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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtragen einer wenigstens bereichsweise auf einer Innenwand eines stollenförmigen Baus angeordneten kontaminierten Oberfläche.
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Als Kontamination werden das Vorhandensein und der Eintrag von Schadstoffen in den Boden, insbesondere das die Innenwand des stollenförmigen Baus bildende Gestein, verstanden. Durch Kontaminationen wird der Boden in seinen Eigenschaften und Funktionen beeinträchtigt, wodurch weitere Bestandteile des Naturhaushalts wie Menschen, Tiere, Pflanzen oder Grundwassergefährdet werden. Alle Kontaminationen werden im Boden mehr oder weniger fest gebunden. Es kommt oftmals zu einer langfristigen Speicherung, die bei stetigem Eintrag zu einer Anreicherung und somit zu einer steigenden Schädigung führt. Auch an den Oberflächen der Innenwände stollenförmiger Baue nimmt die Kontaminierung zu, bspw. durch Abgase von in dem stollenförmigen Bau fahrenden Maschinen, wie Radladern, Muldenkippern oder dergleichen. Bodensanierungen sind zwar theoretisch möglich, wegen ihrer hohen Zeit-, Arbeits- und Kostenintensität aber praktisch oft undurchführbar. Dies trifft insbesondere auf stollenförmige Bau zu.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren zum Abtragen einer kontaminierten Oberfläche einer Innenwand von stollenförmigen Bauen bereitzustellen, das Zeit-, Arbeits- und Kosteneffektiv ist.
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Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Abtragen der kontaminierten Oberfläche unter Verwendung einer Strahlvorrichtung erfolgt, wobei ein als festes Strahlmittel ausgebildetes Granulat mittels Druckluftstrahl gegen die kontaminierte Oberfläche gefördert wird. Durch das Abstrahlen der kontaminierten Oberfläche mit einem als Strahlmittel ausgebildeten Granulat wird die kontaminierte Oberfläche schichtweise abgetragen, sodass eine Statik des stollenförmigen Baus nicht geschwächt wird. Ein weiterer Vorteil des Abstrahlens der kontaminierten Oberfläche liegt darin, dass die Kontamination gezielt saniert werden kann und so nicht kontaminierte Oberflächen nicht abgetragen werden.
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Diesbezüglich wird zum Abstrahlen der kontaminierten Oberfläche als festes Strahlmittel ein Granulat verwendet, das zuvor im stollenförmigen Bau gebrochen worden ist. Hierdurch wird durch die Nutzung des beim Brechen des stollenförmigen Baus anfallende Materials das Granulat kostengünstig hergestellt. Darüber hinaus ist es für den Einsatz zum Abtragen von kontaminierten Oberflächen vorteilhaft, wenn zur Entfernung der Kontamination ein entsprechendes, auf die Oberfläche abgestimmtes Granulat verwendet wird.
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Bevorzugt wird das zuvor im stollenförmigen Bau gebrochene Granulat vor der Verwendung als Strahlmittel einer Nachbehandlung unterzogen, insbesondere einer mechanischen Zerkleinerung. Zum Tragen kommen hierbei zweckmäßigerweise wie bspw. die Druckzerkleinerung, die Schlagzerkleinerung, die Reibzerkleinerung, die Schneidzerkleinerung und/oder die Prallzerkleinerung. Bei der Druckzerkleinerung wird das gebrochene Material zwischen zwei Werkzeugflächen zerdrückt, bei der Schlagzerkleinerung liegt das Material auf einer Werkzeugfläche auf und wird durch Schlag mit einem zweiten beweglichen Werkzeug zertrümmert, bei der Reibzerkleinerung wird das gebrochene Material durch zwei sich gegensätzlich bewegende Werkzeugflächen beansprucht, bei der Schneidzerkleinerung wird das Material mittels zwei Schneiden in zwei Teile geschnitten und bei der Prallzerkleinerung wird Material gegen eine Wand geworfen, prallt gegen ein bewegtes Werkzeug oder zwei Partikel stoßen gegeneinander. Bevorzugt kommen dabei Zerkleinerungsmaschinen wie Backenbrecher, Prallbrecher, Hammermühlen, Kugelmühlen, Kolloidmühlen, Gutbett-Walzenmühlen, Einwellenzerkleinerer, Schwingmühlen und viele andere zum Einsatz.
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Gemäß einer weiteren Fortbildung des Verfahrens zum Abtragen einer wenigstens bereichsweise auf einer Innenwand eines stollenförmigen Baus angeordneten kontaminierten Oberfläche wird als Strahlmittel ein Salz verwendet, zweckmäßigerweise ein Tausalz. Bei kontaminierten Oberflächen in einem stollenförmigen Bau des Salzstockes wird vorteilhafterweise Salz zum Abtragen der kontaminierten Oberfläche verwendet, da das auf die Oberfläche der Innenwand angepasste Granulat als Strahlmittel eine besonders schonende Entfernung der Kontamination bewirkt.
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Nach einer zusätzlichen Fortbildung des Verfahren weist das mittels Druckluftstrahl geförderte Granulat eine im Wesentlichen homogene Korngröße auf. Durch die Verwendung einer auf die Strahlvorrichtung abgestimmten homogenen Korngröße wird sichergestellt, dass das Austrittsventil der Strahlvorrichtung nicht verstopft. Ferner wird durch die homogene Korngröße des als Strahlmittel eingesetzten Granulats eine stets gleiche Intensität des Druckstrahl auf die kontaminierte Oberfläche bewirkt. Hierdurch ist ein exaktes Abtragen ausschließlich der kontaminierten Oberfläche möglich, wodurch die Qualität des Verfahrens deutlich gesteigert wird.
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Das Strahlmittel weist zweckmäßigerweise eine Korngrößenverteilung im Bereich zwischen 50 µm und 5 mm auf, bevorzugt im Bereich zwischen 50 µm und 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 50 µm und 160 µm. Je gröber das Granulat ist, umso mehr kontaminierte Oberfläche der Innenwand des stollenförmigen Baus ist in einer Zeitspanne abtragbar. Bei tiefer in die Oberfläche eindringenden Kontaminationen ist es dementsprechend ggf. vorteilhaft die kontaminierte Oberfläche mit einem Strahlmittel mit größeren Korngrößen zu bearbeiten. Sehr feines Granulat sorgt dagegen für eine Tiefenreinigung, ohne dass die Oberfläche der Innenwand des stollenförmigen Baus spürbar zerstört wird. Beschädigungen der Oberfläche werden so vermieden und die Eigenschaften und Funktionen, wie bspw. die Statik, der Stollenwand werden nicht beeinträchtigt.
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Gemäß einer weiteren Fortbildung des Verfahrens wird dem Druckluftstrahl eine Flüssigkeit zugefügt, zweckmäßigerweise Wasser. Durch das Einbringen einer Flüssigkeit in den Druckluftstrahl wird der beim Abtragen der kontaminierten Oberfläche entstehende Staub gebunden.
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Entsprechend einer weiteren Fortbildung des Verfahren wird in dem stollenförmigen Bau ein räumlich auf einen Teil des stollenförmigen Baus begrenzter Arbeitsraum eingerichtet, der die kontaminierte Oberfläche zumindest teilweise einhaust. Diesbezüglich wird der Arbeitsraum gegenüber einem sich außerhalb des Arbeitsraums befindenden Vorraum abgeschottet, sodass durch das Abtragen der kontaminierten Oberfläche kein kontaminiertes Material aus dem Arbeitsraum austreten kann oder austritt. Diesbezüglich vorteilhaft ist es, dass das abgetragene kontaminierte ausschließlich im Arbeitsraum verbleibt und nicht in den restlichen stollenförmigen Bau gelangen kann. Hierdurch ist eine Verunreinigung des stollenförmigen Baus außerhalb des Arbeitsraumes nicht möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert und in dieser zeigen
- 1 eine Ausführungsform einer für das Abtragen einer kontaminierten Oberfläche in einem stollenförmigen Bau verwendeten Strahlvorrichtung und
- 2 einen stollenförmigen Bau mit einem darin eingerichteten Arbeitsraum, wobei der Arbeitsraum eine abzutragende kontaminierte Oberfläche aufweist.
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Sofern keine anderslautenden Angaben gemacht werden, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf sämtliche in der Zeichnung illustrierten Ausführungsformen eines Verfahrens zum Abtragen einer wenigstens bereichsweise auf einer Innenwand 1 eines stollenförmigen Baus 2 angeordneten kontaminierten Oberfläche 3.
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Die in 1 exemplarisch gezeigte Strahlvorrichtung 4 zum Abtragen einer kontaminierten Oberfläche 3 in einem stollenförmigen Bau 2 ist als herkömmliche dem Fachmann bekannte Druckstrahlvorrichtung 5 ausgebildet und weist einen bevorzugt trommelartigen Behälter 6 für ein als Strahlmittel 7 ausgebildetes Granulat 8 auf. Die Strahlvorrichtung 4 in der dargestellten Ausführungsform der 1 ist stationär aufgestellt. In anderen nicht dargestellten Ausführungsformen ist die Strahlvorrichtung 4 als fahrbare Einheit ausgebildet.
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Der Behälter 6 weist einen über eine deckelseitige Versorgungsöffnung 9 mit insbesondere eine homogene Korngröße aufweisendem Granulat 8 befüllbaren Druckraum 10 auf. Je nach Grad der Kontamination der Oberfläche 3 und Beschaffenheit der kontaminierten Oberfläche 3 werden verschiedene Granulate 8 verwendet. Zweckmäßigerweise wird der Druckraum 10 des Behälters 6 mit einem festen Granulat 8 befüllt, das insbesondere eine Korngrößenverteilung im Bereich zwischen 50 µm und 5 mm aufweist, bevorzugt im Bereich zwischen 50 µm und 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 50 µm und 160 µm. Die Verwendung eines grobkörnigen Granulats 8 bewirkt eine größere Eindringtiefe in die kontaminierte Oberfläche 3 der Innenwand 1 des stollenförmigen Baus 2, aber dadurch bedingt auch eine raue Oberfläche. Im Gegensatz hierzu sorgt die Verwendung eines sehr feinen Granulats 8 für eine Tiefenreinigung, ohne dass die nicht kontaminierte Oberfläche 3 der Innenwand 1 des stollenförmigen Baus 2 spürbar zerstört wird.
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Die Versorgungsöffnung 9 ist mittels einer tellerförmigen Absperreinrichtung 11, die durch den im Druckraum 10 anstehenden Druck selbsttätig gesteuert wird, absperrbar. Dem Behälter 6 wird über einen in den Druckraum 10 einmündenden Druckstutzen 12 Druckluft zugeführt und über einen bodenseitig an dem Behälter 6 angeordneten Granulatauslass 13 Granulat 8 entnommen.
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Neben der Auswahl des geeigneten Granulats 8 je nach Verschmutzungsgrad und Empfindlichkeit der kontaminierten Oberfläche 3, spielt auch der Druck des Strahls eine wichtige Rolle. Daher wird die Druckluftversorgung der dargestellten Strahlvorrichtung 4 über eine nicht dargestellte Druckluftquelle sichergestellt, die mit einem Anschlussstutzen 14 verbindbar ist. Vom Anschlussstutzen 14 zweigt einmal der oben bereits erwähnte, in den Druckraum 10 einmündende Druckstutzen 12 und zum anderen ein über eine Druckluftleitung 15, insbesondere einen Druckluftschlauch 16, mit einem als Strahldüse 17 ausgebildeten am freien Ende der Druckluftleitung 15 angeordneten Strahlstück 18 verbundener Versorgungsluftstutzen 19 ab. In den mit Druckluft beaufschlagten, zum Strahlstück 18 führenden Versorgungsluftstutzen 19 mündet der das Granulat 8 führende Granulatauslass 13 ein. Hierzu ist der Versorgungsluftstutzen 19 zweckmäßigerweise in Form eines Rohrbogens 20 unter dem Behälter 6 hindurchgeführt.
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Die Druckluftaufteilung auf den Druckstutzen 12 und den Versorgungsluftstutzen 19 ist mittels Mischarmatur 21, insbesondere eines Mischventils 22, einstellbar. Im Anschlussstutzen 14 ist zweckmäßigerweise eine Absperreinrichtung 23 vorgesehen, mit der die gesamte Druckluftzufuhr der Druckluftversorgung absperrbar ist. Im Granulatauslass 13 ist eine Dosiereinrichtung 24, insbesondere ein Dosierventil 25 oder ein Einstellschieber, angeordnet, wobei mittels der Dosiereinrichtung 24 die Granulatzufuhr respektive -dosierung zum Versorgungsluftstutzen 19 ein- bzw. abstellbar ist. Das Dosierventil 25 ist bevorzugt stufenlos von einer geschlossenen Position (0 % Öffnungsgrad) in eine geöffnete Position (100 % Öffnungsgrad) regulierbar. Die Dosierung kann manuell eingestellt werden, bspw. mittels eines einfachen Handrades, oder ist mittels einer eine Regelfunktionalität aufweisenden Steuerungseinrichtung regelbar.
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Zur Gewährleistung einer einfachen und sicheren Ein-Mann-Bedienung bei kurzen Unterbrechungen des Strahlbetriebs ist das Strahlstück 18 mit einer weiteren Absperreinrichtung 26 versehen. Diese ist bevorzugt von Hand betätigbar und weist zwei definierte Schaltstellungen auf, nämlich eine Offenstellung, in der der Durchgang zur Strahldüse 17 vollständig geöffnet, und eine Schließstellung, in der der Durchgang zu Strahldüse 17 vollständig geschlossen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Absperreinrichtung 26 hierzu mit einem Schalthebel 27 versehen, dessen Bewegung durch zwei hier etwa um 90° gegeneinander versetzte, gehäusefeste Anschlagflächen 28 bzw. 29 begrenzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Absperreinrichtung 26 durch ein kurzes Schlauchstück 30 von der Strahldüse 17 abgesetzt, sodass trotz der durch die Absperreinrichtung 26 bewirkten Verlängerung des Strahlstücks 18 eine ausreichende Beweglichkeit der Strahldüse 17 sichergestellt ist.
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Es sind unterschiedliche Strahldüsen 17 einsetzbar, die jeweils auf die Oberflächenbehandlung angepasst sind. Diese zeichnen sich durch eine hohe Standfestigkeit aus und sind für alle als Strahlmittel 7 ausgebildeten Granulate 8 geeignet. Bevorzugt werden als Strahldüsen 17 konische Venturi-Düsen eingesetzt, die unter der Ausnutzung des Venturi-Effekts das Granulat 8 auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigen als eine zylindrische Düse. Material und Größe der Strahldüsen 17 sind auf das jeweilige Strahlmittel 5 abzustimmen, wobei diese insbesondere aus Wolframcarbid, Siliziumnitrit oder Borcarbid ausgebildet sind.
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Zur Vermeidung einer Überlastung des gesamten Druckluftsystems ist zweckmäßigerweise ein hier einfach an den Druckstutzen 12 angesetztes Überdruckventil 31 vorgesehen. Zur Druckentlastung ist ein an den Druckraum 10 angesetztes Entlüftungsventil 32 vorgesehen, das bei Inbetriebnahme der dargestellten Strahlvorrichtung 4 geschlossen und nach Beendigung der Arbeiten geöffnet wird. Beim Betätigen der der Strahldüse 17 praktisch unmittelbar vorgeordneten Absperreinrichtung 26 erfolgt keine Druckentlastung, d. h. das Entlüftungsventil 32 bleibt geschlossen und das Mischventil 20 die Mischarmatur 21 sowie die Absperreinrichtung 23 und der Dosiereinrichtung 24 verbleiben in ihrer ursprünglich eingestellten Position, sodass sich der anschließende Anfahrvorgang höchst einfach gestaltet. Es ist hierzu lediglich die weitere Absperreinrichtung 26 zur Anlage an der entsprechenden Anschlagfläche 28 bzw. 29 zu bringen.
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Andere hier nicht dargestellte Strahlvorrichtungen 4 saugen das Strahlmittel 7 aus dem Behälter 6 in den Luftstrom. Diese Strahlvorrichtungen 4 sind leicht und flexibel einsetzbar, verfügen jedoch über eine wesentlich geringere Leistung als einen als Druckraum 10 ausgebildeten Behälter 6 aufweisende Strahlvorrichtungen 4.
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Eine Sonderform ist das Feuchtstrahlen, bei der an der Strahldüse 17 in geringen Mengen Wasser in den Druckluftstrom abgegeben wird, um die Staubentwicklung beim Abtragen der kontaminierten Oberfläche 3 der Innenwand 1 des stollenförmigen Baus 2 zu verringern.
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2 zeigt einen stollenförmigen Bau 2 eines Salzbergwerkes mit einem darin eingerichteten Arbeitsraum 33, wobei der Arbeitsraum 33 eine mittels der Strahlvorrichtung 4 abzutragende kontaminierte Oberfläche 3 auf der Innenwand 1 aufweist.
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In dem Arbeitsraum 33 wird unter Verwendung einer, wie insbesondere unter 1 beschriebenen Strahlvorrichtung 4 das Verfahren zum Abtragen der auf der Innenwand 1 des stollenförmigen Baus 2 angeordneten kontaminierten Oberfläche 3 durchgeführt, wobei ein als festes Strahlmittel 7 ausgebildetes Granulat 8 mittels Druckluftstrahl gegen die kontaminierte Oberfläche 3 gefördert wird. Durch das sich im Druckluftstrahl geförderte Granulat 8 wird die kontaminierte Oberfläche 3 abrasiv abgetragen.
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In dem stollenförmigen Bau 2 der gezeigten Ausführungsform ist der räumlich auf einen Teil des stollenförmigen Baus 2 begrenzte Arbeitsraum 33 dergestalt eingerichtet, dass dieser die kontaminierte Oberfläche 3 zumindest teilweise einhaust. Der stollenförmige Bau 2 wird dabei in den Arbeitsraum 33 und einen oder mehrere sich außerhalb des Arbeitsraums 33 befindende Vorräume 34 unterteilt. Hierbei wird der Arbeitsraum 33 gegenüber dem Vorraum 34 abgeschottet, sodass durch das Abtragen der kontaminierten Oberfläche 3 kein kontaminiertes Material aus dem Arbeitsraum 33 austreten kann oder austritt.
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Die Abschottung des Arbeitsraumes 33 erfolgt hierbei insbesondere durch an der Innenwand 1 und einem Boden 35 des stollenförmigen Baus 2 angeordneten Trennwände 36, die zweckmäßigerweise, wie in der Ausführungsform der 2 dargestellt, quer zu einer Längsachse X-X des stollenförmigen Baus 2 verlaufen. Die Trennwände 36 verfügen zum Durchtritt von Bedienpersonal in den Arbeitsraum 33 und/oder zur Ab- und/oder Zufuhr von Arbeitsmaterial über Personen- und/oder Materialschleusen 37. Durch die Materialschleuse 37a wird durch eine als Vakuumförderer 38 ausgebildete Fördereinrichtung 39 abgetragenes, kontaminiertes Arbeitsmaterial aus dem stollenförmigen Bau 2 ausgebracht und dort zur Weiterverarbeitung, zweckmäßigerweise einer Aufbereitung, transportiert. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist zur Belüftung des Arbeitsraumes 33 eine Zu- und Ablufteinrichtung vorgesehen.
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In der gezeigten Ausführungsform der 2 wird im stollenförmigen Bau des Salzbergwerkes Salz durch eine Abbauvorrichtung 40 im Vorraum 34a abgebaut bzw. gebrochen. Das zuvor im stollenförmigen Bau 2 gebrochene Salz, wird vor der Verwendung als Strahlmittel 7 einer Nachbehandlung unterzogen, insbesondere einer mechanischen Zerkleinerung. Hierbei kommt eine Kugelmühle 41 als Zerkleinerungsmaschine 42 zum Einsatz.
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Durch die Nachbehandlung in der Zerkleinerungsmaschine 42 wird das gebrochene Salz zu Granulat 8 mit einer im Wesentlichen homogenen Korngröße zerkleinert. Die Korngröße des Salzes ist hierbei auf die kontaminierte Oberfläche 3 angepasst. Von der Zerkleinerungsmaschine 42 wird das auf Granulat 8 anschließend über eine Fördereinrichtung 43 in den Druckraum 10 des Behälters 6 der Strahlvorrichtung 4 transportiert, insbesondere mittels Saugförderer 44 oder Vakuumförderer. Somit wird als als Strahlmittel 7 ausgebildetes Granulat 8 ein Salz verwendet, zweckmäßigerweise ein im stollenförmigen Bau 2 abgebautes Tausalz.
