DE2648477C3 - Verbundausbau für Bergbauschächte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schachtausbau für den Bergbau, bestehend aus einer äußeren, an das Gebirge angeschlossenen Außenschicht aus Orlsbeion und einer weiteren, inneren Qrtsbetonschicht, die nacheinander eingebracht werden.

Die Erfindung ist besonders unter schwierigen hydrogeologischen Bedingungen einsetzbar, insbesondere auch im Falle des Abbaus von in Schachtpfeilern enthaltenen Lagerstätten. Der Schachtausbau gemäß der Erfindung ist mehrteilig aufgebaut, nachgiebig (elastisch) und dicht (undurchlässig).

Aus der DE-AS 10 04 566 ist ein Verbundschachtausbau für in druckhaftem Gebirge stehende Schächte bekannt, der wenigstens einen stählernen Mantel und einen daran angeschlossenen Betonzylinder aufweist, wobei an dem oder den Stahlmänteln angeordnete, sich in Schrägrichtung bis in den Bereich der jenseitigen Begrenzung des Betonkörpers erstreckende, flächig ausgebildete den Schub- und Zugkräften auf dem Betonkörper entgegenwirkende Bewehrungselemente vorgesehen sind. Die Mäntel bestehen aus ringförmigen Streckenabschnitten, die miteinander sowohl an den Querkanten als auch an den Längskanten verschweißt worden sind. Der Ausbau des Schachtes erfolgt meist durch Absenken von zwei ineinander angeordneten, vorher über Tage (an der Oberfläche) jeweils zu Rohren verbundenen Ausbaustreckenabschnitten und anschließendem Füllen des Raums zwischen den Rohren mit Beton.

Diese Ausbauart ist durch ungenügende Nachgiebigkeit (Elastizität) gekennzeichnet, die durch den starren einheitlichen Betonkörper zwischen den durchgehenden Mantelrohren hervorgerufen wird, der die Elastizität der Metallrohre nicht zur Geltung kommen läßt, was bewirkt, daß ein Abbau der unmittelbar neben dem Schacht befindlichen Lagerstätten unmöglich ist, wodurch bedeutsame Verluste bis ca. 30% an abbauwürden Mineralien entstehen. Diese Ausbauart bedingt außerdem die Verwendung von korrosionsbeständigen Hochqualitätsstahlblechen. Beim Einbau dieses Ausbaus treten technologische, mit der Herstellung verbundene Schwierigkeiten auf, insbesondere bei der Herstellung von ununterbrochenen und dichten Schweißverbindungen, deren Überprüfen unter den Bedingungen im Bergbau besonders schwierig ist.

Aus der DE-PS 5 12 630 ist eine wasserdichte und druckfeste Stollenauskleidung mit einer zwischen dem inneren und äußeren Betonmantel eingefügten nachgiebigen Dichtungsschicht aus Asphiltpappe bekannt, wobei zwischen der Dichtungsschicht und dem äußeren oder inneren Betonmantel Rohpappe oder Ölpapier eingelegt ist.

Aus der DE-AS 17 58 013 ist ein Tunnel- oder Schachtausbau in druckhaftem Gebirge bekannt, bei dem auf die freigelegte Gebirgsfläche oder auf eine diese Fläche ausgleichende Betonschicht eine Isolierschicht aus nachgiebigem Dichtungsmaterial und darauf eine Schkht aus tragendem Beton aufgebracht ist, wobei die Isolierschicht aus Asphaltkautschuk oder einem Stoff ähnlicher Elastizität beste ht.

Beide Ausbaue weisen Isolierschichten auf, die die Funktion von Dichtschichten gegenüber Wasser übernehmen. Durch diese Isolierschichten ist zwischen den Betonschichten eine Gleitschicht geschaffen, die den stabilisierenden Einfluß der inneren Schicht zur Aufnahme von Druck vermindert, da sie bei lokalem Druck leicht zerstört bzw. zur Seile gedrückt wird, wodurch die Dichtigkeit verlorengeht, und außerdem

J5 wird der Druck lokal übertragen, so daß das Bersten der Innenbetonschicht zu erwarten ist. Diese Ausbauarten eigenen sich daher nur begrenzt für unter starkem Druck stehende Gebirge.

Aus Beton 1/1968, Seite 5 bis 9 und Beton- und Stahlbetonbau 5/1969, S. 113-123 ist die Verwendung von Rohren aus bzw. mit einem Zusatz von Gießharzbzw. Reaktionsharzbeton bekannt, die eine besonders gute Beständigkeit gegen chemische Einwirkungen aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schachtausbau der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß einerseits auf den Einsatz teurer korrosionrgeschützter Stähle verzichtet werden kann, der andererseits trotzdem eine hohe Elastizität aufweist und der ohne eine zusätzliche Dichtungs- bzw. Isolierschicht wasserdicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenschicht aus einem an sich bekannten Reaktionsharzbeton und die Innenschicht aus einem mit der Außenschicht in Verbund stehenden Zementbeton besteht, wobei in der Innenschicht vertikal verlaufende Einsatzrohre vorgesehen sind, in denen je ein Vorspannkabel zur Vorspannung der Innenschicht angeordnet ist.

Im Vergleich mit den bekannten Lösungen vereinigt der erfindungsgemäße Ausbau solche grundsätzliche Merkmale, wie Nachgiebigkeit, Wasserdichtheit und Beständigkeit gegen physikalisch-chemische Einflüsse in sich, was durch einfache Mittel erzielt wird, ohne die Notwendigkeit äußere oder innere Bewehrungselemente mit komplizierten Formen oder zusätzliche Isoiier- oder Dichtungsschichten zu verwenden, allein dadurch, daß zwei Schichten zusammenwirken, wobei jede die

Beanspruchungen der anderen aufnimmt, und wobei die elastische äußere Kunststoffschicht als Wasserabdichtung und als Schutz gegen die Wirkungen des Gebirges dient und die zweite, weniger elastische als die Außenschicht, Innenschicht durch Einführung von senkrechten Vorspannkabeln nachgiebig gemacht ist. Dies ermöglicht den Bau von nachgiebigen und zugleich wasserdichten und gegen die äußeren Einflüsse beständigen Schachtausbauen, unter Verwendung von nur zwei Betonschichten, einer Zementbetor.schicht und ι ο einer Reakiionsharzbetonschicht

Der erfindungsgemäße Verbundschachtausbau ermöglicht durch seine durch das Vorspannen der Innenschicht gewonnene Nachgiebigkeit eine störungsfreie Arbeit des Schachtausbaus bei mindestens 3,5 Mal '5 gegenüber den bekannten Lösungen verkleinerten Biegeradien des Schachtausbaus. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die bisher in den sogenannten Skherheitspfeilern verbleibenden Lagerstätten mit nutzbaren Mineralien, die bis 30% dt.· gesamten Lagerstätte umfassen, abzubauen. Mit Röcksicht auf die Tatsache, daß die Würfeldruckfestigkeit des Materials der vorgespannten Innenschicht mindestens 80% größer im Vergleich zu der nicht vorgespannten, bisher bei den bekannten Schachtausbauen verwendeten Schicht ist, besteht die Möglichkeit, die Stärke der Schachtausbauwand zu vermindern, was wiederum auch eine Verminderung der nötigen Ausbrucharbeiten bewirkt und somit auch zu einer Senkung der Einrichtungskosten eines Schachtausbaus führt. so

Der Schachtausbau ist völlig dicht, was die Notwendigkeit der Abdichtung während des Betriebs ausschließt, was teuer wäre und oftmals nur ungenügend wirksam vorgenommen werden kann. Im Ergebnis verbessert ein dichter Schachtausbau die Abbaubedin- i> gungen, wie auch die Bedingungen der Schachtbewetterung und -klimatisierung. Dank der Dichtigkeit fallen auch die durch den Energieaufwand für das Abpumpen von Infiltrationswässer, was bei einer Verwendung einiger nicht wasserdichter bekannter Schachtausbaue ^4I) unbedingt erforderlich ist, anfallenden Betriebskosten weg. Das für die Außenschicht des Schachtausbaus verwendete Material vermindert wesentlich die Gefährdung durch Korrosionseinflüsse, was die Beständigkeit des Schachtausbaus vorteilhaft beeinflußt und die Betriebskosten absenken hilft.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zur Verbesserung des Verbundes der beiden Betonschichten in der Außenschicht Nischen ausgespart sind, die von dem nachträglich eingebrach- 5u ten Beton der Innenschicht ausgefüllt sind. Durch die gefüllten Nischen wird der Verbund zwischen der Innen- und Außenschicht verbessert.

Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen zwei vertikalen Absätzen des Schachtausbaus an sich bekannte Nachgiebigkeitsgelenke vorgesehen sind, die aus zwei Ringschüsseln bestehen, in deren waagerechten Wänden sich mindestens vier auf dem Umfang dieser Schüsseln angeordnete, zum Einsetzen der Vorspannkabei vorgesehene Bohrungen befinden.

Hierdurch wird einerseits die Erstellung des Schachtausbaus wesentlich vereinfacht und zum anderen wird durch die Gelenke der Schachtausbau noch zusätzlich elastischer.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schachtausbau aus einem Element im Längshalbschnitt,

Fig. 2 einen Schachtausbau aus zwei Elementen, ebenfalls im Längshalbschnitt.

Beispiel 1

Das erste Ausführungsbeispie! ist ein aus einem Element aufgebauter Verbundschachtausbau, wobei das Element aus einer ringförmigen, aus einem Reaktionsharzbeton gefertigten Außenschicht 1 und einer aus Zementbeton mit Portlandzement gefertigten Innenschicht 2 analoger Form besteht. In der Außenschicht I befinden sich zwei am Umfang der Innenoberfläche der Außenschicht 1 angeordnete, mit dem Material der Innenschicht 2 ausgefüllte Nischen 3. Im Inneren der Innenschicht 2 sind Einsatzrohre 4 eingebaut, in welchen sich Vorspannkabe! 5 befinden. Die Vorspannkabel 5 werden mittels Schrauben 6 und zwei Unterlagen 7 in Form von flachen, im oberen und unteren Teil der Innenschicht 2 angeordneten Ringen gespannt. Die Außenschicht 1 des Schachtausbaus-weist unten einen vorstehenden Schachtfuß 8 auf, der in das anstehende Gestein 9 hineinragend ausgeführt ist.

Der Schachtausbau gemäß der Erfindung wird auf folgende Weise gefertigt.

Zuerst wird die Außenschicht I durch abschnittsweises Verfüllen eines verschalten Raumes mit einer halbflüssigen Masse aus Reaktionsharzbeton hergestellt, wobei die Abschnittslängen in Abhängigkeit von den bestehenden bergbaulichen Bedingungen gewählt werden. Nach dem Härten der Außenschicht 1 fertigt man auch abschnittsweise durch Vergießen mit Zementbeton die Innenschicht 2. Vorher wurde der zum Füllen vorgesehene Raum verschalt, wobei gleichzeitig die Einsatzrohre 4 und die Vorspannkabel 5 montiert wurden. Nach vollständiger Aushärtung des Zementes verspannt man die Innenschicht 2 durch Anziehen der Schrauben 6, die auf die Gewindeenden der Kabel 5 aufgeschraubt sind und sich gegen die Unterlagen 7 abstützen.

Bei einer Ausführung des Schachtausbaus mit Außen- und Innenschicht 1 und 2 aus den erwähnten Materialien beträgt die angelegte Kabelspannung mindestens 1200 kg/cm².

Als Ergebnis der beschriebenen Operationen erhält man einen nachgiebigen und dichten Verbundschachtausbau für den Bergbau, der insbesondere für den Blindschachtausbau geeignet ist.

Beispiel 2

Das zweite Ausführungsbeispiel ist ein der Erfindung entsprechender Schachtausbau aus zwei Elementen, die identisch wie das im ersten Beispiel beschriebene Element aufgebaut sind, mit dem Unterschied, daß die Außenschicht 1 keinen Schachtfuß 8 aufweist und daß keine Unterlagen 7 unter den Schrauben 6 vorgesehen sind. An der Stelle, wo man die höchsten Abbaugewinne erwartet, ist zwischen den beiden Schachtausbauelementen ein im Bergbau bekanntes Nachgiebigkeitsgelenk angeordnet. Das Nachgiebigkeitsgelenk ist in Form zweier dicht aufeinanderliegender, einander angepaßter, ringförmiger Schüsseln, einer oberen Schüssel 10 und einer unteren Schüssel 11, ausgebildet, die gleichzeitig die Spannungsrahmen für die Vorspannkabel 5 bilden. In den waagerechten Wänden der Schüsseln 10 und 11 befinden sich speziell ausgefertigte Bohrungen, die symmetrisch auf dem Umfang angeordnet sind und in die die Enden der mit Schrauben 6

5 6

verschränken Vorspannkabei 5 eingesetzt werden. die waagerechten Wände der Schüsseln 10 und 11

Die Scluicluausbauclcmente werden auf die gleiche spannt.

Art und Weise gefertigt wie das im Beispiel 1 Her erhaltene Schachtausbau zeichnet sich durch

beschriebene lilement. Die Naehgiebigkeitsgelenke Nachgiebigkeit und Dichtigkeit aus und ist iiisbe.sundcn.

montiert irnn In bekannter Weise, wonach man uie ^r> für schwierige Bedingungen vorgesehen, wie den Abbau

Vor'iunnkübc! 5 durch Anziehen der Schrauben 6 an von Schachtpfeilern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schachtausbau für den Bergbau, bestehend aus einer äußeren, an das Gebirge angeschlossenen Außenschicht aus Ortsbeton und einer weiteren, inneren Ortsbetonschicht, die nacheinander eingebracht werden, dadurchgekennzeichnet, daß die Außenschicht (1) aus einem an sich bekannten Reaktionsharzbeton und die Innenschicht (2) aus einem mit der Außenschicht (1) in Verbund stehenden Zementbeton besteht, wobei in der Innenschicht (2) vertikal verlaufende Einsatzrohre

(4) vorgesehen sind, in denen je ein Vorspannkabel

(5) zur Vorspannung der Innenschicht (2) angeordnet ist.

2. Schachtausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des Verbundes der beiden Betonschichten in der Außenschicht

(1) Nischen (3) ausgespart sind, die von dem nachträglich eingebrachten Beton der Innenschicht

(2) ausgefüllt sind.

3. Schachtausbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei vertikalen Absätzen des Schachtausbaus an sich bekannte Nachgiebigkeitsgelenke vorgesehen sind, die aus zwei Ringschüsseln (10, 11) bestehen, in deren waagerechten Wänden sich mindestens vier auf dem Umfang dieser Schüsseln (10, 11) angeordnete, zum Einsetzen der Vorspannkabel (5) vorgesehene Bohrungen befinden.