DE2209821A1

DE2209821A1 - Verfahren zum Verfestigen von bruchi gen Gesteinsschichten

Info

Publication number: DE2209821A1
Application number: DE19722209821
Authority: DE
Inventors: Arthur Doncaster Yorkshire Murphy John Michael Mansfield Notting hamshire Askey, (Großbritannien)
Original assignee: Explosives and Chemical Products Ltd, London
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1972-09-21
Also published as: GB1337015A; ES400968A1; CA944966A; US3797254A; FR2170357A5; IT952068B; ZA721168B

Description

PATENTANWÄLTE DR. O. DITTMANN K. L. SCHIFF DH. A. ν. FONBR DIPL. ING. P. STBEHL MÜNCHEN SO MARIAHILFPLATZ 2*8 '

DA-4727

Beschreibung zu der Patentanmeldung ·

der Firma

EXPLOSIVES AND CHEMICAL PRODUCTS LIMITED 31-35 Wilson Street, London EC2M 2UA England

betreffend

Verfahren zum Verfestigen! von brüchigen Gesteinsschichten Priorität: 1. März 1971, England, Nr. 5729/71

Die Erfindung bezieht sich auf die Verfestigung von Gesteinsschichten, Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen von brüchigen Gesteinsschichten, insbesondere, aber nicht ausschließlich von unterirdischen Gesteinsschichten mit brüchiger bzw. bröckliger Struktur, Solche Schichten trifft man in der Bergwerkstechnik und im Straßenbau bei unterirdischen Straßen und Tunnels an.

Es ist bereits bekannt, die Dachschichten in unterirdischen Minenanlagen mittels Spanndachbolzen miteinander zu verbinden, die in darin gebohrten Löchern entweder mechanisch oder

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unter Verwendung von synthetischen Kunststoffmassen verankert sind. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit der Verwendung von Holzverstrebungen zum Tragen der Dächer der Tunnels und der Straßen in unterirdischen Minen vermieden. Die Verwendung von solchen Dachbolzen ist jedoch für brüchige Gesteine nicht immer zufriedenstellend, da die Wände der Bohrlöcher nicht genügend stabil sein können, um die angemessene Verspannung der Dachbolzen zu ermöglichen. Zur Überwindung dieses Nachteils wurde in der britischen Patentschrift 1 166 8i6 bereits vorgeschlagen, einen nicht angespannten, glatten Verfestigungsstab, der mit einem unsymmetrischen Kopf versehen ist, in einem Bohrloch mit einem lichten Raum von 1,5 mm in Verbindung mit einer Patrone zu verwenden, welche in getrennten Abteilen ein Polyesterharz zusammen mit einem Füllstoff und einem Beschleuniger und einen Härter für das Harz enthält. Der .Verfestigungsstab wird aus einem Kolir gebildet, welches mit einem Versteifungsr.iaterial, wie Zement, gefüllt ist und das an seinem nach außen gerichteten Ende so ausgebildet ist, daß es das Ende des Bohrloches abdichtet. Solche Verfestigungsstäbe benötigen zum Einsetzen einen mechanisch ausgeübten Druck in der Gegend von 900 kg. Daher können sie nur unter Verwendung von relativ komplizierten Maschinen installiert werden, welche' aber in den meisten unterirdischen Minen nicht verfügbar sind. Weiterhin können solche glatten Verfestigungsstäbe aus den Bohrlöchern bei einer Last entfernt werden, die nahe an die Streckgrenze des Materials, das für das Rohr benutzt wird, herankommt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Einrichtungen für die Verfestigung von unterirdischen Gesteinsschichten zur Verfügung zu stellen, wodurch die Installierung eines Verstärkungsteils in ein in brüchiges Gestein gebohrtes Bohrloch unter Verwendung von relativ

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einfachen, in der Hand gehaltenen Bohrmaschinen möglich ist und wobei die leichte Entfernung des Verstärkungsteils aus dem Bohrloch verhindert wird.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe durch die Verwendung eines rohrförmigen Verstärkungsteils mit vergrößerten Endteilen in einem Bohrloch mit einem solchen Durchmesser, daß zwischen der Wand des Bohrloches und dem Körper- bzw. Rumpfteil des Verstärkungsteils ein ringförmiger Raum von mindestens 2 mm, vorzugsweise 3 bis 5 bmi» besteht, gelöst werden kann, wobei das Verstärkungsteil in dem Bohrloch vorzugsweise über im wesentlichen seine gesamte Länge unter Verwendung einer Masse auf Polyestergrundlage befestigt ist.

Ira Falle, daß sich ein verbreiterter bzw. vergrößerter Endteil des hohlen Verstärkungsteils von der Mündung des Bohrlochs nach vorne erstreckt, wird vorteilhafterweise an dem verbreitervun Endteil eine Grundplatte in derV/eise befestigt, daß sie in Berührung mit dem Gestein steht, das an die Hündung dea Bohrloches angrenzt. Zu diesem Zweck kann der verbreiterte Endteil mit Einrichtungen versehen sein, um eine Grundplatte an dem Endteil des Verstärkungsteils zu befestigen.

Ein nicht vorhergesehener Vorteil der Verwendung eines rohrförmigen Verstürkungcteils gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei der Ausübung einer Zugspannung auf das rohrformige Teil bis zu der Fließgrenze des Materials, aus welchem das rohrförmige Teil gefertigt ist, keine signifikante Bewegung stattfindet. Das rohrfürmige Teil ist normalerweise aus einem Metall oder einer Legierung, wie Stahl, hergestellt. Oberhalb der Fließgrenze bzw. des Bruchpunktes streckt sich das Material gleichförmig über seine gesamte Länge zwischen den zwei verbreiterten Endteilen nach unten, was

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im Gegensatz zu einem festen Gesteinsbolzen steht, der nur am inneren Endteil mechanisch oder unter Verwendung eines Kunstharzes verankert ist und der, wenn er über die Fließgrenze hinaus unter Spannung gesetzt wird, sich an einem Punkt nach unten zusammenschnürt und letztlich an diesem Punkt bei einer relativ kleinen Ausdehnung des Bolzens bricht. Dieser überraschende Effekt ist von signifikantem Wert für die Verwendung gemäß der Erfindung zum Unterstützen von Minendächern, da das zusätzliche Verstrecken des Verstärkungsteils einen wertvollen Sicherheitsfaktor bildet, der dann fehlt, wenn die herkömmlichen Gesteinsbolzen verwendet werden. In einer 'in typischer V/eise verbolzten Straße, wo vollkommen mit Harz gebundene, gekräuselte Stahlgesteinsbolzon mit einer Länge von etwa 18.3 cm verwendet werden, könnte eine Dachbewegung von nur etwa 5,08 cm den drohenden Bruch der Stahlbolzen anzeigen. Dagegen kann bei Verwendung der stählernen, rohrförmigen Verstärkungsteile gemäß der Erfindung eine Bewegung in der Größenordnung von 25,^ bis 30,5 ^m ertragen werden, bevor die Verstärkungsteile in kritischer Weise unter Beanspruchung gesetzt werden. Somit ist bei einer Ausführungsform der Erfindung das rohrförmige Verstärkungsteil mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden festen Indikatorstab versehen, der beim Gebrauch am inneren Endteil des Teils befestigt ist, und wobei der Stab von dein anderen Endteil des Teils in der Weise vorspringt, daß er beim Gebrauch des Teils alle Ausdehnungen anzeigen kann.

Das erfindungsgemäßc Verstärkungsteil, das im allgemeinen aus einem Metall oder einer Legierung, vorzugsweise aus Stahl, gebildet ist, wird vorteilhafterweise in Verbindung mit einer Masse auf Polyesterharzbasic verwendet, welche vorzugsweise in eine Mehrkomponenten-Sinzelabteilpatrone, wie sie in der britischen Patentschrift 1 127 913 beschrieben ist (entsprechend der schwebenden Anmeldung Nr. i*96O6/7O), eingepackt ist. Gewünschtenfalls kann jedoch das rohrförmige

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Verstärkungsteil mit anderen Bindematerialien, z.B. Portlandzement, Gips oder einer harzverstärkten hydraulischen Mischung, die in das Bohrloch in vorgemischter Form eingespritzt wird, installiert werden. Wenn das Verstärkungsteil zusammen mit einem in eine Patrone eingepackten Bindematerial verwendet wird, dann muß das Teil während des Einsetzens in das Bohrloch gedreht werden, um eine Zerstörung des Patronengehäuses und ein adequates Vermischen der reaktiven Komponenten zu gewährleisten, Angesichts des gemäß der Erfindung verwendeten ringförmigen Raums kann jedoch diese Drehung mit in der Hand gehaltenen Bohrmaschinen mit relativ niedrigen mechanisch ausgeübten Drücken von 20 bis 50 kg bewirkt werden.

In den beigefügten Zeichnungen werden verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen rohrförmigen Verstärkungsteile dargestellt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht das Verstärkungsteil aus einem Stück eines Stahlrohrs, das an jedem Ende eingekerbt und sodann ausgedehnt wurde, indem es in einen konischen Teil aus Stahl getrieben worden ist. Dieses Vorgehen ist insofern vorteilhaft, als man beim Gebrauch die Ausdehnung des äußeren Endes des Rohres auf diese Weise zum gleichen Zeitpunkt wie der Fixierung einer Grundplatte durchführen kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht das Verstärkungsteil aus einem Stahlrohr, dessen Enden ausgedehnt worden sind, indem das Metall auf einem geeigneten Verformungswerkzeug heiß bearbeitet worden ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein Ende des Stahlrohrs durch eine Heißbearbeitung in einer solchen V/eise ausgedehnt worden, daß eine Einrichtung zur Befestigung eines

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mit einem Gewinde versehenen Stifts besteht, an welchem beim Gebrauch eine Grundplatte befestigt werden kann. Das andere Ende des Rohrs kann in der in Fig. 1 gezeigten Weise ausgedehnt sein.

Bei der Ausführungeform gemäß Fig. Zf wurde die angemessene Ausdehnung der Endteile des Rohrs dadurch erreicht, daß das Rohr an jedem Ende über eine geringe Länge zu einem Gewinde ausgewalzt worden ist. Auf diese V/eise ist es möglich, den Durchmesser der Enden des Rohrs um bis zu 2 mm zu vergrößern. Dieses Vorgehen hat sich als sehr gut geeignet erwiesen, um eine feste Verankerung an den Enden des Verstärkungsteils zu erzielen. Ein Ende des Rohrs kann durch einen einfachen Stöpsel aus Metall, Holz oder Kunststoffmaterial verschlossen werden, welcher lediglich dem Einsetzungsdruck des Rohrs durch eine Harzpatrone widerstehen muß.

Die Fig. 5> zeigt eine v/eitere Ausfuhrungsform des erfindungs— gemäßen Verstärkungsteils, bei welchem an dem einen Ende des Rohrs ein konischer Teil ausgedehnt ist und mit einem groben Gewinde versehen ist. Bei der Verwendung dieses Verstärkungsteils wird Pin kurzes Stück eines dickwandigen Kunststoffrohrs in das Bohrloch vor der Harzpatrone (den Harzpatronen) eingesetzt, worauf das Teil unter Drehung auf die normale V/eise eingesetzt wird. Nach der Vermischung des Inhalts der Patrone (n) greift das mit einem Gewinde versehene Ende des Bolzens in die Kunststoffbuchse hinein, wodurch diese gegen die Wand des Bohrlochs ausgedehnt wird und eine unmittelbare Unterstützung für das Teil geschaffen wird, bevor die Aushärtung des Harzes begonnen hat. Eine derartige Unterstützungsbuchse dient dazu, das Verstärkungsteil in dem Bohrloch zu halten, und sie gestattet die unmittelbare Entfernung der Bohrmaschine, Nach den unten beschriebenen Maßnahmen kann hierauf eine Grundplatte angebracht werden.

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Die einfachste Art und Y/eise der Befestigung einer Grundplatte an dem Verstärkungsteil sieht die Verwendung der Ausführungsform der Fig. 1 vor, welche an ihrem inneren Ende vor dem Einsetzen in das Bohrloch ausgedehnt ist· Über das herausragende Ende des Rohrs wird eine engpassende Grundplatte mit einer Mittelöffnung gebracht und mit einer hydraulischen Ramme wird in das offene Ende des Rohrs ein verjüngter konischer Keil eingehämmert oder eingedrückt, um das an die Öffnung in der Platte angrenzende Ende auszudehnen. Dieses Vorgehen der Befestigung der Grundplatte ist in Fig. 6 gezeigt.

Eine alternativ durchführbare Methode zur Anbringung einer Grundplatte sieht die Verwendung eines rohrförmigen Verstärkungsteils mit einem Einfang-Gewindestift aus Stahl am äußeren Ende vor, wie es in Fig. 3 gezeigt wird. In der Praxis wird dieses Verntärkungsteil auf die gewöhnliche Y/eise eingesetzt und hierauf wird auf den vorstehenden Stift eine Standard-Dachbolzen-Grundplatto aufgebracht und, wie in Fig. 7 gezeigt, durch herkömmliche Maßnahmen angespannt.

In Fig. ο wird ein Verstärkungsteil gezeigt, das demjenigen der Fig. 1 ähnlich ist, das aber einen sich axial erstreckenden Stab besitzt, der durch ein Schraubengewinde an einem Ende an einen gewundenen Sockel in dem konischen Teil befestigt ist und der sich am anderen Ende durch ein axiales Loch in dem !ionischen Koil an dem Ende erstreckt, so daß eine Anzeige für die Ausdehnung des rohrförmigen Teils beim Gebrauch gegeben wird«

Um das ringförmige Volumen zwischen einem Gesteinsbolzen oder -dübel und den zur Aufnahme gebohrten Bohrloch so klein wie möglich zu machen und dadurch die verwendete Menge der Harzmasse so Klein wie möglich zu machen, geht die Tendenz in der

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Bergwerksindustrie dahin, Bohrlöcher eines Durchmessers zu bohren, die hinsichtlich des Verstärkungselements nur geringfügig j größer sind. Bei Dübeln mit relativ großem Durchmesser ist diese Annäherung ziemlich zufriedenstellend. Es ist nunmehr üblich, in Bohrlöchern von J56 mm bzw. 4j mm im Durchmesser Holzdübel mit einem Durchmesser von Z>o mm bzw. j$6 mm zu verwenden. Bei Stahldübeln mit einem'relativ geringem Durchmesser, d.h. zwischen 16 und 25 mm, welche eine angemessene innere Festigkeit für die Verfestigung von Schichten haben, hat es sich aber als schwierig erwiesen, Bohrlöcher mit einem genügend kleinen Durchmesser zu bohren. Bei bestimmten harten Gesteinsschichten/ wo komplizierte Bohrmaschinen mit angemessener Leistung verfügbar sind, wurden Stäbe mit 16 mm erfolgreich in Löcher von 22 mm eingesetzt. In weicheren Trockenschiefer-Schichten wurden Erfolge mit 2o mm-Stäben erzielt, die in 28 mm-Bohrlöcher eingesetzt wurden. Die Formationen, die mit einem Bolzen versehen werden sollen, enthalten jedoch wassertragende Schichten, wodurch der Bohrstaub benetzt wird und leicht die Bohrlöcher mit geringem Durchmesser verstopft. In der Praxis haben daher die Schwierigkeiten des Bohrens von Bohrlöchern mit einem Durchmesser von 28 mm und weniger bei den üblichen Bedingungen in der britischen Kohlenindustrie die Verwendung von Verstärkungsdübeln, die vollständig mit Kunststoff gebunden sind, für die permanente Unterstützung stark verzögert.

Der Vorteil, relativ große Bohrlöcher, d.h. mit einem Durchmesser von 36 bis kj> mm bohren zu können, kann gemäß der Erfindung zusammen mit großen Stahl-Verstärkungsdübeln rohr- . förmiger Natur genutzt werden. Neben der Leichtigkeit des Bohrens der Löcher liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß die Erfindung eine relativ große Fläche für die Lastverteilung um die einzelnen Verstärkungsteile herum gestattet. Bei den vollkommen mit Harz gebundenen kräuselarti-

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gen Gesteinsbolzen besteht bei Verwendung von 28 mm-Löchern die tatsächliche Gefahr, daß in Gesteinen mit niedriger Druckfestigkeit, welche quer zur Bolzrichtung hohen Drücken ausgesetzt sind, das Gestein gegen den Bolzen gedruckt wird. Bei Verwendung eines rohrförmigen Verstärkungsteils mit einem größeren Durchmesser in einem Bohrloch mit einem Durchmesser von 10 mm wird bei diesen Bedingungen eine erheblich bessere Tragfähigkeit erzielt, da bei einem gegebenen Grunddruck die gegen das Gestein in Verbindung mit dem gebundenen Teil ausgeübte Kompressionslast nur ungefähr &0% derjenigen ist, die bei einem 28 min-Gesteinsbolzen auftritt.

Obgleich es naturgemäß möglich ist, einen Verstärkungsbolzen mit relativ geringem Durchmesser in einem großen Loch zu installieren, sind die Kosten für ein solches System hoch, weil eine große Menge Bindezement verwendet werden muß. Die Installationskosten der rohrförmigen Verstärkungsteile gemäß der Erfindung sind mit denjenigen vergleichbar, die bex festen Bolzen in Bohrlöchern mit kleinem Durchmesser entstehen.

Die erfindungsgemäßen rohrförmigen Verstärkungsteile sind in erster Linie zum Gebrauch für die vollkommene oder ergänzende Unterstützung bzw, das Tragen in Minen-Fahrstraßen und dergleichen geeignet. Bei dieser Verwendung können rohrförmige Teile mit angemessener Länge, bis zu if m, in die Schichten eingesetzt werden, die die Gesteinsöffnung umgeben. Ein Abschälen der unmittelbaren Oberflächengesteinsteile kann durch die Anbringung von geeigneten Grundplatten an den freigelegten Enden der Verstärkungsteile auf einen Minimalwert herabgedrückt werden. Bei einer solchen Verwendung ist es wichtig, die Bewegung der unterstützten Schichtbetten zu beobachten, so daß eine angemessene Warnung für einen drohenden Bruch der unterstützten Struktur gegeben werden kann. Zu

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diesem Zweck sind "bislang verschiedene Einrichtungen verwendet worden, um die Bettabtrennung in dem Dach einer Minen-Fahrctraße zu messen. Solche Einrichtungen messen lediglich die· Bewegung des Grundes und zeigen aber keine Ausbildung von Spannungen innerhalb der einzelnen Verstärkungsteile an. Das rohrförmige Verstarkungsteil gemäß der Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die tatsächlichen Bolzenspannungen durch einen innen kalibrierten Stab, der im Innern des Rohrbolzens selbst angeordnet ist, gemessen werden. Dies wurde oben im Zusammenhang mit der Fig. 8 näher beschrieben. In dem Falle, daß sich in dem Körper des Teils eine starke Beanspruchung ausbildet, die eine Ausdehnung des Verstärkungsteils bewirkt, beobachtet man, daß sich das freigelegte freie Ende des Stabs in dem offenen Ende des rohrförmigen Teils zurückzieht» Eine derartige Situation zeigt an, daß das rohrförmige Teil bereits im Überschuß über die Streckbelastung Beanspruchungen trägt, und gibt eine wertvolle Warnung für eine schwerwiegende Bewegung innerhalb der unterstützten Dachstruktur.

Die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 7, in welcher eine Grundplatte an dem rohrförmigen Glied mittels eines Einfangs-Stiftes bzw. -Bolzens angebracht ist, ist deswegen von besonderem Wert, weil sie beim Gebrauch des Systems einen hohen Flexibilitätsgrad gestattet. So ist es z.B. nicht immer erwünscht oder notwendig, das rohrförmige Glied über seine Gesamtlänge zu binden, so daß in einem Bohrloch mit 183 cm ein angemessenes Verhalten erzielt werden kann, wenn man lediglich die oberen 121 cm des rohrförmigen Teils in das Bohrloch hinein-. bindet. Beim Gebrauch dieser Methode der Fixierung der Platte ist es möglich, die Längen des rohrförmigen Teils und den festen Einfangs-Stift zu variieren, so daß im obengenannten Fall ein rohrförmiges Teil mit 121 cm mit einem Einfang-Bolzen mit 61 cm befestigt werden kann. In ähnlicher V/eise können Verstärkungssysteme zum Gebrauch für nachreißendes Gestein verwendet werden oder, um Bodenbewegungen in Minen ent-

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gegenzuv/irken, bei welchen das rohrförmige Teil tief in das Gestein eingesetzt ist und an dem Einfangsstift ein entfernbares Ausdehnungsstück angebracht ist. Eine unmittelbare Unterstützung ist daher erhältlich, wenn das rohrförmige Teil installiert ist. Die nachfolgende Entfernung des Ausdehnungsstückes gestattet ein Einreißen oder Ausbeulen des Bodens und den Wiedergebrauch des Verstärkungsteils, indem ein Ausdehnungsstück mit kleinerer Länge verwendet wird.

Die Verwendung des rohrförmigen Verstärkungsteils ist auch dann von Wert, wenn es relativ tief in die Schicht eingegraben wird. Somit kann man in einem Fall, wo auf einer Kohlenoberfläche eine schwere Last auftritt, eine signifikante Verbesserung erzielen, wenn man die rohrförmigen Teile tief in die Schichten vor und oberhalb des Kohlensaums installiert. So kann z.B. ein Bohrloch mit 370 cm in einem Winkel durch die Kohle und das überliegende Gestein eingebohrt werden. Sodann wird ein rohrförmiges Teil mit 182 cm in das innere Ende dos Bohrloches eingesetzt. Die Gesamtlänge des rohrförmigen Teils wird gut von der Spur der Kohlenbrecheinrichtung gehalten, ergibt aber trotzdem eine wertvolle Unterstützung des Grunds vor der Entfernung der unterliegenden stützenden Kohle. Bei schlechten Bedingungen ist es möglich, eine unmittelbare Verstärkung der Kohlenfläche selbst vorzusehen, indem man die äußeren 182 cm des gleichen Bohrloches für die Einsetzung eines Holzverstärkungsdübels benutzt.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beispiel 1

Drei Betonblöcke wurden gemäß Fig. 9 angeordnet. Die Blöcke A und B hatten jeweils eine Länge von 61,0 cm und einen Durchmesser von Jf5>7 cm. Der Block C hatte eine Länge von 25,*t cm und einen Durchmesser von 15,2 cm. Die Blöcke A und B waren

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schwer mit Stahlmaschen verstärkt und aus Beton mit einer Druckfestigkeit von 352 kp/cm gegossen worden. In die Blökke wurde, wie gezeigt, ein Mittelloch mit einem Durchmesser von l\J> mm gebohrt. Patronen mit einem Durchmesser von i+0 mm und einem Gesamtgewicht von 110 g, die eine reaktiv gefüllte Polyesterharz-Ausfüllmasse enthielten, wurden in das Rohr eingesetzt. Sodann wurde das rohrförmige Teil eingesetzt, wie es in Fig. 1 gezeigt wird. Der Bolzen wurde mit einer Geschwindigkeit von 500 Upm gedreht und durch die Harzpatronen gestoßen, um die reaktiven Bestandteile freizusetzen und zu vermischen. Als der Bolzen in das Loch vollkommen eingesetzt, war, füllte das Harz vollständig den Ringraum zwischen dem Loch und dein ringförmigen Teil aus. über das freie Ende des Bolzens wurde eine Stahlplatte mit einer Dicke von etwa 0,95 cm gelegt und durch Einsetzen eines !ionisch verjüngten Stahlteile, wie in Fig. 6 gezeigt, befestigt. Die Harzmasse gelierte innerhalb 5 Minuten von dem Einsetzen des Bolzens. Nach einer Stunde wurde mittels zwei hydraulischer Hebevorrichtungen eine Last in einer solchen Weise aufgebracht, daß die Blöcke A und B voneinander gezogen wurden. Eine auf diese V/eise ausgeübte Belastung ahmt sehr eng die Bedingungen nach, die bei unterirdischen Gesteinsformationen aufgrund der Trennung von geschichteten Schichtbetten auftreten. Die Last wurde auf 10 t erhöht, ohne daß eine wahrnehmbare Bewegung der Befestigung bestand. Bei der Vergrößerung der Last erfolgte eine stetige Ausdehnung des Barrens in dem Maß, wie die beiden Blöcke voneinander zwangsweise fortbewegt wurden. Die Gesai.'itausdehnung des Rohrs wurde als 23,h cm bestimmt. Ein Knicken und ein letztliches Zugbrechen erfolgte schließlich ' bei einer Last von 16 t.

Beispiel 2

Aus einem aus mildem Stahl geschweißten Rohr wurde ein rohr- förmiges Verstärkungsteil gemäß Fig. 4 hergestellt, das einen

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Außendur climess er von 37 mm und einen Innendurchmesser von 31,5 mm besaß. Über eine Länge von 150 rnm wurde an jedem Ende ein gewalztes Gewinde gebildet, so daß der Durchmesser auf 38,6 mm vergrößert wurde. Das Rohr wurde mit einer gepreßten Stahlkappe, die an Ort und Stelle heftgeschweißt wurde, verschlossen» Das Rohr mit einer Gesamtlänge von 1,8m wurde in ein Bohrloch mit einem Durchmesser von if3 mm in das laminierte Schieferdach einer Minen-Fahrstraße installiert. In das Bohrloch wurden vor der Installierung des Rohrs genügend Harzpatronen eingesetzt, um zu gewährleisten, daß der ringförmige Raum zwischen dem Rohr und dem Loch danach mit der Harzmasse gefüllt wurde. Das Bohrloch wurde ungefähr ί\Ο mm kürzer als die Länge des Rohrs gebohrt, so daß ein Stück des Rohrs von der Mündung des Lochs nach der Installation überstehend blieb. In eine quadratische Stahlplatte mit einer Kantenlänge von ungefähr 200 mm und einer Dicke von 10 mm v/urde in der Mitte ein Loch mit einem Durchmesser von 39 km gebohrt, so daß die Platte glatt über das überstellende gewalzte Gewindeende des Rohrs paßte. Die Platte wurde in festen Kontaki?mit dem Dach der Fahrstraße unter Verwendung eines verjüngten Stahlkeils mit einer Länge von ungefähr 30 mm, einem Minirnurndurchmesser von ~j>0 mm und einem Maximumdurchmesser von y? ram befestigt. Nachdem die Platte über das überstehende Ende des Rohrs geglitten war, wurde der Keil in das Ende des Rohrs eingesetzt und mit einer hydraulischen Ramme, die einen Druck von 1 t erzeugte, befestigt, wobei das Rohrende im Innern der Platte ausgedehnt wurde.

Auf diese Weise wurde ein Muster von Verstärkungsrohren entlang eines Stücks der Fahrstraße installiert, um eine Rohrdichte von einem Rohr je qm freigelegter Dachoberfiäche zu ergeben. Das Muster wurde fortschreitend entlang der Fahrstraße sobald wie möglich nach Freisetzen des frischen Daches installiert. Auf diese V/eise wurde eine Gesamtlänge der Fahrstraße von 50 m verstärkt, wobei 250 rohrförmige Verstär-

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kungsteile, verwendet wurden. Das Auseinandergehen dieser unterstützten Fahrstraße wurde im Vergleich mit einem ähnlichen Stück der gleichen Fahrstraße.vor und nach der verstärkten Zone gemessen. Nach den Ergebnissen wurden ersichtlich, daß die Unterstützung, die durch die gebundenen rohrförmigen Teile erhalten wurde, eine v/irksam eingeschränkte Konvergenz von nur etwa l/lo derjenigen hatte, die in den nicht verstärkten Teilen der Fahrstraße festgestellt wurde.

Beispiel 3

Ringförmige Verstärkungsteile des in Fig. 4 gezeigten Typs, welche in Beispiel 2 beschrieben wurden, wurden in den über einer Kohlenschicht liegenden Schichten installiert, um vor der Herausnahme der Kohle eine Unterstützung zu ergeben. Bei den vorherrschenden Bedingungen dieser Kohlenoberfläche hatte sich die alleinige Verwendung von Holzdübeln als nicht ausreichend erwiesen, um die Bewegung der darüberliegenden Schichten zu begrenzen, wobei festgestellt wurde, daß die Holzdübel beim Scheren zerbrachen. Daher wurden Winkellöcher mit einem Durchmesser von hj> mm durch die Kohlenoberfläche in die überliegende Schieferschicht bis zu einer Gesamttiefe von 3,5 m hinaufgebohrt. Die rohrförmigen Teile wurden sodann installiert, wobei die Patronen in dem inneren Ende dieser Löcher installiert wurden und angemessene Harzmengen verwendet wurden, um den ringförmigen Raum zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Loch zu füllen. Die rohrförmigen Teile hatten eine Länge von 1,7 m. Nach der Installation wurde das untere offene Ende des Rohrs geschlossen, indem ein verjüngter Hartholzstöpsel eingesetzt wurde. Das restliche äußere Ende des Bohrloches wurde sodann zur Verstärkung mittels eines festen Holzdübels mit einem Durchmesser von J>6 mm verwertet, der gleichfalls mit einem Harz in Position gebunden wurde. Auf diese Weise wurde innerhalb des Schiefers oberhalb der Kohle und auch innerhalb der Kohle selbst eine Unterstützung bewirkt. Ein Muster von rohrförmigen Teilen und

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Dübeln dieses Typs wurde quer der fehlerhaften Fläche der
Kohlenoberfläche mit einem Abstand von ungefähr 0,5 m zwischen den [Bohrlöchern installiert. Es war möglich, daß die Kohlebrechmaschine einen Kohlenstreifen mit einer Tiefe von 600 mm in einem einzigen Durchgang entfernen konnte, wobei sie die Holzdübel durchschnitt, die in ihrem Weg lagen. Nach einem Durchgang der Maschine wurde der Prozeß wiederholt und ein zweites Huster von V/inliellöchern wurde verstärkt, wie
oben beschreiben. Der Prozeß wurde auf diese Weise nach jeden Durchgang der Maschine wiederholt, bis sich die Grundbedingungen verbessert hatten. Auf diese Weise war der Betrieb der Kohlenschneideinrichtung erleichtert worden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verfestigen von brüchigen Gesteinsschichten, dadurch gekennzeichnet , daß man ein rohrförmiges Verstärkungsteil mit verbreiterten Endteilen in einem Bohrloch befestigt, welches in die brüchigen Gesteinsschichten gebohrt worden ist, wobei der Durchmesser des Bohrloches so bemessen wird, daß zwischen der Yfand des Bohrloches und dem Körperteil des Verstärkungsteils ein ringförmiger Zwischenraum von mindestens 2 mm entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man einen ringförmigen Zwischenraum von 3 bis 5 mm vorsieht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man ein rohrförmiges Verstärkungsteil verwendet, dessen vergrößertes Endteil von der Mündung des Bohrloches vorspringt, wenn das rohrförmige Teil darin eingesetzt worden ist, und daß an dem vorspringenden Endteil eine Grundplatte in Berührung mit dem Gestein befestigt wird, welches an die Mündung des Bohrloches angrenzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Endteil mit Einrichtungen versehen ist, um die Grundplatte in Position zu befestigen.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man ein rohrförmiges Verstärkunsteil aus Metall oder einer Legierung, vorzugsweise aus Stahl verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man ein rohrförmiges Verstärkungsteil verwendet, das mit einem sich in Längsrichtung davon erstreckenden Anzeigestab versehen ist, der an dem inneren Endteil des Teils befestigt ist und der von dem anderen Bndteil des Teils in der Weise vorspringt, daß er beim Gebrauch Längsausdehnungen des rohrförmigen Teils anzeigen kann.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man das rohrförmige Verstärkungsteil in dem Bohrloch mit einer Harzmasse auf Polyesterbasis befestigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Harzmasse verwendet, die in einer oder mehreren Mehrkomponenten-Einzelabteil-Patronen enthalten ist, welche in das Bohrloch vor dem Einsetzen des rohrförmigen Verstärkungsteils eingesetzt worden sind, wobei letzteres gedreht worden ist, um den Inhalt der Patronen in situ feizusetzen und zu vermischen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine genügende Anzahl von Patronen verwendet,

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um den ringförmigen Abstand zwischen der Wand des Bohrloches und dem rohrförmigen Verstärkungsteil im v/esentlichen vollständig mit der Harzmasse zu füllen.

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