verdickung 5 an der Ankerstange so bemessen wird, daß nach
Lösen des Treibkeils die beiden Schalenkörper über das verdickte Ende der Ankerstange
gleiten können. Gegebenenfalls kann statt der beiden Schalenkörper - unter abgewandelter
Ausbildung des ganzen Schlosses - ein geschlossener Hülsenkörper verwendet werden.
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Weiterhin könnten statt der dargestellten Keilgetriebe auch selbsthemmende
Exzenter oder Schraubengetriebe, wie überhaupt alle Arten von bei Grubenstempeln
bekannten Reibungsschlössern verwendet werden.