DD200036A1 - Verfahren zur bergmaennischen gewinnung von carnallitit - Google Patents

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DD200036A1 DD23132881A DD23132881A DD200036A1 DD 200036 A1 DD200036 A1 DD 200036A1 DD 23132881 A DD23132881 A DD 23132881A DD 23132881 A DD23132881 A DD 23132881A DD 200036 A1 DD200036 A1 DD 200036A1
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Christian Schilder
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Christian Schilder
Dietrich Fulda
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C41/00Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16Methods of underground mining; Layouts therefor
    • E21C41/20Methods of underground mining; Layouts therefor for rock salt or potash salt

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • Geology (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die bergmaennische Gewinnung von Carnallitit, indem Lagerstaettenvorraete, die in den Abbaupfeilern gebunden sind, hereingewonnen werden. Die Erfindung hat das Ziel, die oekonomischen Verluste, die durch das Stehenlassen der Abbaupfeiler entstehen, zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abbaupfeiler in einer zweiten Abbauphase restlos zu gewinnen, ohne dass es dabei durch Ueberbeanspruchung des sproedbruchempfindlichen Carnallits zu einem ploetzlichen Bruch groesserer Gebirgsvolumina unter Energiefreisetzung kommt. Die technische Aufgabe der Erfindung wird dadurch geloest, dass in die Hohlraeume der ersten Abbauphase Spuelversatz eingebracht wird, und dass die Zusammensetzung der Spuelfluessigkeit so eingestellt wird, dass es zu einer allmaehlichen Zersetzung des in den Pfeilern vorhandenen Carnallitits kommt. Die Verfuellung der primaernen Hohlraeume in Verbindung mit der Beseitigung der Sproedbruchempfindlichkeit des Carnallitits der primaeren Pfeiler und durch dessen Zersetzung ermoeglichen in ihrer kombinierten Wirkung eine nachtraegliche Gewinnung der Abbaupfeiler.

Description

Titel der Erfindung
Verfahren zur bergmännischen Gewinnung von Carnallitit
/~Y Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf die bergmännische Gewinnung von Carnallitit, indem Lagerstättenvorrate, die in Abbaupfeilern gebunden sind, hereingewonnen und Abbauverluste vermieden werden·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Beim bergmännischen Abbau von Carnallititlagerstätten besteht gegenüber anderen Salzlagerstätten wie Sylvinit, Hartsalz oder Steinsalz die Besonderheit, daß das zu gewinnende Salzgestein in der Lage ist, große Energiebeträge zu akkumulieren, wodurch sich Hochspannungszonen in Abbaupfeilern und Baufeldrändern ausbilden können. v_y Erreichen diese Spannungen einen bestimmten Grenzbereich, so tritt der spröde Bruch unterschiedlich großer Gebirgsvolumina unter plötzlicher Freisetzung von Energie ein.
Dieser als Gebirgss'chlag bezeichnete Vorgang kann zur
vollständigen oder überwiegenden Zerstörung großer Gru-Y benfelder und seismischen Erschütterungen der Tage.sober-. fläche führen. * · " ' ·
Der derzeitige Stand zur Lösung dieser Problematik ist dadurch gekennzeichnet, daß es auf der Grundlage ausgereifter theoretischer Grundlagen möglich ist, die AbbaLipfeiler so zu dimensionieren, daß die sich ergebende
Spannungskonzentrationen ausreichend weit vom kritischen Grenzbereich entfernt sind. Eine zusätzliche Maßnahme besteht darin, jeweils zwischen zwei Baustreifen einen weitgehend unverritzten Baustreifentrennpfeiler zu belassen, um ein Übergreifen eines etwaigen Sprödbruches auf den Nachbarbaustreifen auszuschließen. Mit diesen Maßnahmen wird der Abbau von Garnallititlagerstätten geomechanisch beherrscht, jedoch treten hohe Lagerstättenverluste in den .Abbaupfeilern und Baustreifentrennpfeilern auf. Die
/J0 Höhe der Abbauverluste ist im wesentlichen abhängig von der Teufe, der LagerStättenmächtigkeit und dem Carnallitgehalt der Pfeiler und wird mit fortschreitender Abbauentwicklung weiter anwachsen» Die Möglichkeit, die Sprödbruchempfindlichkeit carnallitischer Pfeiler dadurch zu beseitigen, daß der Pfeiler mit einer MgGIp ungesättigten Flüssigkeit getrankt wird und dadurch der Carnallitit zersetzt wird, ist bekannte Eine praktische Ausnutzung dieses Gedankens ist bisher u»a· daran gescheitert, weil es dabei zu einer erheblichen Reduzierung der !Tragfähigkeit des zersetzten Pfeilers und damit zu einer Erhöhung der Spannungskonzentration in benachbarten, noch nicht zersetzten Abbaupfeilern oder Baufelärändern kommt. Während die Sprödbruchgefahr für den behandelten Pfeiler beseitigt wird, steigt sie für das Baufeld insgesamt zunächst an« Die Anwendung des Spülversatzverfahrens zur Verfüllung der Abbauhohlräume ist bekannt und für Hartsalzlagerstätten in großem Umfang angewendet worden.»' An die Zusammensetzung der Spülflüssigkeit wurde dabei immer die Forderung gestellt, daß eine Auf-
3o· 'lösung der Zersetzung der anstehenden Pfeiler auszu- . schließen sei« Für Hartsalz- oder SyIvinitpfeiler ist eine Sättigung der Spülflüssigkeit an Kaliumchlorid und Natriumchlorid erforderlich, was ohne Schwierigkeiten · realisierbar ist.
Für die Anwendung des Spülversatzverfahrens in Carnallititlagerstätten besteht die Grundvorstellung, durch
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Anwendung einer MgCl^-gesättigten Spülflüssigkeit eben-, falls die Zersetzung der Pfeiler zu vermeiden· Eine praktische Anwendung des Verfahrens ist jedoch bisher nicht erfolgt, da die Erzielung und ständige Erhaltung des dafür erforderlichen hohen MgClp-Gehaltes das .Betreiben spezieller Eindampfanlagen und damit einen hohen Energiebedarf erfordern würde·
Eine Ausnutzung des Spülversatzes für die sekundäre Senkung der Abbauverluste wird durch den Kammerpfeilerrückbau erreicht. Dieses Verfahren wurde jedoch bisher nur
für Haxtsalzgrubenfeider angewendet, bei denen ein Langkammerbau mit einer bestimmten Mindestbreite der Pfeiler ') . . durchgeführt worden war. Da diese .Voraussetzungen nur in wenigen Fällen gegeben waren, hat das Verfahren bisher nur lokale Bedeutung erlangt. Vorstellungen zur Ausdehnung dieses Verfahrens auf Carnallititlagerstätten bestehen bisher nicht.
Ziel der Erfindung Die Erfindung hat das Ziel, die ökonomischen Verluste, die durch Stehenlassen der Abbaupfeiler entstehen, zu vermeiden·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abbaupfeiler
in einer zweiten Abbauphase restlos zu gewinnen, ohne daß N 25 es dabei durch Überbeanspruchung des sprödbruchempfindy liehen Carnallitits zu einem plötzlichen Bruch größerer Gebirgsvolumina unter Energiefreisetzung kommt.
Darlegung des ivesens der Erfindung
30. Es wurde gefunden, daß die Aufgabe der Erfindung dadurch . . . ... gelöst; wird,, wenn.in die primären Abbauhohlräume .einer Carnallititlagerstätte Spülversatz, eingebracht wird.' Im Gegensatz zu den bisherigen Vorstellungen, die Zusammensetzung der Spülflüssigkeit so zu wählen, daß eine Pfeilerzersetzung vermieden wird, ist erfindungsgemäß eine Pfeilerzersetzung als ein wesentlicher Bestandteil des
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Anwendung einer MgCl^-gesättigten Spülflüssigkeit ebenfalls die Zersetzung der Pfeiler zu vermeiden· Eine praktische Anwendung des Verfahrens ist jedoch "bisher nicht erfolgt, da die Erzielung und ständige Erhaltung des dafür erforderlichen hohen MgCIp-Gehaltes das Betreiben spezieller Eindampfanlagen und damit einen hohen Energiebedarf erfordern würde.
Eine Ausnutzung des Spülversatzes für die sekundäre Senkung der Abbauverluste wird durch den Kammerpfeilerrückbau erreicht· Dieses Verfahren wurde jedoch bisher nur für Hartsalzgrubenfeider angewendet, bei denen ein Langkammerbau mit einer bestimmten Mindestbreite der Pfeiler durchgeführt worden war. Da diese Voraussetzungen nur in wenigen Fällen gegeben waren, hat das Verfahren bisher nur lokale Bedeutung erlangt· Vorstellungen zur Ausdehnung dieses Verfahrens auf Carnallititlagerstätten bestehen bisher nicht·
- Ziel der Erfindung
Die Erfindung hat das Ziel, die ökonomischen Verluste, die durch Stehenlassen der Abbaupfeiler entstehen, zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abbaupfeiler in einer zweiten Abbauphase restlos zu gewinnen, ohne daß es.dabei durch tjberbeanspruchung des sprödbruchempfindliehen Carnallitits zu einem plötzlichen Bruch größerer Gebirgsvolumina unter Energiefreisetzung kommt.
•'Darlegung des Wesens der Erfindung -Es wurde gefunden., daß die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst wird, wenn in die primären Abbäuhohlräume einer · "' Carnallititlagerstatte Spülversatz eingebracht wird. Im Gegensatz zu den bisherigen Vorstellungen, die Zusammensetzung der Spülflüssigkeit so zu wählen, daß eine Pf ei- lerzersetzung vermieden wird, ist erfindungsgemäß'eine Pfeilerzersetzung als ein wesentlicher Bestandteil des
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Verfahrens beabsichtigt· Die Zersetzung des Carnallits im Pfeiler soll dadurch erreicht werden, daß
a) eine MgCl^-ungesättigte Spülflüssigkeit verwendet wird
b) das Versatzeinbringen so gesteuert wird, daß die Flüssigkeit verhältnismäßig lange im Spülfeld verbleibt
c) der Kontakt zwischen Spülflüssigkeit und Carnallit im Pfeiler erforderlichenfalls durch eine vorhergehende Perforation der Pfeiler mit Bohrlöchern verbessert wird.
Durch den intensiven und langzeitigen Kontakt der ungesättigten Flüssigkeit mit dem Carnallit wird ein erheblicher Teil des Carnallits zersetzt. Dabei wird das im Caxnallit enthaltene Chlorkalium als Zersetzungs-KCl eben-
^c so wie das Steinsalz im Pfeiler verbleiben, während MgCIo und Kristallwasser mit der Spülflüssigkeit ausgetragen werden« Im Ergebnis der Zersetzung wird aus dem kompakten Carnallititpfeiler ein Zerseiaingsrückstand mit erheblichem Porenvolumen, welches zum Teil mit Spülflüssigkeit zum Teil mit Luft erfüllt ist. Zum Beispiel wird bei einem Carnallitit mit 6o % Carnallitanteil und einer Zersetzung dieses Carnallits zu 7o % ein Zersetzungsrückstand erreicht, der ein Porenvolumen von 31 % aufweist, und der nicht mehr sprödbruchempfindlich ist.
Durch die Zersetzung des Carnallits im Pfeiler wird dabei auch die Standfestigkeit des Pfeilers wesentlich herabgesetzt. Da jedoch vor und während der Pfeilerzersetzung die benachbarten Abbauhohlräume bereits mit Versatz er- -füllt wurden, kann es trotzdem nicht zu einer Pfeilerzer-
o0 .störung kommen, sondern das Hangende senkt sich allmählich auf den Versatz und den zersetzten Pfeiler ab.-Dabei ::'· werden beide porösen Körper allmählich verdichtet. Die ' .' zeltgleiche Kompensation der verringerten Tragfähigkeit der Pfeiler durch den unmittelbar angrenzenden Versatz
oc bildet einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung. Am Ende der. Versatzphase ist ein Grubenfeld vorhanden, das
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im Bereich der ehemaligen Abbaue mit Versatz,im Bereich der ehemaligen Pfeiler mit Zersetzungsruckstand des Carnallititsverfüllt ist, wobei im letzteren der Wertstoff KCl in angereichertem Zustand enthalten ist. Beide Körper stellen ein zusammenhängendes Gebirgsmassiv mit einem bestimmten Porenvolumen dar. Das Porenvolumen wird zu einem erheblichen Teil mit Spülflüssigkeit erfüllt sein bzw. mit einer durch die erfolgte Zersetzung wesentlich höher an MgCl2 gesättigten Lösung.
Ein derartig erfülltes Grubenfeld kann in einer sekundären Abbauphase wieder aufgewältigt werden, ohne daß . sich grundsätzliche Probleme der geomechanischen Beherrschung ergeben. Zunächst muß im tiefsten Teil des Baufeldes eine Strecke vorgetrieben und damit ein Abfluß der im Baufeld noch'vorhandenen Flüssigkeit eingeleitet werden. Nachdem ein ausreichender JTüssigkeitsabzug erfolgt ist, kann der eigentliche Pfeilerrückbau erfolgen. Dabei muß zwangsläufig der bereits eingebrachte Yersatz durchörtert werden, der nach erreichter Austrocknung eine ausreichende Standfestigkeit besitzt. Das Versatzmaterial kann dabei in Abbauhohlräumen der sekundären Gewinnung im gleichen Baufeld verkippt werden. Im Grubenbetrieb kann dieses Verfahren für folgende Aufgaben eingesetzt Werden.
Ό 25 Gewinnung der in den Pfeilern bereits abgebauter Feldesteile enthaltenen LagerStättenvorräte. Der Erzielung ge-. ringer Abbauverluste in neu in Verhieb genommenen Baufeldern. Beim nachträglichen Abbau der derzeitigen Baustreif entrennpf eiler , nachdem beiderseits des Baustreifen-. 3o-'- . trennpfeilers ..ein-Pfeilerrückbau erfolgt ist.. Für, die. ; .. Schaffung künstlicher Baustreifentrennprofile durch den Versatz bestimmter Abbaustreifen und damit für die geomechanische Parzellierung des Grubenfeldes.
. Die Erfindung wird im folgenden Ausführungsbeispiel und an Hand der beifolgenden.Zeichnungen näher erläutert.
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Ausführungsbeispiel
In einem im Kuxzpfeilerorterbau mit standsicheren Pfeilern abgebautem Abbaufeld wird Spülversatz eingebracht, wobei eine an MgGIp ungesättigte Spülflüssigkeit 2 verwendet und über dem Versatzmassiv 1 angestaut wird. Durch den intensiven, durch Bohrlöcher 4 im Pfeiler, noch verstärkten Kontakt der Flüssigkeit 2 mit dem Pfeiler 3 wird der Carnallit im Pfeiler zunächst im unteren Pfeilerbereich 5 zersetzt. Mit fortschreitendem Versatzeinbringen verschiebt sich der Bereich der Anstauung von Spülflüssigkeit und.damit der Pfeilerzersetzung allmählich nach oben.
( Pig» 1 )
Nach Abschluß der Verspülung besteht das Baufeld aus weitgehend zersetztem Pfeilermaterial 5> das allseitig vom Yersatzmassiv 1 umgeben wird. Lufterfüllte Hohlräume 6 über der Versatzoberfläche sind in zunächst geringem Umfang vorhanden, werden jedoch durch die Absenkung des Hangenden allmählich geschlossene ( Fig. 2 ) Bei der Wiederaufwältigung wird zunächst im tiefsten Teil des Abbaufeldes eine Strecke 7 vorgetrieben, mit der abwechselnd der eingebrachte Versatz 1 und die zersetzten Pfeiler 5 durchörtert werden. Diese Strecke dient zunächst zum Flüssigkeitsablauf aus dem Versatzmassive Nachdem eine ausreichende Entwässerung erreicht ist, werden Abbaustrecken 8 aufgefahren und von diesem Querörter 9 in die Pfeiler aufgefahren. Das bei der Durchörterung des Versatzmassivs anfallende Haufwerk wird als sekundärer Versatz 1o in diese Querörter verkippt. ( Fig« 3 )

Claims (1)

  1. 23 132 8 4
    Erfindungsanspruch
    1. Verfahren zur bergmännischen Gewinnung von Carnallit, der in den Abbaupfeilern gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß.gleichzeitig mit dem Einbringen des ^ Versatzes eine Pfeilerzersetzung durch die an MgGIp
    ungesättigter Spülflüssigkeit erfolgt, wobei der i'/ertstoff EGl im Pfeiler angereichert und in einer Pfeilerrückbauphase nachträglich gewonnen wird.
    /j-0 2« Verfahren zur bergmännischen Gewinnung von Carnallit nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Pfeilerrückbau auch in bereits abgebauten Meldestellen erfolgt und durch Schaffung versetzter Baustreifen eine nachträgliche geomechanische Parzellierung des Grubenfeldes ermöglicht wird·
    Hierzu <& Seiten Zeldinungen
    231328 4
    Erfindungsanspruch
    1· Verfahren zur bergmännischen Gewinnung von Carnallit, der in den Abbaupfeilern gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Einbringen des Versatzes eine Pfeilerzersetzung durch die an MgCIp
    ungesättigter Spülflüssigkeit erfolgt, wobei der Wertstoff XCl im Pfeiler angereichert und in einer Pfeilerrückbauphase nachträglich gewonnen wird.
    /J0 2, Verfahren zur bergmännischen Gewinnung von Carnallit nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Pfeilerrückbau auch in bereits abgebauten Feldesteilen er-) ' '-folgt und durch Schaffung versetzter Baustreifen eine nachträgliche geomechanische Parzellierung des Grubenfeldes ermöglicht wird.
    Hierzu .^.....Seiten Zeichnungen
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010022004A1 (de) * 2010-05-29 2011-12-01 Gts Grube Teutschenthal Sicherungs Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Nutzung von Restvorräten in der Nachbetriebsphase von Kaligruben

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010022004A1 (de) * 2010-05-29 2011-12-01 Gts Grube Teutschenthal Sicherungs Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Nutzung von Restvorräten in der Nachbetriebsphase von Kaligruben
DE102010022004B4 (de) * 2010-05-29 2011-12-29 Gts Grube Teutschenthal Sicherungs Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Nutzung von Restvorräten in der Nachbetriebsphase von Kaligruben

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