DE1018009B - Aus Tuebbingringen bestehende Schachtroehre - Google Patents

Description

Sowohl die bisher bekanntgewordenen Ausbildungen der Schachtröhren als auch die hierfür gebräuchlichen Berechnungsverfahren nehmen nur unzureichende Rücksicht auf die in den Schachtröhren auftretenden Längs-, Biege- und Seherbeanspruchungen. Bei der bisherigen Bemessung ging man von der Annahme aus, daß auf die Röhre radial gerichtete Kräfte einwirken, die aus einem gleichförmigen hydrostatischen Druck, einem gleichförmigen Gebirgsdruck und zusätzlich aus einem ungleichförmigen Gebirgsdruck bestehen. Die in einem Tübbingring der Schachtröhre auftretenden Spannungen dürfen eine höchstzulässige Grenze nicht überschreiten. Lediglich für die Biegung der gesamten Schachtröhre ist der Vorschlag gemacht worden, die sich unter der Annahme eines Krümmungsradius von 30 000 m in der Röhre ergebenden Biegespannungen bei der Bemessung zu berücksichtigen.

Die an einer Reihe von Schächten aufgetretenen Schäden lassen jedoch darauf schließen, daß die Schachtröhre neben Biegebeanspruchungen auch häufig erhebliche Beanspruchungen in der Längsrichtung (Streckung und Stauchung) und Scherbeanspruchungen erfährt und daß es gerade diese Beanspruchungen sind, die den größten Teil der aufgetretenen Schäden verursacht haben. Beanspruchungen dieser Art sind vor allem zu erwarten, wenn innerhalb des Schachtsicherheitspfeilers abgebaut wird, worauf in vielen Fällen heute aus volkswirtschaftlichen Gründen nicht mehr verzichtet werden kann.

Beim Abbau im Schachtsicherheitspfeiler treten im wesentlichen Gebirgsbewegungen ein, die ihrer Art nach bekannt sind. Die waagerechten Komponenten dieser Bewegung sind mit Zerrungen und Pressungen innerhalb des Gebirgskörpers verbunden. Ihre Wirkung auf die Auskleidung wird bei deren Bemessung vermutlich nur zum Teil durch den bei der Schachtausbauberechnung angenommenen ungleichförmigen Druck berücksichtigt. Andererseits können aber durch diese waagerechten Komponenten Scherbeanspruchungen in der Schachtauskleidung auftreten. Die senkrechten Komponenten der Gebirgsbewegungen führen vor allem zu Streckungen und Stauchungen der Schachtröhre. Die bisher angestellten Überlegungen über die Ermittlung der Größe der in den Auskleidungen auftretenden Streckungen und Stauchungen und die konstruktiven Maßnahmen zu ihrer Beherrschung durch nachgiebige Gestaltung der Röhre in ihrer Längsrichtung gehen von der Voraussetzung aus, daß die Senkungen der Gebirgsschichten in den einzelnen waagerechten Lagen verschieden groß seien und die Röhre infolge fester Verbindung mit den einzelnen Schichten die Unterschiede in der Senkung dieser Schichten als Streckung oder Stauchung erfährt.

Aus Tübbingringen
bestehende Schachtröhre

Anmelder:

Aktiengesellschaft für Unternehmungen

der Eisen- und Stahlindustrie,

Essen, Altendorf er Str. 103

Heinz Link, Oberhausen,

und Wilhelm Stroh, Rheinhausen,

sind als Erfinder genannt worden

Ein weiterer Miterfinder hat beantragt,

nicht genannt zu werden

Die an einer Reihe von Schächten aufgetretenen Schäden sind zum Teil auf reine Längs- oder reine

a₅ Scherbeanspruchungen oder auch auf die gemeinsame Wirkung von Längs- und Scherbeanspruchungen zurückzuführen. Da die Art der auftretenden Beanspruchungen sich nicht im voraus bestimmen läßt, sollten die Verbesserungen sowohl auf eine gute Aufnähme der Längs- als auch auf eine wirksame Aufnahme der Scherkräfte gerichtet sein. Um eine solche zu erreichen, wird erfmdungsgemäß vorgeschlagen, die Tübbingringe an ihren gegeneinanderstoßenden Kanten zur Aufnahme von Quer- und Längskräften miteinander zu verklammern.

Es ist bekannt, den Beanspruchungen der Auskleidung in ihrer Längsrichtung dadurch zu begegnen, daß die Auskleidung nachgiebig ausgeführt wird, wobei man die Auskleidung in festen Gebirgsschichten verankert, während in milderen Schichten die Teile der Auskleidung stopfbüchsenartig ineinandergreifen. Diese Ausgestaltung hat neben den hohen Kosten den Nachteil, daß die Auskleidung an den Stellen, an denen ihre Teile ineinandergreifen, nur sehr schwer dicht zu halten ist. Da die Stopfbüchsenverbindungen nur in verhältnismäßig großen Abständen aufeinanderfolgen, ist damit zu rechnen, daß die Auskleidung trotz dieser Maßnahmen zwischen den Verbindungsstellen erhebliche Längs- und Scherbeanspruchungen erfährt. Infolgedessen werden sich Schäden an den Tübbingen oder den Verbindungsstellen der Tübbinge z. B. durch Abscheren oder Ausreißen der Schrauben nicht vermeiden lassen. Solche Schäden können auch an den Verankerungsmitteln, z. B. durch

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Zusammendrücken oder Abscheren der Keilkränze, auftreten.

Es ist ferner bekannt, die sichere Aufnahme der Längs-, Biege- und Scherbeanspruchungen bei Schachtauskleidungen dadurch zu erreichen, daß die aus mehreren miteinander verschweißten Segmenten bestehenden Blechringe über Tage zu einer Röhre verschweißt werden. Diese Röhre wird in den mit Schwerflüssigkeit ausgefüllten Schacht abgesenkt.

Verzögerungen in der Abwicklung der Arbeiten eintreten. Außerdem ist das Schachtbohrverfahren bisher nur bis zu einem bestimmten Schachtdurchmesser (etwa 7 m) und bis zu begrenzten Teufen (etwa 420 m) mit Erfolg angewendet worden. Da aber heute vielfach größere Schachtdurchmesser verlangt werden und auch mächtigere Deckgebirge zu durchteufen sind, ist die Anwendbarkeit dieses Verfahrens hierbei in

ein Schraubenquerschnitt auf Zug und der andere gleichzeitig auf Scheren beansprucht wird. Hierbei werden also beide Beanspruchungsarten gleich günstig berücksichtigt.

In den Fig. 5, 6 und 7 sind Verbindungen dargestellt, bei denen der untere Flansch 14 des oberen Tübbingringes 15 den oberen Flansch 16 des darunterliegenden Tübbingringes 17 hakenförmig auf dem ganzen Umfang umfaßt. Die Verbindung ist sowohl

Dabei können Verklemmungen der Röhre an Uneben- 10 für die Aufnahme der Scher- als auch der Längskräfte heiten der Schachtwände und infolgedessen erhebliche geeignet. Um die Längskräfte noch wirksamer aufnehmen zu können, sind bei der Verbindung nach Fig. 7 über die beiden Flansche U-förmige Bügel 18 geschoben.

Bei den Verbindungen nach den Fig. 8 und 9 sind die oberen Tübbingringe 19 an ihrem unteren Rande mit Verstärkungen 20 versehen, die in entsprechend ausgebildete zweiteilige Flansche 21, 22 der unteren Tübbingringe eingesetzt sind. Hierbei werden sowohl Frage gestellt. In solchen Fällen ist dem Gefrierver- 20 die Längs- als auch Scherkräfte aufgenommen, fahren der Vorzug zu geben. Die Verbindung nach Fig. 10 ist für die Aufnahme

Bei einem nach dem Gefrierverfahren in der vor- sowohl von Längs- als auch von Scherbeansptfücfcmnerwähnten Art niedergebrachten Schacht wird eine gen besonders geeignet. Bei ihr sind die beiden mitvorläufige Auskleidung verwendet, die nicht wieder- einander zu verbindenden Tübbingringe 23 und 24 an gewinnbar ist. Aus der Notwendigkeit der Ausfüllung 25 ihren Rändern mit Verstärkungen 25, 26 versehen, des Schachtes mit einer Schwerflüssigkeit ergibt sich über die innere und äußere Ringe 27,28 von krampeneine erhebliche Verteuerung gegenüber einer Ausklei- förmigem Querschnitt gesetzt sind. Die Ringe 27, 28 dung, die im gefrorenen Schacht selbst zusammen- sind durch Schrauben miteinander verbunden, gebaut wird. Infolge der im Schacht herrschenden Die Fig. 11 bis 14 stellen Verbindungen dar, bei

tiefen Temperaturen und der Feuchtigkeit ist es bis- 30 denen die Tübbingringe 29, 30 mit Flanschen 31, 32 her nicht gelungen, die einzelnen Teile der AusHei- versehen sind. Diese sind sowohl durch Schrauben als dung im Schacht selbst zusammenzuschweißen. Die auch durch laschenartige Ringe 33 von krampennormale aus Gußeisentübbingen gebildete Schacht- förmigem Querschnitt miteinander verbunden, auskleidung hat gegen Längs-, Biege- und Scher- Bei den Ausführungen nach den Fig. 11 und 12 sind

beanspruchung«! Schwachstellen, vor allem in den 35 die Ringe 33 mit einem zwischen die Flansche 31, 32 aus miteinander verschraubten Flanschen bestehenden greifenden und sich über die ganze Breite der Flansche Verbindungen zwischen den einzelnen Ringen. Bei erstreckenden Steg versehen. Der Steg 34 bei der AusVerwendung von den Gußeisentübbingen nachgebil- führung nach Fig. 11 hat parallel zueinander verdeten Stahltübbingen sind diese normalen Flansch- laufende Seitenflächen, während die Höhe des Steges verbindungen infolge der größeren Zugfestigkeit des 40 35 nach Fig. 12 sich mit der Entfernung vom Ring 33 Stahls zwar verbessert, jedoch ist auch hierbei keines- keilförmig vergrößert.

wegs gewährleistet, daß die vorerwähnten Kräfte Der Ring 33 nach Fig. 13 ist von einem Spannring

sicher aufgenommen werden. 36 umgeben, der in den Ring eingelassen ist.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungs- Der Ring 33 nach Fig. 14 ist mit einem sich zwi-

formen zweckmäßiger Verklammerungen in senk- 45 sehen die Flansche 31, 32 erstreckenden Fortsatz 37 rechten Schnitten dargestellt. von winkelförmigem Querschnitt versehen.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Laschenverbindungen, Fig. 15 zeigt ebenfalls eine sowohl für die Auf-

durch die eine günstige Aufnahme der Scherkräfte nähme der Längs- als auch Scherkräfte geeignete Vererreicht wird und die auch bezüglich der Aufnahme bindung. Die Tübbingringe 38, 39 sind an ihren Endder Längskräfte schon insofern einen Fortschritt 50 kanten mit Verstärkungen 40, 41 versehen, die laby-

bringen, als die zur Anwendung kommenden Verbindungsschrauben statt auf Zug auf Abscheren beansprucht werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist der eine Tübbingring 1 auf seinem Innenmantel mit einer ringförmigen Lasche 2 und der andere Tübbingring 3 auf seinem Außenmantel mit einer ringförmigen Lasche 4 verschweißt. Die beiden Laschen überragen die Tübbingringe so¹ weit, daß sie durch Schrauben miteinander verbunden werden können.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 und 3 sind beide Laschen 5, 6 an dem jeweils unteren Tübbingring 7 vorgesehen, so> daß ein Ringschlitz zwischen den Laschen entsteht, in den der obere Tübbingring 8 eingesetzt wird. Zweckmäßig erfolgt die Verbindung durch Bajonettverschlüsse 9.

Fig. 4 zeigt eine Verbindung, bei der zwei Tübbingringe 10, 11 je mit einem Winkelring 12, 13 verschweißt und die ineiriandergelegten Winkelringe durch Schrauben miteinander verbunden sind, so daß

rinthartig ineinandergreifen und durch Schrauben 42 und Haltestücke 43 zusammengehalten werden.

Claims (11)

Patentansprüche^

1. Aus Tübbingringen bestehende Schachtröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingringe an ihren gegeneinanderstoßenden Kanten zur Aufnahme von Quer- und Längskräften miteinander verklammert sind.

2. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingringe (1, 3, 7, 8) mit übereinandergreifenden Laschen (2, 4, 5, 6) versehen sind.

3. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Tübbingring (7) zwei einen Ringschlitz bildende Laschen (5, 6) befestigt sind und der folgende Tübbingring (8) bajonettartig in den Ringschlitz eingreift.

4. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Tübbingringen (10, 11)

Winkelringe (12, 13) befestigt sind, die ineinandergelegt und miteinander verbunden sind.

5. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingringe (15, 17) hakenförmig ineinandergreifen und die aneinanderliegenden Flansche (14,16) durch Schrauben, gegebenenfalls unter Vermittlung U-förmiger, die Flansche umgreifender Bügel (18) miteinander verbunden sind.

6. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Tübbingringe (19) an ihrem unteren Rande mit Verstärkungen (20) versehen sind, die in entsprechend ausgebildete zweiteilige Flansche (21, 22) der darunterliegenden Tübbingringe eingreifen.

7. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingringe (23, 24) an ihren Rändern mit Verstärkungen (25, 26) versehen sind, über die innere und äußere laschenartige Ringe (27, 28) von krampenförmigem Querschnitt gesetzt sind.

8. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingringe (29, 30) mit

Flanschen (31, 32) versehen sind, die durch' Schrauben und einen Ring (33) von krampenförmigem Querschnitt miteinander verbunden sind.

9. Schachtröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (33) mit einem Steg (34, 35) zwischen die Flansche greift, wobei sich die Höhe des Steges (35) mit der Entfernung vom Ring (33) keilförmig vergrößern kann.

10. Schachtröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (33) mit einem sich zwischen die Flansche (31, 32) erstreckenden Fortsatz (37) von winkelförmigem Querschnitt versehen ist.

11. Schachtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tübbingringe (38, 39) an ihren Endkanten mit Verstärkungen (40, 41) versehen sind, die labyrinthartig ineinandergreifen und durch Haltestücke (42, 43) zusammengehalten sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 804 917.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungein

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