DE1126823B - Verfahren zur Befestigung von Ankern in den sie aufnehmenden Bohrloechern und Anker zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Befestigung von Ankern, z. B. für den Ausbau von Grubenräumen, zur Sicherung von überkragenden Felswänden über Tage, für baukonstruktive Zwecke, zur Verstärkung von Fundamenten, Schaffung von Anbringungsmöglichkeiten für andere Bauteile od. dgl. in den sie aufnehmenden Bohrlöchern. Sie schafft ein Verfahren, welches es ermöglicht, solche Anker mit einer bisher nicht erreichbaren Belastbarkeit in einem einzigen Arbeitsgang im Bohrlochtiefsten derart zu verankern, daß die Anker unmittelbar nach diesem Vorgang belastbar sind.

Die Befestigung der Anker im Bohrlochtiefsten erfolgte bisher meist in rein mechanischer Weise durch Aufspreizen des entsprechend ausgebildeten Ankerkopfes nach seinem Einbringen in das Bohrlochtiefste. Die hierdurch erzielbare Haftung ist weitgehend von den Eigenschaften des Gesteins abhängig und insbesondere in weichem Gestein zu gering, um die vom Gesichtspunkt seines Zweckes erwünschte Belastbarkeit des Ankers insbesondere für längere Zeitdauer zu erzielen.

Wesentlich vorteilhafter ist demgegenüber das Einbetonieren der Ankerstangenenden im Bohrlochtiefsten. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Anker erst nach dem Erhärten des Zementmörtels, frühestens nach 16 bis 24 Stunden, belastet werden können. Hierdurch werden die Anwendungsmöglichkeiten dieser Arbeitsweise stark eingeschränkt.

Dieser Nachteil wird bei einem weiteren bekannten Verfahren, bei welchem als den Verband zwischen der Bohrlochwandung und dem Ankerstangenende herstellendes Material ein Kunststoffkörper verwendet wird, vermieden. Ein in dieser Weise im Bohrlochtiefsten befestigter Anker ist schon in wesentlich kür- zerer Zeitdauer, nämlich der etwa 30 Minuten betragenden, für das Erhärten des in flüssiger bzw. durch Zusatz geeigneter Füllstoffe, z. B. Quarzsand erzielter teigiger Form in das Bohrlochtiefste eingebrachten Kunststoffe fixiert.

Diese immer noch erforderliche Zeitspanne bis zum Eintritt der Belastbarkeit ermöglicht es nicht, das letztbeschriebene Prinzip dann zu verwenden, wenn die Anker einen unmittelbar tragenden vorläufigen Ausbau bilden sollen.

Vorteilhafter demgegenüber ist ein nicht zum Stande der Technik gehörendes Verfahren, bei welchem die Komponenten einer erhärtbaren Mischung, die einer Mörtelmischung oder ein zweckentsprechend gewählter Kunststoff und der Härter für diesen, voneinander getrennt — vorzugsweise in getrennten Abteilen einer Patrone — in das Bohrlochtiefste eingeführt und durch Verfahren zur Befestigung von Ankern

in den sie aufnehmenden Bohrlöchern

und Anker zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

Bergwerksverband G. m. b. H.,
Essen-Kray, Dortmunder Str. 151

Dipl.-Berging. Dr. Fritz Schuermann,

Essen-Bredeney,

und Dr. Rudolf Novotny, Essen-Heisingen,
sind als Erfinder genannt worden

späteres Eintreiben der Ankerstange unter gleichzeitiger Druckeinwirkung erst dort miteinander vermischt werden, weil dieses Verfahren zeitlich voneinander das Einbringen der Mischungskomponenten und der Ankerstange in das Bohrloch ermöglicht.

Die Erfindung geht von den letztbeschriebenen Verfahren aus. Sie verbessert diese weiter im Sinne der unbedingten Sicherheit der im Bohrlochtiefsten erzielten Haftwirkung und vor allem der Möglichkeit, den Anker unmittelbar nach seinem Einbringen zu belasten, wobei als weiterer Vorteil die bei den bekannten Verfahren vorhandene Notwendigkeit, nach dem Erhärten im Bohrlochtiefsten die aus dem Bohrloch herausragende, auf die mit Gewinde versehene Endankerstange aufgesetzte Gegenspannplatte durch eine auf das Gewinde aufgeschraubte Mutter gegen das Gebirge zu verspannen, entfällt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht seinem Grundgedanken nach darin, daß unter Einzementieren des Ankerkopfes im Bohrlochtiefsten durch eine Kunststoff- oder Mörtelmischung ein an den durch diese im Bohrloch zu verklebenden Teil der Ankerstange anschließender und gegen diesen abgedichteter Bereich derselben durch Drehen der Ankerstange in einem wählbaren Zeitpunkt mechanisch gegen die Bohrlochwandung verkeilt und das dadurch gebildete Widerlager als solches — derart vom Abhärten der Kunststoff- oder Mörtelmischung unabhängig — für die unmittelbare Verspannung der Kopfplatte des Ankers gegen das Gebirge benutzt wird.

Dieses Verfahren kann, wenn auf die zeitliche Voneinanderunabhängigkeit des Einbringens der erhärten-

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den Mischung und des Ankers kein Wert gelegt zu Spitze 5 beim Drehen der Stange in die Patrone 1 ein-

werden braucht, unter Einbringen der bereits fertigen dringt, diese zerstört und die Mischung der Kompo-

Kunststoff- oder Mörtelmischung in das Bohrloch- nenten bewirkt.

tiefste durchgeführt werden, gemäß seiner Vorzugs- In Fig. 1 a ist der Zustand der durch das Drehen

weisen Ausführungsform gemäß dem oben erläuterten 5 der Ankerstange, z. B. mittels eines auf dem Vierkant 3

älteren Vorschlage unter Einbringen der Komponenten aufgesetzten Bohrhammers eingeleiteten Zerstörung

der Kunststoff- oder Mörtelmischung in getrennten der Patrone dargestellt. Der Patroneninhalt ist im Zuge

Abteilen der durch Eintreiben der Ankerstange zer- der Mischung ausgelaufen und füllt den Zwischenraum

störten Patrone. zwischen der mit Gewinde versehenen Ankerstange 2 In beiden Fällen erfolgt nach einer vorbestimmbaren io und der mit Gewinde 4 versehenen Bohrlochwandung.

Zahl von Drehungen der Ankerstange die für die auf Auf einem rückwärts liegenden Bereich der Anker-

die Kunststoffmischung auszuübende Druckwirkung, stange sitzt die von dieser durchdrungene, gemäß den

sowie im zweiten Falle außerdem den Mischvorgang, Fig. 1 a bis Ic aus einem Spreizkeil 7 und zwei durch

erforderlich sind, durch diese Zahl von Drehungen einen Bügel 9 miteinander verbundenen Halbschalen ausgelöst, beim Weiterdrehen der Ankerstange das 15 bestehende Spreizvorrichtung. Der Bügel 9 führt von

mechanische Verkeilen eines zu diesem Zwecke spreiz- einer Halbschale über den Spreizkanal 7 zur anderen

bar ausgebildeten Bereichs derselben gegen das Ge- Halbschale und ist oberhalb des Spreizkeiles mit einer

birge. von der Ankerstange 2 durchdrungenen Bohrung ver-

Da derart die in einem rückwärtigen Bereich der sehen.

Ankerstange angeordnete Spreizvorrichtung erst in 20 Der Spreizkeil 7 ist auf zwei einander gegenüber-Wirksamkeit kommen kann, d. h. sich gegen die Bohr- liegenden Seiten mit Nuten zur Aufnahme des Bügels 9 lochwandungen zu verkeilen beginnt, wenn die Anker- versehen. Oberhalb des Spreizkeils bzw. des Bügels ist stange die erforderliche Anzahl von z. B. 30 Umdre- auf die Ankerstange eine Dichtungsscheibe 10 aufgehungen ausgeführt hat, ist sichergestellt, daß der Ar- setzt, welche insbesondere im Falle von aufwärtsbeiter auch tatsächlich diese erforderliche Zahl von 25 gerichteten Bohrlöchern das Zurückfließen des GeUmdrehungen durchführt. Das wird gemäß der prak- misches verhindert. Diese Dichtungsscheibe ist auch tischen Ausführungsform des neuen Verfahrens da- erforderlich, um die Größe des Raumes, der von dem durch erreicht, daß nach einem vorbestimmten Ein- Kunststoffgemisch auszufüllen ist und auf den der dringweg der Ankerstange in das Bohrloch — vor- Patroneninhalt abgestimmt ist, zu begrenzen, zugsweise bis nahe an das Bohrlochtiefste — die auf 3° In Fig. Ib ist der Zeitpunkt gezeigt, in welchem die das außenliegende Ende der Ankerstange lose aufge- Bodenplatte 11 beim weiteren Drehen der Ankersetzte Gegenspannplatte zur Anlage an das Gebirge stange 2 zur Anlage an den Gebirgsstoß und etwa und gleichzeitig ein an der Ankerstange angebrachter gleichzeitig der Bund 6 der Ankerstange zur Anlage bundartiger Anschlag zur mitnehmenden Anlage an an die untere Stirnfläche der Spreizelemente gelangt, die untere Stirnfläche der einen Bereich der Anker- 35 Bei dem weiteren drehenden Eintreiben der Ankerstange umgebenden Spreizelemente gelangt, so daß die stange 2 wird hierdurch, wie ohne weiteres ersichtlich, Weiterdrehung der Ankerstange so lange möglich ist der Spreizkeil 7 in Richtung nach der Bohrlochmün- und erfolgt, bis durch den Widerstand, den die Span- dung in die Spreizhülse 8 bewegt und das Aufspreizen nung zwischen den gegen das Gebirge verkeilten bewirkt.

Spreizelementen und der Kopfplatte der weiteren 40 Der Abstand der Spreizhülse 8 von dem Bund 6, der

Drehung entgegensetzt, die Wirkung der durch die vor dem Eintreiben der Ankerstange vorhanden ist,

Drehvorrichtung (Bohrhammer od. dgl.) ausgeübten wird so bemessen, daß er der Anzahl der zum Mischen

Kraft geringer wird als dieser Widerstand und die der Komponenten der Mörtel-oder Kunststoffmischung

Drehvorrichtung stehenbleibt. im Bohrlochtiefsten erforderlichen Zahl von Umdre-

Die Kopfplatte wird lediglich durch das verdickte, 45 hungen der Ankerstange entspricht, für den Angriff der Drehvorrichtung zweckentspre- Fig. Ic zeigt den Endzustand, in welchem der chend gestaltete, nunmehr nicht mehr mit Gewinde Spreizkeil 7 die Spreizhülse 8 in der Bohrlochwandung versehene Ende der Ankerstange gehalten. verkrallt hat und gleichzeitig den Anker zwischen die-Die auf die Ankerstange zwecks Durchführung des sem verkrallten Bereich und der Kopfplatte 11, nunneuen Verfahrens aufzubringende Spreizvorrichtung 5° mehr unmittelbar belastbar, verspannt ist. kann in verschiedener an sich bekannter Weise aus- Die erzielbare Verspannung hängt von dem Drehgebildet sein. moment des für das Eintreiben des Ankers verwende-Es ist offensichtlich, daß dieses Verfahren schon ten Werkzeugs (Bohrhammer od. dgl.) ab. Das Stehenaufgabenmäßig nichts mit einem bekannten Verfahren bleiben des Werkzeugs bildet einen Indikator dafür, zum Befestigen von Spreizankern im Bohrlochtiefsten 55 daß der Anker ordnungsgemäß gesetzt ist. zu tun hat, bei welchem in das Bohrlochtiefste ein Die Fig. 2 a bis 2 c und 3 a bis 3 c unterscheiden sich flüssiger Kunststoff in einer Patrone eingebracht wird, von den Fig. 1 a bis Ic lediglich durch die Ausbildung die, wenn der Spreizkopf des Ankers auf sie auftrifft, der Spreizelemente.

punktiert und dadurch zerstört wird, weil auch bei die- Gemäß den Fig. 2 a bis 2 c hat der Spreizkeil 7 run-

sem die zuverlässige Sicherung des Spreizankers im 60 den oder quadratischen Querschnitt und ist etwa in

Bohrlochtiefsten von dem Erhärten des Kunststoff- eine vierteilige Spreizhülse 8, die durch den Bundring

körpers abhängig ist. 12 zusammengehalten wird, eingeschoben. Zwischen

In den Zeichnungen sind die verschiedenen Phasen Bundring 12 und Haltering 6 ist eine Druckfeder 13

des neuen Verfahrens und eine Reihe von Möglich- eingesetzt, deren Zweck darin besteht, zu verhindern,

keiten zur Ausbildung der Spreizelemente dargestellt. 65 daß die Spreizhülse 8 während des Eintreibens der

Fig. 1 a bis 1 c veranschaulichen die drei wesentlich- Ankerstange von dem Spreizkeil 7 herabgleitet. Die

sten Phasen des in einem Arbeitsgang erfolgenden Wirkung dieser Druckfeder ist also die gleiche wie die

Einbringens der durchgehenden Ankerstange, deren des Haltebügels.

Gemäß den Fig. 3 a bis 3 c ist ein nach dem Doppelkeilprinzip arbeitendes Spreizelement vorgesehen, das aus dem mit der Ankerstange verschraubten Keilstück 14 und einem an diesem verschieblichen losen Keilstück 15, das durch den Bügel 16 oberhalb des Keil-Stückes 14 gehalten wird, besteht. Der Bügel 16 weist oberhalb des Keilstückes 14 eine Bohrung für den Durchtritt der Ankerstange 2 auf. Oberhalb des Bügels 16 ist die Dichtungsscheibe 10 vorgesehen.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind demgegenüber Änderungen möglich, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen. Insbesondere ist, wie eingangs bereits bemerkt, das neue Verfahren auch anwendbar, wenn der Kunststoff oder Mörtel mit Hilfe von Preßrohren, die z. B. nach dem Stoßtränkprinzip arbeiten, in das Bohrlochtiefste eingebracht wird. Diese Arbeitsweise kann insbesondere von Vorteil sein, falls vor dem Einbringen des Ankers der Zusammenhalt des Gebirges so stark verlorengegangen ist, daß es notwendig ist, dieses durch in seine Spalten eingepreßten Kunststoff vorher zu verfestigen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Befestigen von Ankern, z. B. für den Ausbau von Grubenräumen, zur Sicherung von überkragenden Felswänden über Tage, für baukonstruktive Zwecke, zur Verstärkung von Fundamenten, Schaffung von Anbringungsmöglichkeiten für andere Bauteile od. dgl. in den sie aufnehmenden Bohrlöchern durch eine in das Bohrlochtiefste eingebrachte und dort sich verfestigende Kunststoff- oder Mörtelmischung, da- durch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen der Kunststoff- oder Mörtelmischung ein an den durch diese im Bohrloch zu verklebenden Teil der Ankerstange anschließender und gegen diesen abgedichteter Bereich der Ankerstange mecha- 40 S.

nisch gegen die Bohrlochwandung verkeilt und das dadurch gebildete Widerlager als solches, derart vom Abhärten der Kunststoff- oder Mörtelmischung unabhängig, für die unmittelbare Verspannung der Kopfplatte des Ankers gegen das Gebirge benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Einbringen der Komponenten der Kunststoff- oder Mörtelmischung in das Bohrlochtiefste in getrennten Abteilen einer durch Eindrehen der Ankerstange zerstörten Patrone, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine vorbestimmte Zahl von Umdrehungen der Ankerstange die völlige Durchmischung der in der Patrone enthaltenen Komponenten bewirkt wird, bevor durch Weiterdrehen der Ankerstange die Spreizvorrichtung betätigt wird.

3. Ankerstange zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein rückwärts der durchgehenden Ankerstange liegender Bereich derselben von durch Drehung der Stange wirksam werdenden Spreizkörpern umgeben ist und rückwärts der Spreizkörper in einem axialen Abstand, der der Zahl von Umdrehungen der Ankerstange, welche zur ordnungsgemäßen Durchmischung der Mörtel- bzw. Kunststoffkomponenten entspricht, ein fester Bund angeordnet ist, der nach dieser Zahl von Umdrehungen zur Anlage an die Stirnfläche der Spreizelemente gelangt und den Spreizvorgang einleitet.

4. Ausführungsform der Ankerstange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bund und dem Spreizelement eine auf die Ankerstange aufgesetzte Feder eingeschaltet ist, die den Spreizvorgang bei einem vorbestimmten Zusammendrückgrad auslöst.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Mining Engineering«, April 1959,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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