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Aus einer Veröffentlichung in »Glückauf«, 87 (1951), S. 248 bis 253,
ist bereits eine Verfahren zur Staubbekämpfung im Untertagebetrieb des Kohlenbergbaus
bekannt, nach dem auf die von Kohlenstaub gereinigte Sohle der Strecke eine etwa
3 bis 4 cm dicke Schicht des bei der Kaligewinnung als Abfall anfallenden Rückstandsalzes
aufgebracht wird, während die Firste und Stöße zunächst mit einer Schicht des bei
der Vermahlung von Steinsalz verbleibenden Pudersalzes überzogen werden. Zur Erhöhung
der Haftfähigkeit des Pudersalzes können diesem noch geringe Mengen an Calciumhydroxid
zugesetzt werden. An Stelle der Pudersalzschicht oder unter dieser kann die Oberfläche
des Streckenausbaus nach dem in der deutschen Patentschrift 947 602 beschriebenen
Verfahren auch mit Sulfit-Ablauge bestrichen werden. Auf die so vorbereitete Oberfläche
des Streckenausbaus wird dann eine Schicht aus gröberem Rückstandsalz aufgebracht,
dem ebenfalls noch Calciumhydroxid oder Magnesiumchlorid zur Erhöhung der Haftfestigkeit
zugesetzt sein können. Wie aus der deutschen Patentschrift 943 701 hervorgeht, können
die Salze jedoch nur in feuchtem Zustand aufgebracht werden, da sie sonst keine
ausreichende Haftfähigkeit besitzen. Es bildet sich so an den Firsten und Stößen
eine Salzschicht, die fähig ist, den sich absetzenden Kohlenstaub flugunfähig zu
binden, wenn die Salzschicht periodisch befeuchtet wird. Durch die Befeuchtung bildet
sich auf der Oberfläche der Kristalle des Rückstandsalzes eine gesättigte Natriumchloridlösung,
die den abgelagerten oder sich ablagernden Kohlenstaub durchfeuchtet. In einem Wetterstrom
mit einer nicht zu hohen relativen Feuchte verdunstet das Wasser aus dieser Lösung
wieder. Die sich hierbei ausscheidenden Rekristallisate umschließen den Kohlenstaub
und machen ihn flugunfähig. In Gruben mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit ist dieses
Verfahren unbrauchbar, da die Rekristallisationsvorgänge dann nicht ablaufen können.
Bei der Entwicklung dieses Verfahrens zur Bindung von Staub im Kohlenbergbau wurden
außer Natriumchlorid auch Magnesiumsulfat, Magnesiumchlorid, Kaliumnitrat und Calciumchlorid
in reiner Form wie auch in Mischungen untersucht. Jedoch wurde damals das Natriumchlorid
als das Salz erkannt und bezeichnet, das für die großtechnische Durchführung des
vorstehend erwähnten bekannten Verfahrens am besten geeignet war. Das bekannte Verfahren
hat jedoch die Nachteile, daß die Salzschicht periodisch mit Wasser zu durchfeuchten
ist und daß es nur unterhalb einer bestimmten relativen Feuchte anwendbar ist.
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Diese Nachteile werden bei einem neueren Vorschlag, deutsche Auslegeschrift
1243 129, dadurch vermieden, daß die Oberfläche des Streckenausbaus nur mit einer
Schicht eines pulverisierten hygroskopischen Salzes, wie Magnesium- oder Calciumchlorid
oder deren Gemische, überzogen wird, dessen Anteile an Teilchen mit einem Durchmesser
von unter 1 mm mehr als 80 Gewichtsprozent und mit einem Durchmesser von unter 0,3
mm mehr als 60 Gewichtsprozent betragen. Diese Salze haften gut an den Firsten und
Stößen der Strecke und bilden durch Aufnahme von Wasser aus der umgebenden Luft
eine Lösung, die den auf den Firsten und Stößen abgelagerten Kohlenstaub schnell
und nachhaltig durchfeuchtet. Die Durchfeuchtung des Kohlenstaubs kann noch verbessert
werden, wenn den hygroskopischen Salzen Netzmittel zugesetzt sind. Es bildet sich
auf diese Weise aus dem hygroskopischen Salz, der Luftfeuchtigkeit und dem bereits
abgelagerten Kohlenstaub (Betriebsstaub) eine pastenförmige Schicht, die weiteren
anfliegenden Staub flugunfähig zu binden vermag. Das Staubbindevermögen einer Schicht
ist abhängig von der Flüssigkeitsmenge, die darin gehalten werden kann. Je stärker
die Staubablagerung, desto mehr Flüssigkeitsreserve steht für die Staubbindung zur
Verfügung, weil die sich hierbei ausbildenden Schichten größere Mengen an hygroskopischen
Salzen aufnehmen können. Ist keine oder nur geringe Staubablagerung vorhanden, kann
demgemäß auch nur wenig hygroskopische Substanz aufgetragen werden.
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Es wurde deshalb nach Möglichkeiten gesucht, auch an den Stellen des
Streckenausbaus mit geringerer Staubablagerung eine größere Menge an trockenen hygroskopischen
Salzen mit einer Behandlung aufzubringen und eine längere Wirksamkeit dieser aufgebrachten
Salze zu erzielen.
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Es wurde ein Verfahren zur Bekämpfung von Staub im Kohlenbergbau,
insbesondere auf Firsten und Stößen, durch Überziehen der Oberfläche des Strekkenausbaus
mit trockenen hygroskopischen Salzen, wie Calciumchlorid, Magnesiumehlorid bzw.
deren Gemischen, mit oder ohne Netzmittelzusatz gefunden. Danach wird auf die Oberfläche
des Streckenausbaus eine Schicht aus einem Gemisch der trockenen hygroskopischen
Salze mit feinteiligen inerten Materialien, wie Gesteinstaub, getrocknetem oder
gemahlenem Ton bzw. Tonmineralien, natürlichem bzw. synthetischem Calciumsulfat
oder Calciumcarbonat, Kesselasche, Industriestaub mit geringem Kieselsäuregehalt,
aufgebracht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll insbesondere dazu dienen, die
Staubbindefähigkeit von Streckenabschnitten zu erhöhen, auf deren Oberfläche sich
praktisch noch kein oder nur wenig Kohlenstaub (Betriebsstaub) abgelagert hat. Wird
die Oberfläche eines derartigen Streckenabschnitts allein mit feinteiligen trockenen
hygroskopischen Salzen, wie beispielsweise Calciumchlorid, Magnesiumchlorid oder
deren Gemischen, behandelt, so kann mit einer Behandlung nur eine relativ geringe
Menge an hygroskopischem Salz auf die Oberfläche eines solchen Streckenabschnitts
aufgebracht werden, die dementsprechend auch nur eine geringe Staubmenge zu binden
vermag. Es ergibt sich dann die Notwendigkeit, die Behandlung solcher Streckenabschnitte
allein mit hygroskopischen Salzen in relativ kurzen Abständen zu wiederholen.
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Bei Erstbehandlung von Strecken, die keinen oder nur sehr wenig abgelagerten
Kohlenstaub enthalten, allein mit hygroskopischen Salzen können erfahrungsgemäß
nur etwa 150 g/m2 an hygroskopischen Salzen aufgebracht werden. Wird nämlich
mehr als die genannte Menge von 150 g/m2 zur Anwendung gebracht, kommt es zu Ablauferscheinungen,
weil eine Stützsubstanz für die entstehende Lösung fehlt, so daß die über 150 g/m2
hinausgehende Menge des hygroskopischen Salzes an Firsten und Stößen zur Staubbindung
nicht genutzt wird.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es dagegen möglich, eine
erheblich größere Menge an hygroskopischen Salzen, wie beispielsweise Calcium-oder
Magnesiumchlorid bzw. deren Gemische, mit einer einzigen Behandlung auf die Oberfläche
der zu behandelnden Strecken aufzubringen. Dadurch
wird erreicht,
daß mit einer Behandlung eine Schicht aufgebracht wird, die eine erheblich höhere
Staubbindewirkung hat als eine Schicht, die nur aus hygroskopischen Salzen besteht.
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Bei Erstbehandlung mit den erfindungsgemäßen Mischungen können in
Strecken, die keinen oder nur sehr wenig abgelagerten Kohlenstaub enthalten, 0,5
bis 5 kg/m2 aufgebracht werden, ohne daß es zu Ablauferscheinungen kommt, weil die
sich bildende Lösung von den beigemischten Inertsubstanzen festgehalten wird.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens haben sich als
besonders geeignet hygroskopische Salze, wie beispielsweise Calciumchlorid, Magnesiumchlorid
bzw. deren Gemische, erwiesen, denen zum Zweck der besseren Benetzung des sich absetzenden
Kohlenstaubs ein nicht ionogenes Netzmittel in Mengen von 0,5 bis 10,0 Gewichtsprozent
zugesetzt werden kann. Der Anteil dieser hygroskopischen Salze an Teilchen mit einem
Durchmesser von unter 1 mm soll vorteilhaft mehr als 80 Gewichtsprozent, der Anteil
an Teilchen mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm mehr als 60 Gewichtsprozent betragen.
Erfindungsgemäß werden diesen hygroskopischen Salzen inerte Materialien zugesetzt.
Hierfür besonders geeignet sind Gesteinstaub, getrockneter und gemahlener Ton bzw.
Tonmineralien, natürliches bzw. synthetisches Calciumsulfat oder Calciumcarbonat,
Kesselasche, Industriestaub mit geringem Kieselsäuregehalt oder Gemische dieser
Materialien. Diese inerten Materialien werden vorteilhaft mit einer Korngröße eingesetzt,
die feiner ist als 0,2 mm. Das Gewichtsverhältnis von hygroskopischem Salz zu Inertmaterial
soll in den erfindungsgemäß zu verwendenden Gemischen zwischen 1:1 und 1: 5 liegen.
Vor dem Aufbringen auf die Oberfläche des Streckenausbaus werden die vorgenannten
Komponenten in bekannten Mischvorrichtungen intensiv vermischt.
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Die auf diese Weise erzeugten Gemische werden, vorzugsweise mit Druckluft,
auf die Oberfläche des Streckenausbaus aufgebracht, wobei die Menge an aufgebrachtem
Gemisch pro m2 Oberfläche je nach Erfordernis zwischen 0,5 und 5,0 kg liegen soll.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere an Oberflächen
der Strecken, an denen sich noch kein oder nur wenig Kohlenstaub (Betriebsstaub)
abgesetzt hat, festhaftende Schichten eines Staubbindemittels gebildet, das anfliegenden
Kohlenstaub flugunfähig zu binden vermag. Insbesondere auf den Flächen des Streckenausbaus,
auf denen sich kein Kohlenstaub befindet, binden die erfindungsgemäß hergestellten
Staubbindeschichten erheblich größere Mengen an Kohlenstaub und sind erheblich länger
wirksam als entsprechende Schichten, die nur durch Aufstäubenvon feinteiligen trockenen
hygroskopischen Salzen gebildet werden. Mit der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird
es auch möglich, nunmehr Oberflächen des Streckenausbaus wirkungsvoll zur Bindung
von Kohlenstaub auszunutzen, an denen eine Bindung des Kohlenstaubs mit feinteiligen
hygroskopischen Salzen allein nur sehr schwer möglich ist.
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Die Wirksamkeit der erfindungsgemäß hergestellten Staubbindeschichten
ist durch praktische Versuche unter Tage auf folgende Weise geprüft worden. B e
i s p i e 1 1 (Vergleich) In einer Abbaustrecke, die nur sehr wenig abgelagerten
Kohlenstaub enthält, werden 600 g/m2 Calciumchloridpulver, welches 3 a/o Netzmittel
enthält, aufgebracht. Hierbei tropft nach kurzer Zeit der größere Teil der sich
bildenden Calciumchloridlösung von Firsten und Stößen ab. In einem angrenzenden
Abschnitt dieser Strecke, der mit der Normallage von 150 g/m2 des obengenannten
Pulvers behandelt worden war, wird kein Ablauf festgestellt. Die Staubbindewirkung
beider Streckenabschnitte erweist sich als praktisch gleich, d h., die über 150
g/m2 hinausgehende Menge bleibt ohne Wirkung an Firsten und Stößen. In beiden Strecken
tritt nach 4 Wochen wieder flugfähiger Staub auf, so daß eine Nachbehandlung erforderlich
wird.
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B e i s p i e 1 2 (erfindungsgemäßes Verfahren) In der obengenannten
Versuchsstrecke wird ein Streckenabschnitt mit 600 g/m2 einer Mischung behandelt,
die zu gleichen Gewichtsteilen aus Calciumchloridpulver und Calciumsulfatpulver
(Gips) als Inertsubstanz sowie 3 Gewichtsprozent Netzmittel besteht. Nach kurzer
Zeit hat sich aus dem in Lösung gegangenen Calciumchlorid und der Inertsubstanz
eine pastenförmige Masse gebildet, aus der auch nach längerer Zeit ein Ablaufen
der Calciumchloridlösung von Firsten und Stößen nicht beobachtet wird. In dieser
Strecke bleibt das Staubbindevermögen 3 Monate in vollem Umfang erhalten, d. h.
erstmals nach Ablauf von 3 Monaten wird in dieser Strecke wieder flugfähiger Kohlenstaub
festgestellt, der eine Nachbehandlung erforderlich macht. Die Standdauer bezüglich
Kohlenstaubbindung der erfindungsgemäß behandelten Strecke ist gegenüber dem im
Beispiel l angewendeten Verfahren verdreifacht worden.
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Außer der vorgenannten Mischung mit Calciumsulfat (Gips) sind auch
Mischungen mit anderen Inertsubstanzen, wie Gesteinstaub, Ton, Industriestaub in
Verhältnissen von 1:5 bis 5:1, mit Calciumchlorid hergestellt und angewendet worden.
Mit diesen Mischungen sind ähnliche Ergebnisse wie mit dem Calciurnsulfatpulver
erhalten worden.