DE1608289C2 - Ankerausbau für die Firste von Abbaustrecken In Bergwerken - Google Patents
Ankerausbau für die Firste von Abbaustrecken In BergwerkenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ankerausbau für die Firste von Abbaustrecken in Bergwerken, mit in der
Firste verspannten Gebirgsankern, deren vorstehende Köpfe durch vorgespannte Zugelemente miteinander
verbunden sind.
Es ist bereits bekannt, in der Firste von Grubengebäuden Gebirgsanker zu setzen und zwischen ihren
Köpfen Verbindungselemente in Form von Stahlbändern zu spannen, um das Hangende abzufangen und
einen Gesteinseinsturz zu verhindern. Zu diesem Zweck werden in die Firste eine Vielzahl von Ankern
eingeschraubt oder eingetrieben, die in Reihen mit Abstand hintereinander liegen, und ihre Köpfe werden
sowohl in Längs- als auch in Quer- und Diagonalrichtung mit Hilfe von an den Köpfen angebrachten
Spannplatten durch zweiteilige Stahlbänder verspannt, deren Enden sich überlappen und durch bekannte
Werkzeuge mit Hilfe von Klemmen aneinander befestigt werden. Eine solche Abstützvorrichtung fängt
sich senkende oder setzende Deckgebirgsschichten ab, ohne jedoch den Senkvorgang vollständig zu verhindern,
d. h. nach ihrer Anbringung in der Grubenfirste jegliches Senken der Firste zu vermeiden
(USA.-Patentschrift 3 163 012). Es ist ferner bekannt,
die Verbindungselemente zwischen mit dem Hangenden in Eingriff stehenden und auf der Streckensohle
abgestützten Gleitschuhen durch Spannschlösser zu verspannen, wodurch die Zugwirkung zwischen den
Gleitschuhen verstärkt wird, wobei jedoch das Hangende im wesentlichen durch die die Gleitschuhe
abstützenden Stempel abgefangen - wird und nicht durch die verspannten Verbindungselemente (deutsche
Patentschrift 734954).
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Ankerausbau zur Abstützung der Firste in Abbaustrecken
so auszubilden, daß von den Gebirgsankern und den sie verbindenen Zugelementen auf die Firste Druckkräfte
ausgeübt werden, die das Durchhängen der Firste verhindern und die Gebirgsschichten verfestigen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß je zwei benachbarte Gebirgsanker durch einen einzigen
Zugstab verbunden sind, in dessen zwei Teilen durch die sie verbindende Spannvorrichtung etwa die
gleichen Vorspannkräfte wie in den zugehörigen Gebirgsankern zu erzeugen sind.
Dadurch, daß auf die Gebirgsanker eine Zugkraft ausgeübt wird, die in etwa gleich der in dem Zugstab
wirkenden Zugkraft ist, wird an den Verbindungsstellen zwischen Zugstab und Ankerköpfen eine in das
Gebirge hineingerichtete Druckkraft erzeugt, die die Firste nach dem Festspannen des Zugstabs festhält
und ein weiteres Durchsacken verhindert, wobei das zwischen den Gebirgsankern befindliche Gestein zusammengepreßt
wird. In der Streckenfirste wird also mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ankerausbaus ein
Druckzustand erzeugt, der ein weiteres Nachrutschen oder Sichabsenken des Überlagerungsgesteins verhindert.
- Die Gebirgsanker lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung unter einem Winkel von annähernd
45° zur Firste geneigt einbauen.
Auch lassen sich mehrere Gebirgsanker und Zugstäbe mit Abstand parallel anordnen.
Des weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen den Zugstäben und der Firste Unterlegblöcke
anzuordnen, die zusätzlich zu den an den Ankerköpfen erzeugten, in das Deckgebirge hineingerichteten
Druckkräften an den Unterlagstellen senkrecht in die Streckenfirste hineingerichtete Druckkräfte
auf das Gebirge übertragen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele,
die sich gleicherweise auf Strecken oder Stollen beziehen können, näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht des Ankerausbaus,
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform,
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in
Fig. 3,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Deckenplatte,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 gezeigte Deckenplatte,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 gezeigte Deckenplatte,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Endteils eines Zugstabs,
Fig. 8 eine Draufsicht auf den in Fig. 7 gezeigten Endteil,
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Anwendung des Ankerausbaus,
Fig. 10 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 11 eine Ansicht von unten zu Fig. 10,
Fig. 12 eine vergrößerte Teilschnittansicht eines <>5 Gebirgsankers und
Fig. 12 eine vergrößerte Teilschnittansicht eines <>5 Gebirgsankers und
Fig. 13 eine vergrößerte Teildraufsicht der Abstützvorrichtung von Fig. 10.
In F i g. 1 ist ein Stollen (eine Strecke) 10, mit einer
Firste 12 und Stoßen 14 dargestellt, der annähernd 6 m breit ist.
Nach einiger Entfernung von den Stoßen 14 sind in einem Neigungswinkel zur Firste Löcher 16 eingebohrt,
wobei sich mit einem Winkel von 45 ° optimale Ergebnisse erreichen lassen. Wie Fig. 1 zu entnehmen
ist, erstrecken sich die Löcher 16 eine beträchtliche Strecke über die Stöße 14 nach oben. In jedes
Loch ist ein Gebirgsanker 18 eingesetzt, dessen oberes Ende eine Spreizhülse 20 aufweist. Der Kopf des
Ankers 18 ist bei 22 gezeigt. Am Ort der Bohrung 16 kann eine mit 24 bezeichnete Deckenplatte gegen
die Grubendecke 12 gesetzt werden.
Wie den Fig. 5 und 6 entnommen werden kann, besitzt die Deckenplatte 24 einen flachen Körperteil *5
26, von dem ein mittlerer Abschnitt, wie bei 28 gezeigt, zu einer schrägen Wand 30 ausgebildet ist, die
eine Öffnung 32 aufweist, welche so geformt ist, daß sie einen Schaftteil des Ankers 18 aufnehmen kann,
der sich am Bolzenkopf 22 befindet. Die Deckenplatte 24 ist ferner mit einem Glied 34 versehen, dessen eines
Ende bei 36 mit dem Körper 26 gegenüber der Öffnung 32 verschweißt ist. Das andere Ende des Gliedes
34 ist mit einer Querbohrung 38 ausgestattet. Zu den Gebirgsankern 18 gehört eine Zugstabanordnung 40,
die zwei Zugstabteile 42 aufweist, von denen jeweils ein Ende in ein Verbindungsstück 44 ausläuft. Das
Verbindungsstück 44 weist zwei getrennte Gelenkstücke 46 und 48 auf, die mit Bohrungen 50 und 52
versehen sind. Der Raum zwischen den Gelenkstükken 46 und 48 ist so groß, daß er das Glied 34 der
Deckenplatte 24 aufnehmen kann, und zwar so, daß die Öffnungen 50, 38 und 52 miteinander fluchten
und so einen Stift 54 aufnehmen können, der die Dekkenplatte 24 und das Verbindungsstück 44 scharnierartig
verbindet.
Die freien Enden der Zugstabteile 42 sind mitten in der Länge der Anordnung 40 und in der Mitte des
Stollens 10 bei 56 mit einem Spannschloß 58 verschraubt.
Die Größe der verlangten Vorspannkraft für einen bestimmten Bereich einer Grubendecke läßt sich
schnell aus Meßwerten berechnen, die aus dem Firstendurchhang erhalten werden und in regelmäßigen
Zeiträumen bis zum Zeitpunkt des Firsteneinbruches aufgenommen werden. In bestimmten Kohlenabbaurevieren
wurde festgestellt, daß die Firste mit aller Wahrscheinlichkeit nach kurzer Zeit einstürzen wird,
wenn bei einer Stollenbreite von etwa 4,5 m der Firstendurchhang in der Mitte 7,6 cm beträgt. Deshalb
sollten die Zugstäbe so festgezogen werden, daß sie eine Spannkraft erreichen, die etwas niedriger ist als
ihre höchste Spannkraft, wenn die Firste 6,4 cm durchgesackt ist. Auf diese Weise wird ein Minimum
an Zugstäben benötigt.
In F i g. 1 ist der Ankerausbau in einem Stollen von etwa 6 m eingebaut. Wie ersichtlich, werden die Löcher
16 wenige dm von den Stoßen 14 entfernt eingebohrt, und zwar vorzugsweise unter einem Winkel von
annähernd 45°, wobei sie über die Stöße hinaus verlaufen. Die Anker 18 werden in die Löcher 16 eingesetzt
und angezogen. Danach wird die Zugstabanordnung 40 durch Befestigung der Zugstabteile 42 und
der Verbindungsstücke 44 an der Deckenplatte 24 eingebaut. Zwischen die Zugstabteile 42 und das
Hangende der Grube werden Holzblöcke 60 geklemmt. Danach wird mit dem Spannschloß 58 eine
bestimmte Kraft erzeugt, die.so hoch ist, daß die Holzblöcke unter einer nach oben gerichteten Druckkraft
stehen, wie sie bei A angedeutet ist, und daß an den Platten 24 eine Kraft B wirkt.
Beispielsweise wird der Anker 18 so angezogen, daß er eine Kraft von 13 600kp erzeugt, die gleiche
Kraft wird durch Festziehen des Spannschlosses 58 auf die Zugstabanordnung 40 ausgeübt. Die daraus
resultierende Kraft an der Deckenplatte 24 in Richtung der Pfeile B beträgt 6 700 kp. Die Druckkraft
in Richtung des Pfeiles A beträgt 2 590 kp. Die Größe der Zugstabteile und die Vorspannung bestimmen die
Druckkraftwerte für einen gegebenen Durchhang.
Der Ankerausbau vermindert des weiteren die Zugspannungen, die hoch über der Ausbauachse und
in den untersten Gebirgsschichten in Deckenmitte des Stollens herrschen, weil die Zugspannung an diesen
Stellen am höchsten sind. Eine Minderung der senkrechten Scherspannung an der Stützenachse ergibt
sich aus den nach oben gerichteten Kräften, die auf die Platten an der Mündung der schrägen Löcher 16
ausgeübt werden.
In den F i g. 3 und 4 ist die Ausführungsform dargestellt,
die sich insbesondere zur Abstützung der Firste von Stollen eignen, die breiter als 6 m sind, sowie zur
Abstützung schmalerer Stollen an der Stelle, wo sich zwei Stollen kreuzen.
Ein zweiter gleichartiger Ankerausbau wird mit Abstand parallel zu dem ersten verwendet. Er weist
Firstenlöcher 62 auf, die gleichfalls vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 45 ° zur Firste eingebohrt
sind und in einem bestimmten Abstand parallel zu den Löchern 16' des ersten Ausbaus verlaufen. Die Löcher
62 können Gebirgsanker 64 aufnehmen, die mit Spreizhülsen 66 und an dem anderen Ende mit Köpfen
68 versehen sind, die durch die Deckenplatten 70, welche den Deckenplatten 24 und 24' ähnlich sind,
zu stecken sind.
Die Deckenplatten 68 lassen sich mit einer Zugstabanordnung 72 verbinden, die der in F i g. 1 dargestellten
Zugstabanordnung 40 ähnlich ist. Die Zugstabanordnung 72 weist einen Zugstabteil 73 auf,
dessen eines Ende mit einem Verbindungsstück 74 gekoppelt ist, das den Zugstabteil mit dem Anker 64
in Eingriff bringt. Das Verbindungsstück 74 ist ebenso konstruiert wie die Verbindungsstücke 44 und 44'. Die
freien Enden des Zugstabteils 73 sind mit Gewinde versehen und stehen mit einem Spannschloß 76 in
Eingriff. Bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform
wird auf die Zugstabanordnung 40' und 72 und auf die Anker 18' und 64 eine Kraft ausgeübt,
um dadurch einen Kräfteplan zu erzeugen, der demjenigen eines Brückenfachwerkträgers ähnlich ist und
durch die in Fig. 3 dargestellten Kraftlinien verdeutlicht wird. Die mit C bezeichneten Kraftlinien stellen
den mit der Abstützvorrichtung in Richtung nach oben erzeugten Kraftverlauf dar, während die mit D bezeichneten
Kraftlinien sich auf die nach unten gerichteten Kräfte beziehen.
Bei der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist der zweite Ausbau etwa 15 cm von dem ersten
entfernt angeordnet, wodurch die Grubendecke an vier Druckpunkten abgestützt ist.
Das in Fig. 9 dargestellte Schaubild zeigt eine Grube mit einem Längsstollen 78 und Querstollen 80,
82 und 84. Einige Ausbaue gemäß Fig. 1 sind mit
Abstand parallel zueinander quer zu den Stollen 78, 80, 82 und 84 angeordnet. Dort, wo die den Hauptstollen
schneidenden Querstollen 80, 82 und 84 in
den in Längsrichtung verlaufenden Hauptstollen 78 münden, muß ein größerer Deckenbereich abgestützt
werden, um an dieser Stelle einen Zusammenbruch der Decke zu verhindern. Demzufolge werden an der
Schnittstelle der Stollen 78 und 82, wie in Fig. 9 gezeigt, Ausbaue gemäß F i g. 3 verwendet, die eine erste
und eine zweite Deckenabstützung bilden und in diagonaler Richtung quer zum Durchdringungsbereich
der beiden Stollen montiert werden. Nach Beendigung der Montage, und nachdem in den Ausbauen die richtigen
Spannkräfte erzeugt wurden, können, wie dies im Durchdringungsbereich der Stollen 78 und 84 gezeigt
ist, diejenigen Ausbaue, die sich mit Abstand parallel zueinander und quer zu dem Stollen 78 erstrecken,
entfernt werden, wie dies durch die unterbrochen gezeichneten Linien angedeutet ist.
Fig. 10 zeigt eine Strecke 10" mit der Firste 12"
und Stoßen 14". Bei dieser Ausführungsform sind in die Firste 12" in der Nähe der Stöße 14" und auch
in größerem Abstand zu ihnen Locher 86 eingebohrt, wie dies bei 87 gezeigt ist. Diese Löcher liegen unter
einem Winkel von annähernd 80° zur Firstenachse. Zusätzlich sind zwei Löcher 88 in die Decke 12" eingebohrt,
die voneinander und auch von den Löchern 86 und 87 getrennt sind. Die Löcher 88 verlaufen im
wesentlichen lotrecht zur Firstenachse. Die Löcher 86 nehmen Gebirgsanker und Einbauhülsen 90 auf, wie
dies aus Fig. 12 hervorgeht. Jede Einbauhülse weist einen rohrförmigen Teil 92 auf, der sich in das Loch
86 hineinerstreckt, und dessen äußere Umfangsfläche an dem Teil der Firste, der das Loch begrenzt, anliegt.
Das eine Ende des rohrförmigen Teiles 92, das sich unterhalb der Firstenachse befindet, ist nach außen
erweitert, wie dies bei 94 gezeigt ist. Bei 98 ist eine Endplatte 96 an dem sich nach außen erweiternden
Ende 94 des rohrförmigen Teiles 92 angeschweißt. Die Endplatte weist eine zentrale öffnung 100 auf.
An einer von der Endplatte 96 getrennten Stelle erstreckt sich der rohrförmige Teil durch eine zentrale
öffnung in einer flachen Deckenplatte 102, die auf die äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Teiles
aufgeschweißt ist, wie dies bei 104 ersichtlich ist. Der Schaft des Ankers 18" erstreckt sich durch den rohrförmigen
Teil 92 in einem gewissen Abstand zu dessen Wand, während der Kopf 22" des Ankers 18" mit der
äußeren Oberfläche der Deckenplatte 102 in Berührung steht.
Zu den Ankern 18" und der Anordnung 90 gehört eine Zugstabanordnung 106. Diese Anordnung weist
zwei Zugstabteile 108 auf, von denen jeweils das eine
ίο Ende bei 110 an ein Verbindungsstück 112 angeschweißt
ist. Das Verbindungsstück 112 besitzt eine flache Platte 114 mit einem mittleren, länglichen
Schlitz 116 bestimmter Länge und Breite, wobei die Breite an dem einen Ende größer ist, wie dies bei 118
gezeigt ist. Die Öffnungsgröße der Schlitze 116 und 118 ist so gewählt, daß sie das aufgeweitete Ende des
rohrförmigen Teiles zurückhält, das durch den Schlitz 116 läuft, sobald die Verbindungsstücke zusammengezogen
werden.
Die freien Enden der Zugstabteile 108 weisen ein Gewindestück 120 auf, das bei 122 angeschweißt ist.
Gegenüberliegende Gewindestücke 120 sind in entgegengesetzten Richtungen mit einem Spannschloß
124 verschraubt, mit dem die Zugstabanordnung festgezogen wird.
Bei dieser Ausführungsform sind die mittleren lotrechten Anker in den Löchern 88 nicht mit Zugstabanordnungen
versehen, sondern die Köpfe der Anker stehen mit den Deckenplatten 126 in Eingriff, die an
der Grubendecke anliegen.
Bei der in den Fig. 10 bis 13 gezeigten Ausführungsform
wird auf die Zugstabanordnungen 106, 106' und die Gebirgsanker 18" eine Kraft ausgeübt,
um eine Kräfteverteilung zu erzeugen, die derjenigen eines Brückenfachwerkträgers ähnlich ist und die
durch die in F i g. 10 gezeigten Kraftlinien verdeutlicht wird. Die mit E bezeichneten Kraftlinien kennzeichnen
von der Vorrichtung ausgeübte, aufwärts gerichtete Kräfte und die mit F bezeichneten Kraftlinien abwärts
gerichtete Kräfte. Die Seitenkräfte sind durch G angedeutet.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Ankerausbau für die Firste von Abbaustrekken in Bergwerken, mit in der Firste verspannten
Gebirgsankern, deren vorstehende Köpfe durch vorgespannte Zugelemente miteinander verbunden
sind, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Gebirgsanker (18, 18', 18", 64)
durch einen einzigen Zugstab (40, 40', 72, 106) verbunden sind, in dessen zwei Teilen durch die
sie verbindende Spannvorrichtung (58, 58', 76, 124) etwa die gleichen Vorspannkräfte wie in den
zugehörigen Gebirgsankern zu erzeugen sind.
2. Ankerausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (58, 58',
76, 124) ein Spannschloß ist.
3. Ankerausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebirgsanker (18,
18') unter einem Winkel von annähernd 45° zur Firste geneigt eingebaut sind.
4. Ankerausbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den zweiteiligen Zugstab
verbundenen Gebirgsanker entgegengesetzt geneigt sind.
5. Ankerausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gebirgsanker
und Zugstäbe mit Abstand parallel angeordnet sind (Fig. 4 und 11).
6. Ankerausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die
Zugstäbe (42) und die Firste (12) Unterlegblöcke (60) geklemmt sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62507067 | 1967-03-22 | ||
DEW0045561 | 1968-01-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1608289C2 true DE1608289C2 (de) | 1976-08-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3608332A1 (de) * | 1985-03-13 | 1986-09-18 | Jennmar Corp., Pittsburgh, Pa. | Dachstuetzvorrichtung und -verfahren fuer einen grubenraum und werkzeug zum spannen der dachstuetzvorrichtung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3608332A1 (de) * | 1985-03-13 | 1986-09-18 | Jennmar Corp., Pittsburgh, Pa. | Dachstuetzvorrichtung und -verfahren fuer einen grubenraum und werkzeug zum spannen der dachstuetzvorrichtung |
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