DE1051222B - Verfahren zum Auffuellen des zwischen einem Schachtstoss und einer Schachtauskleidung vorhandenen Raums mit bituminoesem Werkstoff und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffüllen des Raumes zwischen einem Schachtstoß eines flüssigkeitgefüllten Bergwerksschachts und der äußeren Wandfläche einer in diese Flüssigkeit niedergelassenen Schachtauskleidung mit bituminösem Werkstoff.

Bei derartigen Schächten kann die Füllung erst nach erfolgter Anbringung der ganzen Schachtauskleidung eingebracht werden. Das Verfahren, Bitumenblöcke in der Flüssigkeit niedergehen zu lassen, kann hier nicht angewendet werden, da die in diesem Falle unvermeidbaren Lücken zwischen den niedergegangenen Bitumenblöcken die erforderliche Wasserdichtigkeit in Frage stellen würden, so daß eine derart erhaltene Bitumenschicht in bezug auf das Entlasten und Abstützen der Sdhachtauskleidüng nicht die gewünschten Eigenschaften aufweisen würde. Das Einbringen von Bitumen durch Falleitungen scheitert daran, daß dieses Verfahren zu viel Zeit beanspruchen würde.

Aus Versuchen geht hervor, daß der bituminöse Werkstoff mit einer ausreichenden Geschwindigkeit in den aufzufüllenden Raum eingebracht werden kann, wenn er als frei fallender Strahl in diesen Raum hinuntergeht. Hierbei entsteht jedoch die Schwierigkeit, daß im Augenblick, in dem dieser Strahl bis zu einer gewissen Teufe gelangt ist, eine Einschnürung des Strahls infolge des Eigengewichtes des bituminösen Werkstoffs auftritt, wodurch der Strahl zerbricht und der Werkstoff hinunterfällt. Hierdurch wird aber keine kontinuierliche Beschickung erhalten. Außerdem ist es möglich, daß der heruntergefallene Teil des Werkstoffs die Schachtauskleidung oder den Schachtstoß trifft und dabei abgebremst wird, ehe er die Schachtsohle erreicht hat, wodurch eine Verstopfung entsteht, die die in dem untersten Schachtabschnitt befindliche Flüssigkeit am Entweichen hindert.

Versuche den bituminösen Werkstoff längs der äußeren Wandfläche der Schachtauskleidung in einer derart dicken Schicht hinunterfließen zu lassen, daß die Schachtflüssigkeit durch den ringförmigen Spalt zwischen dieser Schicht und dem Schachtstoß entweichen könnte, scheiterten, weil der bituminöse Werkstoff, bald dieser in die Schachtflüssigkeit gelangt ist, nicht an der Schachtauskleidutig haftet, auch nicht, wenn die äußere Wandfläche vorher mit einem Überzug aus Bitumen versehen ist. Es traten die gleichen Schwierigkeiten ein wie beim Einbringen mittels eines frei fallenden Strahls.

Überraschenderweise hat sich nunmehr herausgestellt, daß der bituminöse Werkstoff wohl an der äußeren Wandfläche der Schachtauskleidung haftet, wenn die verwendete Schachtflüssigkeit einen p_H-Wert aufweist höher als 8. Die Schicht aus bituminösem Werkstoff fließt in diesem Falle mit konstanter Ge-

des zwischen einem Schachtstoß und

einer Sctiachtauskleidung vorhandenen

Raums mit bituminösem Werkstoff

und Vorrichtung zur Durchführung

des Verfahrens

Anmelder:
Stamicarbon N. V., Heerlen (Niederlande)

Vertreter: Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,

München 2, Bräuhausstr. 4

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 23. Februar 1957

Pieter Gerard Meerman, Brunssum (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

schwindigkeit hinunteir, und indem sie den Schachtstoß nirgends berührt, kann es nicht zu einer Abbremsung und Verstopfung kommen. Wenn das untere Ende der fließenden Schicht die Sdhachtsohle erreicht hat, fließt der bituminöse Werkstoff dort auseinander und füllt dann von unten nach oben allmählich den Raum zwischen dem Schachtstoß und der Schachtauskleidung aus unter Verdrängung der Flüssigkeit, wobei endgültig eine homogene Füllung erhalten wird.

Vorzugsweise wird die äußere Wandfläche der Schachtauskleidung noch mit einem Haftmittel, wie Bitumen, bedeckt, bevor die Schadhtauskleidung in den Schacht hinuntergelassen wird. Hierfür läßt sich die gleiche Bitumenart verwenden, die zum Auffüllen des Raums zwischen dem Schachtstoß und der Schachtauskleidung benutzt wird. Je dicker die Schicht hinunterfließenden Bitumens ist, desto schneller wird der betreffende Raum angefüllt sein. Ist diese sich abwärts bewegende Schicht zu dick, besteht aber die Gefahr, daß die Bitumenschicht mit dem Schachtstoß in Berührung kommt. Deswegen wird gemäß der Erfindung der bituminöse Werkstoff so lange zugeleitet, bis die Dicke der Schicht an der

Claims (10)

Stelle, an der der Werkstoff in die Flüssigkeit eintritt, über die Hälfte des Abstandes von dem Schachtstoß zu der Schachtauskleidung beträgt, jedoch dreiviertel dieses Abstandes nicht überschreitet. Die Fließgeschwindigkeit ist dann möglichst groß, während nicht die Gefahr entstehen kann, daß die sich abwärts bewegende Bitumenschicht den Schachtstoß berührt. An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt der Füllvorrichtung; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Füllvorrichtung. In dem Deckgebirge 1 ist ein Schacht 2 abgebohrt, in den eine Schachtauskleidung 3 niedergelassen ist. Der Raum 4 zwischen dem Schachtstoß und der Schachtauskleidung ist mit Dickspülung angefüllt, beispielsweise mit einer Tontrübe mit einem spezifischen Gewicht von 1,1, deren pE-Wert durch Zusatz von 4 g Soda pro Liter bis zu etwa 8,8 erhöht ist. Statt Soda kann auch ein anderer basischer Stoff zugesetzt werden, beispielsweise Pottasche, gelöschter Kalk, Ammoniak usw. Die äußere Wandfläche der Schachtauskleidung 3 hat vorher einen Überzug aus Bitumen erhalten. Ein Fülltrichter 6 ist über dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet; in diesen Trichter wird ein Gemisch hineingeschüttet, das sich zusammensetzt aus einem Bitumen mit einer Viskosität bei 15° C von 3 · 10e Poises, dem 37 Gewichtsprozent eines Füllstoffs, wie feinverteilten Kalksteins oder feinverteilter Steinkohle, beigemischt sind. Das spezifische Gewicht dieses bituminösen Gemisches ist 1,3. In dem in der Figur eingezeichneten Beispiel beträgt der Abstand vom Schachtstoß zn der äußeren Wandfläche der Schachtauskleidung 35 cm. Die Weite der Austrittsöffnung 7 des Fülltrichters ist derart eingestellt, daß die aus dem Trichter längs der äußeren Wandfläche der Schachtauskleidung hinunterkriechende Bitumenschicht 8 eine Dicke von etwa 20 cm hat. Die Bitumenschicht bleibt bei dem gewählten' ps-Wert der in dem Schacht befindlichen Flüssigkeit an der äußeren Wandfläche der Schachtauskleidung haften, und es besteht nidht die Gefahr, daß sich die Schicht von der betreffenden Wand ablöst und anschließend gegen den Schachtstoß fällt. Das Bitumen fließt unter den obenerwähnten Bedingungen mit einer mittleren Geschwindigkeit von 7,5 m pro Tag hinunter. Leitet man nunmehr den bituminösen Werkstoff an zwei Stellen zwischen Schachtstoß und Schachtauskleidung über eine Breite von 10 m in den Schacht hinein, so entspricht dies einer Füllgeschwindigkeit von 2 · 0,2 · 10 · 7,5 =30 m3 pro Tag. Wenn nun der Schacht einen Durchmesser von 8 m hat, 400 m tief ist und die Breite des ringförmigen Spalts 35 cm ist, so ist ein Raum von π · 8 · 400 · 0,35 = 3500 m3 aufzufüllen. Die Füllarbeit beansprucht dann 3500 30 =<etwa 115 Tage, also ungefähr 4 Monate. Eine solche Fülldauer ist in manchen Fällen zu lang. Der Füllvorgang läßt sich dadurch merklich beschleunigen, daß während des Hinunterfließen« des Bitumens Wärme zugeleitet wird. Dies kann, dadurch geschehen, daß die Schaditflüssigkeit erwärmt wird mittels in dem auszufüllenden Raum eingebrachter Wärmerohre, durch die Dampf hindurchgeleitet wird, oder indem die Schachtflüssigkeit über einen über Tage aufgestellten Wärmeaustauscher 1-0 umläuft Auch ist es möglich, die äußere Wand der Schachtauskleidung zu erwärmen. Bei einer Temperatur von 25° C beläuft sich die Viskosität des in dem obigen Beispiel gewählten bituminösen Gemisches auf 2 · 105 Poises. Bei einer Schichtdicke von 20 cm ist dann die mittlere Fließgeschwindigkeiten 114 m pro Tag, die Füllgeschwindigkeit daher 456 m3 pro Tag. Der ganze Raum ist dann innerhalb von 8 Tagen gefüllt. Steigt die Temperatur bis zu 35° C, so ist die Viskosität des bituminösen Gemisches 2 · 104 Poises, die ίο mittlere Fließgeschwindigkeit 1140 m pro Tag und die Füllgeschwindigkeit 4560 m3 pro Tag. Das Füllen beansprucht dann nur noch 18 Stunden. Bei Anwendung dieser Temperatur kann die Dicke der Schicht geringer gewählt werden. Bei einer Schichtdicke von 10 cm wird beispielsweise eine Füllgeschwindigkeit von 570 m pro Stunde und eine Fülldauer von 6 Tagen erzielt. In diesem Fall können auch zähere Bitumenarten angewandt werden, beispielsweise eine Bitumenart mit einer Viskosität bei 15° C von 108 Poises. Bei 35° C ist die Viskosität dieser Bitumenart 106 Poises; mit dieser Bitumenart erzielt man bei einer Schichtdicke von 20 cm eine mittlere Fließgeschwindigkeit von 23 m pro Tag. Die Füllgeschwindigkeit beträgt dann 92 m3 pro Tag, die Fülldatner 38 Tage. Das Bitumen kann auch gleichzeitig über den ganzen Schachtumfang zugeleitet werden. Sind aber Rohre zum Erwärmen der Schachtflüssigkeit in den aufzufüllenden Raum niedergebracht, so empfiehlt es sich, die Zufuhrvorrichtung an den Stellen, an denen sich die Rohre befinden, zu unterbrechen, so daß die Rohre die Abwärtsbewegung des Bitumens nicht aufhalten können. Wenn der Raum unten in dem Schacht vollgelaufen ist, können die Rohre nach und nach höher gezogen werden. Sie können aber auch in dem Raum, der gefüllt ist, zurückgelassen werden^ Die Fülldauer ist bei weniger tiefen Schächten entsprechend kürzer; in diesen Fällen läßt sich daher der Raum zwischen dem Schachtstoß und der Schaohtauskleidung auch ohne Erwärmung in ausreichend kurzer Zeit auffüllen. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auffüllen des — zwischen einem Schachtstoß eines flüssigkeitgefüllten Bergwerksschachts und der äußeren Wandfläche einer in diese Flüssigkeit niedergelassenen Schachtauskleidung vorhandenen — Raums mit bituminösem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Schaditflüssigkeit während des Einbringens des Bitumens in den Schacht auf wenigstens 8 gehalten wird und der bituminöse Werkstoff längs der äußeren Wandfläche der Schachtauskleidung hinunterfließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaditflüssigkeit ein basischer Stoff, vorzugsweise Soda, zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandfläche der Schachtauskleidung mit einem Haftmitteil bedeckt wird, vorzugsweise mit der gleidien Bitamenart, die zum Auffüllen des Raums zwischen dem Schachtstoß uad der Schacihtauskleidung benutzt wird.

4. Verfahren aach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß der bituminöse Werkstoff so lange zugeleitet wird, foäs die Dicke der Schicht aus dem bituminösem: Werkstoff, welche sich auf die Schachtauskleidung legt, an der Stelle, an der der Werkstoff in die Flüssigkeit

eintritt, über die Hälfte des Abstands von dem Schachtstoß zu der Schachtauskleidung beträgt, jedoch drei Viertel dieses Abstands nicht überschreitet.

5. Verfahren nadh den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hinunterfließ ens des bituminösen Werkstoffs Wärme zugeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wand der Schachtauskleidung erwärmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, die sich in dem aufzufüllenden Raum befindet, erwärmt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem aufzufüllenden Raum befindliche Flüssigkeit umläuft und über einen über Tage aufgestellten Wärmeaustauscher geleitet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmerohre in dem aufzufüllenden Raum angebracht sind.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrvorrichtung für den bituminösen. Werkstoff an über den Schachtumfang verteilten Stellen unterbrochen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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