Eine Vorschrift sagt, wie viel Vorspannkraft ein Anker verlieren darf, und es ist nicht die Zahl, die man erwarten würde

Übertragen Sie diese siebzig Prozent auf keine andere Verbindung. Es handelt sich um eine US-Bundesvorschrift für den untertägigen Steinkohlenbergbau, der Prozentsatz bezieht sich auf einen Mindestwert, der im eigens genehmigten Plan des jeweiligen Bergwerks steht, und nichts davon lässt sich auf einen Flansch, ein Rad oder einen Maschinenrahmen übertragen. Diese Seite gibt wieder, was eine Vorschrift sagt. Sie enthält keine Empfehlungen zu Bergbau, Firstsicherung, Prüfung oder Anziehen, und wir sind kein Lieferant dieser Branche.

Dieser Beitrag geht nicht auf eine Forumsfrage zurück. Drei Suchen nach einer Frage zum zulässigen Vorspannkraftverlust blieben ohne Ergebnis. Deshalb setzt er bei einer Lücke in unserem eigenen Angebot an, wie wir es schon zweimal getan haben, wenn die üblichen Quellen nicht verfügbar waren. Die Browserwerkzeuge, die diese Website sonst nutzt, sind weiterhin nicht verbunden.

Das Dokument, und warum es ungewöhnlich ist

Title 30 des Code of Federal Regulations, Teil 75, Unterteil C, trägt den Titel Firstsicherung. Nach unserer Zählung umfasst er zwanzig nummerierte Abschnitte, und hier verwendet wird § 75.204, Firstankerausbau. Der Vermerk zur Entstehung hält fest, dass er 1988 veröffentlicht und 1990 sowie 1998 geändert wurde.

Dies ist das dritte Mal, dass diese Website eine Bundesvorschrift über die eCFR-Schnittstelle liest, nach zwei Teilen der Arbeitsschutzvorschriften, und das erste Mal in diesem Title. Die beiden früheren betrafen die Stahlbaumontage und elektrische Verbindungen; einer davon drehte sich um eine Regel, wie viele Schrauben gesetzt sein müssen, bevor der Kran loslässt. Nichts aus diesen Beiträgen wird hier wiederholt.

Was diese Vorschrift einen eigenen Beitrag wert macht, ist die Dichte an Zahlen. Die meisten Dokumente zu Verbindungselementen legen fest, wie fest etwas anzuziehen ist, und schweigen dann darüber, was danach geschieht. Dieses legt den Einbau fest, die Stichprobe, das Halten der Vorspannung, die Aufzeichnung und den Bohrer.

Beim Setzen geprüft, einer von vier

Vor der Regel zum Halten der Vorspannung steht eine Einbauregel, und ihre Stichprobenrate würden die meisten Branchen als hoch empfinden. In jedem Ankerzyklus wird das tatsächliche Drehmoment oder die tatsächliche Vorspannung des ersten vorgespannten Ankers, der mit jedem Bohrkopf gesetzt wird, unmittelbar nach dem Setzen gemessen. Danach wird für jeden eingesetzten Bohrkopf mindestens einer von je vier Ankern gemessen.

Nach unserer Rechnung ist das eine Prozessprüfung von 25 Prozent, und die Zählung beginnt für jeden Bohrkopf neu, sodass eine Maschine mit mehr Köpfen dieselbe Stichprobe nicht dünner verteilen kann. Liegt ein gemessener Anker außerhalb des Bereichs im Plan, folgen Korrekturmaßnahmen.

Der Bereich selbst steht nicht in der Vorschrift. Er steht im Firstsicherungsplan des Bergwerks, und die Vorschrift begrenzt ihn von zwei Seiten: Der Bereich für Einbaudrehmoment oder -vorspannung „darf weder die Streckgrenze des Ankers noch die Verankerungsfähigkeit des Gebirges überschreiten“ (sinngemäß übersetzt). Zwei Obergrenzen, eine im Verbindungselement und eine im Gestein, und die niedrigere ist maßgebend.

Später erneut geprüft, einer von zehn

Dann folgt der Teil, für den es in der üblichen Praxis mit Verbindungselementen kaum eine Entsprechung gibt. In Betriebspunkten, die innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden zu irgendeiner Zeit Kohle gefördert haben, wird mindestens einer von je zehn zuvor gesetzten, mechanisch verankerten, vorgespannten Ankern gemessen, und zwar auf einem festgelegten Abschnitt: von der streckenauswärts gelegenen Ecke des letzten offenen Querschlags bis zur Ortsbrust, in jedem vorrückenden Abschnitt.

Die Annahmekriterien sind die oben zitierte Passage. Genau gelesen fallen drei Dinge auf.

• Es gibt eine Untergrenze, und sie ist ein Prozentsatz eines festgelegten Mindestwerts. Siebzig Prozent, und fünfzig Prozent, wo die Platten an Holz anliegen, weil Holz sich weiter zusammendrückt
• Es gibt auch eine Obergrenze. Den festgelegten Höchstwert um fünfzig Prozent zu überschreiten, ist ebenfalls ein Fehler. Zu fest ist ein Mangel, kein Bonus
• Auslöser ist die Mehrheit der gemessenen Anker, nicht ein einzelner. Ein niedriger Messwert setzt das Verfahren nicht in Gang; mehr als die Hälfte der Stichprobe tut es

Nach unserer Rechnung reicht das zulässige Band für einen bereits in der Firste sitzenden Anker von siebzig Prozent des Mindestwerts bis hundertfünfzig Prozent des Höchstwerts und sinkt am unteren Ende auf fünfzig Prozent, wenn die Platte an Holz anliegt. Das ist ein breites Band, und es ist ein schriftlich festgelegtes – das ist das Seltene daran.

Die Messungen sind nicht formlos. Der Betreiber oder eine benannte Person bestätigt sie mit Unterschrift und Datum, die Bestätigung wird mindestens ein Jahr aufbewahrt und dem bevollmächtigten Vertreter des Ministers sowie den Vertretern der Bergleute zugänglich gemacht.

Ein Drehmoment als Nachweis, nicht als Zielwert

Vermörtelte Anker, die nicht vorgespannt werden, unterliegen einer anderen Regel, und sie ist ein kleines Meisterstück der Sparsamkeit. Der erste nicht vorgespannte vermörtelte Anker eines jeden Zyklus wird während oder unmittelbar nach dem Setzen der ersten Reihe geprüft. Wenn er „nicht mindestens 150 ft·lbf Drehmoment standhält, ohne sich im Bohrloch zu drehen“ (sinngemäß übersetzt), werden Korrekturmaßnahmen ergriffen.

Diese 150 sind kein Anziehwert. Niemand versucht, sie zu erreichen. Der Schlüssel dient dazu herauszufinden, ob der Mörtel gegriffen hat, und der Anker besteht, indem er sich nicht bewegt. Eine Zahl, die wie eine Drehmomentvorgabe aussieht, wirkt als Prüfkraft für die Verankerung.

Bemerkenswert ist auch, was die Vorschrift nicht enthält. Nach unserer Zählung kommt das Wort Harz im gesamten Unterteil nicht vor. Die Kategorie wird danach benannt, was sie tut – nicht vorgespannt und vermörtelt –, nicht nach der Chemie, die es bewirkt. Es ist derselbe Instinkt, den wir an anderer Stelle gefunden haben, wo ein Wartungsdokument über eine Sicherungsmutter anhand einer Messung entscheidet und nicht anhand der Zahl früherer Verwendungen.

Die Platte, die Scheibe, der Bohrer und der Winkel

Der Rest des Abschnitts erinnert daran, dass das Verbindungselement nie das ganze System ist.

• Zu jedem Anker wird eine Ankerplatte fest eingebaut. Direkt an der Firste misst sie mindestens 6 Zoll im Quadrat oder Gleichwertiges, 5 Zoll, wo die Firste fest ist und nicht zum Abschalen neigt, und mindestens 4 Zoll im Quadrat, wo sie mit Holz- oder Metallteilen zusammenwirkt. Holz zwischen Platte und Firste muss in Bereichen, die 3 Jahre oder länger bestehen, gegen Zersetzung behandelt sein
• Scheiben werden nach ihrer Form festgelegt, nicht nach ihrer Güte. Wenn sie verwendet werden, „müssen sie der Form des Ankerkopfs und der Ankerplatte entsprechen“ (sinngemäß übersetzt). Keine Härte, keine Dicke, keine Klasse
• Der Bohrer bekommt eine Toleranz. Fertigbohrer müssen innerhalb von plus oder minus 0,030 Zoll des vom Hersteller für den verwendeten Anker empfohlenen Bohrlochdurchmessers liegen, und wo separate Fertigbohrer verwendet werden, müssen sie von anderen Bohrern unterscheidbar sein
• Winkelausgleichende Elemente sind ab 5 Grad Abweichung von der Senkrechten zur Ankerplatte vorgeschrieben

Der letzte Punkt hat eine vertraute Form. Ein schräg gesetztes Verbindungselement verliert nicht einfach etwas Tragfähigkeit; es verändert, was die Verbindung tut. Deshalb gilt: Eine schräg eingedrehte Schraube verschiebt die Verbindung, statt sie zu klemmen. Hier setzt die Vorschrift die Grenze bei 5 Grad und verlangt ein Bauteil zur Korrektur statt einer Ermessensentscheidung.

Und ein Verbot, das wegen seiner Genauigkeit zitiert zu werden verdient. Vorgespannte Anker im Ausbauschema „dürfen nicht zum Verankern von Schleppkabeln oder für einen anderen Zweck verwendet werden, der die Vorspannung des Ankers beeinflussen könnte“, doch das Aufhängen von Kabeln, Wettertüchern oder Telefonleitungen, „die keine stoßartigen Lasten auf die Anker ausüben, ist zulässig“ (beides sinngemäß übersetzt). Die Linie verläuft nicht zwischen Aufhängen und Nicht-Aufhängen. Sie verläuft zwischen einer gleichmäßigen und einer stoßartigen Last.

Was wir nicht lesen konnten

Drei Lücken, benannt statt gefüllt.

Der Firstsicherungsplan ist kein öffentliches Dokument, und wir haben keinen. Jeder Drehmoment- und Vorspannungswert in dieser Vorschrift bezieht sich auf eine Zahl, die in einem bergwerksspezifischen, von einem Bezirksleiter der Behörde genehmigten Plan steht. Wir können die Prozentsätze wiedergeben, nicht die Werte, auf die sie sich beziehen.

ASTM F432-95 wurde nicht gelesen. Die Vorschrift verlangt eine Herstellerbescheinigung, dass die von dieser Spezifikation erfassten Anker und Zubehörteile danach hergestellt und geprüft wurden, und verlangt, dass diese Bescheinigung dem Vertreter des Ministers und dem Vertreter der Bergleute zugänglich ist. Was die Spezifikation selbst verlangt, liegt hinter einer Bezahlschranke, die diese Website schon einmal abgewiesen hat; nichts hier fasst ihren Inhalt zusammen. Nicht erfasste Werkstoffe dürfen weiterhin verwendet werden, mit Genehmigung des Bezirksleiters auf Grundlage von Vorführungen oder Prüfungen, und während einer solchen Prüfung „ist der Zugang zum Prüfbereich auf die Personen zu beschränken, die zur Durchführung der Prüfung erforderlich sind“ (sinngemäß übersetzt).

Wir haben einen Abschnitt eines Unterteils gelesen. Die benachbarten Abschnitte zu vorläufigem Ausbau, Pfeilerrückbau, Strebsystemen und den Genehmigungskriterien für den Plan wurden nicht gelesen, abgesehen von einigen Abstandsregeln im folgenden Abschnitt, die zum Vergleich notiert wurden.

Was das klärt und was nicht

• Ein schriftlicher Grenzwert für Vorspannkraftverlust existiert, in einer Vorschrift, für eine Art von Anker: siebzig Prozent eines festgelegten Mindestwerts, fünfzig Prozent, wo die Platte an Holz anliegt
• Dieselbe Vorschrift setzt eine Obergrenze, bei fünfzig Prozent über dem festgelegten Höchstwert; zu hohe Vorspannung ist also ebenfalls ein Mangel
• Erst die Mehrheit einer Stichprobe löst Maßnahmen aus, nicht ein einzelner Messwert
• Der Einbau wird mit einem von vier je Bohrkopf geprüft, wobei der erste Anker jedes Kopfes sofort gemessen wird, und das Halten der Vorspannung später mit einem von zehn
• Die Messungen werden mit Unterschrift und Datum bestätigt und mindestens ein Jahr aufbewahrt
• Ein vermörtelter Anker wird mit 150 ft·lbf nachgewiesen, unter denen er sich nicht drehen darf; das ist eine Prüfung, kein Anziehwert
• Keine dieser Zahlen ist übertragbar. Sie gehören zu einer bestimmten Vorschrift, einer bestimmten Ankerart, einer bestimmten Decke aus Fels und zu Prozentsätzen von Werten, die in einem Plan stehen, den wir nicht gesehen haben

Worum es auf dieser Seite eigentlich geht, ist die Form der Antwort, nicht die Zahl. Die Frage, wie viel Verlust zulässig ist, lässt sich durchaus beantworten, aber nur dort, wo jemand entscheiden musste: ein festgelegter Bereich, eine Unter- und eine Obergrenze als Prozentsätze davon, eine Stichprobenrate, eine Mehrheitsregel und eine Unterschrift. Dokumente, die der Frage ausweichen, weichen meist allen sechs zugleich aus.

Dieselbe Regelungstradition bringt dort, wo sich eine Verbindung bewegen soll, die gegenteilige Anforderung hervor: Schienenstoßschrauben werden so angezogen, dass die Schiene gleiten kann, und diese Vorschrift verwendet das Wort Drehmoment kein einziges Mal.

Dieser Beitrag gehört nicht zu nur einem der sechs Schritte. Er betrifft mehrere Schritte oder Vorgänge nach der Montage. Die zugrunde liegenden Entscheidungen stehen im englischen Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Wie viel Vorspannkraft darf eine Schraube verlieren?

Im Allgemeinen sagen veröffentlichte Dokumente zu Verbindungselementen das nicht. Die hier gefundene Ausnahme ist eine US-Bundesvorschrift für Firstanker im untertägigen Steinkohlenbergbau. Sie verlangt Korrekturmaßnahmen, wenn die Mehrheit der Stichprobe nicht mindestens 70 Prozent des im Firstsicherungsplan des Bergwerks festgelegten Mindestdrehmoments oder der Mindestvorspannung hält, oder 50 Prozent, wo die Platten an Holz anliegen. Dieser Wert gehört zu dieser Vorschrift und ist nicht auf andere Verbindungen übertragbar.

Kann ich die siebzig Prozent auf meine eigenen Verbindungen anwenden?

Nein. Es ist eine US-Vorschrift für eine bestimmte Ankerart, die eine Felsdecke trägt; der Prozentsatz bezieht sich auf einen Mindestwert in einem bergwerksspezifischen, behördlich genehmigten Plan, und die Regel hängt außerdem von einem Stichprobenschema und einer Mehrheitsprüfung ab, die dazugehören. Diese Seite gibt für keine Anwendung Empfehlungen zum Anziehen oder Prüfen.

Begrenzt dieselbe Vorschrift auch zu festes Anziehen?

Ja. Korrekturmaßnahmen sind auch erforderlich, wenn die Mehrheit der gemessenen Anker das festgelegte Höchstdrehmoment oder die Höchstvorspannung um 50 Prozent überschritten hat. Unabhängig davon darf der Einbaubereich selbst weder die Streckgrenze des Ankers noch die Verankerungsfähigkeit des Gebirges überschreiten.

Wie viele Anker werden geprüft?

Zwei verschiedene Raten. Beim Einbau wird der erste vorgespannte Anker, der mit jedem Bohrkopf gesetzt wird, sofort gemessen, danach mindestens einer von je vier, je Bohrkopf. Bei bereits gesetzten Ankern wird mindestens einer von je zehn zuvor gesetzten, mechanisch verankerten, vorgespannten Ankern auf einem festgelegten Abschnitt in jedem vorrückenden Abschnitt gemessen, in Betriebspunkten, die innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden zu irgendeiner Zeit Kohle gefördert haben.

Löst ein einzelner lockerer Anker Maßnahmen aus?

Nicht nach der Regel zum Halten der Vorspannung. Sie ist so formuliert, dass Korrekturmaßnahmen folgen, wenn die Mehrheit der gemessenen Anker die Kriterien nicht erfüllt. Für den Einbau lautet die Formulierung anders: Liegt das Drehmoment oder die Vorspannung eines der gemessenen Anker außerhalb des festgelegten Bereichs, sind Korrekturmaßnahmen zu ergreifen.

Wofür sind die 150 ft·lbf?

Sie sind ein Nachweis, kein Zielwert. Der erste nicht vorgespannte vermörtelte Anker eines jeden Zyklus wird während oder unmittelbar nach der ersten Reihe geprüft und muss mindestens 150 ft·lbf Drehmoment standhalten, ohne sich im Bohrloch zu drehen. Niemand zieht auf diesen Wert an; der Anker besteht, indem er sich nicht bewegt.

Was sagt die Vorschrift über Scheiben?

Nur, dass Scheiben, wenn sie mit Firstankern verwendet werden, der Form des Ankerkopfs und der Ankerplatte entsprechen müssen. Härte, Dicke oder Klasse werden nicht genannt.

Hat die Ankerplatte eine vorgeschriebene Größe?

Ja, und sie hängt davon ab, woran sie anliegt. Direkt an der Firste mindestens 6 Zoll im Quadrat oder Gleichwertiges, oder 5 Zoll im Quadrat, wo die Firste fest ist und nicht zum Abschalen neigt. Mit Holz- oder Metallteilen mindestens 4 Zoll im Quadrat. Holz zwischen Platte und Firste muss in Bereichen, die 3 Jahre oder länger bestehen, so behandelt sein, dass die Zersetzung minimiert wird.

Gibt es eine Regel zum schrägen Setzen von Ankern?

Winkelausgleichende Elemente müssen verwendet werden, wenn vorgespannte Firstanker mit mehr als 5 Grad Abweichung von der Senkrechten zur Ankerplatte gesetzt werden.

Woher kommen die tatsächlichen Drehmomentwerte?

Aus dem Firstsicherungsplan des Bergwerks, einem bergwerksspezifischen Dokument, das ein Bezirksleiter der Behörde genehmigt. Die Vorschrift legt Prozentsätze relativ zu diesem Plan fest und begrenzt den Bereich, enthält die Werte aber nicht. Wir haben keinen solchen Plan und geben keine Drehmomentwerte daraus wieder.

Quellen

• 30 CFR 75.204, Roof bolting, in Teil 75 Unterteil C, Roof Support. Vollständig über die öffentliche Vorschriftenschnittstelle gelesen, Ausgabestand 25. August 2026

Abschnitt 75.204 wurde vollständig über die öffentliche Vorschriftenschnittstelle gelesen, im neuesten Ausgabestand für diesen Title, und Abschnitt 75.205 zum Vergleich. Dies ist das dritte Mal, dass diese Website diese Schnittstelle nutzt, und das erste Mal in diesem Title. Dieser Beitrag geht nicht auf eine Forumsfrage zurück; drei Suchen nach einer Frage zum zulässigen Vorspannkraftverlust blieben ohne Ergebnis, daher setzt er bei einer Lücke im eigenen Angebot dieser Website an, wie es zwei frühere Beiträge getan haben, als die üblichen Quellen nicht verfügbar waren. Die Browserwerkzeuge, die diese Website sonst nutzt, sind weiterhin nicht verfügbar. Die folgenden Angaben sind unsere eigenen Zählungen und Rechnungen, keine Aussagen der Vorschrift: dass Unterteil C zwanzig nummerierte Abschnitte umfasst; dass einer von vier 25 Prozent entspricht und je Bohrkopf neu beginnt; dass das Band für das Halten der Vorspannung von siebzig Prozent des Mindestwerts bis hundertfünfzig Prozent des Höchstwerts reicht; und dass das Wort Harz im Unterteil nirgends vorkommt. ASTM F432-95 wurde nicht gelesen, da sie hinter einer Bezahlschranke liegt, die diese Website schon einmal abgewiesen hat; über ihren Inhalt steht hier nichts außer der Tatsache, dass die Vorschrift sie zitiert und eine Herstellerbescheinigung danach verlangt. Kein Firstsicherungsplan wurde eingesehen, und kein Drehmoment- oder Vorspannungswert daraus erscheint hier, nur die Prozentsätze, die die Vorschrift auf solche Werte anwendet. Die übrigen Abschnitte des Unterteils wurden nicht gelesen. Diese Seite gibt keine Empfehlungen zu Bergbau, Firstsicherung, Prüfung oder Anziehen, nennt keine Geräte- oder Schraubenmarke, und die siebzig Prozent dürfen auf keine andere Art von Verbindung übertragen werden.