DE3209668C1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Beherrschen der Streckensohle einer Strecke mit Streckenausbau in Untertagebetrieben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Beherrschen der Streckensohle einer Strecke mit Streckenausbau in Untertagebetrieben gegen Aufwerfen der Liegendschichten, wobei im Übergangsbereich der Streckenstöße zur Sohle Aufsetzelemente für die Stempel des Streckenausbaus angeordnet und über Ankerelement im Gebirge verankert werden. — Unter Strecke sind im Rahmen der Erfindung Richtstrecken, Querschläge, Grundstrecken, Abbaustrecken, Flözstrecken, Wetterstrecken usw. zu verstehen. Außerdem umfaßt die Erfindung den Tunnelbau.

Das Aufwerfen bzw. Quellen der Liegendschichten erklärt sich im wesentlichen aus den unterschiedlichen Gebirgsdrücken, die beim Auffahren von Hohlräumen und der anschließenden Gewinnung von Mineralien in Untertagebetrieben entstehen. Diese Drücke pressen die Liegendschichten in den durch die Strecke gebildeten Hohlraum hoch. Um ständig einen ausreichenden Streckenquerschnitt aufrechtzuerhalten, müssen folglich die aufgeworfenen Liegendschichten abgetragen werden. Während weiche Liegendschichten mit Lademaschinen bearbeitet werden können, verlangen feste Liegendschichten regelmäßig Schießarbeiten, um das aufgeworfene Liegendgestein zu zerkleinern. Derartige Schießarbeiten sind problematisch. — Bei festen Liegenden hat man die Beherrschung der Streckensohle durch den Einsatz einer Mehrzahl von Liegendankern in strahlenförmiger Anordnung quer über die Streckensohle versucht. Das ist aufwendig. Für weiches Liegendes sind derartige Anker ohnehin nicht geeignet. In solchen Fällen werden häufig die Streckenstöße und Streckensohle geschlitzt. Durch diese Schlitze soll das die Strecke mantelartig umgebende Gebirge druckentlastet werden. Die Herstellung von derartigen Entlastungsschlitzen ist ebenfalls aufwendig.

Ferner sind Widerlager für die unteren Enden stoßseitiger Bögen oder Stempel im Streckenausbau bekannt, welche aus vorgefertigten Eisenbetonkörpern bestehen, die in entlang den Streckenstößen verlaufenden Ausnehmungen der Sohle angeordnet und in Füllbeton einbetoniert sind. Auf diese Weise will man eine Verbesserung der Haftung der Widerlager mit dem die Strecke umgebenden Gestein und der Widerlagerteile aneinander sowie eine Verbesserung der Verteilung der auf die Widerlager einwirkenden Kräfte erreichen, und zwar auch bei einem eventuellen Reißen des Füllbetons. Dazu sind die eine quer zur Längsachse wirkende Verzahnung aufweisenden vorgefertigten Eisenbetonkörper jeweils mittels eines Gebirgsankers in dem die Strecke umgebenden Gestein festgelegt. Die Enden der Ausbauprofile sind jeweils zwischen den Betonkörpern in dem Füllbeton angeordnet. Dadurch wird in den Übergangsbereichen zwischen den Strekkenstößen und der Streckensohle gleichsam ein Stahlbetonfundament verwirklicht, welches zusätzlich mittels schräg verlaufender Gebirgsanker im Gebirge verankert ist. Der Streckenausbau selbst wird unabhängig von den Gebirgsankern auf das Stahlbetonfundament aufgesetzt bzw. darin einbetoniert. Derartige Maßnahmen sind außerordentlich aufwendig, schon wegen der zwischen den Streckenstößen und der Streckensohle über die Streckenlänge durchlaufenden Stahlbetonfundamente (vgl. DE-AS 19 58271). — Außerdem ist ein Streckenausbau aus im Sohlbereich offenen, bogenförmigen Rahmen bekannt, deren freie Enden mit Hilfe von Auflagern abgestützt sind, welche in Löcher im Liegenden eingreifen. Die Auflager für die kreisförmigen Bogen bestehen aus einer mit einem ankerartigen Ansatz verbundenen Fußplatte, welche plan an der Endfläche des Rahmenprofils anliegt. Die Fußplatte ist gegenüber dem ankerartigen Ansatz abgewickelt und oberhalb der durch Auffüllung hergestellten Streckensohle angeordnet. Eine derartige Abstützung für den Streckenausbau ist kaum geeignet, die über den Streckenausbau ausgeübten Drücke in tieferliegende Liegendschichten bzw. in die weiter entfernten tragfähigen Gebirgsschichten einzuleiten

(vgf. DE-AS 11 73 051).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, wonach sich die Streckensohle in verhältnismäßig einfacher und sicherer Weise beherrschen läßt, die über den Streckenausbau ausgeübten Drücke einwandfrei in die tieferliegenden Liegendschichten eingeleitet werden und zugleich die Widerstandsfähigkeit des Gebirges im Bereich der Liegendschichten erhöht wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem to gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß die Aufsetzelemente nach Art einer Pfahlgründung als bis in zur Aufnahme der in den Streckenstößen anstehenden Gebirgsdrücke geeignete Gebirgsschichten reichende Liegendpfähle eingebracht werden, auf die der Strekkenausbau aufgesetzt wird, und daß zum Einbringen der Liegendpfähle in die Streckensohle im wesentlichen vertikale Bohrlöcher im Ausbauabstand hergestellt werden, dann in die Bohrlöcher Pfahlstangen eingesetzt und die Bohrlöcher anschließend mit Zementmörtel oder Beton oder vor dem Einsetzen der Pfahlstangen mit einer Klebemasse verfüllt werden.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Brechen und Aufwerfen der Streckensohle insbesondere dadurch erfolgt, daß die sich im Bereich der Streckenstöße aufbauenden Drücke über den Streckenausbau auf die obersten Liegendschichten übertragen werden. Der Streckenausbau dringt in die Streckensohle ein und zerstört diese obersten Liegendschichten. Das wird nach Lehre der Erfindung vermieden, weil nunmehr der Streckenausbau bzw. seine Ausbaustempel oder Ausbaubögen gleichsam auf eine Pfahlgründung aufgesetzt werden. Die Liegendpfähle nehmen die über den Streckenausbau ausgeübten Drücke auf und leiten diese in tiefliegende Liegendschichten bzw. in die weiter entfernten Gebirgsschichten ein. Dadurch bleiben die oberen Liegendschichten im wesentlichen ungestört, jedenfalls werden die sonst dort auftretenden Druckspitzen derart verlagert, daß eine erhebliche Konvergenzminderung erreicht wird. Tatsächlich bilden die Liegendpfähle gleichsam ein Fundament für den Streckenausbau. — Ausbauabstand meint im Rahmen der Erfindung den Abstand zwischen den Ausbaustempeln bzw. Ausbaubögen. Als Klebemasse kommen beispielsweise Kunstharzmischungen auf Basis von Polyesterharzen in Frage, die in Form von Patronen in die Bohrlöcher vor dem Setzen der Pfahlstangen eingebracht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im folgenden aufgeführt. So können die Pfahlstangen mit als Fußplatten für den Streckenausbau ausgebildeten Pfahlköpfen versehen werden, so daß ein einwandfreies Aufsetzen bzw. Aufstellen des Streckenausbaus gewährleistet ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß als Ankerbolzen ausgebildete Pfahlstangen mit als Fußplatte für den Streckenausbau ausgebildeter Ankerplatte verwendet werden. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit des Gebirges im Bereich der Liegendschichten zusätzlich erhöht.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, die sich durch einen besonders einfachen und funktionsgerechten Aufbau auszeichnet, der im wesentlichen aus einem im Übergangsbereich der Streckenstöße in den Sohlbereich im Gebirge verankerten Aufsetzelement zur Aufnahme eines Stempels des Streckenausbaus dient. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsetzelement aus einer Pfahlstange mit einem als Fußplatte für den Stempel ausgebildeten Pfahlkopf besteht. Die Fußplatte kann U-förmig ausgebildet sein. Die Pfahlstange kann jedoch auch einen dem Bohrlochtiefsten zugewandten Pfahlschuh aufweisen, also einen verbreiterten Pfahlfuß, um bei Übertragung der Druckkräfte auf die weiter entfernten Gebirgsschichten den spitzen Druck zu reduzieren. — Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine andere Vorrichtung der vorbehandelten Gattung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Aufsetzelement aus einem Gebirgsankerbolzen und einer zugehörigen Ankerplatte besteht, die als U-förmige Stempelfußplatte ausgebildet ist. Insoweit kann also die ohnehin bei einem Anker vorhandene Ankerplatte zugleich die Funktion einer Stempelfußplatte zum einwandfreien Aufsetzen des Streckenausbaus erfüllen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, wonach sich in einfacher und funktionsgerechter Weise die Streckensohle einer Strecke mit Streckenausbau in Untertagebetrieben beherrschen läßt, indem nicht nur das Aufwerfen der Liegendschichten praktisch unterbunden wird, sondern darüber hinaus die über den Streckenausbau ausgeübten Drücke einwandfrei in die tieferliegenden Liegendschichten eingeleitet werden. Darüber hinaus wird die Widerstandsfähigkeit des Gebirges im Bereich der Liegendschichten erhöht, weil praktisch eine Pfahlgründung verwirklicht wird, auf welche der Streckenausbau aufgesetzt wird. Im ganzen tragen das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtungen in erheblichem Maße dazu bei, den Streckenzustand derart zu verbessern, daß der sonstige Schichtaufwand und auch Materialaufwand für die Unterhaltung von Abbaustrekken gesenkt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung und Vertikalschnitt eine Abbaustrecke mit aufgeworfenen Liegendschichten, und

F i g. 2 den Gegenstand nach F i g. 1 mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingebrachten Liegendpfählen.

Anhand der Figuren wird ein Verfahren zum Beherrschen der Streckensohle 1 einer Abbaustrecke 2 mit Streckenausbau 3 in Untertagebetrieben gegen Aufwerfen der Liegendschichten 4 beschrieben. Dazu werden in den Übergangsbereich zwischen den Streckenstößen 5 und der Streckensohle 1 nach Art einer Pfahlgründung Liegendpfähle 6 vorgegebener Länge eingebracht. Die Länge der Liegendpfähle 6 ist so gewählt, daß diese bis in standfeste Gebirgsschichten 7 eindringen, welche zur Aufnahme der in den Streckenstößen 5 anstehenden Gebirgsdrücke geeignet sind. Da diese Gebirgsdrücke über den Streckenausbau 3 bzw. seinen Ausbaustempeln oder Ausbaubögen übertragen werden, wird der Streckenausbau 3 auf die Liegendpfähle 6 aufgesetzt, so daß die sonst das Aufwerfen der Liegendschichten 4 verursachenden Gebirgsdrücke nunmehr in weit entfernt liegende Gebirgsschichten 7 eingeleitet werden. Zum Einbringen der Liegendpfähle 6 in die Streckensohle werden im wesentlichen vertikale Bohrlöcher 8 im Ausbauabstand hergestellt. Dann werden in die Bohrlöcher 8 Pfahlstangen 9 eingesetzt und anschließend werden die Bohrlöcher 8 mit

Zementmörtel 10 bzw. Beton verfüllt Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Bohrlöcher 8 vor dem Einsetzen der Pfahlstangen 9 mit Klebemasse bzw. Klebepatronen verfüllt werden. In dem Ausführungsbeispiel werden Pfahlstangen 9 mit als Fußplatten 11 für den Streckenausbau 3 ausgebildeten Pfahlköpfen verwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beherrschen der Streckensohle einer Strecke mit Streckenausbau in Untertagebetrieben gegen Aufwerfen der Liegendschichten, wobei im Übergangsbereäch der Streckenstöße zur Sohle Aufsetzelemente für die Stempel des Strekkenausbaues angeordnet und über Ankerelemente im Gebirge verankert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsetzelemente nach Art einer Pfahlgründung als bis in zur Aufnahme der in den Streckenstößen anstehenden Gebirgsdrücke geeignete Gebirgsschichten (7) reichende Liegendpfähle (6) eingebracht werden, auf die der Streckenausbau aufgesetzt wird, und daß zum Einbringen der Liegendpfähle (6) in die Streckensohle (1) im wesentlichen vertikale Bohrlöcher (8) im Ausbauabstand hergestellt werden, dann in die Bohrlöcher {8) Pfahlstangen (9) eingesetzt und die Bohrlöcher (8) anschließend mit Zementmörtel oder Beton (10) oder vor dem Einsetzen der Pfahlstangen (9) mit einer Klebemasse verfüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfahlstangen (9) mit als Fußplatten (11) für den Streckenausbau (3) ausgebildeten Pfahlköpfen versehen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ankerbolzen ausgebildete Pfahlstangen (9) mit als Fußplatte (11) für den Streckenausbau (3) ausgebildeter Ankerplatte verwendet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bestehend aus einem im Übergangsbereich der Streckenstöße in den Sohlbereich im Gebirge verankerten Aufsetzelement zur Aufnahme eines Stempels des Streckenausbaues, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsetzelement aus einer Pfahlstange (9) mit einem als Fußplatte (11) für den Stempel (3) ausgebildeten Pfahlkopf besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußplatte (11) U-förmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfahlstange (9) einen dem Bohrlochtiefsten zugewandten Pfahlschuh aufweist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 3, bestehend aus einem im Übergangsbereich der Streckenstöße in den Sohlbereich im Gebirge verankerten Aufsetzelement zur Aufnahme eines Stempels des Streckenausbaues, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsetzelement aus einem Gebirgsankerbolzen und einer zugehörigen Ankerplatte besteht, die als U-förmige Stempelfußplatte ausgebildet ist.