DE1933729C3 - Besatzverfahren zur Bekämpfung des Staubes und der schädlichen Gase bei der Schießarbeit im Bergbau - Google Patents

Description

Ziel der Erfindung ist es, die bei der Schießarbeit im Bergbau, insbesondere im Untertagebetrieb, entstehenden Staube und schädlichen Gase wirksam zu bekämpfen. Bekanntlich treten bei der Schießarbeit im Bergbau, wie sie zum Streckenvortrieb, zur Kohle-, Erz- und Mineraliengewinnung notwendig ist, große Mengen an Staub und schädlichen Gasen auf, die zu einer starken Belästigung und vielfach zu gesundheitlichen Schädigungen der Bergleute führen. Die Schießarbeit wurde daher vielfach in belegarmen Schichten oder am Ende einer Schicht durchgeführt. Solche Zeiteinteilung brachte jedoch Verzögerungen beim Abbau mit sich.

Es wird daher versucht, den bei der Schießarbeit auftretenden Staub möglichst schnell niederzuschlagen. Hierzu sind heute im wesentlichen drei Verfahren üblich: das Nebelwandschießen, der Wasserbesatz und der Pastenbesatz mit einer aus Zellulose und Wasser bestehenden Paste. Wie aus dem Aufsatz von Landwehr und Bauer in »Bergbau« 7 (1966), 191 bis 202, hervorgeht, sind diese drei Verfahren etwa gleich gut wirksam.

Das Nebelwandschießen ist die aufwendigste Arbeitsweise. Hierbei wird einige Meter hinter der Schießstelle durch Verdüsen von Wasser und Luft eine Nebel/one und dahinter durch Verdüsen von Wasser allein eine Niederschlagszone in der Strecke erzeugt. Die hierzu notwendigen Düsen bedürfen einer sorgfältigen Wartung. Nur dann ist dieses Verfahren gut wirksam. Jedoch führen die beim Nebelwandschießen eingebrachten großen Wassermengen zu einer Erhöhung der Feuchtigkeit des Grubenklimas. Ein weiterer Nachteil tritt bei Grubenräumen in schiefrigem Gestein auf, da die großen Wassermertgen hier zu einem Quellen der Sohle führen. Wegen seines hohen technischen Aufwandes und der anderen damit verbundenen Nachteile wurde das Nebelwandschießen durch die Wasser- bzw. Pastenbesatzverfahren verdrängt.

Bei den letztgenannten Verfahren werden in die Bohrlöcher hinter die Sprengpalronen Patronen aus beidseitig geschlossenen Polyäthylenschläuchen, die mit Wasserbzw. Zellulose-Wasser-Paste gefüllt sind, eingebracht. Diese Besatzpatronen dienen zumeist gleichzeitig zur Verdammung der Bohrlöcher. Durch diese Verfahren kann gegenüber reinem Lehmbesatz eine Verminderung, insbesondere der lungengängigen und besonders schädlichen Teilchen unter 5 μ des Staubes je nach Gesteinsart um 30 bis 50 ^r/o erzielt werden.

Wie aus der angeführten Veröffentlichung und aus einer weiteren Veröffentlichung von Landwehr in Nobelhefte (Mai 1961), Seiten 89 bis 113, hervorgeht,

»5 sind auch schon andere Möglichkeiten zur Staubbekämpfung bei der Schießarbeit geprüft worden. Beispielsweise das Einblasen von Sand oder das Einbringen von angefeuchtetem Kalkstaub in die Bohrlöcher. Beide Verfahren können zwar unter günstigen Um-

ao ständen eine Verminderung des Staubanfalles herbeiführen, jedoch ist ihre Wirkung nicht sicher genug. Beispielsweise hängt die Staubbindung durch den Kalkstaub sehr von seinem Feuchtigkeitsgehalt ab Außerdem ist von der Verwendung von Sand und

»5 Kalk zur Staubbekämpfung auch schon aus psychologischen Gründen abzuraten, da diese Stoffe unter anderen Umständen als schädlich anzusehen sind, und so die Bergleute leicht das Vertrauen zu den Maßnahmen der Staubbekämpfung verlieren könnten.

3« Weiterhin wird von Leimroth in der Dissert a tion (Clausthal, 1959) »Grobdisperse Salzlosungs-Acrosole zur praktischen Feinstaubbekämpfung im Steinkohlenbergbau« angeführt, daß sich der bei der Schießarbeit auftretende Staub durch Vernebeln von 3 ^ri igen Natriumchloridlösungen schnell niederschlagen läßt. Ebenso wird in der deutschen Patentschrift 718 565 die Verwendung von vernebelten wäßrigen CaCl₂- bzw. MgClj-Lösiungen, die außerdem noch ein Netzmittel enthalten, zur Staubniederschlagung beschrieben. Bei diesen Verfahren treten jedoch dieselben Nachteile wie beim Nebelwandschießcn auf, auch wenn die Flüssigkeitsmengen hier geringer sind. Diese Verfahren haben daher keinen Eingang in die Praxis gefunden. Wie aus »Bergakademie (Freiberg)* 16 (1964), 740 bis 745, hervorgeht, sind auch schon Patronen, die mit wäßrigen Magnesiumchloridlnsungen, mit Netzmittellösungen bzw. mit Kochsalz in Form von festem Industriesalz gefüllt sind, zur Staubbekämpfung als Besatz in die Bohrlöcher eingebracht

5,0 worden. Da sowohl die hierbei verwendeten Magnesiumchloridlösungen als auch die Netzmittellosungen gegenüber Patronen mit reinem Wasser nur eine geringfügig erhöhte Staubnicderschlagung bringen und Natriumchlorid sogar nur eine erheblich geringere Staubniedeischlagung bewirkt, hat sich die Verwendung dieser Besatzmittel nicht einfuhren können.

Die angeführten Maßnahmen dienen nur zur Staubbekämpfung bei der Schießarbeit. Die neben dem Staub auftretenden schädlichen Gase, insbesondcre Kohlenoxid und Stickoxide, lassen sich durch die angeführten Maßnahmen nicht beseitigen, wie auch aus »Nobelheft« (1965,JuIi), 154 bis 159, hervorgeht. Es muß vielmehr abgewartet werden, bis die Schießschwaden durch den Wetterstrom genügend verdünnt

<>5 und abgezogen sind, ehe die Arbeiten in dem jeweiligen Grubenraum fortgesetzt werden können.

Wie aus der Veröffentlichung von Bryljakow in Gornyj-Zjumal 1966, Nr. 12,55 bis 58, hervorgeht.

iind in Schießversuchen mit geringen Sprengstoffnengen (2 kg) Möglichkeiten zur Bekämpfung der ■chädiichen Gase geprüft worden. Hierbei wurden Ampullen, gefüllt mit festem, pulverförmigem Natriumcarbonat, Silicagel, Chlorkalk, Löschkalk, Pyrolusit, als Verdammung hinter die Sprengstoffpatronen in die Bohrlöcher eingebracht. Es wurde eine Verminderung des Anfalls an schädlichen Gasen, Kohlenoxid und Stickoxiden gegenüber Lehmbesatz geprüft und eine Verminderung an schädlichen Gasen um 17 bis 37 % bei Silicagel und um 48 bis 56 % bei Pyrolusit gefunden. Die Werte für die anderen Stoffe liegen zwischen diesen Grenzwerten. Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn Wasserstoffperioxidlösung oder Chlorkalklösung in Ampullen oder mittels einer be- »5 sonderen Vorrichtung unter Druck in die Bohrlöcher eingebrachtes Wasser als Verdammung benutzt wurden. Es wurde außerdem geprüft, Oxidationsmittel, wie Kaliumpermanganat oder Mangandioxid, direkt in die Sprengstoffpatronen einzubringen. Auch hier trat eine Verminderung der Menge an giftigen Gasen ein.

Besatzpatronen, die neben Alkali- und/oder Erdalkalichloridlösungen noch Stoffe zur Beseitigung von toxischen Bestandteilen der Schießschwaden gelöst »5 enthalten, werden weiterhin in der französischen Patentschrift 1106 681 und in der Arbeit von G. Schramm in »Bergbautechnik« Π, (1961), 26«bis 265, beschrieben. Schließlich beschreiben die deutsche Patentschrift 185 383 und die USA.-Patent- 3<> schrift 1019 502 Besatzpatronen, welche /ur Vernichiung der giftigen Gase in Schießschwaden alkalische und oxidierend wirkende feste Bestandteile wie Kaliumpermanganat, Kaliumchlorat oder Calciumoxid, enthalten. Gegenstand der britischen Patentschrift 250 739 sind mit gepulvertem basischem Magnesiumcarbonat gefüllte Patronen, die zusammen mit den Sprengpatronen in ein Bohrloch eingeführt werden und bei der Sprengung die Zündung von Schlagwettern oder Kohlenstaub verhüten.

Die durch diese Besatzarten erzielten Verminderungen der schädlichen Gase bei Schießversuchen befriedigen jedoch noch nicht, da gegenüber Wasserbesatz nur geringfügige Verbesserungen erzielt werden. Trotz Wasserbesatz bzw. dem ihm gleichzusetzenden Pastenbesatz ist es jedoch durch die Schießarbeit in der letzten Zeit zu Vergiftungserscheinur.gen bei Bergleuten gekommen.

Um diese nachteiligen Folgen für die Bergleute zu beseitigen und andererseits eine baldige Wiederauf- äo nähme der Arbeiten in den Grubenräumen nach dem Schießen zu ermöglichen, wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, den Staub und die schädlichen Gase bei der Schießarbeit wirksamer zu bekämpfen.

Es wurde ein Besatzverfahren zur Bekämpfung des Staubes und der schädlichen Gase bei der Schießarbeit im Bergbau unter Verwendung von Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid und Netzmitteln gefunden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumchlorid und/oder Magnesiumchlorid in fester, feinteiliger Form zusammen mit einem nicht-iohogenen Netzmittel als Besatzmittel verwendet werden.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Besatzmaterial Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid in einer solchen Teilchengrößenverteilung angewendet, daß 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. Calciumchlorid bzw. Magnesiumchlorid können als Hexa-, Tetra-, Di-, Mono-Hydrate und praktisch wasserfrei zur Anwendung gelangen.

Den Chloriden des Calciums bzw. des Magnesiums werden zur Erhöhung ihrer Wirksamkeit npch nichtionische Netzmittel, wie Alkylphenol-Polyglykoläther, zugesetzt. Daneben hat sich ein Zusatz alkalisch wirkender Substanzen, wie Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumcarbonate Dolomit, Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Harnstoff und ähnlicher Substanzen, bewährt. Es kann auch Calciumchlorid Ibzw. Magnesiumchlorid eingesetzt werden, über das Ammoniak geleitet worden ist und das auf diese Weise ammoniakalisch bzw. alkalisch reagiert. Auch ein Zusatz von Oxidationsmitteln, wie Mangandioxid,. Kaliumpermanganat, wirkt sich vorteilhaft aus. Außerdem kann zusätzlich Natriumchlorid oder ein anderes Metallsalz dem Besatzmittel zugesetzt werden.

Die genannten erfindungsgemäß zu verwendenden Besatzmaterialien werden bevorzugt in patronierter Form verwendet. Hierzu werden sie in 15 bis 30 cm lange Kunststoffhüllen, beispielsweise Polyäthylenschläuche, eingefüllt. Der Durchmesser dieser Kunst Stofffüllen ist dem Bohrlochdurchmesser angepaßt; die Kunststoffhullen werden nach Füllung mit dem Besatzmaterial beidseitig verschweißt oder mit einer geeigneten Klammer oder sonstigen Vorrichtung verschlossen. Die Patronen können gestreckte oder gekrümmte Form aufweisen. Die gekrümmte Form erleichtert die Verdammung im Bohrloch. Jede Patrone enthält etwa 200 bis 300 g des erfindungsgemäßen Besatzmaterials. Die erfindungsgemäßen Patronen siind gut lager- und transportfähig. Ihre Anwendung beinhaltet gegenüber den bisherigen Besatzverfahren keinen zusätzlichen Arbeitsaufwand.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Sprengung wie üblich vorbereitet. Es kann sich hierbei um jegliche Sprengung in Gestein, Kohle, Erzen oder Mineralien handeln. Die Bohrlöcher werden mit den Spreng- und Schlagpatronen beladen. Anschließend wird der erfindungsgemäße Besatz eingebracht. Bei nicht-patroniertem Besatz geschieht dies mit Hilfe einer durch Druckluft betriebenen maschinellen Einrichtung. Wird das erfindungsgemäße Besatzmittel in patronierter Form verwendet, so können die Patronen von Hand in die Bohrlöcher eingebracht werden. Die Menge an nichtpatroniertem Besatz entspricht in etwa der Menge, die bei patroniertem Besatz zur Anwendung kommt. Um eine sichere Verdammung der Bohrlöcher zu erzielen, können die erfindungsgemäßen Patronen in gekrümmter Form angewendet werden. Sie können aber auch in gerader Form mit geeigneter Arretierung Verwendung finden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, sie vor dem Einbringen in das Bohrloch ein wenig aufzuschlitzen, so daß im Bohrloch ein Teil des Pulvers herausrieselt und so eine Verdammung erzielt wird. Im Anschluß an den Besatz kann die Sprengung wie üblich gezündet werden.

Das feinteilige Calciumchlorid bzw. Magnesiumchlorid verbindet sich offenbar nach der Sprengung mit den bei der Sprengung entstehenden großen Mengen an Wasserdampf. So wird eine schnellere Kondensation des Dampfes zu Tropfen, die das Calciumchlorid bzw. Magnesiumchlorid gelöst enthalten,

bewirkt.

Dieses Gemisch sorgt dann für eine schnelle Aggregation des Siaubes zu größeren, nicht mehr !ursgengängigen Teilchen und zur Niederschlagung des Staubes am Ort seiner Entstehung. Außerdem wurde gefunden, daß sich die nitrosen Gase in der entstehende α Lösung sehr viel besser auflösen als in Wasserdampf bzw. Tröpfchen, die nur aus Wasser bestehen. Zur Erhöhung der Löslichkeit der nitrosen Gase in dex entstehenden Lösung können dem Besatz neben Calciumchlorid bzw. Magnesiumchlorid noch alkalisch wirkende Substanzen zugesetzt werden. Die Mengen an alkalischen Stoffen können variiert werden, um die beste Bindung der nitrosen Gase zu bewirken. Im allgemeinen ist ein Gehalt von 2 bis 10 % an alkalischen Substanzen im Besatzmaterial ausreiche nd, um den Gehalt der Schießschwaden an nitrosen Gasen innerhalb weniger Minuten weit unter die schädliche Grenzkonzentration ru bringen.

Ein weiterer Vorteil in der Verwendung des erfindungsgemäßen Besatzes liegt darin, daß der niedergeschlagene Staub, von hygroskopischer Salzlösung befeuchtet, festgehalten wird. Durch den Gehalt an hygroskopischem Salz bleibt das Wasser in de* Nie-

S iierschlagsschicht gebunden, und der Staub kann bei weiterer Schießarbeit nicht erneut aufgewirbelt werden. Diese Gefahr besteht bei durch Wasser niedergeschlagenem Staub nach Verdunsten des Wassers. Außerdem erhöhen die erfindungsgemäßen Besatzmittel die relative Feuchtigkeit in den Grubenwettern nicht. Eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes der Grubenwetter tritt immer dann auf, wenn Wasser, sei es in Patronen, sei es direkt, im Grubenraum versprüht wird. Diese Erhöhung der relativen Feuchtigkeit führt

*5 jedoch zu einer Erhöhung der Feuchttemperatur und damit zu einer Verschlechterung des Grubenklimas. Dieses ist insbesondere in tiefer gelegenen, wärmeren Grubenräumen nicht erwünscht. Durch das erfindungsgemäße Besatzmittel wird das Grubenklima

*· praktisch nicht verändert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Besatzverfahren zur Bekämpfung des Staubes und der schädlichen Gase bei der Schießarbeit im Bergbau unter Verwendung von Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid und Netzmitteln, d adurch gekennzeichnet, daß das Calciumchlorid und/oder Magnesiumchlorid in fester, feinteiliger Form zusammen mit einem nichtionogenen Netzmittel als Besatzmittel verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumchlorid bzw. Magnesiumchlorid mit einer solchen Teilchengrößenverteilung verwendet werden, daß 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.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste, feinteilige Calciumchlorid bzw. Magnesiumchlorid in kristallwasserfreier Form oder als Mono-, Di-, Tetraoder Hexahydrat verwendet werden.