DE1758185C - Verfahren zum Verfestigen von zu m Aus laufen neigender Kohle und lockeren Ge birgsformationen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ver- bekannten Verfahren handelt es sich ausschließlicl

festigen von zum Auslaufen neigender Kohle und darum, die Ansammlung von Methan und schlagen

lockeren Gebirgsformationen durch in einen festen den Wettern in unkontrollierten Hohlräumen zu ver

Aggregatzustand übergehende Stoffe, vorzugsweise hindern, um auf diese Weise eine versteckte Gefah

durch Einpressen eines härtbaren Kunstharzes in in 5 für die Grubensicherheit auszuschalten. An eine Ver

das Gebirge oder die Kohle eingebrachte Bohrlöcher. festigung von zum Auslaufen neigender Kohle ode

Die Aufrechterhaltung von Grubenbauen wird be- Nebengestein ist bei dem bekannten Verfahren nich

kanntlich außerordentlich dadurch erschwert, daß gedacht.

deren Wandungen, z. B. die Stöße, Sohle und Firste Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die be

in schon vergleichsweise kurzer Zeit nach dem Auf- ίο der Verfestigung nach dem Stoßtränkverfahret

fahren unter Einfluß der Atmosphäriiien, insbe- durch Einpressen von Kunstharz unter hohem Druc!

sondere der vom Wetterstrom mitgeführten Luft- auftretenden Nachteile zu vermeiden,

feuchtigkeit, verwittern. Das führt dazu, daß die Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge

Standfestigkeit des Gesteins abnimmt oder verloren- löst, daß eine einen härtbaren, aufgeschäumter

geht, ferner, daß sich Schalen lösen und herein- 15 Kunststoff bildende Kunstharzraischung vor derr

brechen und im Ergebnis zu der Notwendigkeit Aufschäumen in fließfähigem Zustand in vorbereitete

außerordentlich hoher Aufwendungen für die Bohrlöcher, vorzugsweise abwärts geneigte Bohr-

laufende Instandhaltung der Baue. löcher und vorzugsweise ohne Anwendung eine

Es ist o-.kannt (»Glückauf«, 1962, S. 276), äußeren Druckes, eingebracht wird, worauf die Bohr

Hangendschichten in Strecken unter Tage durch 20 Jöcher abgedichtet werden.

Einpressen von Kunstharz nach dem Stoßtränk- Gemäß der Erfindung werden somit kalthärtend

ve fahren zu verkleben und dadurch das gefährliche Kunslharzgemische, die durch Zugabe geeignete:

Ablösen von Schalen aus Hangendschichten zu ver- Mittel in an sich bekannter Weise aufgeschäumt wei

meiden. Hierbei werden kalthärtende Kunstharz- den können, in der noch Π sigen Phase und ohn;

gemische im allgemeinen ais Zweikomponenten- 25 Anwendung voi: Druck lediglich unter dem Einflu!.

gemische, bestehend aus dem eigentlichen Kunst- der Schwerkraft fließend in abwärts geneigte Bohr

harz und einem Härter, durch ein durch äußere Ein- locher eingefüllt, worauf d:~ Bohrlochöffnungen un

flüsse erzeugtes Druckgefälle, beispielsweise mittels mittelbar und endgültig geschlossen werden. Dei

einer Hochdrrckpumpe in die Hohlräume des Ge- beim späteren Reagieren der Kunstharzmischum

biigskörpers oder der Kohle eingepreßt. Von Nach- 30 auftretende Blähdruck treibt den entstehenden unc

teil ist bei diesem Vertahren, daß eine außerordent- zunächst noch fließfähigen Schaum in die das Bohr

''ich aufwendige Vorrichtung für das Einpressen des loch umgebenden Hohlräume des zu verfc^igender

Verfestigungsmittels unter hohem Druck benötigt Gebirgskörpcrs hinein, wo der Schaum erstarrt. Aul

wird. Von größerem Nachteil ist jedoch, daß bei diese Weise werden die durch die Hohlräume ge-

durch Störungen hervorgerufenen Betriebsunter- 35 trennten Gesteinsbruchstücke miteinander verkittet

brechungen die Gefahr besteht, daß die Reaktion bzw. es werden großporige oder durch Haarrisse ge-

bereits in der Mischkammer, in den Zufühnngs- schwächte Gesteine geringer Festigkeit durch die

schlauchen zu den Bohrlöchern oder in den Bohr- Imprägnierwirkung versteift.

löchern selbst beginnt. Außerdem kann bei Defekten Obgleich der Blähdruck von wenigen Atmosphärer

an Maschinenteilen oder Schläuchen unter Dr^ck 40 im Verhältnis zu dem von einer Hochdruckpumpe

austretende Kunstharzmischung zu gesundheitlichen erzeugten Einpreßdruck bis zu mehreren hunderi

Schäden beim Bedienungspersonal führen. Weitere Atmosphären beim bekannten Verfahren gering ist

Nachteile dieser Arbeitsweise sind, daß nach dem genügt der Blähdruck, weil er in situ erzeugt unc

Einpressen der Mischung beim Lösen der Tränk- während der Reaktion fortlaufend erneuert wird. Be

sonde ein Teil der Kunstharzmischung wieder aus 45 einer Anwendung äußeren Druckes steifen dem-

dem Bohrloch treten kann, bevor der Bohrloch- gegenüber die Verluste in den vom Bohrloch a".s-

verschluß mit einem Stopfen erfolgt. Außerdem ent- gehenden, sich vielfach verästelnden Rissen im Ge-

spricht das ausgefüllte Hchlraumvolumen lediglich stein überproportional an, so daß der in den letzten

der eingepreßten Mischungsmenge. Verästelungen verbleibende Restdruck selbst bei

Es ist weiter ein Verfahren bekannt (deutsche 5° sehr hohen Anfangsdrücken einmal gegen Null

Auslegeschrift 1 014 508), bei dem zur Verhütung gehen kann. Der dlähdruck bleibt demgegenüber, so-

eine,- Selbstentzündung von Steinkohle und zur Be- lange die aufschäumende Masse noch reagiert unc

kämpfung von Grubenbränden mittels einer Spritz- diese noch fließfähig ist, auch in den letzten Ver-

vorrichtung ein spritzfälliger Schaumstoff, der aus ästelungcn auf der zu Beginn des Aufschäumens sich

einem aufgeschäumten, härtbaren Kunststoff und 55 einstellenden Druckhöhe stehen. Auf diese Weise

zugesetzten, stark schäumenden Netzmitteln besteht, werden auch noch in einiger Entfernung vom Bolir-

in untertänige Räume eingebracht wird. Als Kunst- loch befindliche kleine Risse gut verfi'llt, in die beim

stoff konn.ien im wesentlichen in Wasser gelöste Einpressen mit äußerem Druck wegen der konti-

H:imsloifhnr:zc in Frage. nu'jrlichcn Druckabnahme mit Entfernung vom

Weiterhin ist ein Verführen bekannt, bei dem zum 60 Bohrloch keine Einpreßmasse eindringen würde.

Ausfüllen von mit Grubenausbauen in Verbindung Die natürlicherweise geringe Festigkeit des ausge-

slehenden, leeren Räumen durch einen in einen härteten, geschäumten Kunstharzes gegenüber einem

festen Aggiegatzustand übergehenden Werkstoff in Homogenen Kunstharz wird somit durch die bessere

die Hohlräume ein aiifblähbaier Werkstoff einge- Durchdringung des Gesteins vollauf ausgeglichen,

pumpt und dort vor dem Erhärten aufgebläht wird, 65 Außerdem kann in bestimmten Fällen, z. B. beim

bis er sich den Querschnittsformen der Hohlräume Hereingewinnen verfestigter Kohle, die geringere

angepaßt hat. Als solche Werkstoffe sind bekannt- Eigenfcstigkeit des Kunstharzschaumes geradezu von

lieh die Polyurethanschäume geeignet. Bei diesem Vorteil sein.

Waagerechte oder aufwärts gerichtete Bohrlöcher Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung

werden mit der Kunstharzmischung gefüllt, indem darstellen,

die Mischung vor dem Aufschäumen, vorzugsweise Cs zeigt

unter Niederdruck, aus einem Windkessel in die Fig. 1 im Längsschnitt ein im Gebirgskörper anBohrlöcher entleert wird. Hierbei wird Druckluft 5 gebrachtes Bohrloch kurz nach dem Einfüllen der nach dem Einfüllen der Mischung auf den Behälter Kunstharzmischung, aufgegeben. F i g. 2 im Längsschnitt das verschlossene Bohr-

Außcrdem können in die mit der Kunstharz- loch nach Eintritt des Aufblähens der Kunstharz-

mischung teilweise gefüllten Bohrlöcher Holzstangen mischung,

eingesetzt werden. Nach dem Erhärten des Kunst- io Fig. 3 im Längsschnitt eine vergrößerte Dar

harzes wirken sie; korsettstangenartig als Zu»- stellung einer Spalte im Gebirgskörper,

bewehrung und verringern gleichzeitig die erforder- F i g. 4 im Längsschnitt schematisch die An-

liche Harzmenge, da sie den größten Teil des Bohr- wendung des Verfahrens der Erfindung von der

loches ausfüllen. .Kopfstrecke aus,

Es isc außerdem ein Verfahren bekannt (»Glück- 15 F i g. 5 im Längsschnitt schernatisch die' Anauf«, 1962, S. 277). das als eine gewisse Verbindung wendung des Verfahrens der Erfindung auf die Stöße mit dem Ankerausbau angesehen werden kann. Bei von Strecken oder in Streben; diesem Verfahren werden beim Verfestigen von zum Fi". 6 und 7 zeige, im Längsschnitt Vorrichtun-•\uslaufen neidender Kohle durch Einpressen von gen ^. in Mischen der Ausgp-gsstoffe, und Kunstharz gleichzeitig Seiistücke in d'.e Bohrlöcher 20 Fig. 8 zeigt im Längsschni't eine besondere Voreingeführt, worauf der Ringraum zwischen Bohr- richtung zum Verschließen der Bohrlocher, lochwandung und Seilstück mit Kunstharzmörtel Das in Fig. 1 dargestellte Bohrloch 1 ist zur »,erfüllt und außerdem das Gebirge hiermit ver- Hälfte mit der flüssigen KunstharzmiSuhung 2 gefestigt wird. Die Verwendung von Zugankern in fr-lt. Nach dem Einfüllen wird das Bohrloch, wie Form von Seilstücken soll hierbei zum besseren 45 Fig. 2 zeigt,-mit dem Stopfen 3 verschlossen, der Halten und Einsparen von Kunstharzmörtel dienen. eingeschlagen oder mit einem schnell reagierenden Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß d>. Kunstharzkleber eingeklebt werden kann. Zuvor eingebrachten Seilstücke bei der späteren Her- kann beispielsweise ein Holzsiab 4 eingeführt woroingewinnung der verfestigten Kohle hinderlich den sein, der den größten Teil des Bohrlochvolumens sind. 30 ausfüllt und der als eine korsettstangenari'je Zug-

Der Verschluß der Bohrlöcher nach dem Füllen bewehrung wirkt. Die nach dem Reagieren der

mit der Kunstharzmischung erfolgt mittels Stopfen Mischung 2 aufschäumende, aber noch fließfähige

oder durch Druckluft, Druckwasser oder über eine Masse 5 füllt zunächst den verbleibenden Bohrloch-

Spiniicl aufweitbare Bohrlochabdichtungskörper. Da- hohlraum aus und dringt dann in die das Bohrloch

mit diese Abdichliingskorper leicht wiedergewonnen 35 umgebenden Hohlräume 6 des Gebirgskörpers 7 in-

sverdcn können, werden sie erfindungsgemäß vor folge des auftretenden Blähdruckes ein, wobei durch

dem Einführen in das Bohrloch mit einer im Bohr- das Aufschäumen zugleich eine Volumenvergrößerung

loch verbleibenden Schutzhülle versehen. der Masse eintritt. Auf diese Weise werden die Gc-

AIs Verfestigungsmittel für das erfindungsgemäße birgsbruchstücke 8 miteinander verbunden und ver-Verfahren dienen vorzugsweise Polvurethanschäume, 4" kittet, wobei bei großporigen Gesteinen geringer die in an sich bekannter Weise aus einer hoch- Festigkeit zugleich eine Imprögnierwirkung erzielt molekularen hydroxylgruppenhaltigen Verbindung wird, indem das geschäumte Kunstharz, wie in (Polyilkohol). aus einer Diisocyanat-Verbindung F i g. 3 gezeigt, von den Spalten 6 aus in größere und Wasser hergestellt werden. Durch entsprechende Poren oder Haarrisse 9 eindringt. Zusammensetzung und Dosierung der Ausgangs- 45 F i g. 4 zeigt im Schnitt das Anbringen von Bohrstoffe läßt sich ein weitgespannter Rahmen für löchern in die Kohle von der Kopfstrecke aus. In jeden Verwendungszweck bezüglich der Schaum- steil gelagerten Flözen besteht häuft", die Gefahr dos eigenschaften erzielen. Dies gilt für die Herstellung Auslaufens der Kohle. Auch in Abbaubetrieben mit weicher oder harter, elastischer oder spröder Gewinnung am überhäufenden oder im Einfallenden Schäume, die in der erwünscht schnellen Zeit er- 50 stehenden Koh'enstoß läuft die Kohle au* und gchärten, dabei aber noch ausreichend Zeit für drs ?ähidet stark die in der Kopfstrecke stehende Aus-Hcrstellen und Vergießen der Mischung vor dem rüstung sowie die dort beschäftigten Bergleute. Aufschäumen gewähren. Als vorteilhaft hat sich Nach Anbringen der Bohrlöcher I und Füllen insbesondere ein Zusatz von Vm bis Vs Rizinusöl, der Hohlräume 6 mit dem geschäumten Kunstbezogen auf die Gesamtmenge der Ausgangsstoffe, 55 harz kann der Kopfslreckensaiim wirksam gesichert ervvicscn. werden.

Außerdem ist es vorteilhaft, um die im rauhen Fig. 5 zeigt im Schnitt, wie die Stöße von Bergbaubetrieb nicht immer gewährleistete, aber für Strecken oder die Kohlenstoße in Streben vor dem die Güte der jeweiligen Produkte erforderliche ve- Auslaufen (beispielsweise auf den Schlechten) genaue Dosierung der Ausgangsstoffe betriebssicher ^6o schützt werden, indem geneigte Bohrlöcher 1 in der zu gewährleisten, wenn zwei vorgefertigte Mischun- daracstelllen Weise mit der Kunstharzmischimg 2 gen aus nicht miteinander reagierenden Bestand- gefüllt und das umgebende Gestein oder Mineral teilen der 3 oder 4 Komponenten erst an der Ver- durch das geschäumte Kunstharz verfestigt wird, wenclungsstcll·* zusammengemischt werden, um die Selbstverständlich sind mit den Beispielen nicht Reaktion einzuleiten. Die" Durchführung des erfin- ⁶5 alle Möglichkeiten des Verfahrens der Erfindung erdungsgemäßen Verfahrens wird im folgender, an schöpfend dargestellt. Beispielsweise können die anf-Hand einiger Zeichnungen beschrieben, die mehrere schäumenden Kunststoffe auch auf herkömmliche Ausführunpsbcispiclc und eine Vorrichtung zur Weise i:i die Bohrlöcher eingepreßt werden, wobei

ler innere Blähdruck als zusätzliche Hinpreßhilfe iaeh Beendigung des äußeren Einpreßvorganges A'irkt. um eine noch bessere Durchdringung des aufgelockerten Gesteins zu erzielen.

Die I⁷ i g. (·> und 7 zeigen schemaliseh cine mugliehe Kombination an sich bekannter Hinzelteile zu einer Vorrichtung zur 1 lerstellung der Kimslharzinisehung. Sie besieht aus den gleich großen Behältern Hl und 11, deren Größe den Mischungsverhältnissen der Diisoeyanat-Verbindung und der vorgefertigten Mischung aus hochmolekularer liydroxylgruppenhaltiger Verbindung und Wasser oder Rizinusöl entspricht. Mit Hilfe der Siehlglasskalen 12 und der Ablaßhähne 13 gelingt es, die erforderlichen Mengen in das mit einem einfachen mechanisehen Rührwerk 14 ausgestattete Mischgefäß 15 zu füllen, dort die noch flüssige Hndmischung in der erforderlichen kurzen Zeit herzustellen und die Mischung vor Beginn des Aufschäumens von Hand in die vorbereiteten Bohrlöcher zu gießen.

I·' i g. 8 zeigt im Schnitt eine besondere Ausgestaltung für den Bohrlochvcrschluß. Er besteht aus einem an sich bekannten über eine Spindel 16 aufwcitbaren Abdichtungskörper 17, durch den ein wirksamer Bohrloehverschluß erzielt wird. Um eine HiHfcrmin:·. <:!-■<; Verschlusses nach dem Aushärten des Schaumes und damit seine wiederholte Verwendung zu ermöglichen, wird der Abdichtungskörper 17 mit einer elastischen, nach dem Erhärten des Schaumes im Bohrloch verbleibenden Schutzhülle 18 in das Bohrloch eingeführt. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Festkleben des eigentlichen Abdichtungskörpcrs 17 im Bohrloch vermieden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verfestigen von zum Auslaufen neigender Kohle und lockeren Gchirgsformationen durch in einen festen Aggrcgatzustand übergehende Stoffe, vorzugsweise durch umpressen eines härtbaren Kunstharzes in in das Gebirge oder die Kohle eingebrachte Bohrlöcher, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen härtbaren aufgeschäumten Kunststoff bildende Kuuslharzmischung vor dem Aufschäumen in fließfähigem Zustand in vorbereitete Bohrlöcher, vorzugsweise abwärts geneigte Bohrlöcher und vorzugsweise ohne Anwendung eines äußeren Druckes, eingebracht wird, worauf die Bohrlöcher abgedichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß waagerecht oder aufwärts gerichtete Bohrlöcher mit der Kuristharzmischung gefüllt werden, indem die Mischung vor dem Aufschäumen, vorzugsweise unter Niederdruck aus einem Windkessel in die Bohrlöcher entleert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die mit der Kunstharzmischung teilweise gefüllten Bohrlöcher Hoizstangcn vor dem Abdichten der Bohrlöcher eingesetzt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte aufweitbar und wiedergewinnbare Bolirlochahdichtungs körper vor dem Einführen in das Bohrloch mi einer im Bohrloch verbleibenden Schutzhülle vcr sehen sind.

Hierzu 1 Dlatt Zeichnungen