DE1245292B - Method for fastening anchor rods in boreholes, particularly in the case of used rock - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl:Int. Cl:

E21dE21d

Deutsche Kl.: 5 c - 21/00 German class: 5 c - 21/00

Nummer: 1245292Number: 1245292

Aktenzeichen: B 84734 VI a/5 cFile number: B 84734 VI a / 5 c

Anmeldetag: 27. November 1965Filing date: November 27, 1965

Auslegetag: 27. Juli 1967Opened on: July 27, 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen in Bohrlöchern, insbesondere bei gebrächem Gebirge, durch einen in das Bohrlochtiefste in einer durch das Eindrehen der Ankerstange zerstörten Patrone eingebrachten Vorrat einer Mischung eines Kunstharzes mit einem Füllstoff und einem Beschleuniger einerseits und einem Härter andererseits in getrennten Abteilen.The invention relates to a method for fastening anchor rods in boreholes, in particular in the case of used mountains, through one into the deepest part of the borehole, one through the screwing in of the anchor rod destroyed cartridge introduced supply of a mixture of a synthetic resin with a filler and an accelerator on the one hand and a hardener on the other hand in separate compartments.

Bei derartigen Verfahren kommt es darauf an, eine maximale Ausnutzung des eingesetzten Materials zu erreichen, andererseits eine hinreichende Sicherung des Gebirges zu erzielen, d. h. möglichst viele der von den Bohrlöchern durchdrungenen Gebirgsschicht miteinander zu verbinden.In such processes, it is important to maximize the utilization of the material used achieve, on the other hand, a sufficient protection of the mountains, d. H. as many of the from to connect the rock layer penetrated by the boreholes.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, Spreizanker oder nach dem Prinzip des »Klebankerverfahrens« mit Hilfe von Kunstharzen der eingangs beschriebenen Zusammensetzung im Bohrlochtiefsten befestigte Anker gegen das Gebirge durch auf ihre sich ausFor this purpose it is known to use expansion anchors or according to the principle of the »glue bank process« With the help of synthetic resins of the composition described at the outset, fastened in the depth of the borehole Anchor against the mountains through on their own

Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen
in Bohrlöchern, insbesondere bei
gebrächem GebirgeMethod of fastening anchor rods
in boreholes, especially at
used mountains

Anmelder:Applicant:

Bergwerksverband G. m. b. H.,
Essen-Kray, Frillendorfer Str. 351Mining Association G. mb H.,
Essen-Kray, Frillendorfer Str. 351

bezogen auf das Kunstharzgewicht, zugesetztbased on the weight of the synthetic resin

wird,
c) eine äußerlich glatte mit einer unsymmetrischen Spitze versehene Ankerstange unter Drehen undwill,
c) an externally smooth anchor rod provided with an asymmetrical tip, rotating and

hohem Druck in das Bohrloch eingeführt wird. Nach dem Erhärten des Kunstharzes entsteht in dem sehr geringen Ringspalt ein aus diesem Stoff dem Bohrloch erstreckenden freien Enden aufge- 20 bestehender Zylinderkörper, der an seinem Außensetzte Spannplatten od. dgl. zu verspannen. Dieses umfang mit dem gebrächen Gebirge unlösbar und Verfahren, das sich zum Ausbau von in gutem Ge- sehr wirksam verbunden ist, weil die hochviskosen, birge stehenden Grubenbauen sehr bewährt hat, mit feinem Füllstoff gemischten Kunstharze besoneignet sich aber für gebräches Gebirge nicht, weil ders weit in die Spalten und Risse der Bohrlochdie Festigkeit der Bohrlochwandungen nicht aus- 25 wandung eintreten und sich in den Unebenheiten desreicht, um das Widerlager für die Verspannung zu selben verankern. Die Anordnung einer hinreichenbilden, den Anzahl von in dieser Weise ausgefüllten Anker-Es ist femer bekannt, Klebanker mit Kunstharz bohrlöchern in den Verhältnissen des Einzelfalles an- und Bolzen mit Zement ohne Unterlagplatte zu ver- gepaßter Dichte, um die miteinander gewissermaßen wenden, daß Zement und Kunstharz in die Lösen 30 verklebten Gebirgsschichten in ihrer Gesamtheit zu des Gesteins eindringen und auf diese Weise das Ge- einem selbsttragenden Gewölbe zu machen, wird stein zusammenzementieren und damit verstärken. durch die Einsparung an Bohrarbeit infolge des gerin-Bei Zement ergibt sich der Nachteil, daß dieser gen Ringspaltes, der glatten Ankerstange und der später aus dem Loch herausbröckelt und dadurch hochviskosen, mit feinem Füllstoff gemischten Kunstdie Verbindung zwischen Bolzen und Gebirge auf- 35 harze ermöglicht. Die Ankerstange kann daher aus gehoben wird. verschiedenen, auch aus mechanisch weniger festen Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zu- Werkstoffen bestehen, z. B. als dünnwandiges Rohr gründe, die zur Erfüllung des eingangs genannten ausgebildet sein, das gegebenenfalls mit einem dieses Zweckes günstigsten Bedingungen bei Verwendung versteifenden Körper, wie Zement, gefüllt sein kann, eines Kunstharzklebankers ohne Anschlußplatte an- 40 Im extremsten Fall ist es auch denkbar, daß die zugeben. Stange aus einem noch weniger festen Werkstoff, wiehigh pressure is introduced into the borehole. After the resin has hardened, in The very small annular gap is a cylinder body made of this material and extending over the borehole, which is attached to the outside To clamp clamping plates or the like. This extent with the used mountains inextricably and Process that is very effectively connected to the expansion of in good condition, because the highly viscous, birge standing pit structures has proven very effective, synthetic resins mixed with fine filler but not for used mountains, because it goes far into the crevices and cracks of the borehole The strength of the borehole walls does not occur and is sufficient in the unevenness, to anchor the abutment for the bracing to the same. Form the arrangement of a sufficient the number of anchors filled in this way - it is also known to drill holes for glue bankers with synthetic resin in the proportions of the individual case. and bolts with cement without a backing plate to a missed density, so to speak, to the one another apply that cement and resin in the loosening 30 bonded rock layers in their entirety penetrate the rock and in this way make the structure a self-supporting vault Cement the stone together and thus strengthen it. by saving on drilling work as a result of the low-cost Cement has the disadvantage that this gene ring gap, the smooth anchor rod and the later crumbled out of the hole and thus highly viscous plastic mixed with fine filler A connection between the bolt and the rock is made possible by resin. The anchor rod can therefore from is lifted. different, also from mechanically less solid. The technical task of the invention is to consist of materials such. B. as a thin-walled tube reasons that are designed to fulfill the aforementioned, possibly with one of this For the most favorable conditions when using stiffening bodies, such as cement, can be filled, of a synthetic resin adhesive banker without a connection plate. In the most extreme case, it is also conceivable that the admit. Rod made of an even less rigid material, such as

Diese bestehen erfindungsgemäß grundsätzlich darin, daßAccording to the invention, these basically consist in that

a) ein Bohrloch hergestellt wird, dessen Durchmesser den der Ankerstange nur um etwa 3 mm übertrifft,a) a borehole is made, the diameter of which is that of the anchor rod by only about 3 mm surpasses

b) in das Bohrloch eine dünnwandige Patrone eingebracht wird, welche eine Mischung beinhaltet, deren Kunstharzkomponente aus einem niedrigb) a thin-walled cartridge containing a mixture is introduced into the borehole, their synthetic resin component from a low

Holz od. dgl., besteht. Sie muß lediglich hinreichend druckfest sein, um ihr Einpressen in den Kunststoffvorrat zu ermöglichen.Wood or the like. It only has to be sufficiently pressure-resistant to allow it to be pressed into the plastic supply to enable.

Um ein einwandfreies Ausfüllen des engen Ringspaltes von verhältnismäßig großer Länge zu erreichen, muß das Eintreiben der Ankerstange mit einem größeren als dem von Hand ausübbaren Andruck drehend, und zwar mit hoher Umdrehungszahl, erfol-In order to achieve a perfect filling of the narrow annular gap of relatively great length, the driving in of the anchor rod must be greater than that which can be exerted by hand rotating, with a high number of revolutions,

viskosen Polyesterharz mit einer Viskosität von 50 gen, wobei die hierdurch erzeugte Reibungswärme etwa 10 Poise besteht und deren Füllstoff fein- gleichzeitig den Erhärtungsvorgang des Kunststoffkörnig ist und in einer Menge von 100 bis 400 %>, materials beschleunigt. viscous polyester resin with a viscosity of 50 gen, the frictional heat generated thereby consists of about 10 poise and its filler is fine- at the same time the hardening process of the plastic is granular and accelerates in an amount of 100 to 400%>, material.

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Claims (2)

Vorzugsweise ist hierbei mit einer Umdrehungszahl von größenordnungsmäßig 150 bis 750UpM und einem maschinell ausgeübten Andruck von größenordnungsmäßig etwa 11 zu arbeiten. Die unsymmetrische Spitze der Ankerstange verbessert die Misch wirkung und kann z. B. schräg abgeschnitten oder versetzt keilförmig ausgebildet sein. Die bei dem neuen Verfahren vorzugsweise für das Einbringen des Kunststoffes in das Bohrlochtiefste verwendeten, in voneinander getrennten Abteilen das Kunstharz und den Härter enthaltenden Patronen bestehen aus einem leicht zerstörbaren Werkstoff, als der z.B. sogar Papier oder Pappe in Betracht kommt. Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung von Patronen der bei dem bekannten Klebankerverfahren benutzten Art, die aus Glas bestehen, weil dann die bei der Zertrümmerung der Patrone entstehenden Bruchstücke gleichzeitig Bestandteile des Füllstoffes bilden. Entsprechende Wirkungen lassen sich gegebenenfalls mit Patronen oder den in ihnen enthaltenen, den Härter aufnehmenden Innenbehältern aus flexiblem Kunststoffmaterial, die mit örtlichen, über ihre Länge verteilten Schwachstellen versehen werden, welche schon bei Beginn des Andruckes der umlaufenden Stange zerstört werden und den Austritt der Komponenten ermöglichen, erzielen. T)Ie Zeichnung zeigt in einzelnen Phasen die letztbeschriebene Ausführungsform des neuen Verfahrens, 30· und zwar in Fig. 1 die in das Bohrlochtiefste eingeführte Patrone α und die in diesem Falle aus einem mit Zement c gefülltem Rohrkörper bestehende Ankerstange b mit der unsymmetrisch keilförmig ausgebildeten Spitze d noch im Abstand von der Patrone, F i g. 2 das beginnende Eindringen der Ankerstange in die Patrone und das hierdurch bewirkte Ausfließen des durch den umlaufenden Kopf der Stange mit dem Härter gemischten Kunststoffes in den Ringraum zwischen Stange b und Bohrlochwandung, Fig. 3 daß schließlich der Ringraum völlig mit der Klebmittelmischung ausgefüllt ist und durch eine konisch verdickte Ausbildung des Endes der Stange abgeschlossen wird. Dieses Verfahren ist in seinen Anwendungsmöglichkeiten nicht auf den Ausbau von Grubenräumen beschränkt, sondern mit Vorteil auch in anderen Fällen, in denen es sich darum handelt, zum Ablösen nei- so gende oder voneinander getrennte Schichten miteinander zu verbinden, z. B. in der allgemeinen Baukonstruktion anwendbar. Nachstehend wird ein zahlenmäßiges Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens gegeben. In einer in gebrächem Tonschiefer aufgefahrenen Strecke mit 12 m2 lichtem Querschnitt wurde je Meter Strecke zwei Löcher in die Firste und zwei Löcher jeweils rechts und links schräg in den oberen Teil des Stoßes gebohrt. Die Bohrlochlänge betrug 1,8 m, der Bohrlochdurchmesser 30 mm. In jedes Bohrloch wurde eine Klebpatrone von 22 mm Durchmesser und 600 mm Länge eingeführt. Die Patrone war mit einem Gemisch aus einem reaktiven Polyesterharz und einem inerten FüllstoS einer Korngröße 0 bis 1mm (Blanc d'Espagne) im Verhältnis 1:3,5 gefüllt. In dieser Masse befand sich eine Innenpatrone, die mit aus Sicherheitsgründen in Gips dispergiertem Benzoylperoxyd als Härter gefüllt war. Die Innenpatrone hatte etwa die gleiche Länge wie die Außenpatrone und einen Durchmesser von 6 mm. Nach Einführung der Patrone in das Bohrloch wurde unter Verwendung einer Bohrmaschine als Antrieb die Stange mit einer Umdrehungszahl von etwa 600 UpM und einem Andruck von etwa 900 kg in das Bohrloch eingedreht. Die Stange bestand aus einem Rohr von 27 mm Außendurchmesser und einer Wandstärke von 4,5 mm, dessen Innenraum mit einem Zementmörtel ausgegossen und dessen Spitze schräg abgeschnitten war. Durch das Eindrehen der Stange wurde die Patrone völlig zerstört und das Gemisch von Polyesterharz und Füllstoff seinerseits mit dem Benzoylperoxyd gemischt, wobei gleichzeitig das zerstörte Patronenmaterial als zusätzlicher Füllstoff der Masse einverleibt wurde. Nachdem die Stange das Bohrlochtiefste erreicht hatte, füllte das entstandene Gemisch den Ringraum zwischen Stange und Bohrlochmündung aus. Nachdem sämtliche Bohrlöcher in dieser Weise besetzt waren, wurden nach einer Härtungszeit von etwa 35 Minuten an die Stangen Bodenplatten angeschraubt, ohne aber durch diese eine Verspannung der Stangen zu bewirken. Der Erfolg der Anwendung des neuen Ausbauverfahrens zeigte sich dadurch, daß während hinter der in dieser Weise gesicherten Zone der Strecke ein Abschnitt von etwa 150 m Länge durch Hangendkonvergenz auf nahezu 3U seines lichten Querschnitts eingeschnürt wurde, in der gemäß der Erfindung ausgebauten Zone keine Konvergenz bzw. keine Gebirgsbewegungen feststellbar waren. Patentansprüche:Preferably, a speed of around 150 to 750 rpm and a machine-applied pressure of around 11 should be used. The asymmetrical tip of the anchor rod improves the mixing effect and can, for. B. cut obliquely or offset wedge-shaped. The cartridges, which are preferably used in the new method for the introduction of the plastic into the deepest part of the borehole and contain the synthetic resin and the hardener in separate compartments, consist of an easily destructible material, such as paper or cardboard. The use of cartridges of the type used in the known Klebanker process, which are made of glass, proves to be particularly advantageous because the fragments produced when the cartridge is broken up then simultaneously form constituents of the filler. Corresponding effects can, if necessary, be achieved with cartridges or the inner containers contained in them and containing the hardener made of flexible plastic material, which are provided with local weak points distributed over their length, which are destroyed when the rotating rod begins to be pressed and allow the components to escape , achieve. T) Ie drawing shows the last-described embodiment of the new method in individual phases, namely in Fig. 1 the cartridge α inserted into the deepest of the borehole and the anchor rod b, which in this case consists of a tubular body filled with cement c and which is asymmetrically wedge-shaped Tip d still at a distance from the cartridge, FIG. 2 the incipient penetration of the anchor rod into the cartridge and the resulting outflow of the plastic mixed with the hardener by the rotating head of the rod into the annular space between rod b and borehole wall, Fig. 3 that finally the annular space is completely filled with the adhesive mixture and through a conically thickened formation of the end of the rod is completed. This method is not limited in its application possibilities to the expansion of pit spaces, but also with advantage in other cases in which it is a question of connecting layers that tend to detach or that are separate from one another, e.g. B. applicable in general building construction. A numerical embodiment of the new method is given below. In a section with 12 m2 of clear cross-section, excavated in slate, two holes were drilled in the roof and two holes on the right and left in the upper part of the joint. The borehole length was 1.8 m, the borehole diameter 30 mm. An adhesive cartridge 22 mm in diameter and 600 mm in length was inserted into each borehole. The cartridge was filled with a mixture of a reactive polyester resin and an inert filler with a grain size of 0 to 1 mm (Blanc d'Espagne) in a ratio of 1: 3.5. In this mass there was an inner cartridge which was filled with benzoyl peroxide as a hardener, which was dispersed in plaster of paris for safety reasons. The inner cartridge was about the same length as the outer cartridge and 6 mm in diameter. After the cartridge had been inserted into the borehole, the rod was screwed into the borehole using a drill as a drive at a speed of about 600 rpm and a pressure of about 900 kg. The rod consisted of a tube with an outer diameter of 27 mm and a wall thickness of 4.5 mm, the interior of which was filled with a cement mortar and the tip of which was cut off at an angle. By screwing in the rod, the cartridge was completely destroyed and the mixture of polyester resin and filler was in turn mixed with the benzoyl peroxide, with the destroyed cartridge material being incorporated into the compound as an additional filler. After the rod had reached the bottom of the borehole, the resulting mixture filled the annular space between the rod and the borehole mouth. After all the drill holes had been filled in this way, floor plates were screwed onto the rods after a hardening time of about 35 minutes, but without causing any tension on the rods. The success of the application of the new expansion method was shown by the fact that while behind the zone of the route secured in this way, a section of about 150 m in length was constricted by slope convergence to almost 3U of its clear cross-section no mountain movements were detectable. Patent claims: 1. Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen in Bohrlöchern, insbesondere bei gebrächem Gebirge, durch ein in das Bohrlochtiefste in einer durch das Eindrehen der Ankerstange zerstörten Patrone eingebrachten Vorrat einer Mischung eines Kunstharzes mit einem Füllstoff und einem Beschleuniger einerseits und einem Härter andererseits in getrennten Abteilen, dadurch gekennzeichnet, daß1. Method for fastening anchor rods in boreholes, especially in the case of used rock, by one in the deepest part of the borehole destroyed by screwing in the anchor rod Cartridge introduced supply of a mixture of a synthetic resin with a filler and a Accelerator on the one hand and a hardener on the other hand in separate compartments, characterized in that that a) ein Bohrloch hergestellt wird, dessen Durchmesser den der Ankerstange nur um etwa 3 mm übertrifft,a) a drill hole is made, the diameter of which is that of the anchor rod by only about Exceeds 3 mm, b) in das Bohrloch eine dünnwandige Patrone eingebracht wird, welche eine Mischung beinhaltet, deren Kunstharzkomponenten aus einem niedrig viskosen Polyesterharz mit einer Viskosität von etwa 10 Poise besteht und deren Füllstoff feinkörnig ist und in einer Menge von 100 bis 400 °/o, bezogen auf das Kunstharzgewicht, zugesetzt wird,b) a thin-walled cartridge containing a mixture is introduced into the borehole, whose synthetic resin components consist of a low-viscosity polyester resin with a viscosity of about 10 poise and the filler of which is fine-grained and in an amount of 100 to 400% based on the resin weight, is added, c) eine äußerlich glatte mit einer unsymmetrischen Spitze versehene Ankerstange unter Drehen und hohem Andruck in das Bohrloch eingeführt wird.c) an externally smooth anchor rod provided with an asymmetrical tip Turning and high pressure is introduced into the borehole. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der Ankerstange mit einer Umdrehungszahl von größenordnungsmäßig 150 bis 750UpM und einem maschinell ausgeübten Andruck von größenordnungsmäßig 11 erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the introduction of the anchor rod with a speed of around 150 to 750rpm and one machine applied pressure of the order of 11 takes place.