DE2511706C3 - Gebirgsanker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gebirgsanker, der sich mindestens mit seinen beiden Enden gegen das Gebirge abstützt und dort fest mit diesem verbunden ist.

Es sind Gebirgsanker bekannt, die aus einer Ankerstange bestehen, an deren einem Ende ein Ankerkopf befestigt ist, der als Spreizelement ausgebildet im Ankerbohrlochtiefsten gegen die Bohrlochwandung verspannbar ist oder der dort einklebbar ist, und an deren anderem Ende am Bohrlochmund eine Ankerplatte angeordnet ist, die z. B. mit einer Schraubenmutter gegen das Gebirge verspannbar ist

Es sind weiter Gebirgsanker bekannt, die auf ihre gesamte Länge in das Bohrloch eingeklebt werden. Diese beugen Gebirgsauflockerungen in bestimmten Fällen zuverlässiger vor als die zuvor beschriebenen Anker. Sie sind dafür aber empfindlicher gegen Bruch der Ankerstange, wenn dennoch Entspannungsbewegungen auftreten, da sich diese nur auf einer vergleichsweise kurzen Ankerlänge auswirken, deren Dehnbarkeit naturgemäß entsprechend gering ist.

Gebirgsanker dienen zur Hohlraumsicherung. Infolge Dübelwirkung und Vorspannwirkung sollen sie die Eigentragfähigkeit des Gebirges unterstützen und den Gebirgsverband erhalten, um Gebirgsbewegungen möglichst zu vermeiden. In bestimmten Gesteinen, die eine niedrige Verbandfestigkeit haben und unter bestimmten Gegebenheiten, z. B. im Bergbau im Einflußbereich des Abbaus, lassen sich größere Gebirgsbewegungen nicht vermeiden. Diese meist radial auf den Hohlraum zu gerichteten Entspannungsbewegungen können die heute verwendeten Gebirgsanker häufig nicht aufnehmen. Sie reißen dann oft wegen Überlastung ab, wenn die vergleichsweise geringe Dehnbarkeit der Ankerstange überschritten und die Belastung nicht durch Rutschen des Ankerkopfes an der Bohrlochwand, durch Kriechvorgänge im Gebirge um den Anker herum o. ä. abgebaut wird. Diese entlastenden Vorgänge sind jedoch kaum Steuer- oder vorhersagbar.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Gebirgsanker zu entwickeln, der größere Entspannungsbewegungen des Gebirges zuläßt, ohne seine Halte- und Verspannfunktion durch Bruch der Ankerstange zu verlieren, und bei dem die undefinierbaren

Gleit- oder Kriechbewegungen zwischen Anker und Gebirge oder im Gebirge um den Anker herum weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Gebirgsanker, der sich mindestens mit seinen beiden Enden gegen das Gebirge abstützt, dadurch gelöst, daß der Gebirgsanker mindestens aus zwei Teilen besteht, die gegeneinander unter Last um eine Verschiebeweglänge nachgiebig verschiebbar miteinander verbunden sind. Durch den festen Anschluß des erfindungsgemäßen Gebirgsankers an das Gebirge zusammen mit der mehrteiligen verschiebbaren Ausbildung der zwischen den Verbindungsstellen angeordneten Ankerteile, die unter Last nachgeben können, wird eine gebremste Entspannungsbewegung des Gebirges zugelassen, wobei die Verbandfestigkeit des Systems Gebirge/Gebirgsanker weitgehend erhalten bleibt

Der Verschiebewiderstand der nachgiebigen Verbindung der beiden Teile kann über Lastaufnahmeelemente erzielt werden, die Reibungsarbeit, Scherarbeit, Verformungsarbeit oder hydraulische Arbeit leisten.

Über die Lastaufnahmeelemente kann der Verschiebewiderstand nach Höhe und Verhalten (konstante oder wegabhängige veränderliche Lastaufnahme) eingestellt werden, um unterschiedlichen Gebirgsverhältnissen Rechnung tragen zu können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der aus Ankerstange, Ankerkopf, Ankerplatte und Vorspann- und Halteelement bestehende erfindungsgemäße Gebirgsanker so ausgebildet sein, daß die Ankerstange aus einer Oberstange mit im Ankerbohrloch befestigbarem Ankerkopf und einer Unterstange mit Verspann- und Haltekopf gebildet ist, Oberstange und Unterstange je ein Gleitstück aufweisen, die einander überlappen und Anschläge tragen, und zwischen den Anschlägen, um eine Verschiebeweglänge versetzt, Verbindungsringe um die Gleitstücke herum angeordnet sind.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann der aus Ankerstange, Ankerkopf, Ankerplatte und Vorspann- und Halteelement bestehende erfindungsgemäße Gebirgsanker so ausgebildet sein, daß der Ankerkopf aus einem in das Ankerbohrloch einklebbaren kurzen Ankerrohr besteht, in dem die mit Verspannelement ausgerüstete Ankerstange um eine Verschiebeweglänge verschieblich geführt ist.

Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform kann der aus Ankerstange und Ankerkopf bestehende erfindungsgemäße Gebirgsanker so aussgebildet sein, daß der Ankerkopf aus einem in das Ankerbohrloch einklebbaren langen teilbaren Ankerrohr besteht, in dem die mit Verspannelementen ausgerüstete Ankerstange um Verschiebeweglängen verschiebüch geführt

Vorzugsweise ist der Gebirgsanker gemäß der zweiten Ausführungsform so gestaltet, daß das Ankerrohr einends eine Ankerstangenführung aufweist.

Zweckmäßig lassen sich die erfindungsgemäßen Gebirgsanker gemäß der zweiten und der dritten Ausführungsform unter Einbeziehung folgender weiterer Merkmale weiterbilden:

Vorzugsweise ist am Ankerrohr eine als Verschiebewegbegrenzur.g dienende Verjüngung vorgesehen. Anstelle der Verjüngung kann auch ein Ring mit entsprechend engem Innendurchmesser vorgesehen sein.

Zweckmäßig wird zwischen Ankerrohr und Ankerstange eine beim Einbau des Ankers in das Gebirge drehfeste Verbindung angeordnet, die nach Ansprechen der Verspannelemente funktionslos sein kann.

Zur Erzielung unterschiedlicher Verschiebewiderstände kann das Ankerrohr innen mit einem Reibbelag bzw. Scherbelag ausgestattet sein.

Vorzugsweise wird das Ankerrohr zwecks besserer Haftung an der Bohrlochwandung außen mit einer haftungserhöhenden Profilierung versehen.
Vorteilhaft ist das Ankerrohr mit einer AbschluQ-scheibe verschlossen, die einen Schneidenaufsatz trägt, der das Eindrehen in den Klebmörtel erleichtert.

Das Verspannelement kann als konsiche Hülse ausgebildet sein. Es kann aber auch aus einem Spreizkeil gebildet sein, dem ein Schlitz am Ankerstangenende zugeordnet ist.

Die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebirgsankers kann durch folgende weitere Merkmale weitergebildet sein:

Im langen Ankerrohr kann eine Sollbruchstelle

zo vorgesehen sein, so daß die Nachgiebigkeit des erfindungsgemäßen Gebirgsankers erst nach einer bestimmten Lastaufnahme zum Tragen kommt. Beim Einbau des Ankers in das Gebirge besteht daher eine drehfeste Verbindung zwischen dem oberen und unteren Teil des Ankerrohres.

Das lange Ankerrohr wird im mittleren Bereich zweckmäßig von einer Trennhülse umgeben, um zu vermeiden, daß Entspannungsbewegungen des Gebirges punktweise am Ankerrohr wirksam werden.

Das lange Ankerrohr kann auf der dem Bohrlochmund zugeordneten Seite durch eine Kappe mit Ansatzteil, das mit Schlüsselflächen ausgerüstet ist, verschlossen sein.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen nachgiebigen Gebirgsanker hängt die Verbandsfestigkeit des Systems Gebirge/Gebirgsanker nicht mehr davon ab, ob die Entspannungsbewegungen des Gebirges durch die maximal mögliche Dehnung des Ankerwerkstoffs aufgenommen werden oder ob sich das Gebirge um den Anker zufällig geeignet verhält. Die Dehnbarkeit des erfindungsgemäßen Gebirgsankers kann vielmehr über die Länge des Verschiebeweges der nachgiebigen Verbindung den jeweils zu erwartenden, z. B. durch Versuche ermittelbaren, Entspannungsbewegungen des Gebirges angepaßt werden. Über den einstellbaren Verschiebewiderstand der Lastaufnahmeelemente kann den Entspannungsbestrebungen des Gebirges der jeweils notwendige Widerstand entgegengesetzt werden.

Bei Gebirgsankerausbau können damit planmäßig auch größere Entspannungsbewegungen des Gebirges beherrscht werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Gebirgsanker ist es möglich, den Verschiebewiderstand des Lastaufnahmeelementes in einer Werkstatt über Tage einzustellen, so daß beim Einbau an der Einbaustelle nur noch die Befestigung im Gebirge und die ggf. vorzusehende Vorspannung der Ankerstange gegen das Gebirge erfolgen müssen.

Wegen der einstellbaren definierten Größe des Verschiebewiderstandes im Lastaufnahmeelement kann unter Umständen auf teure spezielle Stähle als Ankerwerkstoff verzichtet werden, die derzeit wegen der Forderung nach hoher Festigkeit und hoher Dehnbarkeit des Ankerwerkstoffs verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer geschnittenen Darstellung eine

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebirgsan-

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebirgsankers,

F i g. 3 und 4 Verspannelemente des erfindungsgemäßen Gebirgsankers und

F i g. 5 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebirgsankers.

In F i g. 1 ist ein Ankerbohrloch 1 dargestellt, das in einem Gebirge 10 niedergebracht ist. In dem Ankerbohrloch 1 ist eine Ankerstange 2 dadurch verankert, daß der Ankerkopf 200 im Bohrlochtiefsten fest und unverrückbar in Klebmörtel 8 eingebettet ist. Die Ankerstange 2 weist einen aus dem Ankerbohrloch 1 herausragenden Verspann- und Haltekopf 20t auf, über den eine Ankerplatte 11 gesteckt ist, die sich vor dem Bohrlochmund gegen das Gebirge 10 abstützt. Die Ankerplatte U wird über ein Vorspann- und Halteelement 12, im Beispiel eine Gewindemutter, festgehalten. Durch Anziehen des Vorspann- und Halteelementes 12 kann in die Ankerstange 2 eine Vorspannung eingeleitet werden. Bei dem Gebirgsanker gemäß der Erfindung besteht die Ankerstange 2 in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel aus zwei Teilstücken, einer Unterstange 26 und einer Oberstange 27. Diese tragen einander überlappende Gleitstücke 28, 29, an denen sich Anschläge 33, 34 befinden, die als Widerlager für Verbindungsringe 35,36 dienen, welche die Gleitstücke 28, 29 zusammenhalten. Im Bereich der Gleitstücke 28,29 ist die Ankerstange 2 um eine Verschiebeweglänge b nachgiebig, sobald die Lastaufnahme der Ankerstange 2 einen bestimmten, vorgebbaren und über die Verbindungsringe 35, 36, in Verbindung mit dem Gleitwiderstand der aufeinander gleitenden Flächen der Gleitstücke 28, 29 einstellbaren Wert übersteigt.

In Fig.2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebirgsankers dargestellt, der im Beispiel eine Ankerstange 2 und einen Ankerkopf, der als kurzes Ankerrohr 4 ausgebildet ist, aufweist. Dieses ist im Tiefsten des Ankerbohrlochs 1 über eine Verklebungslänge a mit Klebmörtel 8 unverrückbar eingeklebt. Am Mund des Ankerbohrlochs 1 ist, wie im Beispiel der Fig. 1, eine Ankerplatte 11 auf die Ankerstange 2 aufgesteckt und mit Hilfe eines Vorspann- und Halteelementes 12 gegen das Gebirge 10 abgestützt. Mit Hilfe des Vorspann- und Halteelementes 12 kann auch bei diesem Beispiel die Ankerstange 2 mit einer Vorspannung beaufschlagt werden. An der Ankerstange 2 sind an einem Ende Schlüsselflächen vorgesehen, um den Gebirgsanker mit Hilfe eines Werkzeuges in den Klebmörtel 8 eindrehen zu können. An ihrem anderen Ende ist die Ankerstange 2 mit einem Verspannelement 3 ausgerüstet, das sie kraftschlüssig mit dem kurzen Ankerrohr 4 verbindet. Das Verspannelement 3 kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise, wie in F i g. 3 dargestellt ist, als konische Hülse 18, oder, wie in F i g. 4 dargestellt ist, als Spreizkeil 19, der in einen entsprechenden Schlitz am Ende der Ankerstange 2 eingelassen ist.

Zwischen dem kurzen Ankerrohr 4 und dem Verspannelement 3 kann ein Reibbelag oder Scherbelag 5 aus einem geeigneten Werkstoff vorgesehen sein, der den Verschiebewiderstand mitbestimmt Die Ankerstange 2 und das kurze Ankerrohr 4 haben zweckmäßig die gleiche Bruchlast, die nur wenig über dem Verschiebewiderstand zu liegen braucht, der durch das Verspannelement 3 übertragen werden kann. Ist die Bruchlast höher als der Verschiebewiderstand des Verspannelementes 3, so besteht eine Verformungsreserve für lokale Überbeanspruchungen des Ankers. Das im Tiefsten des Ankerbohrlochs 1 angeordnete Ende des kurzen Ankerrohres 4 ist im Beispiel durch eine Abschlußscheibe 6 verschlossen, die vermeiden soll, daß Klebmörtel 8 in das kurze Ankerrohr 4 eindringt und den Verschiebewiderstand beeinflußt. Auf der Ab-,o schlußscheibe 6 ist im Beispiel ein Schneidaufsatz 7 angeordnet, der das Eindrehen des erfindungsgemäßen Gebirgsankers in den Klebmörtel 8 erleichtert, welcher meist mit Hilfe von sogenannten Klebpatronen in das Ankerbohrloch 1 eingebracht wird.

ij Im Beispiel weist das kurze Ankerrohr 4 eine Verjüngung 14 auf, die zur Führung dient Sie umschließt eine Isolierscheibe 15, die Feuchtigkeit vom Inneren des Ankerrohres 4 fernhält. Mit der Verjüngung 14 ist gleichzeitig eine Begrenzung der Verschiebeweglänge b verwirklicht.

Zwischen dem kurzen Ankerrohr 4 und der Ankerstange 2 sind in den Beispielen der F i g. 2,3 und 4 an geeigneter Stelle Mitnehmer 161,162,163 angeordnet, um eine drehfeste Verbindung während des 2j Eindrehens und Verspannens des Gebirgsankers zu gewährleisten.

In Fig.5 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebirgsankers abgebildet Bei diesem wird ein langes Ankerrohr 40 mit dem Gebirge 10 mindestens an seinen Enden durch Einkleben verbunden. Anstelle einer vor dem Bohrlochmund angeordneten Ankerplatte 11 wird als zweiter Festpunkt der Ankerstange 2 ein zweites Verspannelement 30 in der Nähe des Bohrlochmundes zusätzlich zu dem Verspannelement 31 im Bohrlochtiefsten vorgesehen. Im mittleren Bereich des langen Ankerrohres 40 ist eine Trennhülse 22 zwischen Klebmörtel 8 und Ankerrohr 40 eingelegt, so daß der Gebirgsanker nur im Bereich der Klebstellen c und d fest an das Gebirge 10 angeschlossen ist.

Das lange Ankerrohr 40 weist mittig einen Schlitz bzw. eine Kerbe 20 auf, so daß der Gebirgsanker in den Klebmörtel 8 eingetrieben werden kann, ohne daß Drehmomente auf die Verspannelemente 30, 31 übertragen werden; andererseits aber hat das lange Ankerrohr 40 an dieser Stelle eine Sollbruchstelle, an der ein Abriß erfolgen kann, sobald die Entspannungsbewegungen im Gebirge 10 einen bestimmten vorgegebenen Wert übersteigen und der Gebirgsanker nachgebensoll.

Im mittleren Bereich des langen Ankerrohres 40 sind Verjüngungen 2t vorgesehen, die als Führung der Ankerstange 2 und als Endanschläge für die Verspannelemente 30, 31 dienen, nachdem diese nach erfolgtei Lastaufnahme die Verschiebewege e, / zurückgelegt haben, also die volle Nachgiebigkeit erschöpft ist

Im Bereich des Bohrlochmundes ist das langt Ankerrohr 40 durch eine Abdeckkappe 23 verschlossen an der ein Ansatzteil 24 mit Schlüsselflächen zun Ansetzen eines Werkzeuges befestigt ist, mit dessei Hilfe der erfindungsgemäße Gebirgsanker in du Klebmörtelschicht 8 eingedreht werden kann.

Die drehfeste Verbindung zwischen langem Anker rohr 40 und Ankerstange 2 wird durch Mitnehmer Iw 165 bewirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Gebirgsanker, der sich mindestens mit seinen beiden Enden gegen das Gebirge abstützt und dort fest mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebirgsanker mindestens aus zwei Teilen (26, 27; 2, 4) besteht, die gegeneinander unter Last um eine Verschiebeweglänge (b; e, f) nachgiebig verschiebbar miteinander verbunden sind.

2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebewiderstand der nachgiebigen Verbindung der beiden Tei'e (26,27; 2, 4) über Lastaufnahmeelemente (3; 18; 19; 28,29,35, 36) erzielbar ist, die Reibungsarbeit, Scherarbeit, Verformungsarbeit oder hydraulische Arbeit leisten.

3. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebewiderstand über die Lastaufnahmeelemente (3; 18; 19; 28, 29,35,36) nach Höhe und Verhalten (konstante oder wegabhängige veränderliche Lastaufnahme) einstellbar ist.

4. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus Ankerstange, Ankerkopf, Ankerplatte und Vorspann- und Halteelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (2) aus einer Oberstange (27) mit im Ankerbohrloch befestigbaren Ankerkopf (200) und einer Unterstange (26) mit Verspann- und Haltekopf (201) gebildet ist, Oberstange (27) und Unterstange (26) je ein Gleitstück (28 bzw. 29) aufweisen, die einander überlappen und Anschläge (33 bzw. 34) tragen, und zwischen den Anschlägen (33,34) um eine Verschiebeweglänge (b) versetzt, Verbindungsringe (35,36) um die Gleitstükke (28,29) herum angeordnet sind.

5. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus Ankerstange, Ankerkopf, Ankerplatte und Vorspann- und Halteelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkopf aus einem in das Ankerbohrloch einklebbaren kurzen Ankerrohr (4) gebildet ist, in dem die mit Verspannelement (3; 18; 19) ausgerüstete Ankerstange (2) um eine Verschiebeweglänge (b) verschieblich geführt ist.

6. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus Ankerstange und Ankerkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkopf aus einem in das Ankerbohrloch einklebbaren langen teilbaren Ankerrohr (40) gebildet ist, in dem die mit Verspannelementen (31, 30) ausgerüstete Ankerstange (2) um Verschiebeweglängen (e, f) verschieblich geführt ist.

7. Gebirgsanker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerrohr (4) einends eine Ankerstangenführung (15) aufweist.

8. Gebirgsanker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerrohr (4, 40) eine als Verschiebewegbegrenzung dienende Verjüngung (14; 21) aufweist.

9. Gebirgsanker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ankerrohr (4,40) und Ankerstange (2) eine drehfeste Verbindung (161, 162,163,164,165) vorgesehen ist.

iö. Gebirgsanker nach Ansprach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerrohr (4,40) innen mit einem Reibbelag bzw. Scherbelag (5) ausgestattet ist.

11. Gebirgsanker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerrohr (4,40) außen mit einer haftungserhöhenden Profilierung versehen ist.

12. Gebirgsanker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, daß das Ankerrohr (4,40) mit einer Abschlußscheibe (6) verschlossen ist, die einen Schneidenaufsatz (7) trägt.

13. Gebirgsanker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement als konische Hülse (18) ausgebildet ist

14. Gebirgsanker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement als Spreizkeil (9) ausgebildet und die Ankerstange (2) geschlitzt ist.

15. Gebirgsanker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im langen Ankerrohr (40) eine Sollbruchsteile (20) vorgesehen ist.

16. Gebirgsanker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lange Ankerrohr (40) im mittleren Bereich von einer Trennhülse (22) umgeben ist

17. Gebirgsanker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lange Ankerrohr (40) durch eine Kappe (23) mit Ansatzteil (24) verschlossen ist, das mit Schlüsselflächen versehen ist.