DE102006056725B4

DE102006056725B4 - Injection method for sealing cracks and pathways in evaporite rock layers, salt grit and technical building materials with salt components

Info

Publication number: DE102006056725B4
Application number: DE200610056725
Authority: DE
Inventors: Lieselotte Ernestine Dr. von Borstel
Original assignee: DBE TECHNOLOGY GmbH
Current assignee: BGE TECHNOLOGY GMBH, DE
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2026-12-02
Also published as: DE102006056725A1

Abstract

Verfahren zum Abdichten von lösungsfreien und salzlösungsführenden Rissen und/oder Wegsamkeiten in Evaporitgesteinen, Salzgrus und technischen Baustoffen mit Salzkomponenten, zur Abkapselung von schadstoffgefüllten Hohlräumen sowie zur Versiegelung von Kontaktbereichen zwischen Evaporitgesteinen und technischen Baustoffen mit Salzkomponenten, unter Verwendung von kieselsäurehaltigen Lösungen als Injektionsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die kieselsäurehaltigen Lösungen ohne Härterchemikalien unmittelbar in das Risssystem und/oder die Wegsamkeiten der Evaporitgesteinsschichten, des Salzgruses, der technischen Baustoffe mit Salzkomponenten sowie der Kontaktbereiche zwischen Evaporitgestein und technischen Baustoffen mit Salzkomponenten injiziert werden.Process for sealing dissolution-free and salt-dissolving cracks and / or pathways in evaporite rocks, saltgrats and technical building materials with salt components, for encapsulating contaminated cavities and for sealing contact areas between evaporite rocks and technical building materials with salt components, using silicic acid-containing solutions as injection material, characterized in that the siliceous solutions without hardening chemicals are injected directly into the cracking system and / or the pathways of the evaporite rock strata, the salt grit, the technical building materials with salt components and the contact areas between evaporite rock and technical building materials with salt components.

Description

Die Erfindung betrifft ein Injektionsverfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an injection method according to the preamble of the claim 1.

Es ist bekannt als Injektionsmaterialien zum Abdichten von Rissen, insbesondere von μm-Rissen, in Evaporitgesteinen partikelfreie Materialien, wie Epoxydharze, Polyurethane oder Silikatgele zu verwenden. Die Hauptfunktion dieser Materialien ist das Abdichten. An Festigkeitseigenschaften werden nur geringe Anforderungen gestellt.It is known as injection materials for sealing cracks, in particular of μm cracks, in Evaporitgesteinen particle-free materials, such as epoxy resins, polyurethanes or silicate gels. The main function of these materials is the caulking. Strength properties are low Requirements made.

Bei der Verwendung von Epoxydharzen und Polyurethanen handelt es sich um synthetisch hergestellte Verbindungen mit organischen Bestandteilen. Bei Verwendung dieser Materialien besteht die Gefahr einer unkontrollierten Bildung von Mikroorganismen. Es gibt keine Informationen über das Langzeitverhalten dieser Kunststoffe, so dass sich keine Aussagen bezüglich ihrer Langzeitstabilität treffen lassen. Die Langzeitbeständigkeit ist bei organischen Injektionsmedien nicht gewährleistet.at the use of epoxy resins and polyurethanes is synthetic compounds with organic components. at Using these materials there is a risk of uncontrolled Formation of microorganisms. There is no information about that Long-term behavior of these plastics, so no statements in terms of their long-term stability let meet. The long-term stability is not guaranteed with organic injection media.

Bei den Silikatgelen gibt es zwei verschiedene Verfahrensweisen. Im ersten Fall, dem so genannten Joosten-Verfahren, wird zunächst Natronwasserglaslösung und danach eine Härterlösung injiziert, wobei ein Hartgel entsteht. Im zweiten Fall, dem so genannten Monosol-Verfahren, wird eine mit Härterchemikalien modifizierte Natronwasserglaslösung injiziert, wobei ein Weichgel mit geringer Festigkeit entsteht. Es handelt sich hier um Verfahren mit einem hohen Wassergehalt der Injektionsmedien, wodurch diese Verfahren für die Anwendung in Evaporitgesteinen ungeeignet sind.at The silicate gels have two different procedures. in the first case, the so-called Joosten process, is first sodium water solution and then injected a hardener solution, wherein a hard gel is created. In the second case, the so-called monosol process, becomes one with hardener chemicals modified sodium silicate solution injected, creating a soft gel with low strength. These are processes with a high water content of Injection media, making these methods for use in evaporite rocks are unsuitable.

Es ist auch bekannt Injektionsverfahren zu verwenden, die auf die Bildung von Kieselsäuregelen aufgebaut sind. Diese bekannten Verfahren beziehen sich jedoch im Wesentlichen auf die Verfestigung und Abdichtung von Böden oder Bauwerken.It is also known to use injection methods that are based on education constructed of silica gels are. However, these known methods essentially relate on the consolidation and sealing of floors or structures.

Die Verwendung partikelgestützter Injektionsmedien, wie Zemente, ist bei μm-Rissen nur sehr eingeschränkt möglich.The Use of particle-based Injection media, such as cements, is only possible to a very limited extent with μm cracks.

Aus der DE-PS 441622 ist ein Verfahren zum Verfestigen von quarzhaltigem Gebirge bekannt, bei dem man durch Einwirken von kieselsäurehaltigem Material auf lösliche Salze oder Säuren mit oder ohne Verwendung von Füllstoffen freie Kieselsäure in statu nascendi bildet, die die Verfestigung des Gebirges bewirkt.From the DE-PS 441622 is a method for solidifying quartz-containing rock known, in which one forms by the action of siliceous material on soluble salts or acids with or without the use of fillers free silica in statu nascendi, which causes the solidification of the mountain.

Aus der DE 44 66 01 C ist ein Verfahren zur Verfestigung von im Gebirge vorhandenen Salzlösungen bekannt, bei dem Wasserglas oder sonstige kieselsäurehaltige Verbindungen in die Salzlösung eingebracht werden und zwar mit oder ohne Füllstoff. Durch Einpressen von Wasserglas oder sonstigen kieselsäurehaltigen Verbindungen mit oder ohne Füllstoff gelangt eine dichte und harte Schicht zur Ablagerung. Bei diesem bekannten Verfahren werden ausschließlich bereits anstehende Salzlösungen verfestigt. Das bekannte Verfahren bezieht sich auf die Abwehr von Lösungen im Bergbau ausgehenden Gefahren, wenn sie bereits eingedrungen sind. Hierzu ist ihre Kenntnis erforderlich, da sonst die erwünschte Verfestigung nicht erreicht werden kann. Der DE 44 66 01 C sind keine Angaben zur Dichtheit des Gebirges zu entnehmen, aus denen ableitbar wäre, dass durch eine langzeitstabile Abdichtung der zukünftige Zutritt von Lösungen verhindert wird. In der Druckschrift wird lediglich darauf hingewiesen, dass eine erhärtende Schicht entsteht. Inwieweit das bekannte Verfahren zur Verbesserung der Dichtheit des Gebirges beiträgt, muss offen bleiben, da die Druckschrift hierzu keinerlei Maßnahmen offenbart.From the DE 44 66 01 C is a method for solidifying salt solutions present in the mountains, are introduced in the water glass or other siliceous compounds in the salt solution with or without filler. By pressing in water glass or other siliceous compounds with or without filler, a dense and hard layer is deposited. In this known method, only already saline solutions are solidified. The known method relates to the defense of solutions in mining hazards when they have already penetrated. For this their knowledge is required, otherwise the desired solidification can not be achieved. Of the DE 44 66 01 C no information on the tightness of the mountains can be found, from which it could be deduced that a long-term stable sealing prevents the future access of solutions. The publication merely indicates that a hardening layer is formed. To what extent the known method contributes to the improvement of the tightness of the mountains, must remain open, since the publication does not disclose any measures.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Injektionsverfahren zum Abdichten von Rissen, insbesondere von μm-Rissen und Wegsamkeiten in Evaporitgesteinsschichten, Salzgrus und technischen Baustoffen mit Salzkomponenten anzugeben, mit dem eine langzeitstabile Abdichtung erzielbar ist.The The object of the present invention is an injection method for sealing cracks, in particular of μm cracks and pathways in Evaporitgesteinsschichten, Salzgrus and technical building materials with Specify salt components, with the long-term stable sealing achievable is.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous and appropriate training the task solution are in the subclaims specified.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt es zwischen kieselsäurehaltigen Lösungen (Natronwasserglas und/oder Kaliumwasserglas und/oder Kieselsol) und Salzmineralien (beispielsweise Anhydrit, Halit bzw. Kieserit) der Evaporitgesteinsschichten in Folge der Bildung einer Silikatgelschicht zu einer Verkittung der Salzkörner, ohne dass Auflösungserscheinungen in umfangreicher Art an den Salzen auftreten. Es entsteht ein fester Kornverband. Es ergeben sich Mineralneubildungen, die teilweise in einem verfilzten Netzwerk angeordnet sind. Es wurde festgestellt, dass zum Verkitten von Anhydrit, Halit und Kieserit es ausreicht, wenn diese Mineralien mit kieselsäurehaltigen Lösungen in Kontakt kommen. Eine weitere Reaktion mit einer Härterlösung, wie beim Joosten-Verfahren, ist nicht notwendig. Im Gegensatz zum Joosten-Verfahren, welches zwei Injektionsvorgänge (Natronwasserglas und danach Härterlösung) erfordert, ist im vorliegenden Fall nur ein Injektionsschritt, nämlich kieselsäurehaltige Lösung für Abdichtungszwecke im aufgelockerten Salzgebirge ausreichend.at comes the process of the invention it between siliceous Solutions (soda water glass and / or potassium silicate and / or silica sol) and salt minerals (eg anhydrite, halite or kieserite) of the evaporite rock strata as a result of the formation of a silicate gel layer to a cementing the salt grains, without any signs of dissolution occur in an extensive manner in the salts. It creates a solid Grain Association. This results in mineral neoformations, some are arranged in a matted network. It was determined, that it is sufficient to cement anhydrite, halite and kieserite if these minerals with siliceous solutions in Come in contact. Another reaction with a hardener solution, such as Joosten method is not necessary. Unlike the Joosten process, which two injections (Soda water glass and then hardener solution) requires, is in the present case only one injection step, namely siliceous solution for sealing purposes in the loosely salt mountains sufficient.

Das erfindungsgemäße Injektionsverfahren zeichnet sich durch minimierten Wasseranteil der Injektionsmedien aus. Es bietet die Möglichkeit, Auflockerungszonen in Evaporitgesteinen systematisch und problemreduziert abzudichten. Es wird eine geringe Durchlässigkeit gegen Gase und Lösungen erzielt.The injection method according to the invention is characterized by minimized water content of In jektionsmedien. It offers the possibility to seal loosening zones in evaporite rocks systematically and problem-reduced. It is achieved a low permeability to gases and solutions.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die kieselsäurehaltige Lösung in das μm-Risssystem des Evaporit- oder Salzgebirges bei Drücken oberhalb des Frac-Druckes injiziert wird. Hierdurch wird die kieselsäurehaltige Lösung in feinste Wegsamkeiten des Salzgebirges injiziert, die nach Druckabbau vollständig verklebt werden. Überflüssige kieselsäurehaltige Lösungen werden wieder herausgepresst. Die μm-Risse in Evaporitgesteinsschichten werden mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens langzeitsicher abgedichtet, da im Laufe der Reaktion zwischen Salzmineralen und kieselsäurehaltiger Lösung unter anderem amorphe Kieselsäure entsteht. Hierbei handelt es sich um eine in der Natur vorkommende Verbindung, die eine Vorstufe des Quarzes darstellt.Especially It is advantageous if the siliceous solution in the μm-crack system Evaporite or salt mountains at pressures above the Frac pressure is injected. As a result, the siliceous solution in The finest trails of the Salzgebirge injected after pressure reduction Completely be glued. Become superfluous siliceous solutions again squeezed out. The μm cracks in Evaporitgesteinsschichten be using the process of the invention sealed in the long term, since in the course of the reaction between salt minerals and siliceous solution including amorphous silica arises. This is one occurring in nature Compound that represents a precursor of quartz.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die kieselsäurehaltigen Lösungen mit SO₄ ^2–-Ionen versetzt. Dieses Injektionsmaterial ist besonders geeignet für hochlösliche Salzgesteine, wie Carnallitit.According to one embodiment of the invention, the siliceous solutions are mixed with SO ₄ ^2- ions. This injection material is particularly suitable for highly soluble salt rocks, such as carnallitite.

Bei der Abkapselung von schadstoffgefüllten Hohlräumen können kieselsäurehaltige Lösungen in den Randbereichen der Einlagerungsbereiche injiziert werden. Damit entsteht eine Barriere, die einem Fluidtransport sowohl in als auch aus dem Einlagerungsort entgegenwirkt.at The encapsulation of pollutant-filled cavities can contain siliceous solutions be injected in the peripheral areas of the storage areas. This creates a barrier to fluid transport in both and counteracts from the storage location.

Aufgrund der hervorragenden Reagierbarkeit von kieselsäurehaltigen Lösungen mit Salzmineralen sowie mit Ca- und Mg-haltigen Zementphasen eignen sich Injektionen von kieselsäurehaltigen Lösungen zur Versiegelung von Kontaktbereichen zwischen Evaporitgesteinen und technischen Baustof fen, denen bei ihrer Herstellung Evaporitminerale in fester oder gelöster Form zugegeben wurden (z. B. Salzbeton, Solebeton, Magnesiabinder mit Salzzuschlag).by virtue of the excellent reactivity of siliceous solutions with Salt minerals and with Ca and Mg-containing cement phases are suitable Injections of siliceous solutions for sealing contact areas between evaporite rocks and technical building materials used in their production of evaporite minerals in solid or dissolved Form were added (eg salt concrete, brine concrete, Magnesiabinder with salt supplement).

Claims

Process for sealing dissolution-free and salt-dissolving cracks and / or pathways in evaporite rocks, saltgrats and technical building materials with salt components, for encapsulating contaminated cavities and for sealing contact areas between evaporite rocks and technical building materials with salt components, using silicic acid-containing solutions as injection material, characterized in that the siliceous solutions without hardening chemicals are injected directly into the cracking system and / or the pathways of the evaporite rock strata, the salt grit, the technical building materials with salt components and the contact areas between evaporite rock and technical building materials with salt components.

Method according to claim 1, characterized in that that the siliceous solutions with one above the frac pressure lying pressure to be injected.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the silicic acid-containing solution with SO ₄ ^2- ions is added.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized that as siliceous Solution soda water glass and / or potassium water glass and / or silica sol is used.