DE3634195A1 - Verfahren und ausruestung zum ausfuehren einer seilverankerung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aus­ führen einer Seilverankerung zum Verankern eines Felsens, bei welchem

• - Bohrlöcher durch einen Erzkörper in einen Felsen ge­ bohrt werden und
• - ein Seil in die Bohrlöcher geschoben wird.

Bei mechanisierter Felsankerung ist es bekannt, einheitliches Seil als Felsnagel für ein Bohrloch zu benutzen. Die Löcher werden mittels einer Ausrüstung für Langlochbohrung in den Felsen gebohrt, wonach ein Seil in das Loch geschoben wird, das schon im voraus oder gleichzeitig mit Betonmasse gefüllt wurde. Als Seilmaterial wird gewöhnlich kohlenstoffreicher Spann­ draht mit grosser Zerreissfestigkeit verwendet.

Der Zweck einer Seilverankerung ist, bei unterirdischem Abbau die Grenzen eines Erzfeldes und zwischen Erzkörpern zu lassende Stützpfeiler und bei Abbau mit Versatz das Dach eines Erzkörpers abzu­ stützen und zu verstärken. Bei oberirdischem Abbau kön­ nen steile Felsbrüste mittels Seile abgestützt werden.

Bei Verankerung eines Felsen mittels sich in den Erzkörper oder dadurch erstreckender Seile veranlassen die im Erz bleibenden Seile bei Erzsprengung oder bei Entleerung des Erzkörpers nach der Sprengung einige bedeutende Probleme. Weil die Seile bei Sprengung nicht reissen, können die Seile Felsblöcke ausserhalb des Erzkörpers losziehen. Bei Sprengung macht sich das Erz nicht immer ganz los von den Seilen, sondern an den Seilen bleiben Blöcke verschiedener Grösse haften. Die Seile und die an den Seilen festsitzenden Blöcke brem­ sen und stören die Entleerung des Erzkörpers und können sogar die Entleerung verhindern, was bedeutende Kosten verursacht. Nach der Entleerung des Erzkörpers bleiben im Erzkörper Seile hängen, an denen eventuell sogar grosse Blöcke haften. Indem die Korrosion das Seil und die Verbindung zwischen den Blöcken und dem Seil schwächt, fallen von den Wänden des Erzkörpers Blöcke ab, wobei der Abbau wegen seiner Gefährlichkeit abge­ sperrt werden muss. Bei sogenanntem Abbau mit Versatz bleiben nach der Sprengung einer Erzschicht Seile von dem Dach hängen, deren Länge mit der Tiefe der ge­ sprengten Schicht übereinstimmt und die vor einer neuen Sprengung abgerissen werden müssen.

Zum Vermeiden dieser Probleme wurden früher Tunnel an den Seiten eines Erzkörpers in den Felsen gebaut, von welchen Tunneln aus die an den Erzkörper grenzenden Felsteile verankert werden. Dabei wird die Richtung der Felsnägel jedoch wesentlich identisch mit der Richtung der abzustützenden Grenzfläche sein, wo­ bei die abgestützte Fläche eine Tendenz hat, in den Erzkörper einzustürzen. Die Felsnägel sind auch keinem Zug ausgesetzt.

Auch ausserhalb des Erzkörpers werden in den Felsen Tunnel gebaut, von wo aus die Seile in den Felsen ne­ ben dem Erzkörper verankert werden. Für die Verankerung müssen dabei Tunnel gebaut werden und zur Minimierung der Anzahl der Tunnel werden die Loch- und Felsnagel­ längen gross.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die obenerwähnten Nachteile vermeidet und es möglich macht, einen Felsen mittels sich durch einen Erzkörper erstreckender Seile zu ver­ ankern, ohne dass es den Ausbruch des Erzes und die Entleerung des Erzkörpers stört. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren gelöst, das da­ durch gekennzeichnet ist, dass das Seil vor dem Schieben in ein Loch mindestens an einer Stelle so geschwächt wird, dass das Seil unter der Einwirkung einer Erz­ sprengung an der geschwächten Stelle reisst.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass der Fels immer noch durch den Erzkörper verankert wird, aber dass die im Bereich des Erzkörpers befindlichen Seilabschnitte unter der Einwirkung einer Sprengung zum Reissen gebracht werden, damit sie eine weitere Be­ handlung des Erzkörpers nicht stören. Hierzu ist vor­ gesehen, dass die Seile den von einer Sprengung veran­ lassten Beanspruchungen ausgesetzt werden und z.B. an der Grenz­ fläche des Erzkörpers und eventuell an mehreren Stellen innerhalb des Erzkörpers reissen. Bei Abbau mit Versatz können die Seile z. B. in Abständen von 5 m an den Grenz­ flächen der Sprengungen zum Reissen gebracht werden.

Die einfachste, leichteste und billigste Weise zum Schwächen eines Seils ist eine lokale Härtung des Seils. Das Seil wird ausgeglüht und abgekühlt, wobei das kohlenstoffreiche Seilmaterial hart und spröde ab­ geschreckt wird. Die bei der Sprengung entstehenden Bie­ ge-, Zug- und Schnittkräfte reissen das Seil an den ge­ schwächten Stellen ab.

Eine durch Abschreckung auszuführende Schwächung ver­ ändert das Aussehen des Seils nicht, veranlasst keine Diskontinuitätstellen, scharfe Kanten o. dgl., sondern veranlasst nur eine Schwächung der Festigkeit an der ab­ geschreckten Stelle. Ein geschwächtes Seil kann in der­ selben Weise wie ein ungeschwächtes in ein gebohrtes Loch geschoben werden.

Eine Härtung ist auch zeitlich schnell. Bei­ spielsweise dauert eine Widerstands-, Induktions- oder Flammenheizung und Abkühlung z. B. mit Wasser oder mit irgendeinem anderen Medium nur einige Sekunden. Eine Schwächung des Seils durch Härtung kann einfach mecha­ nisiert und im Zusammenhang mit der Verankerung ver­ wirklicht werden.

Die Erfindung betrifft somit auch eine zur An­ wendung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Seilverankerungsausrüstung, die ein Seillager und einen Zuführungsmechanismus zum Verschieben eines Seils aus dem Lager in ein Bohrloch umfasst. Die Ausrüstung ist durch eine in der Bewegungsbahn des Seils befindliche Härtungsvorrichtung zur lokalen Schwächung des Seils gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung genauer beschrieben, in der

Fig. 1-3 Querschnitte der drei verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verankerungs­ verfahrens schematisch zeigen,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Felsankerungs­ ausrüstung zeigt, bei der die Erfindung angewandt ist, und

Fig. 5 und 6 zwei vorbekannte Verankerungsver­ fahren schematisch zeigen.

In dem in Fig. 1 der Zeichnung gezeigten Ver­ ankerungsfall wird die Verankerung von dem Inneren eines Erzkörpers aus durch den Erzkörper ausgeführt. In einen Erzkörper 1 sind Tunnel 2 zum Bohren von Sprenglöchern getrieben. Aus dem Tunnel werden durch den Erzkörper in den umgebenden Felsen 3 Löcher gebohrt, und in jedes Loch wird ein Seil 4 geschoben und befestigt, das sich kontinuierlich aus dem Tunnel bis auf die Sohle des Bohrlochs erstreckt.

An den Seilen sind durch Härtung Schwächungs­ stellen 4 a und 4 b zustandegebracht, die sich, während die Seile sich in den Bohrlöchern befinden, einerseits an den Grenzflächen des Erzkörpers und ander­ seits in bestimmten Abständen auf der Strecke zwischen der Grenzfläche und dem Tunnel befinden werden. Die Härtung des Seils wird vorzugsweise durch elektrische Heizung und Wasserkühlung während der eigentlichen Ver­ ankerung ausgeführt. Die Schwächungsstellen der Seile werden auf der Basis des erforschten Laufs des Erzkör­ pers und der Lage des Tunnels sowie der Verankerungs­ richtung und anderer Faktoren so gewählt, dass die Schwächungsstellen sich an im voraus geplanten Stellen in den Bohrlöchern befinden werden.

In dem in Fig. 2 gezeigten Verankerungsfall wird aus dem neben dem Erzkörper 1 befindlichen Tunnel 2 durch den Erzkörper in die angrenzenden Felswände eine Anzahl Löcher gebohrt, die von dem Tunnel aus mit Sei­ len 4 verankert werden. Die Seile sind an Stellen 4 a und 4 b geschwächt, die der Lage der Grenzflächen des Erzkörpers bzw. der innerhalb des Erzkörpers befind­ lichen Soll-Reisstellen entsprechen.

Der in Fig. 3 gezeigte Verankerungsfall zeigt den Abbau mit Versatz eines Erzkörpers, wobei in die Löcher, die in den oberhalb des Tunnels 2 befindlichen Erzkörper 1 gebohrt sind, Seile 4 von z. B. 25 m veran­ kert werden. Den Seilen sind in Abständen von z. B. 5 m Schwächungsstellen 4 c ausgeformt, die sich an den Sprengflächen verschiedener Erzschichten 1 a befinden. Dabei wird jeweils eine Erzschicht aus dem Erzkörper ge­ sprengt.

Es wird bemerkt, dass die Seile dank der Schwäch­ ungsstellen der Seile in Abschnitte reissen, so dass an den den Erzkörper begrenzenden Felswänden keine längeren Seilabschnitte vorspringen und keine grösseren Erzblöcke auf die Seile gestützt hängen bleiben. Die innerhalb des Erzes bleibenden Seile reissen auch in kleinere Stümpfe ab, die die Entleerung des Erzkörpers nicht stören.

Die in Fig. 4 gezeigte Seilverankerungsaus­ rüstung gleicht einer an sich bekannten Konstruktion und um­ fasst eine Transportunterlage 5, die mittels eines Baum­ systems 6 Verankerungsvorrichtungen 7 trägt. Die Unter­ lage trägt ein Seillager 8, und im Zusammenhang mit den Verankerungsvorrichtungen ist ein Zuführungsmechanismus 9 des Seils 4 montiert, mit dem das Seil einem in den Felsen gebohrten Loch 10 zuführbar ist.

Erfindungsgemäss ist auf der Transportunterlage eine Härtungsvorrichtung 11 montiert, durch die das Seil läuft und die eine elektrische Heizvorrichtung 12 und eine Wasserkühlvorrichtung 13 umfasst. Die Härtungsvorrichtung kann natürlich auch anderswo montiert sein, und zwar z. B. auf den Zuführungsbalken 14 der Verankerungsvor­ richtungen gestützt.

In den Fig. 5 und 6 werden bekannte Veranker­ ungsverfahren gezeigt, wenn man den an den Erzkörper grenzenden Felsen abstützen will, ohne dass schädliche Seilabschnitte im Erzkörper bleiben. Nach Fig. 5 werden an der Seite des Erzkörpers Tunnel erstellt,von denen aus der Fels in Richtung des Erzkörpers verankert wird. Gemäss Fig. 6 werden ausserhalb des Erzkörpers Tunnel erstellt von denen aus der Fels gegen den Erz­ körper verankert wird. Die Nachteile dieser bekannten Verfahren wurden am Anfang der Beschreibung beschrieben.

Die Zeichnung und die sich daran anschliessende Beschreibung dienen nur zur Veranschaulichung der Erfindung. Was die Einzelheiten betrifft, können das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Ausrüstung im Rahmen der Patentan­ sprüche variieren. So ist es möglich, statt Härtung auch andere Schwächungsweisen zu verwenden, wenn auch die Härtungsschwächung besonders vorteilhaft ist. Es ist auch möglich, die Schwächung dadurch auszuführen, dass ein Teil der Stränge des biegbaren Drahtseiles abgerissen werden oder dass an einigen Stellen des Seils Schwäch­ ungsstücke angeschweisst werden.

Obgleich oben beschrieben wurde, dass in Löcher immer ein mit dem Loch gleich langes Seil geschoben wird, ist es in einigen Verankerungsfällen möglich, in ein Loch oder mehrere Löcher ein Seil zu schieben, das kürzer als das gebohrte Loch, aber doch länger als die Länge des Lochs in dem abzustützenden Felsen ist, so dass das Seil sich zum vorläufigen Abstützen des Erz­ körpers während der verschiedenen Sprengphasen in den Erzkörper erstreckt. Dabei braucht kein Seil z. B. in dem Teil des Lochs gelassen werden, der sich in der zu­ erst abzusprengenden Erzschicht des Erzkörpers befindet, wobei Materialkosten gespart werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Ausführen einer Seilverankerung zum Verankern eines Felsens, bei welchem Verfahren

• - Bohrlöcher durch einen Erzkörper in einen Felsen ge­ bohrt werden und
• - ein Seil in die Bohrlöcher geschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) vor dem Schieben in ein Loch mindestens an einer Stelle (4 a, 4 b, 4 c) so geschwächt wird, dass das Seil unter der Einwirkung einer Erzsprengung an der ge­ schwächten Stelle reisst.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) mindes­ tens im wesentlichen an der der Grenzfläche des Erzkörpers (1) entsprechenden Stelle (4 a) geschwächt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) an mehreren in einem Abstand von einander befindlichen Stellen (4 b, 4 c) auf der im Inneren des Erzkörpers (1) bleibenden Seilstrecke geschwächt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (4) durch Härtung geschwächt wird.

5. Seilverankerungsausrüstung, die

• - ein Seillager und
• - einen Zuführungsmechanismus zum Verschieben des Seils aus dem Lager in ein Bohrloch

umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in der Bewegungsbahn des Seils (4) befindliche Härtungsvorrichtung (11) zur lokalen Schwächung des Seils aufweist.

6. Ausrüstung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsvor­ richtung (11) sich unmittelbar im Zusammenhang mit dem Zuführungsmechanismus befindet.

7. Ausrüstung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsvor­ richtung (11) sich auf der Transportunterlage befindet.

8. Ausrüstung nach einem der Patentansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härt­ ungsvorrichtung (11) Mittel (12) zum Heizen des Seils und Mittel (13) zum Zuführen von Kühlmittel, vorzugs­ weise Wasser, zu der geheizten Stelle des Seils umfaßt.