DE10106962C1

DE10106962C1 - Protection of buildings from escaping gas, through nearby filled coal mine shafts, has a hollow zone at zones of high gas concentration which is sealed against the building and ventilated by the air conditioning exhaust

Info

Publication number: DE10106962C1
Application number: DE2001106962
Authority: DE
Inventors: Benner Lutz; Stefan Vomberg
Original assignee: Deutsche Montan Technologie GmbH
Current assignee: DMT GmbH and Co KG
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2021-02-16

Abstract

To protect buildings in the vicinity of filled shafts (8) from hazardous gases, especially near coal mines, the gases are led off through a drainage system with sealing against the building(s). The concentration and the volume flow of the gases are registered, with a separation between zones of high and low gas concentration. A hollow zone (4) is formed at the high gas concentration zone, for an active or passive ventilation, with a gas seal on the side towards the building(s). A horizontal gas drainage is formed at the zones with a low gas concentration. The separation is through a wall (3,3'), and the sealing is a part of the building foundation platform. The ventilation uses exhaust air (5) from the building air conditioning system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sichern von Gebäuden im Bereich von verfüllten Schächten gegen schädliche Gase gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for securing buildings in the area of filled Manholes against harmful gases according to the preamble of claim 1.

Beim Abbau von Steinkohle werden große Mengen Methan (CH₄) frei. Das Methan stammt sowohl aus der abgebauten Kohle der Bauflöze, als auch aus der nicht abgebauten Kohle der Nachbarflöze. Nach dem Schließen eines Steinkohlenbergwerks oder -baufelds gasen die nicht abgebauten Flöze über Jahre bis Jahrzehnte weiterhin aus. Das Gas gelangt in den noch vorhandenen Hohlraum, der vorwiegend aus den streckenförmigen Gruben bauen besteht. In diesen nicht mehr bewetterten Grubenbauen steigt der CH₄-Gehalt an.When coal is mined, large amounts of methane (CH ₄ ) are released. The methane comes from the mined coal from the construction seams as well as from the und mined coal from the neighboring seams. After a hard coal mine or construction field is closed, the undeveloped seams continue to outgas for years to decades. The gas enters the still existing cavity, which mainly consists of the construction of pits. The CH ₄ content increases in these no longer weathered mines.

Durch die natürlichen Luftdruckschwankungen kann dieses Gas insbesondere über die ver füllten Schächte zur Tagesoberfläche aufsteigen. Strömungswege sind dabei der Arbeits raum zwischen Schachtausbau und Gebirge, die Füllsäule und gegebenenfalls nicht ver füllte Rohrleitungen. Selbst Füllsäulen aus hydraulisch erhärtenden Baustoffen lassen eine geringe CH₄-Strömung zu. An der Tagesoberfläche kann somit das Freiwerden schädlicher Gase nicht ausgeschlossen werden. Due to the natural fluctuations in air pressure, this gas can rise to the surface of the day, in particular via the filled shafts. Flow paths are the working space between the shaft expansion and the mountains, the filling column and possibly not filled pipes. Even filling columns made of hydraulically hardening building materials allow a low CH ₄ flow. The release of harmful gases on the surface of the day cannot be ruled out.

Die Gase bestehen hauptsächlich aus CH₄, häufig tritt auch Kohlendioxid (CO₂) auf. Der Sauerstoffgehalt in dem Gasgemisch ist in der Regel gering. Das Gas kann in Volumen strömen von einigen Litern bis zu einigen 100 Litern je Minute aus dauerstandssicher ver füllten Schächten zur Tagesoberfläche abströmen.The gases consist mainly of CH ₄ , often carbon dioxide (CO ₂ ) also occurs. The oxygen content in the gas mixture is usually low. The gas can flow in volumes from a few liters up to a few 100 liters per minute from permanently filled shafts to the surface of the day.

In den tagesnahen Ablagerungen bzw. Anschüttungen kann sich das Gas in Form eines "Ausgasungstrichters" ausbreiten. Eine weitere Ausbreitung des Gases erfolgt unter der Tagesoberfläche über horizontale Strömungswege, wie z. B. Rohrleitungen, Rohrleitungs kanäle, Wetterkanäle, hohlraumbildende Fundamentreste, Lockermassenanschüttungen usw. Im Bereich von verfüllten Schächten legt man einen Schachtschutzbereich fest, der mindestens die Fläche umfasst, über die das Gas zur Atmosphäre abströmen kann. Die O berfläche von diesen Schachtschutzbereichen muss so gestaltet werden, dass das Gas ohne weitere Behinderungen abströmen kann.The gas in the form of a can accumulate in the deposits or fillings close to the day Spread out "outgassing funnel". A further spread of the gas takes place under the Daily surface over horizontal flow paths, such as. B. pipelines, piping ducts, weather ducts, cavity-forming foundations, loose masses etc. In the area of filled manholes you define a manhole protection area, the includes at least the area over which the gas can flow to the atmosphere. The O The surface of these shaft protection areas must be designed so that the gas is without further disabilities can flow out.

Bei der Errichtung von einer geschlossenen Bebauung in dem Schachtschutzbereich müs sen somit Maßnahmen ergriffen werden, die eine Gefährdung durch schädliche Gase aus schließen. Zunächst wird die horizontale Ausbreitung der Ausgasung durch die Errichtung vertikaler Gasdrainagen eingegrenzt. Dadurch kann eine weitere Ausbreitung von schädli chen Gasen in von den Schächten entferntere Bereiche verhindert werden.When erecting a closed development in the shaft protection area must Measures must therefore be taken that pose a hazard from harmful gases conclude. First, the horizontal spread of outgassing through the erection vertical gas drainages limited. This can further spread harmful gases in areas further away from the shafts can be prevented.

Durch die vertikalen Gasdrainagen werden die möglichen Strömungswege (Rohrleitungen, Rohrleitungskanäle, hohlraumbildende Fundamente usw.) gezielt unterbrochen. In der Re gel besteht die vertikale Gasdrainage aus sogenannten Bohrpfählen mit einer Verfüllung aus Schmelzkammergranulat.The possible gas flow paths (pipelines, Pipeline channels, cavity-forming foundations, etc.) deliberately interrupted. In the Re gel, the vertical gas drainage consists of so-called bored piles with backfilling from melting chamber granulate.

Das innerhalb der durch die vertikalen Gasdrainagen begrenzten Flächen freiwerdende Gas wird durch horizontale Gasdrainagen aufgefangen. Die horizontalen Gasdrainagen müssen über den Bereich der vertikalen Gasdrainagen hinausreichen. Die horizontalen Gasdraina gen bestehen aus Drainrohren mit Filtermaterial. Außerdem wird zu dem Gebäude durch eine Kunststoffdichtungsbahn eine Abdichtung hergestellt. The gas released within the areas delimited by the vertical gas drainage is absorbed by horizontal gas drainage. The horizontal gas drainage must extend beyond the range of vertical gas drains. The horizontal gas drain gen consist of drain pipes with filter material. It also goes through to the building a plastic waterproofing membrane made a seal.

Schließlich wird alles den Drainagen zuströmende Grubengas kontrolliert zur Atmosphäre über Entgasungseinrichtungen, die mit dauerstandssicheren Be- und Entlüftungshauben ausgestattet sind, abgeleitet.Finally, all mine gas flowing into the drainage is controlled to the atmosphere Via degassing devices with permanent and reliable ventilation hoods are equipped.

Dieses Verfahren der Sicherung von Gebäuden im Bereich von verfüllten Schächten ist sehr aufwendig. Es müssen die sogenannten Bohrpfähle in relativ engem Abstand gebohrt werden und anschließend mit Drainrohren versehen und mit gasdurchlässigem Material (Schmelzkammergranulat) verfüllt werden. Anschließend muss im Bereich der Gelände oberfläche die horizontale Gasdrainage erstellt werden. Auf der Drainschicht erfolgt eine Oberflächenabdichtung mittels Kunststoffdichtungsbahn und es werden die Entgasungsein richtungen installiert.This method of securing buildings in the area of filled shafts is very complex. The so-called bored piles have to be drilled at a relatively close distance and then provided with drain pipes and with gas-permeable material (Melting chamber granulate). Then it must be in the area horizontal gas drainage can be created. One takes place on the drain layer Surface sealing by means of a plastic sealing membrane and there will be degassing directions installed.

Bei dieser Art der Sicherung von Gebäuden im Bereich von verfüllten Schächten gegen schädliche Gase lässt sich aufgrund der allgemeinen Erfahrungen eine vollkommene Gas freiheit der Räume oberhalb der Schächten nicht erreichen. In der Regel werden die Kon zentrationen der schädlichen Gase allerdings auf ein unkritisches Maß reduziert. Insbeson dere die Abdichtung der Kunststoffdichtungsbahn zum Fundament des Gebäudes ist gas dicht zu erstellen. Sollten sich die Fugen aus irgendwelchen Gründen nicht gasdicht erstellen lassen, ist gegebenenfalls der Einsatz einer aktiven Besaugung anstelle der passi ven Gasabführung erforderlich.With this type of securing buildings in the area of filled shafts against Harmful gases can be a perfect gas based on general experience Do not achieve freedom of space above the shafts. As a rule, the con concentrations of the harmful gases, however, reduced to an uncritical level. Insbeson The sealing of the plastic sealing membrane to the foundation of the building is gas to create tight. For some reason the joints should not be gas-tight If necessary, create an active ventilation system instead of the passi ven gas discharge required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Sichern von Gebäuden im Bereich von verfüllten Schächten gegen schädliche Gase bereit zu stellen, das eine voll kommene Gasfreiheit der Räume des Gebäudes gewährleistet und mit einem geringeren Aufwand und damit kostengünstiger durchzuführen ist.The invention has for its object a method for securing buildings in the Provide area of filled manholes against harmful gases, the one full guaranteed gas freedom of the rooms of the building and with a lower Effort and therefore less expensive to perform.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of patent claim 1.

Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche. Further developments take place according to the characteristics of the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst die Konzentrationen der schädli chen Gase im Bereich des oder der verfüllten Schächte ermittelt. Anschließend werden die Bereiche mit relativ hoher Gaskonzentration und die Bereiche mit relativ niedriger Gas konzentration voneinander abgetrennt. Die Abtrennung kann je nach örtlichen Gegeben heiten durch folgende Maßnahmen erfolgen:
In the method according to the invention, the concentrations of the harmful gases in the area of the filled shafts or are first determined. Then the areas with a relatively high gas concentration and the areas with a relatively low gas concentration are separated from one another. Depending on the local conditions, the separation can be carried out by the following measures:

- Masonry walls
- precast concrete
- Narrow walls made of cement / clay mixtures
- situ concrete

In der Regel werden die Bereiche mit relativ hoher Gaskonzentration von den Bereichen mit relativ niedriger Gaskonzentration durch Mauern abgetrennt.As a rule, the areas with relatively high gas concentrations are separated from the areas with relatively low gas concentration separated by walls.

In den Bereichen mit relativ hoher Gaskonzentration, die eine Bebauung aufweisen oder überbaut werden sollen, wird nun ein Hohlraum mit einer Mächtigkeit von mindestens ca. 300 mm hergestellt. Dieser Hohlraum wird bevorzugt durch eine wasserdichte Betonplatte abgeschlossen, die mit den Mauern, die die Bereiche mit relativ hoher Gaskonzentration von den Bereichen mit relativ niedriger Gaskonzentration abtrennen, verbunden ist.In areas with a relatively high gas concentration, which have built-up areas or a cavity with a thickness of at least approx. Made 300 mm. This cavity is preferred by a waterproof concrete slab completed that with the walls covering the areas with relatively high gas concentrations separate from the areas with relatively low gas concentration.

Wenn ein Gebäude errichtet werden soll, kann zur Abdichtung des Hohlraumes vorteilhaft die Fundamentplatte des Gebäudes verwendet werden.If a building is to be erected, it can be advantageous to seal the cavity the foundation plate of the building can be used.

Der Hohlraum wird derart belüftet, dass die schädlichen Gase gefahrlos abgeführt werden. Dies kann aktiv oder passiv, je nach Volumenstrom und/oder Konzentration der schädli chen Gase, erfolgen.The cavity is ventilated in such a way that the harmful gases are discharged safely. This can be active or passive, depending on the volume flow and / or the concentration of harmful substances chen gases.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Hohlraum mit der bei der Klimatisie rung des Gebäudes anfallenden Abluft belüftet. In der Regel genügt ein Teilabluftstrom der Klimaanlage, um den Hohlraum aktiv zu belüften. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, dass ein zusätzlicher Aufwand für die Belüftung nicht vorgesehen werden muss. According to a development of the invention, the cavity with the air conditioning ventilation of the building is ventilated. A partial exhaust air flow is usually sufficient Air conditioning to actively ventilate the cavity. This procedure has the advantage that there is no need for additional ventilation.

In den Bereichen mit niedriger Gaskonzentration wird eine horizontale Gasdrainage einge baut. Die Herstellung der horizontalen Gasdrainage erfolgt gemäß den anerkannten Regeln der Technik. Dies gilt ebenso für die Entgasungseinrichtungen (passive Drainage). In der Regel erfolgt die horizontale Gasdrainage über perforierte Röhre, die sich in einem Schot terkörper befinden. Die perforierten Rohre werden in einem 90°-Bogen mit Vollrohren, die senkrecht nach oben zeigen, verbunden und mit einer perforierten Abdeckklappe als Spritzschutz begrenzt. Dadurch können die unter der Fläche auftretenden Gase gefahrlos an die Atmosphäre über den Spritzschutz abgegeben werden.Horizontal gas drainage is used in areas with low gas concentrations builds. The horizontal gas drainage is manufactured according to the recognized rules of the technique. This also applies to the degassing facilities (passive drainage). In the As a rule, horizontal gas drainage takes place via perforated tubes, which are located in a sheet body. The perforated tubes are in a 90 ° bend with solid tubes that point vertically upwards, connected and with a perforated cover flap as Splash guard limited. As a result, the gases appearing underneath the surface can be safely the atmosphere can be released through the splash guard.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es von Vorteil, dass keine aufwendigen Boh rungen und Abdichtungsmaßnahmen mit Kunststoffdichtungsbahnen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durchgeführt werden müssen. Außerdem kann durch das erfindungs gemäße Verfahren eine vollkommene Gasfreiheit der Räume eines Gebäudes im Bereich von verfüllten Schächten gewährleistet werden.In the method according to the invention, it is advantageous that no expensive Boh and sealing measures with plastic sealing sheets, as if from a standstill known in the art must be performed. In addition, the fiction Proper procedures ensure that the rooms of a building in the area are completely gas-free filled shafts.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebe nen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in Ihrer Größe, Formgestal tung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedin gungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneinge schränkt Anwendung finden können.The aforementioned and the claimed and described in the exemplary embodiments NEN components to be used according to the invention are subject to their size, shape processing, material selection and technical conception are no special exceptions conditions, so that the selection criteria known in the area of application are unconditional limited application.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der beispielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä ßen Verfahrens dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:Further details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge itself from the subclaims and from the following description of the associated Drawing, in the example of a preferred embodiment of the invention process is shown. The drawing shows:

Fig. 1 Einen Lageplan eines Gebäudes im Bereich von verfüllten Schächten und Fig. 1 A site plan of a building in the area of filled shafts and

Fig. 2 einen Profilschnitt entlang der Linie I-I des Gebäudes gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a profile section along line II of the building according to FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Lageplan eines Gebäudes dessen Grundriss in 3 Segmente aufge teilt ist, das Segment 1 ist von den Segmenten 2 und 2' durch Trennwende 3 und 3' abge trennt. In dem Segment 1 befinden sich 2 verfüllte Schächte 8 und 8', in dem Segment 1 ist ein Bereich mit relativ hoher Gaskonzentration abgetrennt. In dem Segment 1 ist ein Hohl raum 4 angeordnet, der von der Abluft 5 aus dem Gebäude durchströmt und somit belüftet wird. Die Abluft 5 wird durch ein Abluftrohr 6 sowie einen Kanal 6' in den Hohlraum 4 geleitet. Die Verteilung der Abluft 5 erfolgt über Drainagerohre 7. Die Richtung des Ab luftstromes ist durch einen Pfeil 9 gekennzeichnet. In den Segmenten 2 und 2' ist jeweils eine horizontale Gasdrainage angeordnet. Die Segmente 2 und 2' sind Bereiche mit relativ niedriger Gaskonzentration, durch die horizontale Gasdrainage werden, die in geringer Menge austretenden Gase passiv entsorgt. Die Segmente 1, 2 und 2' werden nach außen durch eine Gebäudewand 10 und eine Begrenzung 12 begrenzt. Im Bereich der Gebäude wand 10 und der Begrenzung 12 ist ein Spritzschutz 11 vorgesehen. Fig. 1 shows a site plan of a building whose floor plan is divided into 3 segments, the segment 1 is separated from the segments 2 and 2 'by parting turn 3 and 3 '. In segment 1 there are 2 filled shafts 8 and 8 ', in segment 1 an area with a relatively high gas concentration is separated. In the segment 1 , a cavity 4 is arranged, through which the exhaust air 5 flows from the building and is thus ventilated. The exhaust air 5 is passed through an exhaust pipe 6 and a channel 6 'into the cavity 4 . The exhaust air 5 is distributed via drainage pipes 7 . The direction of the air flow is indicated by an arrow 9 . A horizontal gas drainage is arranged in each of the segments 2 and 2 '. The segments 2 and 2 'are areas with a relatively low gas concentration, through which horizontal gas drainage, the gases escaping in small quantities are passively disposed of. The segments 1 , 2 and 2 'are limited on the outside by a building wall 10 and a boundary 12 . In the area of the building wall 10 and the boundary 12 , a splash guard 11 is provided.

In der Fig. 2 ist ein Profilschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 1 dargestellt. Die Seg mente 1, 2 und 2' werden durch Trennwände 3 und 3' abgetrennt. Im Segment 1 ist der Hohlraum 4 angeordnet. Dieser Hohlraum 4 wird zum Gebäude durch eine Fundament platte 15 gasdicht abgeschlossen. In dem Hohlraum 4 ist das Abluftrohr für die Abluft aus dem Gebäude angeordnet, der Schacht 8 ist durch sie Schachtwandung 16 und den ge wachsenen Boden 17 angedeutet. Die aus dem Schacht 8 aufsteigenden Gase gelangen in den Hohlraum 4 und werden durch die Abluft aus dem Gebäude abgeleitet. In den Seg menten 2 und 2' ist über dem gewachsenen Boden 17 eine Schotterschicht 18 angeordnet in der die horizontale Gasdrainage liegt. Die horizontale Gasdrainage ist durch Drainage rohre 14 angedeutet. Durch die horizontale Gasdrainage werden die in den Segmenten 2 und 2' anfallenden Gase zur Atmosphäre abgeleitet. Die übrigen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung, wie in der Fig. 1. In FIG. 2 is a profile sectional view taken along line II of FIG. 1. Segments 1 , 2 and 2 'are separated by partitions 3 and 3 '. The cavity 4 is arranged in segment 1 . This cavity 4 is sealed to the building by a foundation plate 15 gas-tight. In the cavity 4 , the exhaust pipe for the exhaust air from the building is arranged, the shaft 8 is indicated by it shaft wall 16 and the ge 17 grown floor. The gases rising from the shaft 8 enter the cavity 4 and are discharged from the building by the exhaust air. In the Segments 2 and 2 'a ballast layer 18 is arranged in the horizontal gas drainage above the grown soil 17 . The horizontal gas drainage is indicated by drainage pipes 14 . Through the horizontal gas drainage, the gases arising in the segments 2 and 2 'are discharged to the atmosphere. The remaining reference symbols have the same meaning as in FIG. 1.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Segment
segment

22

Segment
segment

22

' Segment
'Segment

33

Trennwand
partition wall

33

' Trennwand
' Partition wall

44

Hohlraum
cavity

55

Abluft
exhaust

66

Abluftrohr
exhaust pipe

66

' Kanal
' Channel

77

' Drainagerohr
'' Drain pipe

88th

Schacht
shaft

88th

' Schacht
'Shaft

99

Richtung des Abluftstromes
Direction of the exhaust air flow

1010

Gebäuderand
building edge

1111

Spritzschutz
splash guard

1212

Begrenzung
limit

1414

Drainagerohr
drainage pipe

1515

Fundamentplatte
foundation plate

1616

Schachtwandung
shaft wall

1717

gewachsener Boden
grown ground

1818

Schotterschicht
I-I Profilschnitt
gravel layer
II profile cut

Claims

1. A method for securing buildings in the area of filled shafts, in particular the coal industry, against harmful gases, in which these gases are discharged through a drainage system and a seal is made to the building, characterized in that

a) the concentration and the volume flow of the harmful gases are determined,
b) the areas with a relatively high gas concentration and the areas with a relatively low gas concentration are separated from one another and
c) in areas with a relatively high gas concentration, an actively or passively ventilated cavity is produced, which is provided with a gas seal towards the building, and
d) a horizontal gas drainage is installed in areas with a relatively low gas concentration.

2. The method according to claim 1, characterized in that the areas with rela tiv high gas concentration from the areas with relatively low gas concentration be separated by walls.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as a seal of the cavity a concrete slab is used, which is also the foundation plate forms.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the cavity is ventilated with the exhaust air generated during the air conditioning of the building.