DD256988A3

DD256988A3 - CONTOUR PROTECTION FOR UNDERGROUND PITING

Info

Publication number: DD256988A3
Application number: DD28360985A
Authority: DD
Inventors: Guenter Meier; Lothar Renneberg; Harry Herzog
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1985-12-03
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1988-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Konturenschutz fuer untertaegige Grubenbaue in mittelfestem bis muerbem Gestein, das ueber eine absandende und/oder oberflaechlich verunreinigte Kontur verfuegt. Das Ziel der Erfindung ist es, Absandungen in derartigen Grubenbauen zu verhindern, um die Sauberkeit und die Betriebssicherheit von Maschinen und Einrichtungen zu gewaehrleisten. Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Konturenschutz fuer untertaegige Grubenbaue zu entwickeln, der einen dauerhaften Verbund mit dem Gestein und eine weitgehend natuerliche Luft- und Wasserdurchlaessigkeit gewaehrleistet. Erfindungsgemaess wird die technische Aufgabe dadurch geloest, dass der Konturenschutz aus einer ersten Schicht eines Wasserglas-Formamid-Gemisches mit einem Wasserglasanteil von 70 bis 90% und einem Formamidanteil von 10 bis 30% und die zweite Schicht aus einem Spritzmoertel mit einem Kalkbinderanteil von 4 bis 21% besteht.The invention relates to a contour protection for underground mine work in medium to muerbem rock, which has an outgoing and / or superficially contaminated contour. The aim of the invention is to prevent sedimentation in such mines to ensure the cleanliness and operational safety of machinery and equipment. The technical object of the invention is to develop a contour protection for underground mine work, which ensures a permanent bond with the rock and a largely natural air and water permeability. According to the invention the technical object is achieved in that the contour protection of a first layer of a water glass-formamide mixture having a water glass content of 70 to 90% and a formamide content of 10 to 30% and the second layer of a Spritzmoertel with a Kalkbinderanteil of 4 to 21% exists.

Description

Characteristic of the known state of the art

Beim Auffahren von untertägigen Hohlräumen in mittelfestem bis mürbem Gestein mit absandender und/oder verwitterter und/oder oberflächlich verunreinigter Kontur wird generell ein Konturenschutz gefordert, um die an der Oberfläche des Gesteins vorsichgehenden Absandungen zu verhindern, die die Sauberkeit und damit die Betriebssicherheit von Maschinen und Einrichtungen stark beeinträchtigen.When driving up from underground cavities in medium to friable rock with sanding and / or weathered and / or superficially contaminated contour generally a contour protection is required to prevent vorsichgehenden on the surface of the rock outings, the cleanliness and thus the reliability of machinery and Strongly affect facilities.

Aus dem Stand der Technik sind eine ganze Reihe von Lösungen bekannt, mit denen durch das Einbringen eines Ausbaues in die untertägigen Grubenbaue zugleich ein Konturenschutz erreicht wird.From the state of the art, a whole series of solutions are known with which by introducing an expansion in the underground mine mines at the same time a contour protection is achieved.

So ist aus der DE-OS 31 27453 ein Streckenausbau im Berg-und Tunnelbau bekannt, bei dem eine Vorkonsolidierung durch eine Außenschale, insbesondere aus einem Spritzbeton bzw.-mörtel, vorgesehen ist. Der Vorkonsolidierung schließt sich eine aus einem Zweikomponenten-Kunststoff bestehende wasserabweisende Zwischenschicht an, auf der eine aus Spritzbeton bestehende Innenschale angeordnet ist.Thus, from DE-OS 31 27 453 a route expansion in mining and tunneling known in which a Vorkonsolidierung by an outer shell, in particular from a shotcrete or mortar, is provided. The preconsolidation is followed by a water-repellent intermediate layer consisting of a two-component plastic, on which an inner shell consisting of shotcrete is arranged.

In der DE-OS 3342212 wird eine Auskleidung für Bauräume beschrieben, die aus einer Dichtungsschicht eines schnell reagierenden Zweikomponenten-Kunststoffes besteht, die unmittelbar auf dem Gebirge angeordnet und auf der eine Spritzbetonschicht aufgebracht ist.In DE-OS 3342212 a lining for installation spaces is described which consists of a sealing layer of a fast-reacting two-component plastic, which is arranged directly on the mountains and on which a shotcrete layer is applied.

Die beschriebenen Lösungen erweisen sich in untertägigen Grubenbauen mit absandender und/oder verwitterter und/oder zum Teil stark verunreinigter Oberfläche als nachteilig. Vor allem in Grubenbauen, die mit Kraftfahrzeugen befahren werden, lagern sich an der Gesteinsoberfläche Stoffe mit hydrophoben Eigenschaften ab. Diese sind in den Abgasen der Kraftfahrzeuge enthalten und bilden auf der Gesteinsoberfläche eine Schicht, die die Anwendung der in der DE-OS 3127453 und DE-OS 3342212 beschriebenen Lösungen verhindert.The solutions described prove to be disadvantageous in underground mining with sanding and / or weathered and / or sometimes heavily contaminated surface. Especially in mine workings, which are driven by motor vehicles, substances with hydrophobic properties are deposited on the rock surface. These are contained in the exhaust gases of motor vehicles and form a layer on the rock surface, which prevents the application of the solutions described in DE-OS 3127453 and DE-OS 3342212.

Durch die Hydrophobie der Abgasbeläge wird ein direkter Kontakt zwischen dem absandenden und/oder verwitterten Gestein und dem aufgetragenen Zweikomponenten-Kunststoff unterbunden. Zusätzlich wirkt deraufgebrachte Spritzbeton in Verbindung mit dem Zweikomponenten-Kunststoff und den hydrophoben Stoffen als feuchtestauende Schicht. Der Spritzbeton unterliegt beim Abbinden hohen Zugspannungen, die durch den Untergrund kompensiert werden müssen. Diese Kompensation erfolgt jedoch auf Grund des unzureichenden Verbundes mit dem Untergrund nur unvollständig, so daß es zu Rissen in der Spritzbetonschicht kommen kann. Die feuchtestauende Wirkung der aufgetragenen Schichten auf dem absandenden und/oder verwitterten und/oder oberflächlich verunreinigten Gestein hat zur Folge, daß sich zwischen Gestein und den Schichten zusätzlich Hohlräume bilden, die ein Abschalen der aufgetragenen Schichten begünstigen.Due to the hydrophobicity of the exhaust linings direct contact between the sands and / or weathered rock and the applied two-component plastic is prevented. In addition, the applied shotcrete in combination with the bicomponent plastic and hydrophobic materials acts as a moisture retaining layer. The shotcrete is subject to high tensile stresses during setting, which must be compensated by the substrate. However, this compensation is due to the insufficient bond with the substrate only incomplete, so that it can cause cracks in the shotcrete layer. The damp-accumulating effect of the applied layers on the sands and / or weathered and / or superficially contaminated rock has the consequence that additional cavities form between the rock and the layers, which promote scaling of the applied layers.

Object of the invention

DasZiel der Erfindung besteht darin, die Sauberkeit und die Betriebssicherheit von Maschinen und Einrichtungen in untertägigen Grubenbauen mit absandender und/oder verwitterter und/oder oberflächlich verunreinigter Kontur zu erhöhen.The aim of the invention is to increase the cleanliness and operational safety of machines and equipment in underground mining operations with an outgoing and / or weathered and / or superficially contaminated contour.

Explanation of the essence of the invention

Dietechnische Aufgabe der Erfindung ist es, einen Konturenschutz für untertägige Grubenbaue in absandendem und/oder verwittertem Gestein mit verunreinigter Oberfläche, insbesondere durch Abgase von Kraftfahrzeugen verunreinigter Kontur, zu entwickeln, der einen dauerhaften Verbund mit dem Gestein und eine weitgehend natürliche Luft- und Wasserdurchlässigkeit aufweist.Dietechnische object of the invention is to develop a contour protection for underground mines in sanding and / or weathered rock with contaminated surface, especially by exhaust gases from motor vehicles contaminated contour, which has a permanent bond with the rock and a largely natural air and water permeability ,

Für den Konturenschutz findet ein zweischaliger Aufbau Anwendung, bei dem unmittelbar auf dem Gestein eine erste Schicht und darauf eine zweite Schicht angeordnet ist. Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Schicht aus einem Wasserglas-Formamid-Gemisch mit einem Wasserglasanteil von 70 bis 90% und einem Formamidanteil von 10-bis 30%, vorzugsweise 80% Wasserglas und 20% Formamid, und die zweite Schicht aus einem Spritzmörtel mit einem Kalkbinderanteil von 4 bis 21 %, vorzugsweise 17 bis 21 %, besteht.For contour protection, a two-shell construction is used in which a first layer and a second layer are arranged directly on the rock. The technical object is achieved in that the first layer of a water glass-formamide mixture having a water glass content of 70 to 90% and a formamide content of 10 to 30%, preferably 80% water glass and 20% formamide, and the second layer from a sprayed mortar with a lime binder content of 4 to 21%, preferably 17 to 21%.

Das Wasserglas-Formamid-Gemisch löst die hydrophoben Verunreinigungen und dringt in das poröse Gestein ein, wo es dann erhärtet. Durch die Tränkung des Gesteins mit dem Wasserglas-Formamid-Gemisch erfolgt ein weitgehender Ausgleich der Anisotropie des porösen Gesteins. Nach dem Erhärten ist das Gestein vorkonsolidiert und weist nunmehr einen haftfähigen Untergrund für die zweite Schicht auf.The water glass-formamide mixture dissolves the hydrophobic impurities and penetrates into the porous rock, where it hardens. The impregnation of the rock with the water-glass-formamide mixture largely compensates for the anisotropy of the porous rock. After hardening, the rock is preconsolidated and now has an adhesive substrate for the second layer.

Durch die Anordnung der zweiten, aus Spritzmörtel bestehenden Schicht erfolgt unter Ausnutzung der Synärese, dem das Wasserglas-Formamid-Gemisch unterliegt, der eigentliche dauerhafte Verbund zwischen den beiden Schichten. Im Zuge der Synärese scheidet das Wasserglas-Formamid-Gemisch alkalische NaOH- und CaSiO-tief 3-haltige Wasser ab. Durch die chemische Reaktion der abgeschiedenen Wasser mit dem im Spritzmörtel enthaltenen Ca erfolgt das Abbinden der beiden Schichten durch die Bildung einer CaSiO-tief3-haltigen Grenzschicht. Obwohl der Konturenschutz diese CaSiO-tief3-haltigen Grenzschicht aufweist, garantiert er in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis des Spritzmörtels eine gute Luft- und Wasserdurchlässigkeit. Damit wird ein Feuchtestau zwischen Gestein und Konturenschutz verhindert. Der erfindungsgemäße Konturenschutz garantiert auf Grund des sicheren und dauerhaften Verbunds mit dem Gestein eine große Haltbarkeitsdauer.By arranging the second layer consisting of sprayed mortar, taking advantage of the syneresis, which is subject to the waterglass-formamide mixture, the actual permanent bond between the two layers. In the course of the syneresis, the water glass-formamide mixture separates alkaline NaOH and CaSiO-deep 3-containing water. Due to the chemical reaction of the separated water with the Ca contained in the sprayed mortar, the two layers are set by the formation of a CaSiO-tief3-containing boundary layer. Although the contour protection has this CaSiO-Tief3-containing boundary layer, it guarantees a good air and water permeability depending on the mixing ratio of the sprayed mortar. This prevents moisture build-up between the rock and the contour protection. The contour protection according to the invention guarantees a long shelf life due to the secure and permanent bond with the rock.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

In einem in mürbem Sandstein aufgefahrenen untertägigen Grubenbau, der erheblich mit Abgasbelägen von Kraftfahrzeugen verunreinigt ist, soll ein Konturenschutz vorgenommen werden, umdie Absandung zu verhindern.In a subsurface mine excavated in friable sandstone, which is heavily contaminated with exhaust linings of motor vehicles, contour protection should be provided to prevent sanding.

Der Konturenschutz weist einen zweischaligen Aufbau auf, der aus einer ersten und aus einer zweiten Schicht besteht. Die erste Schicht besteht aus einem Wasserglas-Formamid-Gemisch mit einem Mischungsverhältnis von 4:1 (80% Wasserglas, 20% Formamid). Diese erste Schicht löst die Abgasbeläge, dringt in den mürben Sandstein ein und verfestigt diesen. Die zweite Schicht, der Spritzmörtel, der neben Wasser die Bestandteile Sand, Kalk und Zement im Mischungsverhältnis 9:2:1 enthält, ist auf dem durch das Wasserglasformamid-Gemisch vorkonsolidierten Gebirge angeordnet. Nach einer Abbindezeit von 7 Tagen entsteht ein Verbund mit einer Haftfestigkeit von 0,18MPa.The contour protection has a bivalve structure, which consists of a first and a second layer. The first layer consists of a water glass-formamide mixture with a mixing ratio of 4: 1 (80% water glass, 20% formamide). This first layer dissolves the exhaust fouling, penetrates into the crumbly sandstone and solidifies it. The second layer, the sprayed mortar, which in addition to water contains the constituents sand, lime and cement in a mixing ratio of 9: 2: 1, is arranged on the rock preconsolidated by the water glassformamide mixture. After a setting time of 7 days, a bond with an adhesion of 0.18 MPa is formed.

Allein durch die Tränkung des mürben Sandsteins mit dem Wasserglas-Formamid-Gemisch ist ein Stabilisierungseffekt erreicht worden, der sich in einem Druckfestigkeitszuwachs in Schichtrichtung von 115% und senkrecht zur Schichtrichtung von 236% äußert. Der Druckfestigkeitszuwachs resultiert aus der kohäsiven Wirkung des Wasserglas-Formamid-Gemisches in den Poren, die Haftkräfte zwischen Korn und Gemisch werden aktiviert und die Gemischeinlagerungen im intergranularem Raum wirken festigkeitserhöhend. Der eigentliche Verbund des Spritzmörtels mit dem Gebirge entsteht durch chemisches Abbinden. Bei der Überprüfung der Haftfähigkeit des Spritzmörtels durch Zugbeanspruchung zeigte sich, daß die Versuchsprobe nicht an der Trennstelle zwischen Wasserglas-Formamid-Gemisch und Spritzmörtel, sondern im Sandstein reißt. Durch die Tränkung des Sandsteins mit dem Wasserglas-Formamid-Gemisch werden Verunreinigungen, die vor allem in Form von Abgasbelägen von Kraftfahrzeugen vorliegen, gelöst. Hierbei wird die Löslichkeit von Kohlenstoff und einigen Kohlenstoffverbindungen in den stark alkalischen Lösungen, die mit dem Wasserglas-Formamid-Gemisch vorliegen, ausgenutzt.Only by impregnation of the friable sandstone with the water glass-formamide mixture, a stabilizing effect has been achieved, which manifests itself in a compressive strength increase in the layer direction of 115% and perpendicular to the layer direction of 236%. The increase in compressive strength results from the cohesive effect of the water-glass-formamide mixture in the pores, the adhesion forces between the grain and the mixture are activated, and the mixture deposits in the intergranular space increase the strength. The actual compound of the sprayed mortar with the mountains is formed by chemical bonding. When testing the adhesion of the sprayed mortar by tensile stress, it was found that the test sample does not rupture in the sandstone at the point of separation between the waterglass-formamide mixture and the sprayed mortar. The impregnation of the sandstone with the water glass-formamide mixture impurities, which are present especially in the form of exhaust linings of motor vehicles, solved. Here, the solubility of carbon and some carbon compounds in the strongly alkaline solutions, which are present with the water glass-formamide mixture exploited.

Claims

Contour protection for underground mines, consisting of a directly on the rock located first layer on which a further layer is applied, characterized in that the first layer of a water glass-formamide mixture having a water glass content of 70 to 90% and a formamide content of 10 to 30% and the second layer consists of a spray mortar with a Kalkbinderanteil of 4 to 21%.

Field of application of the invention

The invention relates to a contour protection for underground mining mines in medium to crumbly rock, which has an outgoing and / or weathered and / or superficially contaminated contour.