DE2847906A1

DE2847906A1 - Verfahren und system zum abstuetzen eines firstes, insbesondere eines firstes einer untertaegigen ausschachtung

Info

Publication number: DE2847906A1
Application number: DE19782847906
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Prof Spies
Original assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Current assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1978-11-04
Publication date: 1979-05-10
Also published as: US4185940A

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUM ABSTÜTZEN EINES FIRSTES, INSBESONDERE EINES FIRSTES EINER UNTERTÄGIGEN AUSSCHACHTUNG

Abriß der Offenbarung:

Eine Vielzahl hohler Stempelgehäuse sind vorgesehen, die jeweils aus mindestens zwei teleskopierbaren Teilen zusammengesetzt sind. Diese Teile werden eingebaut, indem sie aufrecht gestellt und dann auseinanderteleskopiert werden, bis sie sich gegen den abzustützenden First legen. Sie werden dann vorübergehend in dieser Position arretiert und mit einer sich in fließfähigem Zustand befindenden aushärtenden Substanz gefüllt, die, wenn sie aushärtet, eine massive Säule bildet, die in der Lage ist, den First abzustützen. Verstärkungsstangen oder ähnliche Elemente können im Inneren der Stempelgehäuse vorgesehen sein, um in der aushärtbaren Substanz eingebettet zu werden. Es können Maßnahmen getroffen werden, um die Demontage der die massiven Säulen umschließenden Stempelgehäuse unter Umständen zu erleichtern, bei denen die Gehäuse durch den First einem Druck nach unten unterliegen.

Hintergrund der Erfindung: Erfindungsbereich

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Abstützen eines Firsts, insbesondere eines Firsts einer untertägigen Ausschachtung, wie beispielsweise einer Schachtan1age, gerichtet.

Die Erfindung ist auch auf ein System zum Durchführen

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des Verfahrens gerichtet, d.h. auf eine Vorrichtung für diesen Zweck.

Der Stand der Technik

Insbesondere auf dem Gebiet der untertägigen Ausschachtungen, beispielsweise beim Bau von Bergwerksstrecken, Tunnels und dergleichen, ist es gewöhnlich notwendig, den First der Ausschachtung gegen Einsturz abzustützen. Verschiedene Lösungswege zur Vornahme einer solchen Abstützung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist es insbesondere im Kohlebergbau bekannt, den sogenannten "Kammer- und Pfeilerbau" zu verwenden, bei dem eine Firstenverbolzung verwendet wird, d.h. Stahlstangen oder -stäbe, die die Gesteinsschichten durchdringen und sie zusammenhalten, um einen Zusammenbruch zu verhindern. Es ist auch bekannt, verschiedene Arten von Stützkonstruktionen aus Holz und/oder Stahl vorzusehen, bei denen starre und leicht nachgiebige Stützelemente verwendet werden, um den First von unten gegen einen Zusammenbruch abzustützen.

Das Problem mit dieser letzteren Art des Lösungswegs, auf den die vorliegende Erfindung ebenfalls gerichtet ist, besteht darin, daß die Vorschläge des Standes der Technik alle relativ kompliziert und teuer und schwer zu errichten und zu entfernen sind. Die fraglichen Elemente sind relativ teuer und von erheblichem Gewicht, so daß sie schwierig zu handhaben sind.

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Zusammenfassung der Erfindung:

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Abstützen eines Firsts, insbesondere eines Firsts einer untertägigen Ausschachtung, wie beispielsweise einer Schachtanlage, zu schaffen, das die Mangel des Standes der Technik nicht aufweist.

Eine begleitende Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges, verbessertes Verfahren zu schaffen, das die Handhabung und den Einbau der Stützelemente in einer einfacheren und schnelleren Weise ermöglicht, als sie bisher möglich war.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Verfahren zu schaffen, das das Errichten von Firstabstützungen erleichtert und die dabei entstehenden Kosten verringert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes System (z.B. eine Anordnung) zum Abstützen eines Firsts zu schaffen, insbesondere eines Firsts einer untertägigen Ausschachtung, wie beispielsweise einer Schachtanlage,

Das verbesserte System soll einfacher und weniger teuer als diejenigen des Standes der Technik zu bauen sein.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches verbessertes System zu schaffen, das von Stützelementen Gebrauch macht, die ohne weiteres bewegt und

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eingebaut werden können, weil sie ein geringes Gewicht haben.

Eine begleitende Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches System vorzusehen, bei dem die Stützelemente preiswert sind.

Indem sich an diese und andere Aufgaben, die nachstehend ersichtlich werden, gehalten wird, besteht ein Merkmal der Erfindung in einem Verfahren zum Abstützen eines Firsts, insbesondere eines Firsts einer untertägigen Ausschachtung, wie beispielsweise einer Schachtanlage. Kurzgesagt kann das Verfahren aus den Schritten bestehen, ein hohles Stempelgehäuse vorzusehen, das aus mindestens zwei teleskopierbaren Teilen zusammengesetzt ist, das Stempelgehäuse aufzustellen und es auseinanderzuteleskopieren, bis es sich gegen den abzustützenden First legt, die Teile des Stempelgehäuses in der auseinanderteleskopierten Position zu arretieren und das Stempelgehäuse mit einer aushärtbaren Substanz im fließfähigen Zustand zu füllen, so daß die Substanz nach ihrem Aushärten eine massive Säule bildet, die in der Lage ist, den First abzustützen.

Eine Anordnung (d.h. ein System) zum Abstützen eines Firsts, insbesondere eines Firsts einer untertägigen Ausschachtung, wie beispielsweise einer Schachtanlage, kann ein hohles Stempelgehäuse aufweisen, das aus mindestens zwei teleskopierbaren Teilen zusammengesetzt ist, die im Anschluß an das Aufrichten des Stempelgehäuses äuseinanderteleskopiert werden können, um sich gegen den First und eine Sohle unterhalb desselben zu legen, ferner Mittel zum

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Arretieren der Teile im ausexnanderteleskopierten Zustand und Mittel zum Füllen des Stempelgehäuses mit einer aushärtbaren Substanz im fließfähigen Zustand, so daß die Substanz nach ihrem Aushärten eine massive Säule bildet, die in der Lage ist, den First abzustützen.

Das Stempelgehäuse hat also als solches keine Stützfunktion und fungiert nur als ein Behältnis für die aushärtbare Substanz. Die Stützfunktion wird von der aushärtbaren Substanz erbracht, wenn diese abgebunden hat und innerhalb des Stempelgehäuses eine feste Säule bildet. Aus diesem Grund kann das Stempelgehäuse aus relativ leichtem und preiswertem Material, wie beispielsweise Kunststoffmaterial, wie Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, oder selbst aus starker Pappe gefertigt sein, deren Innenseite beschichtet ist (z.B. mit einer Folie aus einem Kunststoff, wie Polyvinylchlorid oder Polyäthylen), um ein Auseinanderbrechen der Pappe unter dem Einfluß der Füllstoffsubstanz zu verhindern, während sich diese noch in einem fließfähigen Zustand befindet.

Die Füllstoffsubstanz selbst kann ein Betonbrei, d.h. ein Gemisch aus Wasser und einem schnell-bindenden Zement, vorzugsweise in Form von Zementpulver, sein. Vorzugsweise wird ein Zuschlagstoff beigegeben (er kann bereits im Stempelgehäuse aufgenommen sein, ehe der Brei in dieses eingelassen wird), um die Festigkeit der herzustellenden Säule zu erhöhen. Anstelle des Zuschlagstoffs oder zusätzlich zu diesem kann das Stempelgehäuse auch mindestens etwas von dem Zementpulver enthalten, das im Endeffekt

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benötigt wird, um den Brei herzustellen. Andere Materialien sind auch für die aushärtbare Substanz geeignet, beispielsweise Gips, der wiederum vorzugsweise mit einem Zuschlagstoff verstärkt wird, oder ein Zwei-Komponenten-Klebersystem aus Kunststoffmaterial, das nach dem Vermischen der beiden Komponenten miteinander aushärtet und die benötigte feste Säule bildet. Hier wiederum wird vorzugsweise vorgesehen, daß dann, wenn ein Zuschlagstoff zusätzlich benutzt wird, dieser in das Zwei-Komponenten-System eingebettet wird, um dieses weiter zu verstärken. Der Zuschlagstoff kann die Form von Kies oder dergleichen haben, wie das aus der Bauindustrie bekannt ist. Wenn Gips verwendet wird, kann ein Teil oder das ganze Gipspulver, das zur Herstellung der massiven Säule benötigt wird, bereits im hohlen Stempelgehäuse enthalten sein, ehe in dieses Wasser eingelassen wird, und wenn ein Zwei-Komponenten-Klebersystem verwendet wird, kann eine der beiden Komponenten bereits ganz oder zum Teil im hohlen Stempelgehäuse aufgenommen sein, ehe die andere Komponente in dieses eingelassen wird. Der Zuschlagstoff kann während des Einlassens der anderen Komponente oder während des Einlassens des Wassers von außen eingelassen werden. Vorzugsweise ist er aber bereits zu dieser Zeit im Inneren des Stempelgehäuses vorhanden.

Die neuen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angesehen werden, sind insbesondere in den Ansprüchen angegeben. Die Erfindung wird sowohl hinsichtlich der Konstruktion als auch der Arbeitsweise neben

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zusätzlichen Aufgaben und Vorteilen am besten aus der
folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele
verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen;

Fig. 1 ist ein etwas schematischer vertikaler Schnitt durch ein Stempelgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer teleskopierbaren
Verstärkungskonstruktion zur Verwendung in dem Stempelgehäuse der Fig. 1;

Fig. 2A ist eine Draufsicht auf den Bodenteil der
Verstärkungskonstruktion in Fig. 2;

Fig. 3 ist ein fragmentarischer vertikaler Schnitt durch den unteren Teil eines dem in Fig. 1 dargestellten Stempelgehäuse analogen Stempelgehäuses gemäß
einer etwas anderen Ausführungsform;

Fig. 4 ist ein fragmentarischer vertikaler Schnitt durch ein in ein erfindungsgemäßes Stempelgehäuse
eingebautes Füllstoffventil;

Fig. 5 ist eine etwas schematische Ansicht einer Einrichtung zum Einspritzen von aushärtbarer
Substanz in ein erfindungsgemäßes Stempelgehäuse und mit der Einrichtung zusammenwirkender Versorgungselemente ;

Fig. 6 ist ein der Fig. 3 analoger fragmentarischer

vertikaler Schnitt durch eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung, und

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Fig. 7-10 sind Darstellungen von Anordnungen, die einen Einbau der Stempelgehäuse und/oder der Stempelgehäuse mit ihrem Inhalt derart ermöglichen, daß sie unter axialer Belastung etwas nachgeben oder einer Belastung unterworfen werden können, bis der Inhalt ausgehärtet ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen: Die Erfindung wird nun im Zusammenhang sowohl mit den Verfahrens- als auch der Vorrichtungs- (System-) Aspekte an Hand der beigefügten Figuren erörtert.

Fig. 1 zeigt ein Stempelgehäuse gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung oder das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann jede gewünschte Zahl dieser Stempelgehäuse 1 aufweisen, wobei die spezielle Zahl natürlich von der Größe der abzustützenden Firstfläche und dem nach unten gerichteten Druck der Gesteinsschichten abhängt, die zu halten sind. Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Stempelgehäuse 1 aus einem unteren teleskopierbaren rohrförmigen Teil 3a mit einer unteren geschlossenen Stirnwand und einem oberen teleskopierbaren Teil 3 mit einer oberen geschlossenen Stirnwand, wobei das Teil 3 teleskopartig vom Teil 3ja aufgenommen wird. Eine Dichtung 2 in Form eines Wulstes od. dgl. ist an dem Ende des Teils 3 vorgesehen, das sich innerhalb des Teils 3a befindet. Diese Dichtung 2 braucht nur den Austritt eines relativ dicken Breis zu verhindern, beispielsweise eines Betonbreis od. dgl., muß aber natürlich ein Teleskopieren des Teils 3 relativ zum Teil 3<i zulassen.

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Die obere Stirnwand des Teils 3 oder die zylindrische Wandung des Teils 3 neben der oberen Stirnwand ist mit einer oder mehreren Entlüftungsöffnungen 6, von denen nur eine dargestellt ist, versehen, um das Entweichen von Luft zu ermöglichen, die verdrängt wird, während aushärtbare Substanz in das Innere des Stempelgehäuses 1 eingelassen wird.

Wenn das Stempelgehäuse verwendet werden soll, wird es hochkant gestellt und das Teil 3 aus dem Teil 3a herausteleskopiert, bis sich die obere Stirnwand des Teils 3 gegen den abzustützenden First legt. In dieser Stellung werden die Teile 3 und 3ci relativ zueinander durch geeignete Mittel, beispielsweise durch einen Keil 4 verriegelt, der in den zwischen diesen beiden Teilen liegenden Spalt eingetrieben wird. Da die Teile 3 und 3<i ein geringes Gewicht haben, ist keine große Kraft erforderlich, um sie in der auseinanderteleskopierten Stellung zu halten. Danach wird die aushärtbare Substanz ( z.B. eine der vorstehend erwähnten Substanzen) in fließfähigem Zustand durch ein im Teil 3 vorgesehenes Ventil 5, das später unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden wird, eingelassen, bis das Innere des Stempelgehäuses 1 in Fig. 1 völlig mit der Substanz gefüllt ist. Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, können Zuschlagstoff und/oder etwas oder alles einer der beiden Komponenten, die die aushärtbare Substanz bilden (z.B. Wasser und Zementpulver; Wasser und Gipspulver; Zwei-Komponenten-Kunststoffmaterial) schon im Inneren des Stempelgehäuses vorhanden sein, ehe ein Füllen über das Ventil 5 beginnt.

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Das Vorhandensein der Entlüftung 6 gewährleistet, daß die Luft ordnungsgemäß entweichen kann und das Aushärten der aushärtbaren Substanz und deren Bilden einer massiven Säule ordnungsgemäßer Dichte nicht stört. Natürlich versteht es sich, daß unter allen Umständen das Material und der Aufbau des Stempelgehäuses 1 derart sein müssen, daß die aushärtbare Substanz unter einem bestimmten Druck eingelassen werden kann, um ein ordnungsgemäßes Füllen des Stempelgehäuses zu gewährleisten. Die Festigkeit und Stützfähigkeit der massiven Säule, die sich anschließend in dem Stempelgehäuse 1 bildet, kann weiter erhöht werden, indem in das Stempelgehäuse 1 eine Verstarkungsanordnung der Art eingesetzt wird, wie sie bei armiertem Beton verwendet wird. Eine solche Anordnung muß ebenfalls teleskopierbar sein, um sich den Änderungen in der Länge (Höhe) des Stempelgehäuses anpassen zu können, wenn die Teile 3 und 3^ auseinanderteleskopiert werden. Die Verstarkungsanordnung kann in Form von Stahldrahtgeflecht od. dgl. vorgesehen werden. Fig. 2 und 2A zeigen eine Anordnung, die besonders geeignet ist und die Form zweier "Körbe" hat, die in den Teilen 3 und 3a. angeordnet sind. Jeder dieser Körbe kann ein Ringelement 7 haben, an dem z.B. durch Schweißen od. dgl. ein Kranz sich axial erstreckender Stahlstangen oder -stäbe 8 befestigt ist. Die freien Enden der Stäbe 8 eines der Körbe, hier des unteren, sind mit Augen oder Ringen 9 versehen, die entv/eder an die freien Enden angeschweißt sind oder dadurch gebildet werden können, daß die freien Enden einfach in die benötigte

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Form gebogen werden. Die Stäbe 8 des anderen Käfigs erstrecken sich verschiebbar durch diese Augen, so daß die Gesamtlänge der Anordnung in Fig. 2 in einfacher Weise geändert werden kann, indem die beiden Körbe auseinander- oder zusammengeschoben werden. Der Zweck dieser Anordnung ist der, die massive Säule zu verstärken, indem die Stäbe 8 und die Ringe 7 beim Einlassen der aushärtbaren Substanz in das Stempelgehäuse 1 in diese Substanz eingebettet werden, um insbesondere eine Verstärkung gegen ein Nachgeben in Querrichtung zu erbringen, wenn Kräfte vom First in einer Richtung wirken, die nicht genau axial zum Stempelgehäuse 1 verläuft. Die Ringe 7 können in geeigneter Weise, beispielsweise durch Anschweißen, an den Stirnwänden der Teile 3 und 3ji befestigt sein.

Wie jedoch Fig. 3 zeigt, ist es auch möglich, die Stirnwände mit zwei konzentrischen Kränzen 10 aus etwas nachgiebigem Material, z.B. Kunststoff, zu versehen, zwischen die die betreffenden Ringe 7 unter Schnappwirkung eingesetzt werden können. Anstatt umfänglich vollständige Kränze zu verwenden, ist es natürlich auch möglich, daß jeder Kranz aus einer Mehrzahl umfänglich relativ kurzer Abschnitte 10 zusammengesetzt ist, die so angeordnet sind, daß die Ringe 7 zwischen ihnen zum Einschnappen gebracht werden können. Insbesondere dann, wenn die Teile 3 und "ia. aus Kunststoff material hergestellt sind, ist es vorteilhaft, wenn sie einfach offene, jeweils mit einer inneren Umfangnut 13 versehene Enden haben und die Stirnwände 11 (von denen nur eine in Fig. 3 gezeigt

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ist) separate Elemente sind, die mit einem Umfangswulst versehen sind, der in diese Nut 13 unter Schnappwirkung eingesetzt werden kann. In einem solchen Fall können die Kränze 10 dann, wie in Fig. 3 dargestellt ist, einstückig mit der betreffenden Stirnwand 11 ausgebildet sein.

Fig. 4 zeigt das Füllstoffventil 5 der Fig. 1 im größeren Detail. Das Ventil hat vorteilhafterweise die Form einer in sich geschlossenen Einheit mit einem Gehäuse 14, das in einer entsprechenden Öffnung in der zylindrischen Wand des Teils 3 beispielsweise durch Schweißen, mittels eines Gewindes od. dgl. befestigt ist. Ein Teil des Gehäuses steht an der Außenseite des Teils 3 etwas vor und ist dort mit einem Bund 14^ versehen, der in Umfangsrichtung vorzugsweise durchgehend ausgebildet ist, aber auch unterbrochen ausgebildet sein kann. Der Teil des Gehäuses 14, der in das Teil 3 hineinragt, ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 15 versehen, die diesen Gehäuseteil mit dem Inneren des Teils 3 und folglich auch mit dem des Teils 3^ verbinden. Im äußeren Ende des Gehäuses 14 ist eine Einlaßöffnung 16 vorgesehen und mit einem Ventilsitz versehen, gegen den ein Ventilkörper 17 (hier sphärisch dargestellt) normalerweise durch eine Feder 19 gedrückt wird, die auf einen Ventilschaft 18 einwirkt, jedoch den Ventilkörper trägt und führt. Das Ventil 5 ist somit ein Einwegventil, d.h. es gestattet das Einfließen einer Substanz, die der Öffnung 16 unter Druck zugeführt wird, verhindert aber das Herausfließen von Substanz aus dem Inneren des Teils 3.

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Das Einlassen der Substanz wird mittels einer Einspritzeinrichtung 20 bewirkt, die in Fig. 5 dargestellt ist. Diese Einspritzeinrichtung kann, braucht aber nicht, pistolen- oder gewehrförmig ausgebildet sein und einen Drücker 22 haben, der bei Betätigung ein Fließen von Substanz zur Auslaßöffnung (nicht dargestellt) der Einrichtung 20 gestattet, die bei Gebrauch gegen die Einlaßöffnung 16 gesetzt wird. Die Einrichtung 20 ist vorzugsweise mit zwei Backen 21 versehen, die aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung auseinanderschwenken können, wenn die Einrichtung nicht in Gebrauch ist, die aber in die in Fig. 5 gezeigte Stellung schwenken und hinter den Bund 14^ des Ventils 5 greifen, wenn die Einrichtung in Gebrauch genommen wird. Vorteilhafterweise sind die Backen 21 mit dem Drücker 22 gekoppelt, so daß sie sich in die Position schwenken, in der sie hinter den Bund 14^ greifen, wenn der Drücker 22 betätigt wird, um damit die Einrichtung 20 fest mit dem Ventil 5 verbunden zu halten, solange Substanz aus der Einrichtung 20 in das Ventil 5 fließt.

Die Einrichtung 20 ist mit Ausschlußstücken versehen, an denen zwei Leitungen 23 und 24 angebracht sind. Die Leitung kann eine zwischengeschaltete Pumpe P aufweisen, die pulverförmigen Zement der schnellabbindenden Art (aus der Bauindustrie bekannt, so daß keine detaillierte Erörterung erforderlich ist) vom schematisch dargestellten Zementvorrat saugt. Die Pumpe P kann natürlich auch andere Materialien, wie beispielsweise Zuschläge, die das schnelle Abbinden des Zements unterstüzen, oder Mischungen aus diesen Zuschlagen und Zementpulver

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fördern. Das Zementpulver kann auch mit Zuschlagstoffen vermischt werden. In diesem Fall muß die Pumpe in der Lage sein, diese Zuschlagstoffe zusätzlich zum Zementpulver zu fördern, oder es müßte eine separate Pumpe für die Förderung der Zuschlagstoffe zur Einspritzeinrichtung 20 vorgesehen werden. Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, können die Zuschlagstoffe jedoch auch schon bei oder vor dem Aufrichten des Stempelgehäuses 1 in dasselbe eingebracht werden.Die Leitung 24 steht mit der schematisch dargestellten Wasserversorgung in Verbindung. In die Leitungen 23 und 24 ist jeweils ein Ventil 25 eingebaut, um eine Regulierung des Durchflusses der jeweiligen Substanzen in die Einspritzeinrichtung 20 zu ermöglichen. Das Mischen der Substanzen kann in der Einrichtung 20 selbst erfolgen, so daß ein aus den gemischten Substanzen bestehender Brei aus dem Auslaßende der Einrichtung 20 austritt und in die Einlaßöffnung 16 des Ventils 5 gelangt. Wenn ein Zwei-Komponenten-Kunstklebersystem verwendet wird, wird eine der Komponenten über die Leitung 23 und die andere Komponente über die Leitung 24 zugeführt. Es versteht sich, daß das System (Vorrichtung oder Anordnung) gemäß der vorliegenden Erfindung auch entweder Leitungen oder Behälter für den Transport des Zements und des Wassers (oder anderer Komponenten) zur Arbeitsstelle erfordert. Diese werden als in der Darstellung der Leitungen und 24 und der Zement- und Wasserversorgungen schematisch enthalten angenommen.

Es versteht sich ferner, daß das Mischen der Komponenten

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anstatt in der Einrichtung 20 auch innerhalb des betreffenden Stempelgehäuses 1 erfolgen kann, wenn die eine oder die andere der beiden Komponenten (z.B. Wasser und Zement; Gips und Zement; Zwei-Komponenten.-Kunstklebersystem) bereits im Stempelgehäuse 1 vorhanden ist, ehe die andere Komponente in diese über das Ventil 5 eingelassen wird.

Es ist auch möglich, eine Vorrichtung zum mechanischen Teleskopieren der Teile 3 und 3a auseinander in dem erforderlichen Maß zu schaffen, nachdem sie einmal in eine aufrechte Position gesetzt worden sind, und diese Vorrichtung oder eine andere Vorrichtung kann benutzt werden, um die Keile 4 in die vorgesehene Lage zu drücken, damit die Teile 3 und 3& in bezug aufeinander in der auseinanderteleskopierten Stellung arretiert werden. Ferner kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, um die Stempelgehäuse Vibrationen auszusetzen, damit die in diese eingelassene fließfähige Substanz, z.B. der Betonbrei, verdichtet und kompaktiert wird und somit ein dichteres Produkt entsteht, das nach dem Aushärten höheren Belastungen widerstehen kann.

In vielen Fällen ist es wünschenswert oder sogar erforderlich, eine oder mehrere der Abstützungen zu einem späteren Zeitpunkt zu entfernen. Wenn die Abstützungen einem Druck vom First aus ausgesetzt sind, können sie natürlich nicht so einfach weggenommen werden, weil sie fest zwischen dem First und der Sohle festgehalten werden. Um ihre Entfernung nichtsdestoweniger in einfacher, billiger und schneller Weise zu ermöglichen, kann eine Anordnung wie die in Fig. 6 dargestellte vorgesehen werden. In dieser Anordnung kann die untere Stirn-

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wand 11 des unteren Teils 3ji (siehe Fig. 3) durch ein Gehäuse 26 ersetzt werden, unter dessen Wänden 27 sich eine Wand 11a befindet, die der Stirnwand 11 in Fig. 3 entspricht und in die vorgesehene Lage in das untere offene Ende des Teils 3ji eingeschnappt werden kann, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die Wand 11a hat ein oder mehrere Löcher 28, die mit dem Inneren des Teils 3a und mit dem Inneren des Gehäuses 26 in Verbindung stehen, so daß die in .das Teil 3a eingelassene fließfähige Substanz in das Gehäuse 26 gelangen kann. Eine der Wände 27 ist mit einem Einlaßnippel· 30 versehen, und im Inneren des Gehäuses 26 befindet sich eine mit dem Einiaßnippel 30 verbundene Blase 29, die aus einer verformbaren Metallfolie, aus Kunststoff (z.B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen), aus faserverstärktem Kunststoff oder aus einer Verbundfolie (mit Metallfolie verbundene Kunststoff-Folie) bestehen kann. Die Blase 29 muß in ihrem Inneren in geeigneter Weise gegen ein Zusammendrücken durch die fließfähige Substanz abgestützt sein, die durch das Loch 28 in das Gehäuse 26 gelangt. Zu diesem Zweck kann in ihrem Inneren ein Metall- oder Kunststoff-Einsatz vorgesehen sein.

Wenn die Abstützung nun später entfernt werden muß, wird eine Wasser- oder Hydraulikfluidquelle unter sehr hohem Druck mit dem Nippel 30 verbunden und das Fluid in die Blase 29 eingelassen. Der Druck ist so hoch, daß er die Blase, die sie umgebende ausgehärtete Substanz, sowie das Gehäuse 26 zum Bersten bringt. Wie zu erkennen ist, wird die ausgehärtete Substanz im Gehäuse 26 durch die in Fig. 2 und 2A dargestellte

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Konstruktion nicht verstärkt, so daß der gewünschte Bersteffekt ohne Schwierigkeiten erreicht werden kann. Nachdem das Gehäuse 26 mit seinem Inhalt aus ausgehärteter Substanz auf diese Weise zum Bersten gebracht worden ist, fällt die Abstützung einfach nach unten und um und kann dann entfernt werden.

Fig. 7 und 8 zeigen, daß dann, wenn die fertigen Stützelemente (d.h. die Stempelgehäuse mit den von ihnen eingeschlossenen massiven Säulen) unter dem vom First ausgeübten Druck etwas nachgiebig sein sollten — anstatt gänzlich unnachgiebig zu sein, was zu ihrem Bruch führen könnte —, die oberen und/oder unteren Teile jedes Stempelgehäuses mit Einrichtungen versehen sein können, die ein solches Nachgeben gewährleisten. Diese Einrichtungen können Rohre 31 sein, die über die betreffenden Teile 3 und/oder 3a geschoben werden und mit Schlitzen 32 versehen sind. Mit den Rohren 31 sind Ringe 33 verbunden, die mit Flanschen und einer aus einem Auge 35 und einem Keil 36 bestehenden Reibschlußeinrichtung versehen sind. Nach dem Einbau und Verriegeln in der vorgesehenen Lage stellen sich diese Einrichtungen dem Firstdruck entgegen, können aber in einem gewissen Maß nachgeben, wenn der Druck einen bestimmten wählbaren Grenzwert überschreitet.

Schließlich zeigt Fig. 9, daß die Stempelgehäuse 1 an ihren Teilen 3 und/oder 3_a mit Einrichtungen 37 und versehen sein können, die es ermöglichen, sie axialen Druckbelastungen auszusetzen (zu diesem Zweck können

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Hydraulikzylinder 39 verwendet werden), die aufrechterhalten werden können, bis die aushärtbare Substanz in den Stempelgehäusen 1 abgebunden hat und eine massive Stützsäule vorhanden ist.

Es versteht sich, daß das Verfahren und das System gemäß der vorliegenden Erfindung das Errichten von Firstabstüzungen schnell und mit geringen Kosten an praktisch jeder Stelle ermöglichen, wo eine Notwendigkeit für solche Abstützungen besteht, und daß das Errichten wegen des geringen Gewichts der Stempelgehäuse 1 wesentlich erleichtert wird.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer Anordnung zum Abstützen eines Firstes in einer untertägigen Schachtanlage dargestellt und beschrieben wurde, ist nicht beabsichtigt, sie auf die beschriebenen und dargestellten Details zu beschränken, weil verschiedene Modifizierungen und konstruktive Änderungen vorgenommen werden können, ohne in irgend einer Weise vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Ohne weitere Analyse deckt das Vorstehende das Wesen der vorliegenden Erfindung gänzlich auf, so daß andere durch Anwendung derzeitigen Wissens sie ohne weiteres den verschiedensten Anwendungsbereichen anpassen können, ohne dabei Merkmale zu übergehen, die, vom Standpunkt des Standes der Technik aus gesehen, wesentliche Charakteristiken der allgemeinen oder speziellen Aspekte dieser Erfindung bilden.

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Claims

2RA7Q08 Was als neu benasprucht wird und durch ein Patent geschützt werden soll, ist in den angefügten Ansprüchen angegeben.

1. Verfahren zum Abstützen eines Firsts, insbesondere eines Firsts einer untertägigen Ausschachtung, wie einer Schachtanlage, bestehend aus den Schritten, ein hohles Stempelgehäuse (1) vorzusehen, das aus mindestens zwei teleskopierbaren Teilen (3,3a) zusammengesetzt ist; das Stempelgehäuse aufzurichten und es auseinanderzuteleskopieren, bis es sich gegen den abzustützenden First legt; die Teile des Stempelgehäuses in der auseinanderteleskopxerten Stellung zu arretieren, und das Stempelgehäuse mit einer aushärtbaren Substanz in fließfähigem Zustand zu füllen, so daß die Substanz nach ihrem Aushärten eine massive Säule bildet, die in der Lage ist, den First abzustützen.

2. Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei dem der Schritt des Füllens darin besteht, die fließfähige Substanz unter Druck in das Stempelgehäuse einzuspritzen.

3. Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei dem der Schritt des Füllens darin besteht, daß ein viskoser Brei aus schnell abbindendem Beton in das Stempelgehäuse eingespritzt wird.

4. Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, weiter bestehend aus dem Schritt des Einbettens von Verstärkungen (8) in die Substanz.

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5. Verfahren, wie in Anspruch 4 definiert, bei dem der Schritt des Einbettens darin besteht, daß Verstärkungselemente in das hohle Stempelgehäuse vor dem Schritt des Aufrichtens desselben eingebracht werden, so daß die Verstärkungselemente von der Substanz umgeben werden, wenn das Stempelgehäuse mit dieser gefüllt wird.

6. Verfahren, wie in Anspruch 5 definiert, bei dem die Verstärkungselemente in ihrer Länge variabel sind; und weiter bestehend aus dem Schritt, die Länge der Verstärkungselemente entsprechend dem Auseinanderteleskopieren des Stempelgehäuses zu ändern.

7. Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei dem der Schritt des Füllens darin besteht, daß ein Brei aus zwei Komponenten gebildet wird, die nach dem Mischen aushärten, um die Säule zu bilden, und daß der Brei in das Stempelgehäuse eingefüllt wird.

8. Verfahren, wie in Anspruch 7 definiert, bei dem das Stempelgehäuse ein Einlaßventil (5) hat und der Brei in das Stempelgehäuse unter Druck über eine Einspritzeinrichtung (20) eingefüllt wird, die lösbar mit dem Einlaßventil verbindbar ist.

9. Verfahren, wie in Anspruch 8 definiert, bei dem die Komponenten Wasser und Zementpulver sind und getrennt der Einspritzeinrichtung zugeleitet und in ihr zwecks Herstellung des einzufüllenden Breis vermischt werden.

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10. Verfahren, wie in Anspruch 9 definiert, weiter bestehend aus dem Schritt, die Durchflußmenge zu regulieren, mit der das Wasser und das Zementpulver der Einspritzeinrichtung zugeleitet werden.

11. Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei dem der Schritt des Füllens darin besteht, daß ein viskoser Brei aus schnell abbindendem Beton in das Stempelgehäuse eingespritzt wird, und weiter bestehend aus dem Schritt, den Brei in dem Stempelgehäuse zum Kompaktieren des Breis zu vibrieren.

12. Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, weiter bestehend aus dem Schritt, zwischen dem unteren Ende des Stempelgehäuses und einer Sohle, gegen die sich das untere Ende abstützt, eine Masse der aushärtbaren Substanz einzuschließen, die mit einem inneren Hohlraum und mit einem Einlaß (30) zu diesem Hohlraum versehen ist, so daß dann, wenn das Stempelgehäuse und die Säule später entfernt werden sollen, während sie dem Druck durch den First ausgesetzt sind, die Masse dadurch zum Bersten gebracht werden kann, daß in den Hohlraum eine Flüssigkeit unter einem Druck eingelassen wird, der ausreichend hoch ist, um das Bersten zu bewirken.

13. Verfahren, wie in Anspruch 12 definiert, bei dem der Hohlraum durch Einschließen einer ausdehnbaren Blase (29) in die Masse hergestellt wird.

14. Anordnung zum Abstützen eines Firsts, insbesondere eines Firsts einer untertägigen Ausschachtung, wie einer Schachtanlage, bestehend aus einem hohlen Stempelgehäuse (1),

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das aus mindestens zwei teleskopierbaren Teilen (3,3a) zusammengesetzt ist, die im Anschluß an das Aufrichten des Stempelgehäuses auseinanderteleskopiert werden können, so daß sie sich gegen den First und die Sohle unter ihnen legen; Mitteln zum Arretieren der Teile im auseinanderteleskopierten Zustand, und Mitteln zum Füllen des Stempelgehäuses mit einer aushärtbaren Substanz im fließfähigen Zustand, so daß die Substanz nach ihrem Aushärten eine massive Säule bildet, die zum Abstützen des Firstes dient.

15. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, wobei einer der Teile einen Abschnitt hat, der sich in dem anderen Teil befindet und in diesem teleskopierbar ist, und Mittel (2) zum Verhindern des Entweichens der sich noch im fließfähigen Zustand befindenden Substanz aus dem Bereich zwischen den Teilen vorgesehen sind.

16. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, bei der die Teile (3,3a) aus einem Material geringen Gewichts bestehen.

17. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, bei der die Teile aus Kunststoff bestehen.

18. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, bei der die Arretierungsmittel aus einem Keil (4) bestehen, der zwischen die Teile einsetzbar ist.

19. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, bei der die Füllmittel ein in einem der Teile vorgesehenes Einweg-Einlaßventil (5) aufweisen.

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20. Anordnung, wie in Anspruch 19 definiert, wobei das Einweg-Ventil ein Gehäuse (14) mit einem Kanal, der mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen ist, die sich jeweils außerhalb und innerhalb des einen Teils befinden, einen Ventilkörper (17) und Mittel aufweist, die normalerweise den Ventilkörper in eine Stellung drücken, in der er den Kanal schließt.

21. Anordnung, wie in Anspruch 20 definiert, wobei die Teile (3,3a) einen äußeren Teil (3a) und einen inneren Teil (3) aufweisen, der teleskopartig in dem äußeren Teil verschiebbar ist, wobei das Ventil (5) im inneren Teil vorgesehen ist.

22. Anordnung, wie in Anspruch 20 definiert, bei der der Auslaß aus einer Mehrzahl von Öffnungen (15) besteht, die eine Verbindung zwischen dem Kanal und dem Inneren des Stempelgehäuses herstellen.

23. Anordnung, wie in Anspruch 20 definiert, wobei das Gehäuse (14) einen sich außerhalb des einen Teils befindenden und mit einem Bund (14a) versehenen Abschnitt hat, und die Füllmittel ferner eine Einspritzeinrichtung (20) aufweisen, die Halteglieder (21) hat, die zum Angreifen an den Bund vorgesehen sind, derart, daß die Einspritzeinrichtung während des Füllens des Stempelgehäuses (1) lösbar an dem Gehäuse (14) gehalten wird.

24. Anordnung, wie in Anspruch 23 definiert, wobei die Halteglieder Klauen sind, die relativ zueinander in eine und aus einer Stellung bewegbar sind, in der sie am Bund angreifen.

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25. Anordnung, wie in Anspruch 24 definiert, wobei die Einspritzeinrichtung einen Drücker (22) aufweist, der den Fluß des Materials aus der Einspritzeinrichtung zum Ventil steuert, und die Halteglieder in Abhängigkeit von einer Betätigung dieses Drückers in die genannte Stellung bewegbar sind.

26. Anordnung, wie in Anspruch 25 definiert, wobei die Einspritzeinrichtung (20) mindestens zwei Einlasse und Leitungen (23,24) zum Zuleiten von Wasser und schnell aushärtendem Zementpulver zu diesen Einlassen aufweist.

27. Anordnung, wie in Anspruch 25 definiert, wobei die Einspritzeinrichtung mindestens zwei Einlasse und Leitungen zum Zuleiten von Wasser und schnell aushärtendem Zementpulver zu diesen Einlassen aufweist, so daß das Wasser und das Zementpulver in der Einspritzeinrichtung gemischt werden und einen Brei bilden.

28. Anordnung, wie in Anspruch 27 definiert, wobei in den Leitungen Ventile (25) zum Regulieren des Durchflusses von Wasser und Zementpulver durch diese Leitungen angeordnet sind.

29. Anordnung, wie in Anspruch 26 definiert, wobei mit den Leitungen zum Zuführen des Zementpulvers Pumpen (P) verbunden sind.

30. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, wobei das Stempelgehäuse (1) einen Endabschnitt hat, der sich neben dem First befindet, wenn sich das Stempelgehäuse im aufgerichteten Zustand befindet, und der Mittel (6) besitzt,

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durch die das Stempelgehäuse während des Füllens desselben entlüftet wird.

31. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, weiter bestehend aus Mitteln zum Verstärken der Substanz nach deren Einfüllen in das Stempelgehäuse.

32. Anordnung, wie in Anspruch 31 definiert, wobei die Verstärkungsmittel im Stempelgehäuse aus Verstärkungselementen veränderlicher Länge bestehen, die in ihrer Länge entsprechend dem Teleskopieren der Teile veränderlich sind.

33. Anordnung, wie in Anspruch 32 definiert, wobei die Verstärkungselemente aus einem ersten Satz starr verbundener Verstärkungsstäbe (8), die sich in Längsrichtung eines der Teile erstrecken, einem zweiten Satz starr verbundener Verstärkungsstäbe (8), die sich in Längsrichtung des anderen Teils erstrecken und aus Mitteln (9) bestehen, die jeden Verstärkungsstab des einen Satzes mit einem Verstärkungsstab des anderen Satzes derart verbinden, daß sie relativ zueinander in Längsrichtung verschoben werden können.

34. Anordnung, wie in Anspruch 33 definiert, wobei jeder der Teile (3,3a) eine Stirnwand hat, die im Betrieb auf den First bzw. auf die Sohle zeigt, und jeder der Sätze der Verstärkungsstäbe (8) ein Ringelement (7) aufweist, das mit den betreffenden Verstärkungsstäben (8) und der betreffenden Stirnwand starr verbunden ist.

35. Anordnung, wie in Anspruch 34 definiert, wobei die Stirnwände (11) mit Greifern (10) versehen sind, die am betreffenden Ringelement (7) angreifen.

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36. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, wobei jedes der Teile (3,3a) einen vom anderen Teil abgewandten Endabschnitt hat, der mit einer Ausnehmung (13) versehen ist, in die im Preßsitz eine der Stirnwände (11) eingesetzt ist.

37. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, wobei einer der Teile (3a) ein im eingebauten Zustand des Stempelgehäuses (1) zur Sohle hin zeigendes offenes Ende hat; eine hohle Kapsel (26) an dem offenen Ende befestigt ist, und das Innere dieser Kapsel mit dem Inneren des Teils (3a) in Verbindung steht, so daß die Substanz in das Innere der Kapsel gelangen kann; und sich in der Kapsel eine ausdehnbare Blase (29) befindet, die mit einem von der Außenseite der Kapsel aus zugänglichen Einlaß (30} versehen ist, so daß dann, wenn das Stempelgehäuse und die Säule entfernt werden sollen, während sie unter Firstdruck stehen, eine Flüssigkeit unter ausreichendem Druck in die Blase eingelassen werden kann, um ein Bersten der Blase und damit ein Bersten der Substanz und der Kapsel zu bewirken.

38. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, wobei die Substanz aus zwei Komponenten besteht, die nach dem Mischen aushärten, um die massive Säule im Stempelgehäuse zu bilden; und die Füllmittel eine Einspritzeinrichtung (20) zum Einspritzen wenigstens einer der Komponenten in das Stempelgehäuse aufweisen.

39. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, wobei die Substanz aus zwei Komponenten besteht, die nach dem Mischen aushärten, um die massive Säule im Stempelgehäuse

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zu bilden; und die Füllmittel eine Einspritzeinrichtung (20) zum Einspritzen eines Gemisches der Komponenten in das Stempelgehäuse aufweisen und die Einspritzeinrichtung zwei Einlasse für die betreffenden Komponenten hat.

40. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, wobei

an dem freien Ende wenigstens eines der Teile (3,3a) Mittel (31) vorgesehen sind, die zum Teil axial über das Teil hinaus vorstehen und gegenüber einem in Längsrichtung des Stempelgehäuses wirkenden Druck nachgiebig sind.

41. Anordnung, wie in Anspruch 40 definiert, bei der die Mittel weitere Mittel zum Wählen des Drucks aufweisen, bei dem ein Nachgeben erfolgen soll.

42. Anordnung, wie in Anspruch 41 definiert, bei der die letztgenannten Mittel Reibungsschlußeinrichtungen (33,34,35,36) sind.

43. Anordnung, wie in Anspruch 40 definiert, bei der die Mittel einen Rohrabschnitt (31), der auf das betreffende freie Ende aufgeschoben . und mit einem Schlitz (32) versehen ist, und ferner einen Reibungsschlußring (33) aufweisen, der mit dem Rohrabschnitt zusammenwirkt.

44. Anordnung, wie in Anspruch 43 definiert, bei der der Reibungsschlußring (33) Flansche (34) hat, und weiter eine Reibungsschlußeinrichtung mit einem Auge (35), das mit den Flanschen zusammenwirkt, und einem Keil (36) vorgesehen ist, der mit dem Auge und den Flanschen zum Reibungsverschluß des Rings und des Rohrabschnitts mit dem einen Teil zusammenwirkt.

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45. Anordnung, wie in Anspruch 14 definiert, weiter bestehend aus Mitteln (37,38) einschließlich Hydraulikzylindermitteln (39) zum Liefern von Druck, der zwischen dem Stempelgehäuse und mindestens dem Hangenden wirkt, um das Stempelgehäuse in der vorgesehenen Lage zu halten, bis die aushärtbare Substanz ausgehärtet ist.

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