DE3732894C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ausbaustützen für Berg- und Tunnelbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf dem Streckenausbau, nämlich auf Stempel bzw. Stempelpfeiler, die sich von Stempeln im wesentlichen durch ihren Schlankheitsgrad, d. h. durch ihr größeres Durchmesser-Längenverhältnis unterscheiden. Derartige Ausbaustützen werden beispielsweise im Kohlen- und Erzbergbau als Teil eines Unterstützungsausbaus verwendet, wobei die Firste geankert werden kann.

Die erfindungsgemäßen Stempelpfeiler bilden u. a. auch im Kammer-Pfeilerbau und im Langfrontbau einfache oder Doppelreihen. Sie ersetzen die bislang z. B. aus kreuzweise und zwar horizontal angeordneten besäumten Einzelhölzer aufgebauten Holzpfeiler. Diese sind bedingt durch ihre Zusammendrückbarkeit begrenzt zwar nachgiebig, was ausbautechnisch zur Vermeidung von vorzeitiger Zerstörung des Ausbaus durch den Gebirgsdruck von Vorteil ist. Wenn auch Holz meistens, wenngleich nicht immer verfügbar und gut zu bearbeiten ist, so ist es doch in der Regel kostspielig. Ausbautechnisch ist ferner nachteilig die unterschiedliche Festigkeit der in einem Pfeiler zusammenwirkenden Hölzer, sowie die mangelnde Querstabilität der Pfeiler je nach Schlankheitsgrad. Auch bietet die mangelnde Widerstandsfähigkeit des Holzes gegen Feuchtigkeit und Brand gelegentlich ein erhebliches Problem. Die Wirtschaftlichkeit solcher Pfeiler wird außerdem durch die beträchtlichen Aufwände für den Transport und die Bearbeitung des Holzes und die hohen Arbeitskosten unter Tage für die Errichtung der Pfeiler infrage gestellt. Die erfindungsgemäßen Ausbaustützen sind wegen der Verwendung eines erhärtenden Baustoffes und gegebenenfalls einer Bewehrung, sowie infolge ihrer Herstellung vor Ort leichter zu transportieren und billiger zu errichten. Außerdem haben sie infolge ihrer Bauweise keine Querstabilitätsprobleme, wie die Holzpfeiler und sind außerdem gegen Feuchtigkeit und Brand unempfindlich.

Allerdings ist der Einsatz der Holzpfeiler als Ausbaustütze durch Pfeiler aus bewehrtem Beton bereits vorgeschlagen worden. Vor allem kommen hierfür mit Bewehrungseisen versehene Betonschwellen in Betracht. Ein Unterstützungsbau dieser Art hat den Nachteil, daß er wesentlich schwerer als ein vergleichbarer Holzpfeiler ist, was die Transportprobleme erheblich verschärft und die Arbeitskosten steigert, so daß außer der Möglichkeit, teures und möglicherweise nicht verfügbares Holz durch einen vorhandenen Baustoff zu ersetzen und die Probleme der Brandsicherheit und der Feuchtigkeitsunempfindlichkeit zu beseitigen, keine weiteren Vorteile erreichbar sind. Zusätzlich tritt jedoch die auf der Bewehrung beruhende Schwierigkeit auf, daß vorstehende Bewehrungseisen eine erhebliche Unfallgefahr bilden.

Um die erforderliche innere Festigkeit der Pfeiler zu steigern und die Probleme der Bewehrung zu entschärfen, baut man nach einem anderen bekannten Vorschlag zylindrische Pfeiler aus vorgefertigten Stahlfaserbetonscheiben. Diese werden senkrecht aufeinandergestapelt. Bereits die Herstellung solcher Betonfertigteile stellt verhältnismäßig hohe Anforderungen an den Werkstoff wegen der geforderten Festigkeiten. Der Transport ist aufwendig wegen des hohen Gewichtes und ist nicht selten durch vorstehende Stahlfasern mit erheblicher Unfallgefahr verbunden. Der Aufbau der Pfeiler muß ohne Setzdruck erfolgen, weshalb eine jeweils passende Holzverkeilung zwischen der oberen Stirnfläche des Holzpfeilers und ihrer Anlagefläche einzubringen ist. Der Arbeitsaufwand ist dementsprechend hoch. Dennoch gelingt es nicht immer, die Pfeiler bankrecht zu setzen. Dadurch entstehen ungleichmäßige Belastungen, die einen Pfeiler dieser Art vorzeitig zerstören können.

Es sind auch bereits ausziehbare Stempel zum Ersatz von Holzpfeilern vorgeschlagen worden (GB-PS 21 00 318). Diese verwenden zwei teleskopierbare Rohre, deren Innenraum mit einem Entlüftungsventil versehen ist und mit einem härtenden Baustoff ausgefüllt wird. Ein solches Ausbausystem vermeidet zwar durch die Führung der Teleskoprohre die Probleme mangelnder Querstabilität, stellt aber besondere Anforderungen an den zur Füllung verwendeten Baustoff. Da nämlich das Anmachwasser in der Baustoffüllung verbleibt, tragen solche Stempel relativ spät. Je nach Länge und Durchmesser des Stempels ist der Aufwand für den teleskopierbaren Stempelteil unterschiedlich. Dadurch geht einer der Hauptvorteile des Systems, nämlich der des vereinfachten Transportes und der des geringwertigen Materials wenigstens teilweise wieder verloren. Infolge der mangelnden Festigkeit billiger Baustoffe ist die für Stempelpfeiler erforderliche gedrungene Bauweise nicht ausführbar.

Ähnlich verhält es sich mit einem anderweitig bekannten Stempelpfeiler (DE-PS 29 20 659), welcher eine wiederverwendbare Schalung für den härtenden Baustoff mit einem unmittelbar neben der Schalung angeordneten hydraulischen Grubenstempel funktionell derart verbindet, daß während des Härtens der Baustoffüllung der Grubenstempel die Stützfunktion des Gebirges übernimmt, bis die Baustoffsäule hinreichend tragfähig geworden ist und dann der Grubenstempel zusammen mit der Schalung entfernt und umgesetzt werden kann. Außerdem zeigt sich, daß die entschalte Baustoffsäule bei wachsendem Gebirgsdruck zerbricht und ihre Standfestigkeit einbüßt.

Bei einem ferner bekannt gewordenen, unter Tage herstellbaren Unterstützungsausbau für die Stöße und die Firste einer Strecke werden Gewebeschläuche in Quer- und Längsrichtung der Strecke angeordnet und fortschreitend in Streckenlängsrichtung mit aushärtendem Baustoff gefüllt. Hierbei wird der Druck des pumpbaren Baustoffes dazu verwendet, die Form und die Anlage des betreffenden Ausbaugliedes an das Gebirge aus dem anfangs schlaffen Schlauch mit dem flüssigen Baustoff zu erreichen, was voraussetzt, daß der Wasseranteil im Schlauch zurückgehalten wird. Dabei wirkt der Gewebeschlauch lediglich als formgebende, verlorene Schalung, die infolge ihrer Wasserdichtigkeit die Erhärtung des Baustoffes stark verzögert, was einen erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand voraussetzt und in der Praxis zu nicht ausreichenden Frühfestigkeiten führt. Ein solcher Ausbau ist auch praktisch nicht zu bewehren. Der Schlauch ist nach Erhärten des Baustoffes funktionslos.

Allerdings sind mit erhärtendem Baustoff gefüllte Gewebeschläuche aus hochfesten Fäden in Form von Hilfselementen des Streckenausbaus bekannt. Hierbei wird ein zwischen den Segmenten des Streckenausbaus und dem Streckenverzug bzw. dem Gebirge eingelegter Schlauch mit flüssigem Baustoff aufgepumpt, um den Streckenausbau an das umgebende Gebirge anzuschließen. Bei diesem Verfahren wird die Ausdehnungsmöglichkeit des in das Ausbauprofil eingelegten, zusammengelegten Gewebeschlauches nach oben und nach den Seiten planmäßig genutzt, indem man den Schlauch mit entsprechendem Übermaß im Vergleich zum Hohlraum des Ausbauprofils vorsieht und durch das Aufpumpen zu einem Ringkörper von unregelmäßigem Querschnitt aufspannt, der auf seiner Länge einen Formschluß des Ausbauprofils und des Verzuges bzw. der Unebenheiten des Gebirges mit dem Schlauch ermöglicht. Die Tragfähigkeit eines derartigen Ausbaus beruht im Ergebnis auf dem extrem teuren Stahlausbau und besteht deswegen nur zu einem geringen Teil aus billigeren Werkstoffen. Insbesondere lassen sich hieraus Ausbauglieder in Form von Stempeln oder Stempelpfeilern für im Flöz aufgefahrene Strecken und den Langfrontbau nicht gewinnen.

Die Erfindung geht von einem vorbekannten Verfahren und der nach diesem Verfahren hergestellten Ausbaustütze aus (DE-OS 30 17 594). Hierbei wird ein Gewebebeutel zusammen mit einer rohrförmigen Schalung verwendet und mit dem härtenden Baustoff gefüllt. Die Länge des Gewebebeutels und der Rohrschalung wird nach dem Abstand von Hangendem und Liegendem gewählt. Während oder nach dem Aushärten des Baustoffes werden am oberen und unteren Beutelrand Verbindungsteile aus schnellhärtendem Zement z. B. angespritzt, um die Baustoffsäule an das Hangende bzw. Liegende anzuschließen.

Einerseits wird durch das bloße Befüllen des Gewebebeutels der Abbindevorgang des Baustoffes verzögert, so daß der Ausbau verhältnismäßig spät trägt, wodurch bei wiederverwendbarer Mantelschalung diese erst relativ spät entschalt werden kann bzw. der Abbau verzögert wird. Andererseits ist die Druckfestigkeit des Baustoffes nicht groß genug, um den förderlichen hohen Ausbauwiderstand zu erzielen. Deshalb können u. a. Zuschläge nur in begrenztem Maße den teuren Zement des Baustoffs ersetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens der gattungsgemäßen Ausbaustützen anzugeben, die neben einer erhöhten Druckfestigkeit des verschiedenen Ausbauhöhen anpaßbaren Stützkörpers ein rascheres Abbinden des Baustoffes, den Einsatz von feinen Stoffen, wie Filterasche, und den Abbau bzw. das Umsetzen der Mantelschalung bereits unmittelbar im Anschluß an den Verfüllvorgang ermöglichen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung verfahrensmäßig mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird der an beiden Enden verschlossene Gewebeschlauch aus hochfesten Fäden zwischen der Sohle und der ausgebauten oder offenen Firste senkrecht oder bankrecht ausgespannt und mit dem unter Überdruck gesetzten Baustoff gefüllt. Hierbei dient der Schlauch zunächst als Filtermedium, welches das Wasser des flüssigen Baustoffes nach außen abführt und die entwässerten Feststoffe des Baustoffs in Form einer Säule zurückhält, wonach der Schlauch als freitragende Ausbaubewehrung der Feststoffsäule nach dem Erhärten des Baustoffes dient.

Bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung ergibt sich überraschend, daß der Schlauch infolge seiner Füllung von unten nach oben und seines geraden Verlaufes zwischen Sohle und Firste bei hinreichend gedrungener Form der Ausbaustütze, wie sie für viele Stempel bzw. Stempelpfeiler infrage kommt, schon im Verbund mit dem zwar entwässerten, aber noch nicht erhärteten Baustoff eine hinreichende Standfestigkeit aufweist, was durch die Verwendung des Schlauchgewebes als Filter und die darauf beruhende Schnellentwässerung des Baustoffes nach allen Richtungen aus dem Formkörper bewirkt wird. Dadurch härtet der Baustoff extrem schnell, kann aber trotz seiner Entwässerung vor der endgültigen Härtung infolge seines Einschlusses in den Gewebeschlauch laufend nachgepumpt werden, wodurch sich in dem sich bildenden Formkörper eine wachsende Standfestigkeit ausgehend von der Sohle bis zur Firste ausbildet. Ferner hat sich überraschend herausgestellt, daß das Schlauchgewebe, wenn es aus Kunststoffäden hoher Festigkeit, wie sie insbesondere mit Duroplasten erreicht werden, nicht nur die bekannte Entwässerungswirkung herbeiführt, sondern als tragfähige Bewehrung der erhärtenden Ausbaustütze angesehen werden kann. Diese Außenbewehrung entsteht auf der freitragenden Länge der Ausbaustütze und hält offenbar den Baustoff über längere Zeiträume trotz hoher senkrechter Belastungen der Baustoffsäule zusammen, so daß dieser seine volle Festigkeit entwickelt. Selbst wenn die Scherfestigkeit des Baustoffes in der Baustoffsäule überschritten wird, was durch Risse in der Säule hinter der Bewehrung bemerklich wird, bleibt der Zusammenhalt der Säule gewährleistet, ohne daß diese an Tragfähigkeit einbüßt. Dies beruht weitgehend darauf, daß die tangentialen Fäden hohe Schnürspannungen und die achsialen Fäden des Schlauchgewebes durch Dehnungen vorgespannt sind und Kräfte übertragen, weil sie nicht geknickt oder gegen andere Ausbauteile belastet werden, wie dies bei den Hilfselementen darstellenden Schläuchen bekannter Streckenausbausysteme der Fall ist.

Nach dem neuen Verfahren hergestellte Ausbaustützen ersetzen die bislang verwendeten Stempel, vor allem aber die Pfeiler mit erheblichem Gewinn, weil die insbesondere auf die erforderliche mittlere Mächtigkeit vorkonfektionierten Schläuche raumsparend und leicht transportiert werden können und weil die Herstellung vor Ort mit Hilfe einer Baustoffpumpe erfolgt, die den flüssigen Baustoff aus Transportbehältern zugeführt erhält, wenn er nicht an Ort und Stelle gemischt wird. Der Baustoff selbst kann beliebig viel Anmachwasser vertragen und kann deswegen zum überwiegenden Teil aus Feststoffen bestehen, die wie Aschen verschiedener Herkunft, z. B. Elektrofilter- und Wirbelschichtfeuerungsaschen eine geringe Festigkeit aufweisen, im Verbund nach Erhärtung des Baustoffes jedoch hohe Festigkeiten entwickeln, so daß die der von Stahlbeton entsprechen. Ferner läßt sich bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren vor der Baustoffüllung in den Schlauch eine Bewehrung einbringen, die aus Bewehrungseisen bestehen kann, wodurch die Festigkeit weiter gesteigert wird.

Im Interesse einer optimalen Schlankheit solcher Ausbaustützen, aber auch zur Einhaltung vorgegebener, insbesondere gerader Stützen wird das erfindungsgemäße Verfahren in der Regel derart geführt, daß der Gewebeschlauch auf dem größten Teil seiner Länge mit einer perforierten, starren Mantelschalung in Form eines Rohres umgeben und die Entwässerung durch Perforation der Mantelschalung vorgenommen wird, und daß danach der Schlauch vor dem Härten des Baustoffes entschalt wird.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das formgebende Element der Stütze aus der Rohrschalung, die das Gewebe unterstüzt und mit dieser zusammen infolge der Perforationen als Filter wirkt, das extrem hohe Pumpendrücke aushält, was die Schnellentwässerung in sehr kurzen Zeiträumen ermöglicht und das Abnehmen der Rohrschalung praktisch unmittelbar im Anschluß an den Füllvorgang gestattet. Der Gewebeschlauch wird dabei nicht überlastet und kann deswegen als wirksame Außenarmierung dienen. Die Mantelschalung ist wiederverwendbar; obwohl sie nur über ein Bruchteil der freien Schlauchlänge reicht, kann sie die radiale Ausdehnung und ungewollte Krümmung des Schlauches in Stützlängsrichtung beim Aufpumpen mit dem Baustoff verhindern, ohne die axiale Ausdehnung des Gewebeschlauches zu beeinträchtigen. Hierdurch ist die Anlage der Stütze gewährleistet. Das infolge der Entwässerung auftretende Schrumpfen der Baustoffüllung läßt die axiale Beweglichkeit des Schlauches in der Schalung ebenfalls zu. Die beschriebene Kombination aus Schalung und Gewebeschlauch ist soweit formstabil, daß sie Pumpendrücke bis zu 10 bar ohne merkliche Abweichung von der vorgegebenen Form zuläßt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Träger oder Ausbaustützen können vor Ort, aber auch in Fertigteilwerken hergestellt werden. Da der Außendurchmesser des Schlauches im wesentlichen dem Innendurchmesser der geschlossenen Schalung entspricht, sind diese Stützen auf dem größten Teil ihrer Länge außen schalungsglatt. Sie können innen mit einer Bewehrung, z.B. in Form eines zylindrischen bis konischen Drahtkorbes versehen sein, der vor dem Einbringen der Füllung im aufgespannten Schlauch mit Abstandshaltern fixiert wird. Die Außenarmierung ist bei Verwendung von Kunststoffäden für das Schlauchgewebe chemisch inert und deswegen auch bei agressiven Wässern, wie sie insbesondere im Berg- und Tunnelbau angetroffen werden, praktisch unbegrenzt haltbar. Innen besteht die erfindungsgemäße Stütze aus dem erhärteten Baustoff. Dieser kann einen hydraulischen Bestandteil in Form eines Zementes oder eines hydraulischen Gipses aufweisen, wobei man die Auswahl weitgehend nach den an Ort und Stelle zur Verfügung stehenden Zementen oder Gipsen bzw. Zuschlägen oder nach anderen Gesichtspunkten, wie z.B. Wirtschaftlichkeit treffen kann. Der Baustoff kann Sand und Zuschläge enthalten. Die Zuschläge richten sich nach der Verfügbarkeit und dem Aufwand hierfür. Anstelle von Kies, Steinschlägen und Split kommen deswegen auch die bereits erwähnten körnigen Aschen, insbesondere Elektrofilter- und die Wirbelschichtaschen in Betracht, für die bislang keine ausreichende Verwendungsmöglichkeit gefunden werden konnten, die aber bei ihrer Verarbeitung in dem erfindungsgemäßen Verfahren erhebliche und bisher unbekannte Festigkeiten herbeiführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem besonders rationell, weil dafür nur eine verhältnismäßig kurze Schalung erforderlich ist. Das wird dadurch möglich, daß die an einem oder beiden Enden der Schalung herausgepreßten Schlauchenden auf einer bestimmten Länge durch die auf kurze Erstreckung ausreichende Eigenfestigkeit des Schlauches weder verformt noch im Durchmesser im erheblichen Umfang vergrößert werden, selbst wenn extreme Pumpendrücke aufgebracht sind. Daher kann der Schalungsaufwand durch verkürzte Schalungslängen und durch die Vermeidung von Schalungen, die für jede bestimmte Länge ausgelegt sind, vermindert werden, indem man die jeweilige Stützenlänge durch die Länge des Schlauches bestimmt.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei einer mittleren Mächtigkeit entsprechende Länge aufweisende Mantelschalung benutzt, in der der Schlauch beim Aufpumpen mit seinem oberen Ende unter Abstützung seines unteren Endes auf der Sohle zur Anlage an die Firste gebracht und durch den Druck der Baustoffüllung zu verspannt wird, ist die Schalung unabhängig von der örtlichen Mächtigkeit, in der ein Stempelpfeiler zu setzen ist. Die Schalung kann daher vielfach wiederverwendet, insbesondere zusammen mit Verlängerungsstücken benutzt werden. Die beliebige Wiederverwendbarkeit bildet eine wesentliche Voraussetzung zur Mechanisierung der Ausbauarbeit, weil die Schalung dadurch in verschiedenen Strecken verwendbar ist und z.B. auf den Auslegern eines Fahrwerkes angebracht werden kann, das auch die übrigen Bestandteile des Stempelpfeilers in Form einer größeren Schlauchlänge und den Baustoff, sowie die zu seiner Einfüllung erforderlichen Aggregate, wie die Pumpe und die Verbindungsleitungen tragen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in dieser Ausführungsform das Setzen des Stempelpfeilers durch die aus der Schalung beim Aufpumpen heraustretenden Schlauchenden bis unter die Gebirgsoberfläche. Soweit hierbei kein ausreichender Setzdruck erzielt wird, kommt eine einfache Verkeilung in Betracht. Das ersetzt das handwerkliche Verkeilen und spart daher den wesentlichen Teil dieser Arbeit ein.

Ferner kann erfindungsgemäß unter Verwendung eines drucknachgiebigen Werkstoffes in Form einer oder mehrerer Scheiben an wenigstens einem Schlauchende die Stütze drucknachgiebig zur Anlage gebracht und verspannt werden. Dies ersetzt jede Verkeilung und ermöglicht eine durch die Abmessung der Scheibe bzw. der Scheiben und die Wahl ihres Werkstoffes praktisch exakt wählbare Drucknachgiebigkeit, nach deren Erschöpfung der Stempelpfeiler starr ist, bis seine elastischen Formänderungsmöglichkeiten überschritten sind.

Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Scheiben zum Wasserentzug der Schlauchfüllung verwendet werden, sofern ein Scheibenwerkstoff verwendet wird, der mit dem entzogenen Wasser reagiert. Das ermöglicht eine noch schnellere Entwässerung insbesondere an den Stirnseiten des Schlauches. Bei Scheiben, die aus einem sogenannten Einkomponentenpolyurethanschaum geformt werden, reagieren die schaumbildenden Komponenten, die ein Prepolymer bilden, das z.B. aus einem Polyol und einem Polyisocyanat bestehen kann, mit der umgebenden Feuchtigkeit. Dadurch entzieht der Schaum bei seiner vollständigen Erhärtung dem im Schlauch befindlichen Baustoff Feuchtigkeit durch das Schlauchgewebe und damit seinerseits Anmachwasser, wodurch die zuerst belasteten Schlauchenden schneller erhärten.

Verwendet man derartige oder aus Holz bestehende Scheiben, so ist es zweckmäßig, die Scheiben an dem oberen verschlossenen Schlauchende auf Nadeln abzustützen, die in das Gewebe eingestochen werden und den Schlauch radial durchdringen, wobei man die Füllung des Schlauches axial und unter den an dem Schlauchende mit den Nadeln festgelegten Scheiben vornimmt, bevor man die Nadeln vor dem Erhärten des Baustoffes herauszieht und dadurch entfernt. Die Nadeln bestehen zweckmäßig aus Längen hinreichend starker Drähte.

Die Erfindung ermöglicht es auch, die Schlauchfüllung an einer oder mehreren Stellen auszusparen und dadurch einen von außen zugänglichen Hohlraum zu schaffen. Im Berg- und Tunnelbau ergibt sich daraus der Vorteil, daß man die Stempelpfeiler rauben kann. Dabei läßt sich der Hohlraum anbohren und in ihm eine Sprengladung unterbringen, welche bei ihrer Explosion den Stempelpfeiler einknicken läßt. Man kann den Stempelhohlraum auch länger ausführen und erhält dann eine Hohlstütze mit einem größeren Durchmesser, jedoch mit erhöhter Festigkeit, insbesondere erhöhter Knicksicherheit.

Normalerweise genügt es, die jeweils benötigte Schlauchlänge von einer Rolle oder einem Stapel abzuschneiden und an beiden Enden zusammenzubringen, wodurch an den Schlauchenden je ein Gewebeknäuel entsteht. Um Störungen durch diese Ansammlung von Schlauchgewebe zu vermeiden, kann erfindungsgemäß in der Mitte einer oder beider Scheiben ein Hohlraum ausgespart sein, in dem das Gewebeknäuel untergebracht wird. Hierdurch wird das Gewebeknäuel in der betreffenden Scheibe unter die ebene Stirnfläche versenkt, sobald sich der Setzdruck auswirkt. Das wirkt sich insbesondere an der oberen Stirnseite eines Stempelpfeilers in einer vergrößerten ebenen Stirnfläche und einer besseren Gebirgsanlage aus.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Einrichtungen beschrieben, mit denen das vorstehend erläuterte erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden kann. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 schematisch, d.h. unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten und im Längsschnitt einen Stempelpfeiler gemäß der Erfindung vor dem Einbringen des Baustoffes,

Fig. 2 eine Mantelschalung gemäß der Erfindung im geschlossenen Zustand und in Seitenansicht,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 2,

Fig. 4 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung den Gegenstand der Fig. 2 in geöffnetem Zustand,

Fig. 5 den entschalten, fertigen Stempelpfeiler gemäß der Erfindung in Seitenansicht,

Fig. 6 in der Fig. 2 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Mantelschalung,

Fig. 7 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung den Gegenstand der Fig. 6,

Fig. 8 in der Fig. 4 entsprechender Darstellung den Gegenstand nach den Fig. 6 und 7,

Fig. 9 in der Fig. 5 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 eine Einzelheit der Fig. 9,

Fig. 11 eine weiter abgeänderte Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 1 entsprechender Darstellung,

Fig. 12 eine Draufsicht auf die in der Ausführungsform nach Fig. 11 benutzte Vorrichtung und

Fig. 13 in den Fig. 5 und 9 entsprechender Darstellung eine weiter abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt eine starre Mantelschalung (1) in zwei­ schaliger Ausführung. Der Mantel besteht aus einem zylindrischen Blech (2) mit eng nebeneinanderliegenden, verhältnismäßig kleinen Perforationslöchern (3). Das Blech ist in der Längsmittelebene des Zylinders geteilt, wodurch zwei Halbschalen (4, 5) entstehen. Geteilte Schellbänder (6 bis 10) sind an ihren benachbarten Enden mit Scharnieren (12) versehen, die ihre beiden Hälften (14, 15) klappbar zusammenhalten. Die Schellbänder (15) tragen an ihrem freien Ende eine Gabel (16), in die Laschen (17) passen, die jeweils am freien Ende der anderen Schellbandhälfte (14) befestigt sind. Die Teile (16 und 17) weisen Langlochaussparungen (18, 19) für Sperrkeile (20) auf, welche in die bei geschlossenen Schellbändern fluchtenden Aussparungen, wie bei (19) in Fig. 3 dargestellt, von oben nach unten eingetrieben werden. Hierdurch stützen sich die freien Kanten (20, 21) der Schalen (4, 5) aufeinander ab und verspannen sich.

Die an den Enden der Mantelschalung (1) befestigten Bänder (6 und 10) tragen nach oben und unten vorste­ hend je einen konischen Blechabschnitt (21, 22).

Der lichte Innendurchmesser (D) (vgl. Fig. 3) der Mantelschalung (1) entspricht im wesentlichen dem Au­ ßendurchmesser eines Gewebeschlauches (24), welcher auf eine die Länge bzw. Höhe der Mantelschalung (1) über­ steigende Länge von einem Wickel oder einem Paket abge­ schnitten ist. Die Schlauchenden sind, wie bei (25) in Fig. 1 genauer dargestellt, abgebunden. Vor dem Abbinden ist in das untere Ende des Gewebeschlauches (24) eine Scheibe (26) aus einem nachgiebigen Werkstoff, z.B. einem Polyurethanschaum (27) eingelegt. Auch in das obere Ende sind Scheiben (28, 29) vor dem Zubinden des Gewebeschlauches (24) eingelegt worden. Die äußere Scheibe (28) weist eine Aussparung (30) auf, in die das durch das Abbinden entstandene Gewebeknäuel (25) eingelegt ist.

Der Gewebeschlauch weist einen Füllstutzen (31) auf, welcher durch eine Aussparung (32) in einer der Schalen (4, 5) hindurch nach außen geführt ist. Der Füllstutzen weist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rückschlagventil (33) auf, welches aus einer nicht sichtbaren flexiblen Scheibe besteht, die in dem Flansch (34) untergebracht ist und sich nach innen ausstülpen kann, sobald sie von außen belastet wird, sich aber einem Stützkreuz auflegt, sobald sie von einem größeren Innendruck nach außen gedrängt wird.

Die konischen Blechringe (23, 24) sorgen dafür, daß das Gewebe (35) des Schlauches (24) an den Enden der Mantel­ schalung nicht beschädigt werden kann.

Wie sich aus der Fig. 1 ergibt, ist die Länge des Gewebeschlauches (24) um einiges größer als die Höhe der starren Mantelschalung (1).

Nachdem der über seinen Scheiben (27 bis 29) abgebundene Gewebeschlauch (24) in die Mantelschalung (1) eingelegt und die Mantelschalung durch Eintreiben ihrer Keile (20) geschlossen und verspannt ist, wird durch den Stutzen (31) über einen Verbindungsschlauch flüssiger Baustoff in den Schlauch (24) gepumpt. Hierdurch legt sich der Schlauch der Innenseite (36) der Mantelschalung an, wird dann aber an seiner weiteren radialen Ausdehnung gehin­ dert. Die über die Höhe der Mantelschalung (1) hinaus­ gehende Länge des Schlauches (24) führt zu dem Austreten der Schlauchenden aus den konischen Blechringen (23, 24) zu deren Anlage an die Gebirgsoberflächen (37, 38), welche von dem Liegenden und dem Hangenden eines Flözes gebildet werden, in dem eine Abbaustrecke aufgefahren ist. Sobald die Schlauchenden ihre Anlage erhalten haben, führt das Anwachsen des Pumpendruckes zur Ab­ führung des Anmachwassers durch das Gewebe (35) und die Perforation (3) der Mantelschalung (1) nach außen. Gleichzeitig tritt an den Schlauchenden eine Verspan­ nung mit den Gebirgsoberflächen (37, 38) ein, die zu einer Zusammenpressung der Scheiben (26 bis 29) führt. Das aus den Perforationen (3) der Mantelschalung (1) austretende Anmachwasser ist klar. Der Inhalt des Schlauches ist damit weitgehend entwässert. Er besitzt vor dem Abbinden seiner aus Zement oder Gips oder einem anderen härtbaren Baustoff bestehenden Schlempe bereits genügend Standsicherheit. Dementsprechend können die Keile (20) gelöst und die Mantelschalung in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise geöffnet werden. Nach Er­ härten bildet der Schlauch mit seinem Gewebe (35) eine Armierung des aus dem Baustoff bestehenden Stempel­ pfeilers. Indessen kann die Mantelschalung (1) an ande­ rer Stelle zur Errichtung eines weiteren Stempelpfeilers der beschriebenen Art verwendet werden.

Der nach seiner Entschalung und Erhärtung fertige Stempelpfeiler (39) ist gemäß dem aus Fig. 5 ersicht­ lichen Ausführungsbeispiel auf der Länge der Mantel­ schalung (1) vollzylindrisch ausgebildet. Die aus der Mantelschalung (1) nach oben und unten austretenden Schlauchenden (40, 41) sind nach außen gewölbt, weisen jedoch nur einen geringfügig größeren Außendurchmessser auf. Der Stutzen (31) verbleibt an dem als Armierung dienenden Schlauchgewebe (35) wegen seiner Geringwertig­ keit, kann aber auch entfernt werden, etwa um das Rück­ schlagventil wiederzugewinnen.

In der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 sind die beiden Halbschalen (4, 5) vollständig voneinander trennbar, indem die bei (17 bis 20) dargestellten Verschlüsse der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 an beiden Enden der Bänder (14, 15), wie durch die Pfeile bei (42 bis 45) angedeutet, angebracht sind.

Nach den Fig. 9 und 10 ist der Gewebeschlauch mit seinen beiden Enden durch ankonfektionierte Böden und die bereits beschriebenen Scheiben (28, 29) verschlos­ sen, wodurch auch bei hohen Drücken die Dichtigkeit an den Stirnseiten gewährleistet ist. Da der Baustoff bei extrem kurzer Abbindezeit einen erheblichen Druck auf den Schlauch ausübt, besteht dieser einerseits aus hoch widerstandsfähigen Kunststoffäden der beschriebenen Art, andererseits aus einer Armierung (50), die wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt, schraubenförmig ausge­ führt ist, um die Anpassung an unterschiedliche Gebirgs­ öffnungen, insbesondere Flözmächtigkeiten zu gewährlei­ sten. Eine außer dieser Außenarmierung zusätzliche innere Bewehrung ist in den Figuren nicht dargestellt. Die jeweiligen Enden befindlichen Scheiben sind in der Aus­ führungsform nach den Fig. 9 und 10 mit Ringen (51, 52) verbunden, die über Bolzen oder Krampen mittels Schnell­ schußeinrichtung im Gebirge befestigt werden. Auf diese Weise ergibt sich aus dem Schlauch zusätzlich eine relativ standfeste und formsteife Schalung, welche die Formgebung des dargestellten Stempelpfeilers gewähr­ leistet. Über den Füllstutzen (54) wird der Gewebe­ schlauch unter Druck gefüllt.

Sollen Stempelpfeiler verschiedener Größenabstufungen hergestellt werden, so kann dies mit einer Längenver­ änderbarkeit geschehen, welche die Anpassung an unter­ schiedliche Gebirgsöffnungen bzw. Flözmächtigkeiten erlaubt. Die in den Fig. 9 und 10 wiedergegebene Möglichkeit hierzu sieht zwei konzentrische Metallringe (55 und 55a) vor, zwischen denen das Schlauchgewebe in mehreren Lagen ziehharmonikaartig gefaltet und verklemmt ist. Bei axialen Zugbeanspruchungen kann der Gewebe­ schlauch aus dem so gebildeten Magazin herausgezogen werden. Die Klemmwirkung ist dabei so gewählt, daß der Schlauch unter dem bei der Befüllung entstehenden Innen­ druck nicht aus den beiden ineinander verklemmten Ringen herausrutschen kann.

Eine stark gedrungene Ausbaustütze, wie sie ins­ besondere als Stempelpfeiler benutzt wird, zeigt die Darstellung der Fig. 11 und 12. Hierbei ist für besonders schwierige Gebirgsverhältnisse der Stempelpfeiler mit einer Nachgiebigkeit ausgestattet, was gemäß dem Aus­ führungsbeispiel durch eine an der Firste angeordnete Scheibe (29) aus Hartschaum (56) gewährleistet wird. Da­ bei bestimmt die Dicke der Scheibe die Nachgiebigkeit. Polyurethanhartschäume haben ein geringes spezifisches Gewicht, so daß derartige Scheiben den Transport nicht belasten.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 13 ist ferner in den Stempelpfeiler eine Raubeinrichtung eingebaut. Dazu dient eine in der Füllung ausgesparte Kammer (57), in die vor dem Rauben eine Sprengpatrone eingelegt wird. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Kammer jedoch so ausgebildet, daß über einen Anschluß (58) von außen hydraulischer Druck aufgebracht werden kann, durch den der Stempelpfeiler auseinandergedrückt wird. Als formgebendes Element der Kammer (57) kann eine Kunst­ stoffblase dienen, die vor der Füllung in den Gewebe­ schlauch eingelegt wird.

In den Fig. 11 und 12 ist eine Vorrichtung wiedergege­ ben, welche eine Teil- bzw. Vollmechanisierung der Her­ stellung eines Stempelpfeilers ermöglicht. Auf einem dreh- und schwenkbar an einem mobilen Kleinfahrzeug ist auf dessen Fahrwerk ein Aufbau mit einem Ausleger (59) vorgesehen. An diesem befindet sich ein raum­ gelenkig angebrachtes Stützensystem aus zwei Ringen (60, 61) und zwei Stempeln (62, 63). In das Stütz­ system wird der Gewebeschlauch mit seinen Anschluß­ ringen (51, 52) derart eingelegt, daß diese Ringe beim Ausfahren der Stempel (62, 63) an der Firste und an der Sohle zur Anlage kommen. Die Stempel werden über Hydraulikschläuche (64) vom Steuerstand des Fahrzeuges aus druckbeaufschlagt. Nach der relativ kurzen Abbinde­ zeit, die vorzugsweise nur einige Minuten beträgt, werden die ausschwenkbaren Teile (65, 66) der Ringe (60, 61) an der Firste und an der Sohle aufgeklappt, so daß die Stützeinrichtung von dem gesetzten, nach der Ent­ wässerung standfesten Pfeiler abgezogen werden kann. Nicht dargestellt sind die auf dem Fahrzeug angeordneten Behälter für den Baustoff, etwaige Zusatzstoffe und das Anmachwasser, sowie die Pumpe, mit der der Baustoff unter Druck wie beschrieben in den Gewebeschlauch ein­ gebracht wird.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen einer Ausbaustütze für den Berg- und Tunnelbau, mittels eines Gewebeschlauches, in den ein erhärtendes Baustoff-Wassergemisch unter Verwendung einer den Schlauch umgebenden starren, wieder abbaubaren Mantelschalung durch einen Füllstutzen mit einer Pumpe eingefüllt wird, wobei das Gewebe des Gewebeschlauches als Filtermedium dient, das Flüssigkeit nach außen abgibt und die Feststoffe zurückhält und bei dem die Schlauchenden zur Anlage an das Gebirge gebracht werden und gegebenenfalls Zwischenlagen zwischen der Baustoffüllung und dem Gebirge eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der aus hochfesten Fäden bestehende Gewebeschlauch durch den Druck des eingepumpten Baustoffes gegen das Gebirge vorgespannt wird, wobei durch Wahl eines erhöhten Einbringedruckes des Baustoffes die tangentialen Fäden des Schlauchgewebes unter hohe Schnürspannungen gesetzt und die axialen Fäden durch Dehnungen vorgespannt werden und daß durch Einstellung eines erhöhten Einbringedruckes der Baustoff schnellentwässert wird, wobei das Überschußwasser über die gesamte Schlauchfläche und über eine in der Mantelschalung vorgesehene Perforation abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Zwischenlage an zumindest einem Schlauchende eingebaut wird, die als drucknachgiebige Scheibe zur Anlage ans Gebirge gebracht und verspannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen mit Wasser reagierenden Scheibenwerkstoff der Wasserentzug durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lose in den Schlauch eingelegten Scheiben am oberen verschlossenen Schlauchende auf Nadeln abgestützt werden, die in das Gewebe eingestochen werden und den Schlauch radial durchdringen, und daß die Füllung des Schlauches radial zwischen den an den Schlauchende mit den Nadeln festgelegten Scheiben erfolgt, wobei die Nadeln vor dem Erhärten des Baustoffes herausgezogen und entfernt werden.

5. Einrichtung zur Herstellung einer Ausbaustütze, bei der eine starre Rohrschalung zur Abschalung eines Gewebeschlauches vorgesehen ist, dessen Füllung aus einem mittels einer Pumpe eingepumpten Baustoff-Wassergemisch besteht, wobei die Rohrschaltung, deren Länge kürzer als jene des Schlauches in eingebautem Zustand ist, an den Enden offen ist und Mittel vorgesehen sind, über die die Rohrschalung, die wieder abgebaut werden kann, verschiedenen Einbauhöhen anpaßbar ist, und bei der gegebenenfalls Zwischenlagen zwischen der Baustoffüllung und dem Gebirge vorgesehen sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (35) des Gewebeschlauches (24) aus hochfesten Kunststoffäden, wie Duroplasten, besteht und die starre Rohrschalung (1) zur vollflächigen Entwässerung über die gesamte Mantelfläche Perforationen (3) aufweist und der Rohrmantel (2) in Längs- und Umfangsrichtung aus Segmenten (4, 5) gebildet ist, die mit lösbaren Verschlüssen (15-20) versehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Mantelschalung nach außen gerichtete Erweiterungen (23, 23a) aufweisen

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch ein Fahrwerk mit einem Aufbau aus wenigstens einem vorzugsweise teleskopierbaren Ausleger (59), an dessem Ende die Rohrschalung angeordnet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein- oder mehrteilige Scheiben (26, 27) aus drucknachgiebigem Werkstoff, welche in den Gewebeschlauch (24) eingelegt und auf den zusammengefaßten Schlauchenden innen abgestützt sind.