DE1275026B - Verfahren fuer den Spuelversatz in Tage- und Tiefbaugruben - Google Patents

Description

• Verfahren für den Spülversatz in Tage- und Tiefbaugruben Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Spülversatz in Tage- oder Tiefbaugruben unter Verwendung von Zusätzen zum beschleunigten Absetzen von Feinstkorn.
• Es ist bekannt, daß bei dem Spülversatzverfahren in Rohren strömendes Wasser das Versatzgut bis in den zu verfüllenden Abbauraum befördert. Für den Spülversatz kommen in erster Linie feinkörnige Berge mit möglichst geringem Anteil an Feinstkorn in Betracht, wie Sand, Waschberge, Kesselasche, granulierte Hochofenschlacken u. dgl. Am günstigsten ist tonfreier Sand.
• Für das Kornmischungsverhältnis kann als Regel genommen werden, daß mindestens 50% der einzuspülenden Berge eine Korngröße unter 6 mm haben müssen. Außerdem erfordert man von dem Versatzgut, daß es keine schwebenden, erst nach längerer Zeit sedimentierenden Teilchen enthält. Die Setzgeschwindigkeit bestimmt nämlich die Zeitdauer der Versatzarbeit.
• Außerdem gehen die schwebenden, erst nach längerer Zeit sedimentierenden Teilchen mit dem Wasser aus dem versetzten Raum ab; dann erschweren sie aber die Wasserhaltung und machen das Zwischenschalten von Kläreinrichtungen erforderlich. Bei den bisher angewandten Spülversatzverfahren wurde jenes Versatzmaterial als ideal angesehen, das aus feinkörnigem Quarz- oder Kalksand bestand und dessen Tongehalt nicht mehr als 2% betrug. Mit der Zunahme des Tongehaltes wachsen auch die Schwierigkeiten beim Spülversatz. Das Versatzgut sedimentiert nur schwer, und das Verspülen muß in mehreren Absätzen durchgeführt werden. Auch die Tragfähigkeit des Versatzes sinkt, und erst nach Tagen, oft erst nach Wochen, können in dieser Hinsicht akzeptable Werte erzielt werden. Auch die Zusammendrückbarkeit des Versatzes nimmt zu, und die Senkung der Deckschichten wird größer. Aus den angeführten Gründen konnten bei den bisherigen konventionellen Spülversatzverfahren die billig bereitstellbaren, in unmittelbarer Nähe der Gruben gewöhnlich zur Verfügung stehenden Materialien wie tonhaltige Gesteine, Waschberge (Aufbereitungsberge), Kraftwerkflugasche, Löß u. dgl. nicht verwendet werden. Daher ist man gezwungen, mit sehr kostspieligen Transporteinrichtungen geeignetes Versatzmaterial (Quarzsand, Kalksand) aus größerer Entfernung an die Grube heranzuschaffen.
• Versatzmaterial mit einem Tongehalt von über 2 % bildet -- in Wasser suspendiert - ein kolloidales System, dessen Setzgeschwindigkeit sehr gering ist. Deshalb muß einerseits der Mineralabbau so lange eingestellt werden, bis das Versatzmaterial sich gesetzt hat, d. h. aber, daß durch die Verwendung solchen Materials zu Versatzzwecken die Förderung gebremst wird, so daß man Betriebspunkte mit großer Förderung nicht einrichten kann. Andererseits geht zusammen mit dem zum Transport des Versatzgutes erforderlichen Spülwasser viel Schwebestoff ab und gelangt in die Pumpen und Pumpensümpfe.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, die Sedimentierung des Versatzgutes durch verschiedene Zusätze zu beschleunigen. Nach der österreichischen Patentschrift 69 045 werden basisch reagierende Stoffe bzw. Elektrolyte zu diesem Zweck verwendet. Nach dem in der österreichischen Patentschrift 71747 beschriebenen Verfahren werden zum Herstellen eines dichten Versatzes tonartige Stoffe oder andere Kolloide zugesetzt, die dann durch die Zugabe von koagulierend wirkenden Stoffen gefällt werden.
• Die bekannten Verfahren sind jedoch beim praktischen Betrieb nicht immer in jeder Hinsicht zufriedenstellend. So ist bei den in den beiden genannten Patentschriften genannten Zusätzen nicht immer das Auftreten von Korrosionserscheinungen auszuschließen. Ferner werden durch die Verwendung dieser niedermolekularen Zusätze relativ große Zusätze des Füllungsmittels benötigt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die den bekannten Verfahren noch anhaftenden Nachteile zu beseitigen. Insbesondere sollen die in der Grube erfaßbaren billigen Versatzmaterialien (Berge mit großem Tongehalt, Waschberge der Kohlenaufbereitung, Kraftwerkflugasche, Löß usw.) auf chemischem Wege in zum Versetzen geeignete Stoffe umgewandelt werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aus einem Material, welches schwer sedimentierende Teilchen - beispielsweise Tonmaterial der Korngröße unter 2 Mikron - in einer Menge von mehr als 2 0/0 enthält, oder aus Waschbergen der Kohlenwäsche oder Kraftwerkflugasche oder aus Löß oder aus einem Gemenge dieser bzw. ähnlicher Stoffe ein für den hydraulischen Transport geeigneter Schlamm bereitet wird, zu diesem je Kubikmeter - auf Trockensubstanz berechnet - 3 bis 30 g synthetische oder halbsynthetische Fälhnittel zugemischt werden, welche ein Durchschnittsmolekulargewicht von mindestens 30 000 besitzen und im Wasser suspendiert eine Fadenstruktur aufweisende Kolloidlösung bilden, wobei als Füllmittel Polymere der Akrylsäure oder des Akrylnitrils oder der Maleinsäure sowie Polymere auf Zellulosebasis oder ähnliche Polymere, zweckmäßig Polyacrylanlid in Form einer Kolloidlösung, welche mindestens 0,02%, vorzugsweise 0,050/0 Konzentration aufweisen, verwendet werden und das so hergestellte Gemisch an den gewünschten Bestimmungsort befördert wird.
• Die verwendete Kolloidlösung übt ihre Wirkung durch ihre - der der Tonmineraliensuspension entgegengesetzte - Aufladung auf. Dadurch, daß die beiden Kolloidsysteme ihre Aufladung verlieren, werden durch Zusammenballen, Ausflocken und Ausscheiden der in Suspension befindlichen Tonteilchen größere Körner gebildet, welche aber in Wasser dann rasch sedimentieren.
• Die erfindungsgemäße Verwendung hochmolekularer Stoffe mit einer Gelstruktur, welche ein hinreichend großes Molekulargewicht aufweisen, neutral sind und daher keine alkalische Reaktion geben, als Zusatz zu dem Versatzgut ist gegenüber den Vorschlägen in den genannten österreichischen Patentschriften mit verschiedenen Vorteilen verbunden. Es wird dabei kein separates Koagulationsmittel benötigt; die Füllungswirkung wird durch den Aufbau von linearen Kettenmolekülen im Lauf der Sedimentation hervorgerufen. Hierbei werden Komplexe gebildet, welche durch Brückenbildung zwischen den einzelnen Partikeln die Ausfällung erleichtern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind ganz geringe Mengen von etwa 1 bis 40 g/mg (auf die Gesamtmenge des Schlammes berechnet) des Füllungsmittels nötig; die Zusatzstoffe können in ganz einfacher Weise dosiert werden. Schließlich wird durch die neutrale Reaktion der Zusatzstoffe die Gefahr von Korrosionserscheinungen weitgehend eliminiert.
• Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Hand des folgenden Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
• Zu Spülversatzzwecken soll die Flugasche irgendeines Kraftwerks verwendet werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, der Mischung aus 0,64 ms Kraftwerkflugasche und 0,33 mg Wasser 310,1%ige, d. h. 3 g trockenen Wirkstoff enthaltende, kolloidwässerige Polyakrylaminlösung tropfenweise zuzusetzen und dann diese Spültrübe, gut vermischt, an den Verwendungsort zu befördern.
• Die erfindungsgemäße Lösung kann auf verschiedene Art dem Versatzmaterial beigemischt werden. So können beispielsweise das Versatzgut und die kolloidale Lösung durch die gleiche Rohrleitung, gleichzeitig, während des Versetzens in den zu versetzenden Abbauhohlraum befördert werden. Nach einer weiteren Methode kann beispielsweise die erfindungsgemäße Lösung unabhängig von der den Spülstrom befördernden Rohrleitung oder parallel zu dieser mit einer anderen Transporteinrichtung an den in Frage kommenden Grubenraum herangebracht und ebenfalls gleichzeitig mit dem Versetzen, jedoch mit einer anderen Einrichtung, vorteilhaft mit Hilfe eines beweglichen Behälters und einer Pumpe, in den zu versetzenden Abbauraum gedrückt werden.
• Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es möglich, auch die in der Nähe der übertrags- oder Tiefbaubergwerke erfaßbaren Materialien von einem Tongehalt über 2°/o (Waschberge, Löß, Kraftwerksasche, tonige Sande u. dgl.) unter Erzielung von Sedimentations- und Verdichtungskennwerten zu verwerten, welche die Kennwerte des idealen Versatzmaterials beim konventionellen Spülverfahren, nämlich die des Sandes, weit übertreffen. Der wirtschaftliche Erfolg dieses Verfahrens äußert sich vor allem in dem endgültigen Auflassen der entfernt von den Bergwerken gelegenen Sand-und Kiesgruben sowie der dazugehörigen Adhäsions-oder Drahtseil-Hängebahnen, wie auch in der Verwendung bei günstigerem Wirkungsgrad der nahe an den Bergwerken gelegenen billigeren Versatzmaterialien. Die erfindungsgemäße Beschleunigung der Sedimentation erhöht auch die Kapazität der produktiven Arbeitsorte und ermöglicht damit pro Kopf der Belegschaft eine größere Förderleistung.
• Bei Tagebauen kann damit überdies eine solche Versatzarbeit durchgeführt werden, welche es ermöglicht, daß das abgebaute Gebiet schon nach kurzer Zeit für Zwecke der Land- oder Forstwirtschaft oder für Industrieanlagen wieder nutzbar wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren für den Spülversatz in Tage- und Tiefbaugruben unter Verwendung von Zusätzen zum beschleunigten Absetzen von Feinstkom, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Material, welches schwer sedimentierende-Teilchen - beispielsweise Tonmaterial der Korngröße unter 2 Mikron - in einer Menge von mehr als 2% enthält, oder aus Waschbergen der Kohlenwäsche oder Kraftwerkflugasche oder aus Löß oder aus einem Gemenge dieser bzw. ähnlicher Stoffe ein für den hydraulischen Transport geeigneter Schlamm bereitet wird, zu diesem je Kubikmeter - auf Trockensubstanz berechnet - 3 bis 30 g synthetische oder halbsynthetische Füllmittel zugemischt werden, welche ein Durchschnittsmolekulargewicht von mindestens 30000 besitzen und im Wasser suspendiert eine Fadenstruktur aufweisende Kolloidlösung bilden, wobei als Füllmittel Polymere der Akrylsäure oder des Akrylnitrils oder Maleinsäure sowie Polymere auf Zellulosebasis oder ähnliche Polymere zweckmäßig Polyacrylamid in Form einer Kolloidlösung, welche mindestens 0,020% vorzugsweise 0,05% Konzentration aufweisen, verwendet werden und das so hergestellte Gemisch an den gewünschten Bestimmungsort befördert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Fällmittel hergestellte Lösung durch die zum Spülversatz verwendete Spülleitung gleichzeitig mit dem Spülstrom während des Verspülens dem gewünschten Grubenraum zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Fällmittel hergestellte Lösung unabhängig von der für den Spülversatz verwendeten Spülleitung mit einer anderen Fördereinrichtung, vorteilhafterweise mit einem beweglichen Behälter, jedoch gleichzeitig mit dem Einbringen des Spülversatzes, in den zu versetzenden Grubenraum eingebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschriften Nr. 69 045, 71747; »Bergakademie«, 1964, S. 222, 224.