DE4003678C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Nachgiebigkeitselement für den Ausbau von untertägigen Hohlräumen, insbesondere Grubenstrecken, Schächten, Bunkern, Tunnel und dergleichen, gemäß die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Überall da, wo Hohlräume im nicht standfesten Gebirge erstellt werden, ist ein Ausbau der Hohlräume erforderlich. Besonders starke Ausbaumaßnahmen sind im Steinkohlenbergbau üblich. In früherer Zeit war nur ein starrer Ausbau bekannt. Das galt sowohl für den Holzausbau, als auch für Stahlausbau. Der starre Ausbau hat den Nachteil, daß er nicht nachgeben kann. Es gibt für diesen Ausbau nur die beiden Alternativen: Stehenbleiben oder Brechen. Dies ist mit erheblichen Problemen befrachtet, denn im Gebirge kommt es aufgrund von Gebirgsbewegungen häufig zu Belastungsspitzen, die leicht die Standfestigkeit des Ausbaus übersteigen können.

Vor Jahrzehnten ist deshalb der nachgiebige Ausbau entwickelt worden. Hinter dem nachgiebigen Ausbau steht die Überlegung, den Belastungsspitzen nachzugeben, bis sich die Belastung auf benachbarte Bereiche des Ausbaus verteilt hat. Zugleich rechnet man damit, daß ein langsames Nachgeben des Gebirges die Entstehung neuer wiederum mittragender Gewölbe begünstigt.

Der fortschrittliche nachgiebige Ausbau (auch Gleitausbau) wurde mit der Verwendung von Stahlprofilen möglich. Die üblicherweise verwendeten Stahl­ profile besitzen die Form einer Rinne. Aus verschiedenen gebogenen Segmenten wird ein Gesamtbogen zusammengesetzt, der sich z. B. in einer Strecke von der einen Seite der Streckensohle über die Firste bis zur anderen Seite der Streckensohle erstreckt. Zumeist werden drei Rinnen zu einem Ausbaubogen zusammengesetzt. Dabei überlappen sich die einzelnen Rinnen. Im Überlap­ pungsbereich werden die Rinnen mittels Verbindungslaschen so stark gegen­ einander gepreßt, daß die Reibungskraft im Überlappungsbereich nur dem normalen Gebirgsdruck standhält, bei Belastungsspitzen jedoch nachgibt. Dann schieben sich die Rinnen in Bogenrichtung ineinander.

Gemäß einer neuen Entwicklung (DE-OS 38 06 126) sollen die Ausbaubögen aus Rinnenprofilen durch blechförmige Ausbausegmente ersetzt werden. Ziel der Neuentwicklung ist, das ganze Hohlraumgewölbe mit den Blechen auszukleiden. Aus Gründen der besseren Tragfähigkeit sind die Bleche profiliert. Als besonders ge­ eignetes Profil hat sich eine Well-Konstruktion ergeben. Zugleich wird die Nachgiebigkeit auf andere Weise als mit Hilfe der bekannten Klemmverbindung hergestellt. Zwischen den einzelnen Ausbausegmenten sind Nachgiebigkeitsele­ mente angeordnet worden, die sich bei entsprechendem Gebirgsdruck verformen.

Eine andere wesentliche Neuerung der Entwicklung war die Hinterfüllung der Ausbausegmente mit Baustoff. Dadurch wird allseits schließend eine kraft­ schlüssige Verbindung zwischen dem Gebirgsausbruch und dem Ausbau herge­ stellt. Das hat eine optimale Lastverteilung zur Folge.

Die entwickelten Nachgiebigkeitselemente bestehen aus Blechkonstruktionen, die sich unter Last definiert einfalten. Dazu sind zwischen zwei quer zur Kraftwirkung angeordneten Blechen (Konsolen) mehrere M-förmig gebogene oder gefaltete bzw. W-förmig gebogene oder gefaltete Bleche vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nachgiebigkeitselement der gattungsgemäßen Art anzugeben, das bei einem verringerten baulichen Aufwand einen definierten Verformungswiderstand aufweist.

Das wird nach der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Dabei beinhaltet die Erfindung zwei vorteilhafte Entwicklungsschritte. Der erste Entwicklungsschritt ist die Verwendung eines geschlossenen Hohlkörpers anstelle der bekannten Nachgiebigkeitskonstruktionen gemäß der DE-OS 38 06 126. Der zweite Entwicklungsschritt besteht aus der Verfüllung des Hohlkörpers mit einem Nachgiebigkeitsmaterial, wie es aus dem D-GBM 89 11 197 an sich bekannt ist. Auf diesem Weg läßt sich ein Verformungswiderstand, der kleiner ist als der Verformungswiderstand des übrigen Ausbaues, sehr genau mit einfachen Mitteln einstellen.

Besonders günstige Verformungseigenschaften hat Blähton. Der Blähton zerbricht unter Druck, wobei der notwendige Druck mit zunehmender Zerstörung des Tones steigt, weil immer mehr Partikel nebeneinander Kraft aufnehmen. Infolgedessen eignet sich der Blähton besonders, um vorkomprimiert zu werden. Durch Vorkomprimierung wird die Materialfüllung im Nachgiebigkeitselement auf solche Widerstandselemente gebracht, daß ein Einfalten des zum Nachgiebigkeitselement gehörenden Hohlkörpers nicht zugleich ein Abfallen der Widerstandskraft verursacht. Vielmehr steigt die Widerstandskraft des Nachgiebigkeitselementes mit einer ausreichenden vorkomprimierten Materialfüllung kontinuierlich an.

Bei Verwendung des Blähtones empfehlen sich Korngrößen kleiner als 20 mm. Solcher Blähton hat ein Kornspektrum, dessen Minimalkörnung etwa 2 mm beträgt.

Anstelle von Blähton und ggf. zusammen mit Blähton können auch in entsprechender Körnung Poroton und/oder Leichtbeton und/oder Gasbeton und/oder Gips und/oder Schlacken verwendet werden.

Des weiteren kann auf das Verformungsverhalten des Nachgiebigkeitselementes dadurch Einfluß genommen werden, daß das Nachgiebigkeitselement verschiedene übereinanderliegende Kammern aufweist, die in der erfindungsgemäßen Weise mit Material verfüllt sind. Die Kammern können unterschiedliche Verformungs­ widerstände besitzen. Wahlweise wird das bereits durch unterschiedliche Kornspektren erzeugt.

Der Hohlkörper selbst besteht aus Blech. Die Blechstärke beträgt wahlweise zwischen 2 und 6 mm. Die Abmessungen des Hohlkörpers ergeben sich z. B. in Streckenlängsrichtung aus der Breite der Ausbausegmente. Die anderen Maße sind Tiefe und Breite der Hohlkörper. Bevorzugte Maße sind 100 bis 300 mm für die Tiefe und Breite.

Darüber hinaus ist es möglich, die Hohlkörper der Kontur der Ausbausegmente nachzubilden. Das heißt, bei gewählter Form der Ausbausegmente haben die Hohlkör­ per z. B. ein gewelltes Profil. Von Vorteil ist, wenn die gewellte Fläche hohlrauminnenseitig angeordnet ist, während sich das notwendige Volumen des Hohlkörpers zum Gebirgsausbruch hin erstreckt. Damit ergibt sich ein anderer wesentlicher Vorteil, nämlich die Möglichkeit, die Ausbausegmente mit ihrer Baustoffhinterfüllung unmittelbar an die Nachgiebigkeitselemente anzuschließen. Es entfallen die bei der oben erläuterten älteren Entwicklung vorgesehenen Verformungshohlräume im Bereich der Nachgiebigkeitselemente. Diese Verfor­ mungshohlräume müssen bei der erläuterten Entwicklung mit erheblichem Auf­ wand mit Hilfe von Schalungskörpern erzeugt werden. Sowohl die Schalungs­ körper als auch deren Handhabung entfallen.

Im übrigen ist es von Vorteil, wenn die Hohlkörper mit einer Einschubfüh­ rung versehen sind. Die Einschubführung soll eine Verformungsbewegung der Hohlkörper in der gewünschten Richtung gewährleisten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Nachgiebigkeitselement für eine Grubenstrecke im Steinkohlenbergbau. Das Nachgiebigkeitselement 1 ist zur Streckeninnenseite hin mit einer gewellten Kontur 2 versehen, die dem Wellprofil von Stahlsegmenten 10 und 11 entspricht, welche in Fig. 3 dar­ gestellt sind. Das Nachgiebigkeitselement 1 hat im Ausführungsbeispiel eine der Breite des Ausbausegmentes entsprechende Länge L von 600 mm. Die Breite B ist 200 mm; desgleichen die Tiefe T.

Das Nachgiebigkeitselement besteht aus einem Stahlblechkasten mit 4 mm Wand­ stärke. Abgesehen von der gewellten Kontur 2 sind die Seitenflächen 3 und die nicht dargestellte Rückfläche sowie die Deckfläche gegeben.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Nachgiebigkeitselementes 1 mit deren die Kontur 2 bildenden Wand 6 und einer Decke 7. An der Decke 7 ist in Verlän­ gerung der Wand 6 ein Steg 5 vorgesehen, der der Montage mit den Ausbauseg­ menten dient.

Im Ausführungsbeispiel besitzt das Nachgiebigkeitselement 1 eine Blähton- Füllung. Die Blähton-Füllung ist mit 70 t Belastung vorkomprimiert, Fig. 3 zeigt die Montage des Nachgiebigkeitselementes 1 mit Ausbausegmenten 10 und 11. Dabei stehen die Ausbausegmente 10 und 11 hinter dem Steg 5 auf den Decken 7 bzw. dem Boden des Nachgiebigkeitselementes. Der Hohlraum zwischen dem Deckenausbruch 14 und dem Ausbau ist mit Baustoff 12 bzw. 13 ausgefüllt. In Fig. 3 ist ersichtlich, daß jedem Ausbausegment 10 bzw. 11 Baustoffsegmente 12 bzw. 13 zuzuordnen sind, welche durch geeignete Bau­ stoffanker 15 fest mit den Ausbausegmenten verbunden sind. Die Baustoffseg­ mente 13 und 14 stehen unmittelbar auf dem Nachgiebigkeitselement 1 auf.

Im Ausführungsbeispiel ist als Hinterfüllbaustoff ein Zementmörtel vorge­ sehen.

Claims (9)

1. Nachgiebigkeitselement für den nachgiebigen Ausbau von untertägigen Hohlräumen, insbesondere Grubenstrecken, Schächten, Bunkern, Tunnel und dergleichen, bestehend aus einem Hohlkörper, der mit einem nachgiebigen Material gefüllt ist, wobei der Hohlkörper und das Füllmaterial auf einen Verformungswiderstand eingestellt sind, der kleiner ist als der Verformungswiderstand des übrigen Ausbaus, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus einem geschlossenen Blechmantel besteht und die Materialfüllung im Hohlkörper durch Komprimieren auf den gewünschten Verformungswiderstand des Nachgiebigkeitselementes eingestellt ist.

2. Nachgiebigkeitselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Materialfüllung aus Blähton und/oder Poroton und/oder Leichtbeton und/oder Gasbeton und/oder Gips und/oder Schlacken.

3. Nachgiebigkeitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähton Korngrößen von 2 bis 20 mm besitzt.

4. Nachgiebigkeitselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) aus Blech mit einer Wandstärke von 2 bis 6 mm besteht.

5. Nachgiebigkeitselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) mit einer Einschubführung versehen ist.

6. Nachgiebigkeitselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mit mehreren in Kraftrichtung hintereinanderliegenden (übereinanderliegenden) Kammern versehen ist.

7. Nachgiebigkeitselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine der Systemlänge der Ausbausegmente entsprechende Länge und/oder eine Breite von maximal 300 mm und/oder einer Tiefe von maximal 300 mm aufweist.

8. Nachgiebigkeitselement nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1) der Kontur der Ausbausegmente (10, 11) nachgebildet sind.

9. Nachgiebigkeitselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hohlkörper (1) eine Baustoffhinterfüllung der Ausbausegmente (10, 11) unmittelbar anschließbar ist.