DD242247A1

DD242247A1 - METHOD FOR THE GREATER EVALUATION OF NATURAL MATERIALS WITH LOW AMOUNT VALUES

Info

Publication number: DD242247A1
Application number: DD28255985A
Authority: DD
Inventors: Detlef Ulandowski; Andreas Wunderlich; Christian Bergmann; Lothar Krausse; Hans Boehmer
Original assignee: Deuben Braunkohlenwerk
Priority date: 1985-11-07
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1987-01-21
Also published as: DD242247B5

Abstract

Mit dem Verfahren zur grossraeumigen Entwaesserung von Erdstoffen mit niedrigen Durchlaessigkeitsbeiwerten wird eine Entwaesserung bzw. ein Trockenlegen von erdfeuchten oder wassergesaettigten, schwerentwaesserbaren, nicht tragfaehigen Erdstoffen grosser raeumlicher Ausdehnung und Maechtigkeit erreicht. Das Ziel der Erfindung besteht in der Vorbereitung von Kippen aus Lockergestein oder industriellen Absetzanlagen aus verspueltem Kohlenstaub oder und Kraftwerksasche zum Abtragen durch im Braunkohlentagebau eingesetzter Grossgeraete- und Foerdertechnik zur Nutzung unter und in Randbereichen solcher Kippen oder industrieller Absetzanlagen anstehenden Braunkohlenvorraete. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das zur Entwaesserung bzw. zum Trockenlegen von schwerentwaesserbarem Erdstoff an sich bekannte Vakuumverfahren als kombiniertes Vakuum-Druckluftverfahren angewendet wird und die Vakuumanlage und die Druckluftanlage am tiefsten Punkt der dazu notwendigen Filterbrunnen und Steckfilter, welcher ueber eine bergmaennisch aufzufahrende Entwaesserungsstrecke erreicht wird, angeschlossen werden und so eine Tiefenwirkung erzielt wird, die von der Lage der Entwaesserungsstrecke und nicht von den technischen Moeglichkeiten der Wasserhebung in Vakuumbrunnen abhaengig ist.The process for the large-scale drainage of natural materials with low permeability coefficients leads to a drainage or drainage of earth-moist or water-saturated, difficult-to-treat, unsustainable, large-scale geological expansion and naturalness. The aim of the invention is the preparation of dumping from loose rock or industrial settling of gespueltem coal dust or power plant ash for removal by lignite used in large scale and Foerdertechnik for use under and in margins of such dumps or industrial settling pending lignite Vorraete. According to the invention, the object is achieved by using the vacuum method known per se for the drainage or draining of heavy-preachable material as a combined vacuum-compressed air method and the vacuum system and the compressed-air system at the lowest point of the filter wells and plug-in filters required for this purpose Drainage distance is reached, connected and so a depth effect is achieved, which is dependent on the location of the Entwaesserungsstrecke and not the technical possibilities of water elevation in vacuum wells.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung bei der Entwässerung von Lockergestein in Kippen, Mischbodenkippen und industriellen Absetzanlagen mit Kohlenstaub und Kraftwerksasche aus der Entstaubung, die naß verkippt oder verspült wurden bzw. die durch Anstieg des Grundwasserspiegels wassergesättigt sind, insbesondere im Braunkohlentagebau zur Vorbereitung des Abtragens dieser Kippen bzw. Absetzanlagen mittels Großgerätetechnik des Braunkohlentagebaues zur Nutzung darunter oder in Randbereichen anstehender Braunkohlenvorräte.The invention finds application in the drainage of loose rock in tipping, mixed soil dumping and industrial settling plants with coal dust and power plant ash from dedusting, which were wet tilted or flushed or are saturated by rising groundwater level, especially in lignite mining to prepare for the removal of these butts or Landfill by means of large-scale equipment of lignite opencast mining for use below or in the outskirts of upcoming brown coal inventories.

Characteristic of the known technical solutions

Bekannt ist nach der OS 2323537 ein Verfahren und Einrichtung zur Absenkung des Gnjndwasserspiegels, mit welchem durch Einspülen eines Mantelrohres in den zu entwässernden Boden und des späteren Anschlusses an ein Vakuum eine Entwässerungswirkung bis Teufe 12,5m beschrieben ist. Diese geringe Tiefenwirkung reicht für eine Entwässerung von großräumig und großer Mächtigkeit abgelagertem, schwerentwässerbarem Erdstoff, die mit Großgerätetechnik des Braunkohlentagebaues abgebaut werden sollen, nicht aus bzw. müßte in mehreren Etagen erfolgen, wodurch hohe Aufwendungen, Zeitverzögerungen und damit Leistungseinschränkungen entstehen. Die PS 126428 beschreibt ein Verfahren zur Abriegelung von Tagebauen, Baugruben und dergleichen, mit dessen Hilfe überkleinkalibrige Bohrungen ein gasförmiges Medium unmittelbar über dem Liegenden einer flüssigkeitsführenden Schicht eingebracht wird und somit eine Abriegelung der zuströmenden Flüssigkeit erreicht werden soll. Dieses Verfahren bedingt eine Begrenzung der flüssigkeitsführenden Schicht im Liegenden wie im Hangenden durch bindigen Boden, so daß eine Anwendung in Kippenböden nicht möglich ist. In der PS 203349 wird ein Verfahren zur Abriegelung von Grundwasserzuflüssen mittels pneumatischer Brunnengalerie beschrieben, durch welche eine Verdrängung des einer Baugrube zufließenden Wassers mittels Druckluft erzielt wird. Dieses Verfahren dient der Abriegelung von Grundwasserzuflüssen und ist nicht für eine großräumige Entwässerung geeignet. Das Einleiten von Preß- bzw. Druckluft zwischen einem hangenden und einem liegenden Wasserstauer über Pegelbohrungen bei der Entwässerung von wasserführenden Schichten ist entsprechend der DL-PS 40087 bekannt. Dadurch wird eine, höhere Fließgeschwindigkeit in der wasserführenden Schicht und eine schnellere Wasserabgabe an die Brunnenriegel erreicht. Das Verfahren ist nicht geeignet bei schwerentwässerbaren Erdstoffen, wenn über die Filterbrunnen, denen das Wasser zugeführt werden soll, keine Entwässerung erreicht wird.Known according to the OS 2323537 a method and device for lowering the Gnjndwasserspiegels, with which by drowning a jacket tube in the soil to be drained and the subsequent connection to a vacuum, a drainage effect to depths 12.5m is described. This low depth effect is sufficient for a drainage of large-scale and large thickness deposited, schwerentwässerbarem earth, which are to be mined with large equipment technology of lignite mining, not or should be done in several floors, resulting in high expenses, time delays and performance limitations. The PS 126428 describes a method for the closure of opencast mines, excavation pits and the like, with the help of small-caliber holes a gaseous medium is introduced directly above the footwall of a liquid-conducting layer and thus a closure of the inflowing liquid to be achieved. This method requires a limitation of the liquid-conducting layer in the horizontal and hanging wall through cohesive soil, so that an application in tilting floors is not possible. In PS 203349 a method for the closure of groundwater inflows by means of pneumatic well gallery is described, through which a displacement of the water flowing into a pit is achieved by means of compressed air. This method is used to block groundwater inflows and is not suitable for large-scale drainage. The introduction of compressed air or compressed air between a hanging and a lying Wasserstauer about level holes in the drainage of water-bearing layers is known according to the DL-PS 40087. This achieves a higher flow rate in the water-bearing layer and a faster delivery of water to the well bolts. The process is not suitable for heavily drained soil if drainage is not achieved through the filter wells to which the water is to be supplied.

In der Praxis der Entwässerung von Braunkohlentagebauen ist der Einsatz von Fallfiltern und Steckfiltern mit dem freien Auslauf des über die Schwerkraftwirkung erschroteten Wässern in Verbindung mit Entwässerungsstrecken ins Braunkohlenflöz bekannt und in der Fachliteratur (Lehrbuch des Braunkohlentagebaues von em. ο. Prof. Dipl.-Berging. Dr. Ing. e. h. K. Kegel, Verlag von Wilhelm Knapp, Halle (Saale) 1953 S. 309/310; Freiberger Forschungsheft A402 Tagebau VEB Deutscher Verlag f. Grundstoffindustrie Leipzig 1967, Vortrag zu „Methoden und Ergebnisse von Kippenentwässerungen in der Tagebaupraxis" S.63/64 v. H. Matschaku. H.Schneckenberg, Freiberg; Braunkohlenbergbau, Anleitungen f. Planung und Betrieb II, Aufschlußentwässerung S. 50-56 Verlag Technik Berlin und Braunkohlentiefbau Fachbuchverlag GMBH Leipzig 1953 S.96-103 v. Berging. Ludwig Dehne) dargelegt. Diese Entwässerungsmethoden setzen gute Durchlässigkeitsbeiwerte des Erdstoffes voraus und sind in der beschriebenen und praktizierten Art und Weise für schwerentwässerbare Erdstoffe nicht anzuwenden.In the practice of dewatering lignite opencast mines is the use of drop filters and plug-in filters with the free outlet of the gravitationally impacted water in connection with drainage routes in brown coal seam known and in the literature (textbook of lignite mining of em. Ο Prof. Dipl.-Berging Dr. Ing., K. Kegel, Verlag von Wilhelm Knapp, Halle (Saale) 1953 pp. 309/310; Freiberg Research Bulletin A402 Opencast mine VEB German publishing house for basic industry Leipzig 1967, lecture on "Methods and results of tilted drainage in opencast mining practice "S.63 / 64 v. H. Matschaku H.Schneckenberg, Freiberg, lignite mining, instructions for planning and operation II, digestion drainage pp. 50-56 Verlag Technik Berlin and lignite mining specialist book publisher GMBH Leipzig 1953 p.96-103 v.. Berging, Ludwig Dehne) These drainage methods require good permeability coefficients of the earth and are in the described u nd practiced way for heavily drained soil not apply.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, daß erdfeuchte oder wassergesättigte schwerentwässerbare nicht tragfähige Erdstoffe großer räumlicher Ausdehnung und Mächtigkeit entwässert bzw. trocken gelegt werden und damit die Tragfähigkeit, Baggerbarkeit und Transportfähigkeit des Erdstoffes erreicht wird, damit ein Abtrag mit im Braunkohlentagebau für die Baggerung von Lockergestein eingesetzten Großgeräten und der dazu gehörigen Transporteinrichtungen möglich ist, wodurch hohe Leistungen und Effektivitäten erreichbar sind, der Abtrag derartiger Erdstoffe in den durchgängigen Abbau von Tagebauen eingeordnet werden kann und die Nutzung von bisher nicht gewinnbaren Rohstoffen, die in Randbereichen oder unter industriellen Absetzanlagen und Kippen anstehen, zu ermöglichen.The aim of the invention is that dewatered or water-saturated schwerentwässbarer non-viable earths of great spatial extent and thickness are drained or dry and thus the carrying capacity, drydability and transportability of the soil is achieved, thus erosion with lignite mining for the dredging of loose rock used large equipment and the associated transport facilities is possible, which high performance and effectiveness can be achieved, the removal of such materials can be classified in the continuous mining of opencast mining and the use of previously unknowable raw materials that are pending in edge areas or under industrial settling and tilting to enable.

Explanation of the essence of the invention

Bei dem Verfahren zur großräumigen Entwässerung von Erdstoffen mit niedrigen Durchlässigkeitsbeiwerten handelt es sich um ein kombiniertes Vakuum-Druckluft-Verfahren, welches über an sich bekannte Filterbrunnen, die als Fallfilter wirken, und Steckfilter, die gegenüber der Atmosphäre und großporigen Erdstoffen abgedichtet sind, in einer bergmännisch aufzufahrenden Entwässerungästrecke enden und an deren tiefsten Punkt wahlweise eine Vakuumanlage oder Druckluftanlage angeschlossen ist und somit die Entwässerung oder das Trockenlegen eines erdfeuchten oder wassergesättigten schwerentwässerbaren nicht tragfähigen Erdstoffes durch Vakuum einerseits und andererseits durch hohen Druck erwirkt wird und die Grundwasserabsenkung bzw. das Trockenlegen desErstoffesvon der Höhenlage der Entwässerungsstrecke und nicht von der geringen möglichen Hubhöhe des Wassers im Vakuumbrunnen bestimmt wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß:The method for the large-scale drainage of low permeability materials is a combined vacuum-compressed air process, which is known per se known filter wells acting as a drop filter and plug-in filters, which are sealed against the atmosphere and large-pored materials in one drainage or mining at its lowest point either a vacuum system or compressed air system is connected and thus the dewatering or drying of a humid or water-saturated difficult-to-drainable non-viable soil by vacuum on the one hand and on the other hand is achieved by high pressure and the lowering of groundwater or the desiccant of the Height of the drainage path and not determined by the low possible lifting height of the water in the vacuum well. According to the invention the object is achieved in that:

— die Vakuumanlage nicht wie bekannt am Filteransatzpunkt auf der Geländeoberfläche, sondern am tiefsten Punkt des Filters angeschlossen wird und somit das durch den Einfluß des Vakuums frei werdende Wasser ohne Einfluß der möglichen Hubhöhe abgeführt werden kann, und das Druckgefälle unterstützt durch die Schwerkraft optimal genutzt wird,- The vacuum system is not known as the filter attachment point on the terrain surface, but at the lowest point of the filter is connected and thus the released by the influence of the vacuum water can be dissipated without influence of the possible lifting height, and the pressure gradient is supported by gravity optimally used .

— die Wirkung des Vakuum unterstützt wird durch den Aufbau einer Überdruckzone im Erdstoff, indem über Filter Druckluft in den Erdstoff gepreßt wird und damit eine Verdrängung des Wassers erfolgt, und daß diese Druckluft so lange zugeführt wird, bis sich Wirkungen auf die Stabilität des Vakuums zeigen,- The effect of the vacuum is assisted by the construction of an overpressure zone in the earth by compressed air is pressed into the soil through filters and thus a displacement of the water, and that this compressed air is supplied until effects on the stability of the vacuum show .

— die Filter entsprechend der durch den Betrieb erreichten Entwässerungswirkung unter Vakuum oder Druckluft betrieben werden können,The filters can be operated under vacuum or compressed air according to the dewatering effect achieved by the operation,

— die Filter vom Gelände aus bis auf die geplante Höhenlage der Entwässerungsstrecke gebohrt, gegen die Atmosphäre und gut durchlässige Erdstoffe (Grundwasserleiter) abgedichtet, im zu entwässernden Erdstoff mit einem Filtermantel ausgebaut und über das bergmännische Auffahren einer Entwässerungsstrecke zugängig gemacht werden,- The filters are drilled from the ground up to the planned altitude of the drainage section, sealed against the atmosphere and well drained soil (aquifers), removed in the drained soil with a filter casing and made accessible via the mining approach a drainage section,

— durch die Lage des Anschlusses der Vakuum- bzw. Druckluftanlage in den Filtern kein Einbau voh Wasserhebungsanlagen notwendig ist und damit keine Begrenzung der Absenktiefe des Grundwasserspiegels aus der möglichen Hubhöhe bekannter Wasserhebungsanlagen eintritt.- Due to the location of the connection of the vacuum or compressed air system in the filters no installation voh Wasserhebungsanlagen is necessary and thus no limitation of the lowering depth of the groundwater level from the possible lifting height known Wasserhebungsanlagen occurs.

Zur optimalen Wirkung des Vakuums bzw. der Verdrängung des Wassers durch Druckluft Steckfilter von der Entwässerungsstrecke aus in den zu entwässernden Erdstoff hoch gebohrt und gegen die Atmosphäre abgedichtet werden und am Ansatzpunkt des Steckfilters, also am tiefsten Punkt, die Vakuum- bzw. Druckluftanlage angeschlossen wird.For optimal effect of the vacuum or the displacement of the water by compressed air plug-in filter from the drainage section from high drilled in the soil to be drained and sealed against the atmosphere and at the point of insertion of the plug filter, so at the lowest point, the vacuum or compressed air system is connected ,

Bei relativ günstigen Druchlässigkeitsbeiwerten des zu entwässernden Erdstoffes kann das erfindungsgemäße Verfahren auch als reines Vakuumverfahren zur Anwendung kommen.At relatively low Druchlässigkeitsbeiwerten the material to be dehydrated, the inventive method can also be used as a pure vacuum method.

Durch die große Tiefen- und Breitenwirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei fehlender Tragfähigkeit des Erdstoffes für das Bohren von Filtern ein schrittweises Herstellen der Filter entsprechend der erreichten Entwässerungswirkung vorgenommen werden und somit zur Gesamtentwässerung führen.Due to the large depth and width effect of the method according to the invention can be carried out in the absence of sustainability of the soil for drilling filters, a gradual manufacture of the filter according to the achieved drainage effect and thus lead to total drainage.

Durch die Komplexität und Variierbarkeit des Verfahrens können schwerentwässerbare Erdstoffe großer Mächtigkeit in einem Arbeitsgang entwässert werden.Due to the complexity and variability of the process, heavily drained, high-grade earths can be dewatered in one operation.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist inThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing is in

Fig. 1: das Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem angenommenen Schichtenaufbau des Gebirges 1 und in Fig. 2: die Systematik der schrittweisen Stabilisierung von einem erdfeuchten, wassergesättigten, schwerentwässerbaren nicht tragfähigen Erdstoff großer räumlicher Ausdehnung und Mächtigkeit sowie das notwendige Entwässerungsstreckensystem schematisch dargestellt.Fig. 1: the scheme of the method according to the invention in an assumed layer structure of the mountains 1 and in Fig. 2: the scheme of the stepwise stabilization of a humid, water-saturated, difficult-to-drainable non-sustainable earth large spatial extent and thickness and the necessary drainage system shown schematically.

Das Verfahren zur großräumigen Entwässerung von Erdstoffen 2 mit niedrigen Durchlässigkeitsbeiwerten besteht in der Kombination von an sich bekannten Filterbrunnen 3, die als Fallfilter 4 oder Druckfilter 5 genutzt werden, Steckfiltern 6 und einer bergmännisch in einem Braunkohlenflöz 7 aufzubohrenden Entwässerungsstrecke 8 und einem System von Vakuum- 9 und Druckluftanlagen 10, die am tiefsten Punkt 11 der Filter 3 an diese über Ventile 12 und Rohrleitungen 13 angeschlossen werden. Die Filterbrunnen 3 werden vom Gelände 14 aus mit bekannten Bohrverfahren bis auf die geplante Höhenlage der Entwässerungsstrecke 8 niedergebracht und entsprechend vorgegebener Parameter ausgebaut. Dabei sind neben der Filterbrunnensäule 15 und dem Filterkiesmantel 16 die Abdichtungszonen 17 gegenüber der Atmosphäre und gegebenenfalls vorhandenen Grundwasserleitern 18 mit besonderer Sorgfalt herzustellen, damit negative Einflüsse auf den Aufbau und die Stabilität des Vakuums vermieden werden. Dies gilt auch für die Verteilung der Druckluft.The method for the large-scale drainage of natural materials 2 with low permeability coefficients consists in the combination of known filter wells 3, which are used as a fall filter 4 or pressure filter 5, plug-in filters 6 and a drainage path 8 to be drilled by mining in a brown coal seam 7 and a system of vacuum 9 and compressed air systems 10, which are connected at the lowest point 11 of the filter 3 to this via valves 12 and pipes 13. The filter wells 3 are drilled from the terrain 14 with known drilling methods up to the planned altitude of the drainage section 8 and expanded according to predetermined parameters. In this case, in addition to the filter well column 15 and the filter gravel jacket 16, the sealing zones 17 with respect to the atmosphere and optionally existing aquifers 18 with particular care to produce, so that negative influences on the structure and the stability of the vacuum can be avoided. This also applies to the distribution of compressed air.

Die Entwässerungsstrecke 8 wird nach dem Bohren der Filterbrunnen 3 von einer offenen Baugrube bzw. einem Tagebau oder von einem zu teufenden Schacht aus aufgefahren, um die Sicherheit zu gewährleisten. Nach dem Erreichen der Filterbrunnen 3 werden diese geöffnet und mit zwei Anschlüssen und je einem Ventil 12 für Vakuum oder Druckluft versehen und an das jeweilige Rohrleitungsnetz 13 angeschlossen. Zur Unterstützung der Wirkungen der Fall-4 oder Druckfilter 5 können von der Entwässerungsstrecke 8 aus sogenannte Steckfilter 6 nach oben bis in den zu entwässernden Erdstoff 2 gebohrt, ebenfalls mit Abdichtungszonen 17 gegenüber der Atmosphäre versehen und entsprechend der gewünschten Wirkung am tiefsten Punkt 11 Ventile 12 eingebaut und an das jeweilige Rohrleitungsnetz 13 angeschlossen werden.The drainage section 8 is driven after drilling the filter wells 3 from an open excavation pit or an open pit or from a shaft to be dug to ensure safety. After reaching the filter wells 3, these are opened and provided with two connections and one valve 12 each for vacuum or compressed air and connected to the respective pipeline network 13. To support the effects of the case-4 or pressure filter 5 so-called plug-in filter 6 can be drilled from the drainage section 8 up into the soil to be drained 2, also provided with sealing zones 17 to the atmosphere and corresponding to the desired effect at the lowest point 11 valves 12th installed and connected to the respective pipeline network 13.

Die Abteilung des dem zu entwässernden Erdstoff 2 entzogenen Wassers kann über Rohrleitung 19 oder in einem offenen Graben (bergmännisch = Rösche) 20 in der Sohle des Streckenprofils 21 der Entwässerungsstrecke 8 erfolgen. Zum Erreichen einer Tragfähigkeit im zu entwässernden Gebiet 22 für den Einsatz der zum Bohren der Filterbrunnen 3 notwendigen Bohrausrüstung, ist vom sicheren Standort 23 aus mit den Bohrarbeiten zu beginnen, diese Filterbrunnen 24 über das Entwässerungsstreckensystem 25, welches von der offenen Baugrube oder einem Tagebau aus aufgefahren wird, anzufahren und zu betreiben. Nach erzielter Verbesserung der Tragfähigkeit sind die Filterbrunnenbohrungen 26,27,28 schrittweise über das gesamte zu entwässernde Gebiet 22 entsprechend vorgegebenen Abständen niederzubringen.The department of the water to be drained Erdstoff 2 withdrawn via pipe 19 or in an open trench (miner = Rösche) 20 in the sole of the route profile 21 of the drainage section 8 done. To achieve a capacity in the area to be drained 22 for the use of necessary for drilling the filter wells 3 drilling equipment is to begin from the safe location 23 from the drilling, these filter wells 24 via the drainage system 25, which from the open pit or an open pit is driven up, start and operate. After the improvement in the carrying capacity has been achieved, the filter well bores 26, 27, 28 are to be brought down step by step over the entire area 22 to be dewatered in accordance with predetermined intervals.

Claims

Invention claim:

1. A method for the large-scale drainage of earth (2) with low permeability coefficients, characterized in that for dewatering or for draining schwerentwässerbarem earth (2) per se known vacuum method is used as a combined vacuum-compressed air method and the vacuum system (9) and the compressed air system (10) at the lowest point (11) of the necessary and known filter wells (3) and plug-in filter (6) are connected via a drainage path (8) to be driven up by mining.

2. According to point 1, characterized in that the combined method is also to be used as a pure vacuum method.

3. According to items 1 and 2, characterized in that no drainage systems in the filter well (3) are necessary for the removal of the water to be drained from the soil (2).

4. According to item 1-3, characterized in that the filter wells (3) are not only at the point of approach on the site (14) to seal against the atmosphere, but also at the lowest point (11).

5. According to items 1-4, characterized in that the filter wells (3) can be used according to the course of the dewatering effect either as a drop filter (4) or as a pressure filter (5).

6. According to point 1-5, characterized in that known plug-in filter (6) are sealed against the atmosphere and work with vacuum or compressed air.