DE19628367A1 - Verfahren zur Planung von Abbaubetrieben unter Berücksichtigung einer Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen, insbesondere in einer Steinkohlenlagerstätte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Planung von Abbaubetrieben in einer tektonisch beanspruchten Sedimentationslagerstätte, insbesondere Steinkohlenlagerstätte, durch Festlegung von Abbaurichtung, Abbaulänge, Abbaugeschwindigkeit und Abbaufolge, wobei die Lage der Abbaubetriebe an den tektonischen Störungen im Lagerstättenkörper orientiert wird und zur Festlegung des zum Abbau aus- und vorzurichtenden Lagerstättenkörpers das Einfallen, das Streichen und das Verwurfsmaß der jeweiligen erkannten geologischen Störung sowie der Verlauf der Faltungsenergie sowie die durch die tektonische Energie bewirkten Auflockerungen, Quetschungen und Pressungen im Gebirge und die dadurch beeinflußten tektonischen Massentransporte als Planungsgrundlage herangezogen werden.

Ein derartiges Verfahren ist in der WO 95/14155 beschrieben; bei diesem Verfahren wird der tektomechanische Prozeß bei der Entstehung der Lagerstätte für die Projektierung der Lagerstättenteile berücksichtigt, indem die tektomechanischen Zusammenhänge beim Entstehen des der Abbauplanung unterliegenden Lagerstättenkörpers als Grundlage der Abbauplanung nutzbar gemacht werden, wobei präzisere Angaben über Ausgestaltung und Verhalten der Tektonik die Grundlagen der Abbauplanung wie auch der zugehörigen Planung dazu notwendiger Aus- und Vorrichtungen verbessern. So werden bei dem bekannten Verfahren die Zusammenhänge zwischen Groß- und Kleintektonik oder zwischen Initial- und Folgestörungen für die Abbauplanung bereits nutzbar gemacht. Dabei erlaubt die Berücksichtigung der tektomechanischen Zusammenhänge eine frühzeitigere Angabe darüber, ob beispielsweise der Verwurf einer bekannten Störung voraussichtlich gleich bleibt oder in der einen oder anderen Streichrichtung zu- oder abnimmt. Mit dem bekannten Verfahren lassen sich demnach bereits Größen von Streichrichtungs- und Einfallensänderungen bei erkannten Störungen ermitteln und daraus Schlüsse für die Abbauplanung ziehen; es ist möglich, Angaben über das Aufreißen von Sprüngen in Abhängigkeit von Einfallen der Gebirgsschichten, das heißt in Abhängigkeit vom Stand der Auffaltung, zu machen und daran die Abbauplanung auszurichten. Auch sind damit schon präzisere Angaben über die Ausgestaltung das Verhalten der Groß- und Kleintektonik möglich, womit die Grundlagen für die Abbauplanung und damit die Abbauplanung selbst zielorientiert zu einem Teil bereits verbessert sind.

Obwohl mit den bekannten Verfahren die Planungssicherheit bei der Orientierung von Abbaubetrieben in einem Lagerstättenkörper bereits verbessert ist, treten beim Abbau beziehungsweise bei der Gewinnung weitere Probleme im Zusammenhang mit der Gefahr von Gebirgsschlägen oder Gewichtsbrüchen, auch verbunden mit dem Auftreten von Gasausbrüchen, auf. So wird bei bekannten Planungsverfahren für die Beurteilung der Gefahr von Gebirgsschlägen allein die Petrographie mit Sandstein und Sandschiefer und die Strategraphie mit dickbankigen Schichten und deren Abstand zu den Grubenbauen berücksichtigt. Nachteilig in diesem Zusammenhang ist, daß der tektomechanische Prozeß nicht berücksichtigt worden ist, der bei der Beurteilung insbesondere des Zusammentreffens von Gebirgsschlägen mit Gasausbrüchen von entscheidender Bedeutung ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren im Hinblick auf die Aussagekraft der Planungsgrundlagen insbesondere für die Vermeidung von Gebirgsschlägen und Gewichtsbrüchen weiter zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß zur Verhinderung und/oder Bekämpfung von durch den Abbau ausgelösten Gebirgsschlägen und/oder Gewichtsbrüchen mit und ohne Auftreten von Gasausbrüchen durch den tektomechanischen Prozeß entstandene Bereiche oder Zonen mit einer flächenhaften oder linienförmigen Vorprägung für durch den Abbau ausgelöste Gebirgsbewegungen ermittelt, die Abbaubetriebe daran orientiert und/oder Maßnahmen zur Entspannung des von dem Abbau betroffenen Gebirgskörpers und/oder zur zusätzlichen Sicherung der Abbaubetriebe durchgeführt werden.

Mit der Erfindung ist demzufolge der Vorteil verbunden, daß die tektomechanischen Zusammenhänge beim Entstehen des der Planung unterliegenden Lagerstättenkörpers nun als Grundlage der Planung nutzbar gemacht werden, wobei präzisere Angaben über Ausgestaltung und Verhalten der Tektonik die Grundlagen der Planung verbessern. So werden die Zusammenhänge zwischen Groß- und Kleintektonik und zwischen Initial- und Folgestörungen für die Planung nutzbar gemacht. Die Berücksichtigung der tektomechanischen Zusammenhänge erlaubt eine frühzeitigere Angabe darüber, ob beispielsweise der Verwurf einer bekannten Störung voraussichtlich gleich bleibt oder in der einen oder anderen Streichrichtung zu- oder abnimmt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in vorteilhafter Weise Größen von Streichrichtungs- und Einfallensänderungen bei erkannten Störungen ermitteln und daraus Schlüsse für die Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen für die Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen ziehen; es ist ferner möglich, Angaben über das Aufreißen von Sprüngen in Abhängigkeit vom Einfallen der Gebirgsschichten, das heißt in Abhängigkeit vom Stand der Auffaltung zu machen und auch daran die Festlegung der Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen für die Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen auszurichten; ebenfalls sind präzisere Angaben über die Ausgestaltung und das Verhalten der Groß- und Kleintektonik möglich, womit die Grundlagen für die Planung der Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen für die Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen selbst deutlich verbessert sind, weil nicht nur Petrographie, Stratigraphie und die Grubengeometrie, sondern auch die Tektonik umfassend berücksichtigt wird.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun in dem zu planenden Gebirgsbereich der Verlauf der Faltungsenergie ermittelt und die Planung der Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen für die Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen sowie der gegebenenfalls durchzuführenden zusätzlichen örtlichen Entspannungsmaßnahmen wie zum Beispiel Sprengungen daran orientiert. Allgemein steht in einem Gebirgskörper der Faltungsenergie ein Gegendruck gegenüber, der von der Masse des Gebirges bereitgestellt wird; die Faltungsenergie überwindet diesen Gegendruck und leistet dabei Arbeit durch das Entstehen und die Ausgestaltung tektonischer Störungen, wobei aus dem erkannten Verlauf der Faltungsenergie die Ausgestaltung einer Störung als Grundlage der Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen für die Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen erkennbar ist.

Durch den tektomechanischen Prozeß und damit durch die Faltungsenergie sind im Gebirge Aufscherungen entstanden, die teilweise durch Bewegungsvorgänge zu tektonischen Störungen ausgestaltet wurden, teilweise aber auch Aufscherungen blieben. Auch die Aufscherungen, die in Verbindung mit der Ausgestaltung der Scherflächen zu Störungen entstanden, sind oft selbst nicht zu tektonischen Störungen ausgestaltet worden. Erst durch Berücksichtigung des tekto-mechanischen Prozesses entstehen umfangreiche Hinweise darauf, wo das Gebirge in seinem alten Zustand weitgehend erhalten blieb und wo es geschert oder zerschert ist.

Da die Dickbankigkeit insbesondere von Sandstein und Sandschiefer ausschlaggebende Kriterien für die Beurteilung der Gebirgsschlaggefahr liefert, ist es wichtig zu wissen, wo durch Aufscherungen eine Art Schichtung vorhanden ist. Dadurch wird es möglich, daß örtlich dickbankige Schichten dünnschichtig aufgeschert sind, die mit einer dünnbankigen Schichtung vergleichbar ist. Die Aufscherungen Können bei flacher Lagerung senkrecht oder schräg stehen. Das heißt, für die Verhinderung oder Bekämpfung von Gebirgsschlägen sind Sandstein und Sandschiefer an einer Stelle nicht gleich Sandstein oder Sandschiefer an anderer, obwohl petrographisch eine Übereinstimmung besteht. Erst die Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses läßt eine umfassende Beurteilung aber gebirgsschlagrelevante Gefährlichkeit einer Dickbankigkeit zu. Gleichwertigegeologische Voraussetzungen in Hinblick auf eine Gebirgsschlaggefahr können umfassend nur bei Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses festgestellt werden, wozu die Auswirkungen der Faltungsenergie und des von der Masse des Gebirges bereitgestellten Gegendruckes heranzuziehen sind. Das Nebengestein ist allein durch Bohrungen gebirgsschlagrelevant umfassend nicht zu beurteilen. Die Beurteilung erfolgt stets dahingehend, daß eine Dickbangigkeit vorhanden ist, ohne daß Aufscherungen berücksichtigt werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird daher geprüft, ob die Bankigkeit von Schichten durch Aufscherungen und Zerstörungen eine dünnbankige Struktur erhalten haben, die für die Minderung der Gebirgsschlaggefahr relevant ist.

Zu betonen ist, daß auch in weiterer Hinsicht die Tektonik als Einflußgröße für die Gebirgsschlaggefahr unvollständig bekannt ist. So werden zwar tektonische Störungen als Einflußgrößen beachtet. Unbeachtet aber bleibt, daß heutige tektonische Störungen als Aufscherungen angelegt und erst durch Bewegungsvorgänge auf oder an den Störungsflächen zu Überschiebungen, Abschiebungen und Verschiebungen ausgestaltet wurden. Dadurch wurden Scherflächen zu tektonischen Störungen mit Überschiebungsmaßen, Verwürfen und Verschiebungsmaßen. Als weiteres Attribut haben die tektonischen Störungen als Folge von Aufscherung und anschließende Ausgestaltung durch Bewegungsvorgänge ein Einfallen, eine Einfallensänderung und ein Streichen.

Nun werden nicht alle Aufscherungen durch Bewegungsvorgänge zu tektonischen Störungen. Für die Gebirgsschlaggefahr ist es grundsätzlich unerheblich, ob Scherflächen zu Störungen geworden sind oder nicht. Die Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses erlaubt, nicht nur die herkömmliche Projektierung der tektonischen Störungen zu verbessern. Sie gibt auch Hinweise auf das Vorhandensein vom Aufscherungen, an denen keine Verwürfe oder Miniverwürfe im mm- oder cm- Bereich vorhanden sind, die vermessungstechnisch in der Regel nicht aufgenommen werden und daher im Grubenbild auch nicht enthalten sind. Auch gibt die Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses Hinweise auf Streichen und Einfallen der Aufscherungen, die zur Beurteilung der Gebirgsschlaggefahr und der Bekämpfung von Gebirgsschlägen mit und ohne Gasausbrüche durch Festlegung der Abbaufolge, der Abbaurichtung und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen sowie der Sicherungsmaßnahmen gegen Gewichtsbrüche herangezogen werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Aufscherungen und Zerstörungen des Gebirges bei der Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen für die Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen mit und ohne Gasausbrüche sowie bei Sicherungsmaßnahmen gegen Gewichtsbrüche berücksichtigt.

Desweiteren "erinnert sich" das Gebirge in Verbindung mit untertägigen Aktivitäten des Bergmannes an seine Vergangenheit und damit an den tektomechanischen Prozeß, den es infolge der Wirkung der Faltungsenergie und des Gegendruckes erlitten hat. Bewegungen im Gebirge sind infolge des bergmännischen Eingriffes vorrangig dort zu erwarten, wo während des tektomechanischen Prozesses bereits Bewegungen stattgefunden haben. Dort sind die Flächen, auf denen die Bewegungen infolge des bergmännischen Eingriffes vonstatten gehen, vorhanden. Energien für das Aufreißen von aktuellen Bewegungsflächen sind hierdurch nicht erforderlich, das Gebirge ist bereits mehr oder weniger zerstört und damit für die Aufnahme von Bewegungen vorbereitet.

Im tektomechanischen Prozeß blieben die Bewegungsvorgänge bei der Ausgestaltung der tektonischen Störungen nicht auf die Störungen beschränkt. Es entstanden seitlich der Störungen bzw. oberhalb und unterhalb der Störungen Auflockerungen und Quetschungen. Das gilt für Überschiebungen, Abschiebungen und Verschiebungen. Dabei werden die entstehenden Auflockerungen und Quetschungen nicht immer nur durch eine einzigen tektonischen Störung sondern auch durch zwei und mehr Störungen hervorgerufen. Die Auflockerungen und Quetschungen werden durch Bewegungen an den Scherflächen aufgehoben, die nur zum Teil Überschiebungsmaße, Verwürfe oder Verschiebungsmaße haben.

Durch den tektomechanischen Prozeß entstanden Bereiche oder Zonen, die für Bewegungen als Folge des bergmännischen Eingriffes untertage, vorgeprägt sind und die sowohl flächenhaft als auch linienförmig ausgestaltet sind. Beide Ausgestaltungen, flächenhaft oder linienförmig, sind aber für die Beurteilung und Planung der Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und der Durchführung von Entspannungsmaßnahmen, wesentlich.

Im Gegensatz zu Bereichen mit Quetschungen und Auflockerungen, in denen Bewegungen auf oder an tektonischen Störungen sowie Aufscherungen mit und ohne geringfügige Bewegungen stattfanden, gibt es Bereiche, die durch die Faltungsenergie und den Gegendruck, den das Gebirge bereitstellt, zusammengepreßt und komprimiert wurden. Hier entstanden keine Flächen, an denen Bewegungen stattfanden. Statt dessen wurde das Gebirge zusammengepreßt. Die Spannungen im Gebirge wurden im tektomechanischen Prozeß in Bereichen mit Pressung erhöht, ohne daß Bewegungsvorgänge, wie sie in Bereichen mit Auflockerungen und Quetschungen vonstatten gingen, die Spannungen immer wieder abbauten.

Die Bewegungsvorgänge als Folge des bergmännischen Eingriffes nutzen die Flächen, die das Gebirge anbietet. In Kompressionsbereichen ist dieses Angebot nicht und wenn überhaupt nur in einem beschränkten Umfange vorhanden. Das bedeutet, in Bereichen mit Kompressionen bringt das Gebirge die Voraussetzungen mit, daß als Folge der durch die Abbauführung örtlichen Gebirgsspannungen, die nicht sofort durch Bewegungen auf oder an vorhandenen Scherflächen aufgelöst werden, entstehen. Zugleich wird der ursprüngliche Zustand der Bankigkeit und damit auch Dickbankigkeit erhalten und nicht durch dünnbankige Strukturen, die unterschiedliche Richtungen im Gebirge annehmen können und die Gebirgsschlaggefahr minimieren, überprägt.

Abbaukanten erhöhen bei bestimmten Rahmenbedingungen die Gebirgsschlaggefahr. Abbaukanten erzeugen Trennflächen zwischen Gebirgsteilen, die den Bewegungsvorgängen als Folge des bergmännischen Eingriffes direkt unterworfen waren und solchen, in denen durch die Stützwirkung des Abbaus ein höherer Druck entstand, mit der Möglichkeit des Entstehens höherer Spannungen im Gebirge. Bewegungsvorgänge stören oder zerstören die Ursprungsstruktur des Gebirges. Das aber geschieht auch im tektomechanischen Prozeß unter Einwirkung der Faltungsenergie, wenn das Gebirge durch Auflockerungen und Quetschungen und durch Aufscherungen beansprucht wird. Damit werden Abbaukanten und Grenzen zwischen unterschiedlich beanspruchten und oder nicht beanspruchten Bereichen vergleichbar, wobei der abgebaute Bereich mit dem tektonisch beanspruchten Bereich und der anstehende mit dem tektonisch nicht oder kaum beanspruchten Bereich in die gleiche Richtung für die Beurteilung und Planung zur Festlegung der Abbaufolge, der Abbaurichtung, des Abbaufortschrittes und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen tendiert.

Auf Grenzen zwischen unterschiedlich beanspruchten Bereichen laufen kleintektonische Störungen aus, weil die Voraussetzungen für das Entstehen bestimmter tektonischer Störungsarten sich ändern. Wo tektonische Störungen mit Verwürfen auslaufen, laufen auch Scherflächen aus, die nicht zu Störungen mit Überschiebungsmaß oder Verwurf ausgestaltet wurden. Zugleich enden im Bereich der Grenzen die Aufscherungen, die in Verbindung mit dem Auslaufen der tektonischen Störungen stehen.

Im vorstehenden Zusammenhang können auf den Grenzen zwischen unterschiedlich beanspruchten Bereichen nur Störungen und Aufscherungen auslaufen, die in den Bereichen entstehen konnten. Das gilt für Auflockerungs- und Quetschungsbereiche. Es gilt nicht oder kaum für Pressungs- bzw. Kompressionsbereiche, wo das Störungsinventar nach "Null" geht. Es gilt auch für die Nachbarbereiche von Pressungen und Kompressionen. Dort wurde Faltungsenergie durch Aufscherungen und Bewegungen reduziert, wobei es zu einer Art Nachbarschaftshilfe für die Pressungsbereiche kam.

Der Abbau verursacht Bewegungen auch auf den Scherflächen, insbesondere im Bereich der Abbaukanten, wo der Zusatzdruck, der vom Abbau ausgeht, zur Seite hin schnell abnimmt. Die Bewegungen enden am Ende der Scherflächen, d. h. auf den Grenzen zwischen unterschiedlich beanspruchten Bereichen, wenn der durch Aufscherung beanspruchte Bereich abgebaut wird und auf der anderen Seite so gut wie kaum Scherflächen vorhanden sind, die Bewegungsvorgänge aufnehmen können. Dadurch kommt es zu einer Art "<Kerbspannung" im Gebirge.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Stellen festgelegt, an denen ein Abbau die Grenze zwischen tektonisch beanspruchten Bereichen kreuzt, an der Kreuzungsstelle der Bereich abgebaut ist, der Aufscherungen hat und sich auf der anderen Seite kaum Aufscherungen befinden.

Nach einem weiteren Beispiel der Erfindung wird bei Grenzbauen im Abbauvorfeld überprüft, ob dort Grenzen zwischen unterschiedlich beanspruchten Bereichen sind und bei der Gefahr von Kerbspannungen der Abbau in einer größeren Entfernung als 50 m eingestellt. Das gleiche gilt für eine Strecke parallel zum Abbaufeld und im Abbauvorfeld. Sind Abbaukanten in Nachbarflözen vorhanden, gelten die Kerbspannung für den geplanten Betrieb, der bei Kerbspannung öfter überprüft wird.

Die Vergleichbarkeit von Abbaukanten und Grenzen zwischen unterschiedlich tektonisch beanspruchten Gebirgsbereichen ist in Bezug auf Inselbildungen von abbaufreien Bereichen, wie es bisher für das Erkennen der Gebirgsschlaggefahr gehandhabt wurde, wesentlich. So kann bei einer stärkeren Aufscherung eine Insel, die in Verbindung mit erhöhter Gebirgsschlaggefahr zu bergmännischen Aktionen führt, gar nicht entstehen. Auf der anderen Seite ist es möglich, daß eine Insel im Sinne einer Aufscherung sich vor der Abbaufront befindet. Die Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses läßt auch die linienförmigen Aufscherungen und die Stellen, wo sich linienförmige Aufscherungen kreuzen und das Gebirge sehr stark zerscherrt ist, frühzeitig erkennen; so daß die Abbaufolge, die Abbaurichtung, der Abbaufortschritt und der Einsatz von Entspannungsmaßnahmen darauf bereits in der Planung abgestellt werden können.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird geprüft, ob eine Abbauinsel durch Aufscherungen zerstört ist oder nicht.

Tektonische Störungen haben durch Bewegungsvorgänge, die an ihnen stattfinden, ein Umfeld, das nicht immer von Zerstörungen verschont ist. Das gilt insbesondere, wenn sich die Bewegungsvorgänge nach Intensität und Richtung ändern oder Bewegungsvorgänge gestoppt werden. Durch Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses sind diese Stellen und die Stellen ohne Änderung des Bewegungsvorganges zu ermitteln. Von Zerstörungen weitgehend verschont blieben Aufscherungen, an denen insbesondere bezogen auf das Einzelelement nur geringe Bewegungen stattfanden. Dabei können bis zu einem Abstand von 200 m von größeren tektonischen Störungen parallel zu den Störungen streichende Aufscherungen vorhanden sein, die im tektomechanischen Prozeß nach bestimmten Regeln entstanden sind und an denen Auflockerungen durch Faltungsenergie und den Gegendruck zugeschoben wurden. An den Grenzen der Aufscherungen entstehen Grenzen ohne Übergänge wie an Abbaukanten. Die Begrenzungen der Abbaueinwirkungen oberhalb des Abbaues haben ein Einfallen, das zum abgebauten Bereich hin gerichtet ist. Dadurch hat eine Abbauinsel über sich eine Gesteinspyramide, die vom Abbau unbeeinflußt ist, und darüber ein durch Bewegungsvorgänge in Mitleidenschaft gezogenen Bereich. Bei entsprechendem Einfallen der Scherflächen ergibt sich ein vergleichbarer Zusammenhang in der Kombination von Ergebnissen des tektomechanischen Prozesses und der Abbauführung, weil oberhalb der Abbauführung ein Bewegungsvorgang vorauseilt, dessen Begrenzung zum Abbau hin einfällt. So kann wie bei einer Abbauinsel, ein überdimensionaler Sargdeckel entstehen, der aus unbeanspruchten Gebirge besteht und für die Gebirgsschlaggefahr somit relevant ist. Die Bereiche der Aufscherungen ziehen die Bewegungsvorgänge im Gebirge, die als Folge bergbaulicher Aktivitäten entstehen, auf sich. Damit ergeben sich um eine Gebirgsinsel, die ohne Aufscherungen ist, Vorgänge, die dazu führen, daß unterhalb von seitlichen Aufscherungen Zusatzdrücke erzeugt werden, wenn die Bewegungen auf den Scherflächen dynamische Drücke nach unten hin auslösen. Die Zusatzdrücke, die durch Abbaukanten entstehen, sind für die Beurteilung einer Gebirgsschlaggefahr wesentlich. Diese Zusatzdrücke werden zwar nicht unmittelbar neben den Abbaukanten, aber doch bereits nach wenigen Metern Abstand durch die Konsistenz und Struktur des Gebirges beeinflußt. So tendiert, insbesondere beim ersten Abbau, der Abbaueinfluß mit seinen Bewegungsvorgängen, dort mehr zur Seite, ,wo die Scherflächen für die Bewegungsvorgänge als Folge des tektomechanischen Prozesses bereits vorhanden sind. Dementsprechend verteilt sich der Zusatzdruck auf einen breiteren Bereich. Er ist dementsprechend örtlich weniger groß. Im Gegensatz dazu steht der Bereich, der durch Scherflächen wenig oder überhaupt nicht vorgeprägt ist, wie nicht aufgescherte dickbankige Schichten. Hier wird das Gebirge versuchen, durch Biegungen auf die Beanspruchung zu reagieren, mit dem entsprechenden Aufbau von Biegespannungen.

Beim Anlaufen eines Abbaubetriebes bricht das Haupthangende erst nach einem gewissen Abbaufortschritt herein. Durch die noch unzerstörte großflächige Hangendbank können erhebliche Gebirgsdrücke auf den Strebstoß übertragen werden. Daher wird empfohlen, den Abbaubetrieb am Alten Mann beginnen zu lassen, wo das Haupthangende bereits hereingebrochen ist. Da für den ersten Abbau diese Verfahrensweise nicht angewandt werden kann, bietet sich ersatzweise ein aufgeschertes Gebirge an, in dem das Haupthangende weniger in der Lage ist, großflächig oberhalb des Abbaus bestehen zu können, um so die Gebirgsschlaggefahr zu minimieren.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird von Vollversatz auf Bruchbau in Bereichen umgestellt, in denen das Gebirge durch Aufscherungen beansprucht ist. Dasselbe gilt für die Verlängerung von Streben sowie für den Wegfall von Baustoffriegeln bzw. Streckenbegleitdämmen.

Wichtig für das Erkennen einer Gebirgsschlaggefahr ist das Entspannen des Gebirges nach oben zur Tagesoberfläche hin sowie die Behinderung der Entspannung durch Scherflächen und überlagernde Gebirgsblöcke, die von Nachbarschollen bereitgestellt werden. Dabei war die Oberfläche des Steinkohlengebirges früher einmal die Oberfläche des Gebirges zur Tagesoberfläche bzw. zur Brandung, die mitgeholfen hat, eine quasiebene Oberfläche des Steinkohlengebirges zu schaffen. Zu beachten ist, daß der Entspannung ein neuer Überlagerungsdruck folgte, der vom späteren Deckgebirge bereitgestellt wurde. Dadurch wurde das konsolidierte Gebirge im Zuge der Abtragung von Gebirgsbereichen zunächst entspannt und anschließend durch den zunehmenden Überlagerungsdruck unter eine Art "Stauchungseffekt" gestellt. Dieser Vorgang steht im Gegensatz zur Ablagerung der Gebirgsschichten des flözführenden Gebirges, d. h. zur Sedimentation, als das Gebirge in einen relativ weichen Zustand war. Das sedimentierende Gebirge war weniger oder nicht in der Lage, Spannungen insbesondere in Kompressionsbereichen, aufzunehmen.

Eine Kompression des flözführenden Gebirges fand durch das zunehmend entstehende Deckgebirge und dabei mehr oder weniger unter Mitwirkung des Horizontaldruckes der Erdkruste statt. Der Horizontaldruck ist zum Teil höher als der Überlagerungsdruck. In der Nähe des Deckgebirges hat das Gebirge gelernt, sich generell zu entspannen, um anschließend wieder Spannungen aufzunehmen. Das Gebirge in Deckgebirgsnähe kennt also den Vorgang des Entspannens, der für die Verminderung der Gebirgsschlaggefahr von wesentlicher Bedeutung ist. Doch war der Vorgang des Entspannens, je nach Konstellation von Petrographie, Stratigraphie und Tektonik unter Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses unterschiedlich.

Wenn der Entspannungsvorgang (nach russischen Angaben) bis 250 m unterhalb der Tagesoberfläche reicht, dann ist etwa 250 m unterhalb des Deckgebirges ein gebirgsschlagrelevanter Übergang vorhanden. Dort wirken sich Grenzen zwischen Bereichen mit Kompression und Bereichen mit Aufscherungen besonders intensiv aus. In Bereichen min Aufscherungen waren die Entspannungen durch Entlastungen infolge der Gebirgsabtragung möglich. In Bereichen mit Kompression fand der Entspannungsvorgang in einem bestimmenten Niveau unterhalb der vorübergehenden Tagesoberfläche statt. Bereiche mit Aufscherungen werden heute schneller entspannt, weil das Gebirge einen Entspannungsvorgang kennt, der durch weitgehende Entlastung vom Überlagerungsdruck verursacht ist.

Oberhalb des Bereiches, etwa 250 m unterhalb des Deckgebirges, kommt es zu Gewichtsbrüchen, wenn die Scherflächen so angeordnet sind, daß oberhalb von bergmännischen Hohlräumen, sargdeckelartig ausgebildete Strukturen vorhanden sind, insbesondere mit großer Dickbankigkeit der Gebirgsschichten. Die Gewichtsbrüche können dann auftreten, wenn die Aufscherungen durch die Initialwirkungen schollenbegrenzender Sprünge und von nach oben hin auslaufenden Überschiebungen so sind, daß in Verbindung mit dickbankigen Gebirgsschichen sargdeckelartige Strukturen entstehen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Folgeaufscherungen von Initialstörungen, die in Verbindung mit dem tektomechanischen Prozeß durch die einwirkende Faltungsenergie sowie des Gebirgsdruckes und der Bewegungen zur Ausgestaltung größerer tektonischer Störungen entstehen, und die Stellen, die gewichtsbruchgefährdet sind, ermittelt. In den so ermittelten Bereichen wird die Ausbauverspätung reduziert, Stillstände von Vortriebsmaschinen und Abbaustillstände vermieden, indem dort keine Pausen durch Wochenende und Feiertage entstehen.

Gebirgsschläge stehen häufig, aber nicht immer, in Verbindung mit Gasausbrüchen. Das erfolgt, wenn diejenigen Scherflächen, die das Entstehen von Gebirgsschlägen in Verbindung mit Abbaufolge, Abbaugeschwindigkeit und Abbaurichtung einschließlich Abbaugeometrie begünstigen, gegenläufigen Bewegungen ausgesetzt waren, wobei die Bewegungen horizontal, vertikal oder horizontal und vertikal oder diagonal gerichtet sein können. Dann entstand im Bereich der Scherflächen mylonitisiertes Gebirge mit der Fähigkeit, daß Gas an Kohlen angelagert werden kann. Bei entsprechendem Gebirgsdruck und Zusatzdruck durch die Abbaugeometrie entstehen hohe Drücke auch im Gas, die im Zusammenhang mit Spannungsauslösungen freigesetzt werden. Dabei ist es unerheblich, was Auslöser des kombinierten Ereignisses ist, der Gasdruck oder die Spannungskonzentration. Auch innerhalb eines Flözes können in nebeneinanderliegenden Bänken unterschiedliche Strukturen vorhanden sein. So zeigt eine Bank Überschiebungstektonik, die Nachbarbank nicht. Im Bereich der Überschiebungstektonik ist die Kohle mylonitisierter als im Nachbarbereich und damit für Gasausbrüche vorgeprägter.

Kontrollen über Gasinhalt und den Gasdruck werden daher nach einem Beispiel der Erfindung im Bereich der Bank mit Überschiebungen durchgeführt und nicht in den Nachbarbereichen. Die Mylonitisierung verhindert das Abfließen von einer Bank in die andere.

Bei dem Entstehen von Abbauinseln und der geringen Beeinflussung durch tektonische Strukturen mit Begrenzung durch Abbaukanten, Strebfront, Kanten von Strecken und tektonisch bedingten gebirgsschlagrelevanten Strukturen sowie bei Anwesenheit dickbankiger Schichten, wird die Überwachungstätigkeit zur Verhinderung von Gebirgsschlägen nach einem Beispiel der Erfindung verstärkt.

Es gibt Lagerstätten, in denen der ursprüngliche Spannungszustand, der die Energieflußrichtung und die Richtung des wirksamen Gegendruckes mitbestimmte, etwa die gleiche Richtung aufwies, wie die heutigen gemessenen Drücke. In diesem Falle bauen sich vergleichbare Spannungszustände auf, wie sie ursprünglich vorhanden gewesen sind. Das bedeutet, die ursprünglichen Spannungszustände sind mitbestimmend für den Aufbau von heutigen Spannungen, weil das Gebirge für Spannungsauf- und abbau eine Vorprägung erhalten hat.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ermittelt, wo Spannungskonzentrationen, die in Kompressionsbereichen vorhanden waren und danach unter Berücksichtigung sonstiger gebirgsschlagrelevanter Einflüsse, die Stellen bestimmt, in denen Vorkehrung zur Verhinderung von Gebirgsschlägen getroffen werden.

Stimmt der ursprüngliche Spannungszustand mit Energieflußrichtung und Richtung des wirksamen Gegendruckes mit der heutigen Druckrichtung nicht überein, dann wird nach einem Beispiel der Erfindung geprüft, ob und inwieweit die ursprüngliche Druckverteilung und die derzeitigen Druckverhältnisse gemeinsam in Bezug auf eine Verhinderung von Gebirgsschlägen beachtet werden müssen. Dabei ist festzuhalten, daß oberhalb von Abschiebungen unabhängig davon, ob Bewegungen nach oben oder nach unten gehen, bei konvexen Streichrichtungsänderungen nur Auflockerungen und bei konkaven Streichrichtungsänderungen nur Quetschungen entstehen. Das ändert sich unterhalb von Abschiebungen. Dort entstehen bei konvexen Streichrichtungsänderungen von Abschiebungen bei Bewegungen nach unten Kompressionen oder Pressungen und bei Bewegungen nach oben Auflockerungen und Pressungen. Dadurch ist bei einer Druckverteilung, die Anlaß zu Bewegungen an Abschiebungen nach oben ist, die Gebirgsschlaggefahr unterhalb von Abschiebungen gemindert. Bei konkaven Streichrichtungsänderungen von Abschiebungen entstehen unter der Abschiebung bei Bewegungen nach unten Auflockerungen und bei Bewegungen nach oben Pressungen bzw. Kompressionen. Hier wird bei Bewegungen nach oben und entsprechender heutiger Druckwirkung die Gebirgsschlaggefahr größer.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die derzeitige Druckverteilung ermittelt und mit der Druckverteilung im tektomechanischen Prozeß, wie sie sich aus den heutigen tektonischen Strukturen ergeben, durch Simulation verglichen. Der Vergleich basiert auf dem Naturgesetz, daß der heutige Zustand ein Ergebnis des geringsten Energieaufwandes ist. Maßgebend ist die erste Phase des tektomechanischen Prozesses. Spätere Phasen, die zwischendurch andere Druckverhältnisse fanden, fanden Bewegungsbahnen vor, die genutzt wurden. Das gilt weitgehend auch für das Entstehen von Kompressionsbereichen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird für die 1. Phase des tektomechanischen Prozesses die Energieflußrichtung und die daraus entstehenden Aufscherungen nach Art und gebirgsschlagrelevantem Verhalten ermittelt und danach die Arbeiten zur Verhinderung von Gebirgsschlägen ausgerichtet. Spätere Phasen des tektomechanischen Prozesses werden dahingehend überprüft, inwieweit die erste Phase unbeeinflußt abgeändert und/oder überprägt wurde. Die dadurch ermittelten Strukturen werden dahingehend untersucht, inwieweit und wann sie gebirgsschlagsrelevant, gebirgsschlagsrelevant mit Gasausbrüchen oder lastbruchrelevant sind und danach die erforderlichen Maßnahmen eingeleitet.

Dabei geht von den Abschiebungen eine Druckkomponente aus, die eine Resultierende von Überlagerungsdruck und Horizontaldruck ist und von den Abschiebungen ausgeht. Sie ist schräg nach unten gerichtet, wie Messungen zeigen. Sie war es auch im tektomechanischen Prozeß.

Auch bei Überschiebungen bestand diese Druckkomponente, die sich als Resultierende von Überlagerungsdruck und Faltungsenergie bzw. Gegendruck ergibt. Zwischen Überschiebungen und Abschiebungen besteht hinsichtlich der Kompressionsbereiche ein Unterschied, der darin besteht, daß bei Abschiebungen die Kompression, die durch die Resultierenden an den Störungsabschnitten und durch Energie und Gegendruck entstehen, in Bereichen mit konvexer Streichrichtungsänderung sich unterhalb der Abschiebung überlagern. Bei Überschiebungen mit konvexer Streichrichtungsänderung überlagern sich die Resultierenden, die von den Störungsabschnitten ausgehen. Zugleich sorgt der Bewegungsvorgang, der durch die Faltungsenergie veranlaßt wird, für einen Bewegungsvorgang, der von dem Knick im streichenden Verlauf weggerichtet ist, für Auflockerung, die sich durch Reibung auf der Überschiebungsfläche auf den Bereich darunter überträgt. Dadurch wird die Kompression vermindert oder sogar aufgehoben. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unterhalb von Abschiebungen im Bereich der Kreuzungsstellen zwischen Aufscherungen, die durch die Faltungsenergie entstehen und den Grenzen der Kompression, die durch Faltungsenergie und Resultierender aus dem Überlagerungsdruck und Horizontaldruck, der senkrecht zu den Abschiebungen besteht, gebildet. Dabei wird vermieden, daß an dieser Stelle eine Abbaukante entsteht und im gleichen Zusammenhang an dieser Stelle der Bereich außerhalb der Kompression abgebaut wird. Die Vermeidung erfolgt insbesondere bei dickbankigen Schichten mit Sandstein und Sandschiefer unter und oberhalb des Flözes.

Die Möglichkeit, von den tektonischen Strukturen aus auf eine Gebirgsschlaggefahr schließen zu können, eröffnet zugleich die Gelegenheit, Ergebnisse von Maßnahmen der Spannungsminderung als Grundlage der Verbesserung der Störungsprojektion heranzuziehen. Wenn Spannungskonzentrationen auf Grenzen zwischen unterschiedlich beanspruchten Bereichen liegen, dann sind dort erhöhte Bohrmehlmengen zu erwarten, die nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur exakten Festlegung der Grenzen herangezogen werden. So können Knicke im streichenden Verlauf von Abschiebungen genau projektiert werden. Ohne Berücksichtigung des tektomechanischen Prozesses ist es nicht ausgeschlossen, daß Entspannungsbohrungen durchgeführt werden in Bereichen, in denen eine Schichtgleitung diagonal auf eine Aufscherung, die eventuell eine beachtliche Breite von 100 m hat, trifft. In diesem Falle ist das Gebirge zerstört. Der Bohrmehlanfall ist groß. Durch die Entspannungsmaßnahmen wird das Gebirge zusätzlich in Mitleidenschaft gezogen und der Zusammenhalt in Frage gestellt obwohl eine Spannungskonzentration bei Berücksichtigung des tektomechanischer Prozesses nicht zu erwarten gewesen wäre. Derartige Schichtgleitungen sind zu erwarten in einem Bereich bis zu 400 m bankrechten Abstand von Überschiebungen, wenn die Überschiebung nach oben hin ausläuft, bis zu 200 m bankrechten Abstand von den Überschiebungen, wenn die Überschiebung nach unten hin aus läuft, oder sich das Überschiebungsmaß in einem Bereich ändert, der zwischen Bereichen mit konstanten Überschiebungsmaßen im Einfallen liegt. Schichtgleitungen sind ferner zu erwarten in Bereichen mit geneigter und steiler Lagerung, wenn sich in der Nachbarschaft keine steiler einfallenden Gebirgsschichten befinden. Dazu kommen Schichtgleitungen dort, wo sich das Einfallen einer Abschiebung von oben nach unten verändert. Unter dieser Voraussetzung befindet sich die Schichtgleitung oberhalb der Abschiebung in dem Bereich, aber über die Einfallensänderung abgeschoben wurde die Schichtgleitung reicht bis zu 1000 m Abstand von der Abschiebung oder bis zur Mitte der Scholle.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Bereiche mit Schichtgleitung ermittelt, die Richtung der Schichtgleitung in Beziehungen zu Aufscherungen gesetzt und das zerstörte Gebirge in dem keine Spannungen zu erwarten sind, von Maßnahmen zur Spannungsminderung im Gebirge ausgeschlossen.

Spannungskonzentrationen stehen in Verbindung mit Abbaugeometrie, Streckengeometrie, Stratigraphie, Petrographie und Tektonik, wie sie durch den tektomechanischen Prozeß entstanden sind. Nach den vorstehenden Ausführungen kommen dazu die Lastbrüche, die Gebirgszerstörungen mit Nachbrüchigkeit, die Gasausbrüche mit Gasinhalten und Gaszirkulationen. Damit ist ein beachtlicher Teil des Gesamtzusammenhanges im Bergbau an den Spannungskonzentrationen beteiligt. Der Gesamtzusammenhang ist als Folge einer unwidersprochenen Komplexität unübersichtlich und zum Teil verwirrend. Das legt die Erstellung von Strukturen eines Gesamtzusammenhanges "Spannungskonzentration" nahe, wobei jeder einzelne Teilbereich in Teilablaufsträngen vollständig erfaßt wird und diejenigen Stellen mit Abzweigen zur Gebirgsschlagsverhütung versehen werden, die dafür inhaltlich relevant sind. Die gleichen Anforderungen sind jeweils in umgekehrter Richtung vorhanden, d. h. die Bearbeitung der Ausgasung, des Ausbaus und der Nachbrüchigkeit stellt prinzipiell die gleichen Anforderungen wie die Gebirgsschlagsverhütung.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Ablaufstränge der Bearbeitung und dabei nicht zuletzt der Bearbeitung mit Hilfe der EDV erstellt. Das gleiche geschieht für Gasgehalte, Gaszirkulation, Nachbrüchigkeit und Ausbauwirtschaft. Dabei werden die Abzweige zu korrespondierenden Ablaufsträngen entsprechend der Einflußgröße und Einflußintensität gekennzeichnet.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind für die Ablaufstränge bereits fertiggestellte Ablaufstränge der tektomechanischen Bearbeitung Anhalt und Orientierung. So werden darin die Stellen gekennzeichnet, die jeweils relevant sind für Gasgehalte,, Gaszirkulation, Nachbrüchigkeit und Ausbauwirtschaft.

Auflockerungen entstehen oberhalb von Abschiebungen, wenn Bewegungsvorgänge im Bereich von konvexen Streichrichtungsänderungen (Knicke und Bögen) auf den Abschiebungsflächen nach unten oder oben stattfinden. In beiden Fällen driften die Gebirgsblöcke auseinander. Das erfolgt im tektomechanischen Prozeß bei Bewegungsvorgängen nach unten, weil die Gebirgsblöcke zu beiden Seiten des Bereiches versuchen, der Erdanziehung zu folgen. Es erfolgt gleichfalls im tektomechanischen Prozeß bei Bewegungsvorgängen nach oben, weil die Gebirgsblöcke als Folge der Abstreifeffekte, die von Faltungsenergie bzw. vom Gegendruck verursacht werden, versuchen, von den Knicken oder Bögen wegzuwandern. Die jeweils entstehenden Auflockerungen werden anschließend durch die Wirkung von Faltungsenergie und Gegendruck zugeschoben. Durch das Entstehen von Auflockerung und durch deren Beseitigung infolge Faltungsenergie und Gegendruck werden Scherflächen im Auflockerungsbereich erzeugt, auf denen Bewegungen infolge des bergmännischen Eingriffes vonstatten gehen.

Spannungskonzentrationen sind hier nicht zu erwarten, weil entstehende Spannungen, die als Folge bergmännischen Tätigkeit entstehen, durch Bewegungen auf vorhandene Flächen abgebaut werden können. Vergleichbares gilt für Gewichtsbrüche. Die in sich zusammenhängenden Gebirgsteile werden dafür vom Volumen nicht umfangreich genug. Grubengas kann die Gebirgsschlaggefahr nicht vergrößern. Es kann in Auflockerungsbereichen spätestens zu den offenen Grubenbauen hin abwandern, so daß der Gasdruck sich nicht erhöht.

In Bereiche mit konvexen Streichrichtungsänderungen von Abschiebungen sind Bewegungskomponenten nach unten und oben sowie zur Seite hin vorhanden. Dabei verursachen die Bewegungskomponenten zur Seite die Auflockerungen. Die Gebirgsblöcke im Bereich der Knicke werden als Block aufgelockert, insoweit sich das Gebirge zwischen den Rechtwinkligen befindet, die im Knick auf die Streichlinie der Störungsabschnitte errichtet werden, die sich auf beiden Seiten des Knickes befinden. Dieser Bereich direkt vor dem Knick wandert nicht en bloc zur Seite. Demgegenüber werden die Gebirgsblöcke oberhalb der Störungsabschnitte rechts und links des konvexen Knickes im streichenden Verlauf der Abschiebung als Block zur Seite bewegt. Das erfolgt sowohl bei Bewegungen nach unten als Folge der Schwerkraft, als auch bei Bewegungen nach oben als Folge des Abstreifeffekts. Die Rechtwinkligen sind somit Grenzen zwischen unterschiedlich beanspruchten Bereichen und damit Grenzen für Flächen auf denen Bewegungen von Gebirgsblöcken en bloc vonstatten gehen. Hier besteht kein Anlaß für eine Auflockerung des Gebirges. Der Bereich der Auflockerungen kann somit lokalisiert werden. Die Auflockerungen reichen vom konvexen Knick oder Bogen im streichenden Verlauf der Abschiebung bis zur Schollenmitte bzw. bis zu einem Abstand von 1000 m in Richtung Mittelhalbierende des Knickwinkels gemessen, wobei der konvexe Knickwinkel mehr als 5 gon betragen muß. Eine Voraussetzung dafür ist, daß in der Nachbarschaft keine Quetschungen vorhanden sind; Quetschungen verkürzen den Abstand von 1000 m auf 300 m. Die Auflockerungen werden durch die Wirkung der Faltungsenergie beseitigt. Das bedeutet, das Gebirge hat in Auflockerungszonen gelernt, "entspannt" zu werden, um dann nach jedem Bewegungsabschnitt auf der Abschiebungsfläche beiderseits Spannungen aufzunehmen.

Auflockerungen entstehen oberhalb von Abschiebungen, wenn Bewegungsvorgänge im Bereich von konvexen Streichrichtungsänderungen auf den Abschiebungsflächen nach oben stattfinden. Dann entstehen oberhalb der Abschiebung jene Abstreifeffekte, die die beiden Gebirgsblöcke zu beiden Seiten des konvexen Knickes nach rechts und links vom Knick wegdrücken, unterstützt durch die Faltungsenergie bzw. den Gegendruck. Durch Reibung wird das Gebirge unterhalb der Abschiebungsfläche mitgeschleppt. Dadurch entstehen unterhalb der Abschiebung im Bereich konvexer Streichrichtungsänderungen bei Rückschiebungen ebenfalls Auflockerungen, die parallel zur Abschiebung, ausgehend vom Knick mit größer werdender Entfernung von der Abschiebung, nach und nach an Intensität verlieren. Eine lokalisierbare Grenze ist hier zwischen Bereichen mit Auflockerungen und Nichtauflockerungen nicht vorhanden. Die Auflockerungen oberhalb und unterhalb von Abschiebungen weisen im Bereich konvexer Streichrichtungsänderungen einen weiteren bemerkenswerten Unterschied auf. Oberhalb der Abschiebungen ist ein Freiraum zur Tagesoberfläche hin vorhanden. Dorthin können sich einzelne Gebirgsteile bewegen ohne Behinderung durch eine überlagernde Nachbarscholle, so wie es für Bereiche unterhalb der Abschiebung gilt. Das bedeutet, oberhalb der Abschiebung sind die einzelnen Gebirgsteile, die sich innerhalb der Auflockerung bewegen, prinzipiell größer als darunter. Die Gebirgsteile zerstören sich gegenseitig im Rahmen dem Bewegungsvorgänge noch zusätzlich. So entstehen oberhalb von Abschiebungen genügend Scherflächen, an denen durch Bewegungen Spannungen abgebaut werden, die durch einen bergmännischen Eingriff im Gebirge entstehen bzw. vorhanden sind.

Überall und auch im Bereich von Abschiebungen wirkt der Überlagerungsdruck, der im Bereich von Abschiebungen von der überlagernden Nachbarscholle bereitgestellt wird. Der Überlagerungsdruck der Nachbarscholle bildet mit der Faltungsenergie bzw. mit dem Gegendruck, der seinerseits von der Masse des Gebirges bereitgestellt wird, eine Druckresultierende, die von der Abschiebungsfläche ausgehend, schräg nach unten gerichtet ist. Die Druckresultierende geht von allen Störungsabschnitten aus und so auch im Bereich von konvexen Knicken im streichenden Verlauf einer Abschiebung, d. h. auch von den beiden Störungsabschnitten rechts und links des Knickes. Dadurch entsteht ein Bereich, in dem sich die schräg nach unten wirkenden Druckkomponenten unterhalb von konvexen Streichrichtungsänderungen überlagern. Der Bereich der Überlagerung beginnt im Knickpunkt bzw. auf der Kreuzlinie zwischen den Störungsabschnitten der Abschiebung. Der Überlagerungsbereich wird seitlich begrenzt durch die Druckresultierenden, die von der Kreuzlinie der beiden Störungsabschnitte ausgehen und ebenfalls schräg nach unten weisen. Die so entstehende Dreiecksfläche bzw. das so entstehende räumliche Prisma wird als Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruiert, indem auf das Streichen der Abschiebungsabschnitte die Rechtwinkligen errichtet werden. In der Dreiecksfläche mit sich überlagernden Druckkomponenten, bestehend aus Faltungsenergie bzw. Gegendruck einerseits und Überlagerungsdruck andererseits, ist der Druck und damit auch die Spannung im Gebirge größer als in dem Nachbarbereich. Zugleich ist an den Grenzen des Prismas die Auflockerung und dann wieder die Pressung größer als in dem Bereich, der durch sich überlagernde Druckkomponenten charakterisiert ist, da hier die Bewegungen, die auf den durch Knick verursachten beiden Störungsabschnitten stattfinden und durch Reibung auf den Bereich unterhalb der Abschiebungen übertragen werden, an den Grenzen des Prismas enden.

Im Bereich konvexer Streichrichtungsänderungen von Abschiebungen entstehen oberhalb der Abschiebungen bei Bewegungsvorgängen auf den Abschiebungsflächen nach unten Auflockerungen. Der Faltungsenergie bzw. dem Gegendruck steht dort ein Gebirge gegenüber, das nachgibt. Dadurch konzentriert sich die Wirkung von Faltungsenergie und Gegendruck auf den Bereich unterhalb der Abschiebung. Das Gebirge wird dort stärker zusammengepreßt bzw. steht unter Kompression. Da sich die Auflockerung oberhalb der Abschiebung auf den Bereich des konvexen Knickes im streichenden Verlauf der Abschiebung konzentriert, wird das Gebirge unterhalb der Abschiebung vorrangig in diesem Bereich zusammengepreßt. Dabei wirken von den Störungsabschnitten rechts und links des Knickes, d. h. außerhalb der Auflockerung, die Druckkomponenten, die von den Störungsflächen schräg nach unten weisen und eine Resultierende von Faltungsenergie bzw. Gegendruck und Überlagerungsdruck sind. Die schräg nach unten gerichteten Druckkomponenten überlagern sich in einem Bereich, der von Linien gebildet wird, die rechtwinklig im Knick zwischen der Streichrichtung der Störungsabschnitte auf deren Streichlinien errichtet werden. Dort besteht für das Gebirge die geringste Chance nach oben auszuweichen; auch ist hier der Druck, der von schräg oben wirkt, größer als in den Nachbarbereichen. So entsteht Kompression unterhalb von konvexen Knicken in einer dreieckig ausgestalteten Zone, die bis etwa zur Schollenmitte bzw. bis zu einer Entfernung von 1000 m reicht, ausgehend vom konvexem Knick im streichenden Verlauf der Abschiebung und gemessen auf der Mittelhalbierenden des Knickwinkels. In diesem Bereich sind keine bzw. kaum Aufscherungen vorhanden, auf denen durch Bewegungen Spannungen abgebaut werden, die als Folge bergbaulicher Tätigkeit entstehen.

Bei Bewegungen nach oben entstehen im Bereich der Kompression Auflockerungen, die dann immer wieder durch die Faltungsenergie bzw. durch die Wirkung des Gegendruckes aufgehoben werden. Dann wird der Spannungszustand wiederhergestellt, der vor der Auflockerung vorhanden war. Das Gebirge lernt, "sich zu entspannen".

Durch Bewegungen nach oben entstehen oberhalb der Abschiebungsflächen kleintektonische Überschiebungen, die in einem Bereich bis 200 m Abstand von den Abschiebungen mehr oder weniger parallel zu den Abschiebungen streichen. Es ist dies ein Anzeichen für den Reibungswiderstand auf den Abschiebungen bei Bewegungen nach oben. Dadurch verspringt der Bewegungsvorgang mit Folgen für eine Zerscherung des Gebirges, die durch Teilbewegungen verursacht wird.

Unterhalb von Abschiebungen werden als Folge der Reibung bis 100 m Abstand von den Abschiebungen die Gebirgsschichten in Form eines Hakenschlages nach oben mitgerissen. Im Bereich von konvexen Streichrichtungsänderungen entstehen dadurch geringfügige Quetschungen in derartigen Bereichen unterhalb der Abschiebungen, weil der Bewegungsbereich für die Ausgestaltung des Hakenschlages nach oben zu, enger wird. So entstehen neue Scherflächen für Bewegungsvorgänge als Folge bergmännischer Tätigkeit. Im Hakenschlag werden während des tektomechanischen Prozesses Schichtgleitungen ausgelöst, die überall dort vorhanden sind, wo Hakenschläge entstehen und im Bereich der Umbiegungsachsen zum Gebirge, das durch Hakenschlag unbeeinflußt ist, enden. Schichtgleiten nutzt Kohlenstreifen und weiche Gesteinsformationen z. B. Schieferton als Schmierflächen. Sie werden durch den Abbau außerhalb der Hakenschläge aktiviert. Dadurch erhöht sich der Druck in der Umbiegungsachse, der von den steiler gelagerten Gebirgsschichten in Richtung des Schichteinfallens wirkt. Das erhöht örtlich die Neigung zu Gebirgschlägen, wie es in der Nähe von Umbiegungsachsen für den Bereich der flacher einfallenden Gebirgsschichten ist. Das gilt im Bereich von Umbiegungsachsen, die etwa parallel zu Abschiebungen streichen.

Ab- und Aufschiebungsvorgänge erfolgen auf den Abschiebungsflächen schräg nach unten oder nach oben. Dabei entsteht eine vertikale und horizontale Bewegungskomponente. Für die Verfahren zur Verhinderung und Bekämpfung von Gebirgsschlägen mit und ohne Gasausbrüchen und von Gewichtsbrüchen in einer tektonisch beanspruchten Steinkohlenlagerstätte unter Festlegung der Abbaufolge, der Abbaurichtung und des Einsatzes von Entspannungsmaßnahmen sowie Sicherungsmaßnahmen ist die horizontale Bewegungskomponente relevant. Sie wächst mit der Zunahme der Bewegung nach unten oder oben sowie mit der Abnahme des Einfallen der Abschiebungsfläche. Bei Bewegungen nach unten wird das Gebirge bei relativ größeren horizontalen Bewegungskomponenten relativ gepreßt und bei relativ geringen horizontalen Bewegungskomponenten relativ aufgelockert. Bei Bewegungsvorgängen nach oben ist es umgekehrt. Wenn die Bewegungen nach unten örtlich größer sind als nach oben bzw. nur Bewegungen nach unten vorhanden sind, ist dort Pressung, wo die größeren Verwürfe sind. Überwiegen die Bewegungen nach oben, sind Pressungen in Bereichen, in denen die Abstände zwischen den hangenden und liegenden Kreuzlinien gering und dort Auflockerungen, wo die Abstände groß sind.

Nach einem Beispiel der Erfindung werden die Bereiche mit Pressung ermittelt und als Einflußgröße bei der Beurteilung der Gebirgsschlaggefahr den Einflußgrößen aus Streichrichtungsänderungen und Rückschiebungen zugeordnet. So wird die Überwachungstätigkeit im Bereich der Umbiegungsachsen verstärkt, wenn dort Pressung infolge des Verwurfsverhalten am Sprung vorhanden ist.

Bei Verwurfsänderungen an Sprüngen entstehen Auflockerungen in Bereichen mit geringeren Verwürfen und Pressungen in Bereichen mit größeren Verwürfen. Der Ausgleich zwischen Auflockerungen und Pressungen erfolgt durch Massentransporte an Verschiebungen oder Scherflächen, die durch Faltungsenergie und Gegendruck in Bewegung gesetzt werden. In der Nähe der Abschiebungen bis zu einem Abstand von 100 m sind eine Vielzahl von Aufscherungen vorhanden, an denen die Massendifferenzen durch Bewegungsvorgänge ausgeglichen werden. Dementsprechend sind Bewegungsbahnen im Gebirge vorhanden, an denen entstehende Spannungen, die durch bergmännische Tätigkeit entstehen, durch Bewegungsvorgänge abgebaut werden können. In einem größeren Abstand als 100 m von den Abschiebungen erfolgt der Massenausgleich an einzelnen Verschiebungen mit Abständen von 500 m bis 600 m. Im Gegensatz zu den großen Verschiebungen oder Verschiebungszonen erfolgt dabei der Bewegungsvorgang an den Verschiebungen, die in Verbindung mit Verwurfsänderung stehen, absolut betrachtet stets in eine Richtung, wobei die Bewegungen an einer Verschiebung oder Scherfläche und die Bewegungsgrößen unterschiedlich sind. Maßgebend sind die örtlichen relativen Gegebenheiten zu beiden Seiten der Verschiebungen und die verursachen im Umfeld Aufscherungen, die als Bewegungsflächen für Bewegungen dienen, wenn spätere Spannungen abgebaut werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden in derartigen Bereichen keine Spannungskonzentrationen erwartet, solange an den Verschiebungen keine Verwurfsänderungen t <10 m/20 m vorhanden sind und diese Verwurfsänderungen eine Trogbildung auf der Schattenseite der Faltungsenergie, parallel zu den Verschiebungen, veranlassen, mit Verschiebungen, die in Richtung des abgelenkten Energieflusses bis 600 m Abstand, streichen und in Richtung der Verwurfszunahme an der Störung die Trogbildung veranlaßte, einfallen. Dann entsteht eine Umbiegungsachse am unteren Ende des Trograndes. Die steiler einfallenden Gebirgsschichten am Trogrand sind durch Schichtgleitung beansprucht, die diagonal auf die Folgestörungen der Verwurfsänderung auftreffen und das Gebirge zerstören, mit einer Vielzahl von Scherflächen, die in der Umbiegungsachse enden, wodurch die Umbiegungsachse gebirgsschlagrelevant wird.

Quetschungen entstehen oberhalb von Abschiebungen, wenn Bewegungsvorgänge im Bereich von konkaven Streichrichtungsänderungen (Knicke oder Bögen) nach unten oder oben stattfinden. In beiden Fällen schieben sich die Gebirgsblöcke quetschend ineinander. Das erfolgt im tektomechanischen Prozeß nach unten, weil die Gebirgsblöcke zu beiden Seiten des Knickes versuchen, der Erdanziehung zu folgen. Es erfolgt im tektomechanischen Prozeß nach oben, weil die Gebirgsblöcke als Folge des Abstreifeffektes, der von der Faltungsenergie bzw. vom Gegendruck verursacht wird, versuchen, auf die Knicke oder Bögen zuzuschieben.

Die entstehenden Quetschungen verursachen in vielen Fällen in Nähe des Knickes oberhalb der Abschiebungen kleintektonische Überschiebungen. In weiterer Entfernung vom Knick, etwa nach 600 m bis 1000 m, entstehen auch Verschiebungen, denn die Quetschungen können nicht unbeschränkt groß werden. Das gequetschte Gebirge drückt sich zur Seite weg. Das gilt auch für den Bereich mit Überschiebungen. Die Quetschungen beginnen am konkaven Knick und werden seitlich begrenzt von den Rechtwinkligen, die im Knick auf die Streichlinien der Störungsabschnitte errichtet werden. Die Rechtwinkligen begrenzen seitlich die Blöcke, die jeweils auf den Störungsabschnitten abgeschoben werden. Dabei wird der Bereich, der zwischen den Rechtwinkligen liegt, bei jedem Abschiebungsvorgang erfaßt, der entweder auf der einen oder auf der anderen Seite des Knickes auf den dortigen Störungsabschnitten erfolgt. Der Massentransport auf beiden Seiten des Knickes hat erhebliche Auswirkungen auf die zu erwartenden Aufscherungen und Kleintektonik und damit auf Bewegungsbahnen für den Abbau von Spannungen, die bei bergmännischer Tätigkeit untertage entstehen. Das Gebirge wird während des tektomechanischen Prozesses zwar örtlich gepreßt, doch sorgt das ineinanderquetschen dafür, daß die Bereiche nicht zu groß werden, um gefährliche Spannungskonzentrationen infolge bergmännischer Tätigkeit entstehen zu lassen. Demgegenüber sind sie aber groß genug, um bei ungünstigen Aufscherungen Gewichtsbrüche zu begünstigen.

Daher schlägt die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel vor, für die Quetschungsbereiche, die in Verbindung mit konkaven Streichrichtungsänderungen stehen, die Aufscherungen nach Streichen, Einfallen und Intensität zu ermitteln, um daran zu prüfen, ob und in welchen Abmessungen Gewichtsbrüche möglich sind, um danach den Ausbau, die Ausbauverspätungen und frei gelegte Räume wie bei Strebrändern, zu dimensionieren.

Bei Abschiebungen nach unten erfaßt der Bewegungsvorgang, der auf einem Störungsabschnitt oberhalb einer Abschiebung vonstatten geht, einen Gebirgsblock, der von den Rechtwinkligen begrenzt wird, die auf dem Streichen des Störungsabschnittes in der konkaven Knickstelle errichtet werden. Dabei stellt der Gebirgsblock auf der anderen Seite der Rechtwinkligen ein Gegendruck, der einen Bewegungsvorgang in Richtung desjenigen Störungsabschnittes verursacht, auf dem die Bewegung vonstatten geht. Aber auch dort stellt die Masse des Gebirges einen Gegendruck, der überwunden werden muß. Vorher kommt es zu Quetschungen bzw. zu örtlich begrenzten Pressungen von durch Aufscherungen als Folge der Quetschung begrenzten Lagerstätten­ teilen.

Beim Abschieben nach unten auf dem Störungsabschnitt auf der anderen Seite des Knickes entsteht spiegelbildlich ein vergleichbarer Vorgang. So entstehen zwei Grenzen, die unterschiedlich tektonisch beanspruchte Bereiche mit unterschiedlichen Störungs- und Aufscherungsinventaren voneinander abgrenzen. Wenn im tektomechanischen Prozeß die eine Grenze als Grenze aktiviert wird, geht über die andere der Bewegungsvorgang zur Auflösung von Quetschungsanteilen hinweg und umgekehrt. Das bedeutet auf beiden Seiten der beiden Grenzen sind Aufscherungen, die auch zu Störungen ausgestaltet werden. Dabei können alle oder eine Vielzahl von tektonischen Störungen auslaufen.

Bei Bewegungsvorgängen nach oben im Bereich von konkaven Streichrichtungsänderungen von Abschiebungen sind die Gebirgsblöcke, die in Richtung konkaven Knick durch den Abstreifeffekt hin bewegt werden, durch den Bereich definiert, der sich oberhalb eines der beiden Störungsabschnitte rechts und links des Knickes befindet. Der Bereich oberhalb eines Störungsabschnittes endet im Bereich eines konkaven Knickes an den Rechtwinkligen, die im Knick bzw. in der Kreuzlinie zwischen den beiden Störungsabschnitten auf der Störungsfläche errichtet werden. Der Bewegungsvorgang nach oben, initiiert durch die Faltungsenergie bzw. durch den Gegendruck, drückt das Gebirge im Bereich eines konkaven Knickes in einen breiter werdenden Raum. Das Gebirge wurde aufgelockert. Der Abstreifeffekt drückt jedoch das Gebirge zum Knick, weil es energetisch einfacher ist, im Niveau zu bleiben. Erst danach kommt es zu Bewegungsanteilen nach oben. Trotzdem schafft der Bewegungsvorgang nach oben die Freiräume für Bewegungen zur Seite. Dieser Vorgang sorgt für Aufscherungen.

Durch den Abstreifeffekt, der bei Bewegungsvorgängen nach oben oberhalb von Abschiebungsflächen auf den Störungsabschnitten veranlaßt wird, wird das Gebirge im Bereich seiner Grenze, d. h. Im Bereich der Rechtwinkligen, die auf die Störungsflächen im Knickbereich errichtet werden, gegen den Nachbarbereich gedrückt. Der Nachbarbereich wird gepreßt, während dort bei Bewegungen nach unten Quetschungsanteile durch Bewegungsvorgänge zur Seite beseitigt wurden, wodurch Scherflächen bereits angelegt sind. Dieser Vorgang erfaßt einmal die eine und einmal die andere Begrenzung der beiden Gebirgsblöcke oberhalb der beiden Störungsabschnitte.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird geprüft, ob oberhalb einer Abschiebung durch Bewegungsvorgänge auf der Abschiebungsfläche nach unten im Bereich der Rechtwinkligen, die in einem konkaven Knick auf das Streichen der Abschiebung errichtet werden, Aufscherungen auf beiden Seiten der Rechtwinkligen vorhanden sind. Sind Aufscherungen vorhanden, wird berücksichtigt, daß Bewegungsbahnen vorhanden sind, auf denen Spannung, die infolge einer bergmännischen Aktivität entstehen, durch Bewegungen abgebaut werden, die eine Gebirgsschlaggefahr verringern.

Bei ausschließlichen Bewegungen nach oben wird nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung berücksichtigt, daß im Bereich der Rechtwinkligen auf dem Streichen der Störungsabschnitte, wodurch die Gebirgsblöcke oberhalb der einzelnen Störungsabschnitte begrenzt werden und zwar insbesondere außerhalb, aber auch innerhalb des dreieckigen Bereiches oberhalb des Knickes zwischen den beiden Rechtwinkligen, Pressungen bzw. Kompressionen während des tektomechanischen Prozesses vorhanden waren. Dementsprechend wird berücksichtigt, daß dort Aufscherungen und damit Bewegungsbahnen für Bewegungen um Abbau von Spannung fehlen. Die Maßnahmen zur Feststellung von Spannungen werden auf einer Breite von 100 m verstärkt durchgeführt.

Durch Bewegungen auf einer Abschiebungsfläche nach unten entstehen im Bereich eines konkaven Knickes im Streichen oberhalb der Abschiebung Quetschungen, die durch Bewegungen zur Seite reduziert werden. Die Reibung auf der Abschiebungsfläche reißt in diesem Zusammenhang den Gebirgsblock unterhalb der Abschiebung zur Seite hin mit. Der Gebirgsblock unterhalb der Abschiebung entspricht, bezogen auf die gleiche Stelle, dem Block oberhalb. Das heißt, der Gebirgsblock endet am konkaven Knick im Streichen der Abschiebung, wobei die vom Knick ausgehende Grenze gleich den Rechtwinkligen ist, die im Knick auf das Streichen des Störungsabschnittes errichtet werden. Oberhalb eines konkaven Knickes im Streichen einer Abschiebung überlagern sich die Gebirgsblöcke, die in Verbindung mit Bewegungsvorgängen auf den beiden Störungsabschnitten stehen, zu beiden Seiten des Knickes. Unterhalb eines konkaven Knickes ist zwischen den Gebirgsblöcken, die unter den Störungsabschnitten liegen, ein Gebirgsprisma vorhanden. Darauf wirkt keine Druckresultierende, die durch den Überlagerungsdruck und der Faltungsenergie bzw. den Gegendruck zustande kommt und von den Abschiebungsflächen schräg nach unten weist. Demgegenüber wirkt die Druckresultierende auf die Gebirgsblöcke unterhalb der Störungsabschnitte. Sie sorgt dort für eine relativ größere Kompression. Die Kompression ist relativ größer, als im Gebirgsprisma im Bereich des konkaven Knickes im Streichen der Abschiebung, vorhanden, wo die Druckresultierende nicht wirkt. Im Bereich des konkaven Knickes können sich daher relativ zu den Bereichen unterhalb der Störungsabschnitte Teilbereiche des Gebirges unbehindert bewegen. Wenn nun die Gebirgsblöcke unterhalb der Abschiebungen durch die Gebirgsblöcke, die sich oberhalb befinden, zur Seite hin mitgerissen werden, werden die Bewegungen ausgelöst von einem Schub, der aus dem Bereich des konkaven Knickes ausgeht. Dadurch werden die Gebirgsblöcke unterhalb der Störungsabschnitte von dem Gebirgsprisma, das sich unterhalb des konkaven Knickes befindet, nach beiden Seiten hin wegbewegt, beginnend an den Grenzen, die durch die Rechtwinkligen auf den Störungsabschnitten, errichtet im Knick, definiert werden. Es entstehen im Gebirgsprisma Auflockerungen, die nach jedem Bewegungsschritt, an Scherflächen durch die Faltungsenergie oder durch den Gegendruck zugeschoben werden. Die Scherflächen streichen in Richtung des Energieflusses und haben ein Einfallen, das mit dem Einfallen der Spitze des konkaven Knickes übereinstimmt.

Die Aufscherungen, die mit der Zuschiebung der Auflockerung entstehen, können als gebirgsschlagsrelevant und relevant für Gewichtsbrüche lokalisiert werden. Das ist für die Grenzen des Gebirgsprismas unterhalb des konkaven Knickes im Streichen von Abschiebungen nur bedingt möglich. Dort wird das Gebirge mitgerissen, wodurch keine klare Grenze, sondern nur ein Übergang von einem Beanspruchungsphänomen in den anderen vorhanden ist.

Kleintektonische Verschiebungen und Aufscherungen, die innerhalb des Gebirgsprismas unterhalb des konkaven Knickes örtliche Auflockerungen beseitigen, laufen im Bereich des Überganges aus und werden auf der anderen Seite nicht durch andere Aufscherungen abgelöst. Bei Bewegungsvorgängen auf den Abschiebungsflächen im Bereich eines konkaven Knickes im streichenden Verlauf der Abschiebung nach oben, werden die Bewegungen, die durch den Abstreifeffekt in Richtung Knick weisen, durch Reibung auf die Gebirgsblöcke unterhalb der Störungsabschnitte übertragen. So wird unterhalb des konkaven Knickes das Gebirge gepreßt mit geringfügigen Quetschungserscheinungen, ohne daß eine klare seitliche Begrenzung entsteht, so daß gebirgsschlagrelevante Grenzen hier nicht vorhanden sind.

Die Rückschiebungen verursachen unterhalb der Abschiebungen Hakenschläge, die unterhalb von konvexen Knicken nach oben zu in einen breiter werdenden Raum gelangen. Es kommt dort zu Auflockerung, wodurch Scherflächen entstehen, auf denen spätere Spannungen durch Bewegungsvorgänge abgebaut werden.

Sedimentationlagerstätten, wie insbesondere eine Steinkohlenlagerstätte, sind geprägt durch eine Stockwerkstektonik, bei der zur Teufe hin Überschiebungen ansetzen, die mehr oder weniger rechtwinklig zu den Sprüngen streichen. Wenn eine wellige Lagerung mit oder ohne kleintektonische Verschiebungen und/oder Überschiebungen beziehungsweise kleintektonische Verschiebungen und/oder Verschiebungen ohne wellige Lagerung aufgeschlossen werden, wobei hangendere Bereiche ungestört sind beziehungsweise oberhalb keine Aufschlüsse zur Verfügung stehen, dann setzen zur Teufe größere Überschiebungen an.

Die wellige Lagerung entsteht durch einen Bewegungsstau der Gebirgsteile, die auf der Überschiebungsfläche nach oben hin bewegt werden, wobei an gleicher Stelle der Energiefluß oberhalb des Auslaufbereiches den Staubereich kreuzt. Hier ist das Gebirge durch Scherflächen in kleine Teilbereiche zerlegt, so daß ausreichend Flächen für Bewegungen zum Abbau von Spannungen, die durch die bergmännische Tätigkeit entstehen, angeboten werden.

Nach einem Beispiel der Erfindung wird in Bereichen oberhalb von auslaufenden Überschiebungen der Aufwand für die Gebirgsschlagbekämpfung reduziert.

Darunter entsteht im Auslaufbereich der Überschiebung eine schichtparallele Gleitung. Das Gebirge wird zerstört, wenn schichtparallele Gleitung gegen Hindernisse stößt. Die Hindernisse können tektonische Störungen, Aufscherungen mit geringen Verwürfen bis hinab in den mm-Bereich, Einlagerungen, Unregelmäßigkeiten, Auswaschungen sein. Überall dort, wo derartige Hindernisse vorhanden sind, wird das Gebirge durch schichtparallele Gleitung aufgeschert und zerstört, so daß im ausreichenden Maße Bewegungsbahnen angeboten werden, an denen durch Bewegungen die im Gebirge entstehenden Spannungen abgebaut werden. Sind keine Hindernisse vorhanden, bleiben bei schichtparalleler Gleitung die Gesteinsbänke weitgehend erhalten. In diesem Falle ist der Aufbau von Spannungen zu berücksichtigen, wenn es dabei, im tektonisch und bergmännisch gebirgsschlagsrelevanten Sinne, zu Restpfeilern kommt, die sargdeckelähnliche Begrenzungen nach oben haben. Schichtparallele Gleitungen sind überall dort, wo sich das Überschiebungsmaß an einer Überschiebung in Richtung Teufe nicht ändert.

Streichrichtungsänderungen von Überschiebungen haben Schneepflug- und Trichtereffekte zur Folge, wobei Schneepflugeffekte mit Auflockerungen und Trichtereffekte mit Quetschungen verbunden sind. Das gilt grundsätzlich für die Bereiche oberhalb der Überschiebung. Beim Schneepflugeffekt werden durch die Reibung der Gebirgsblöcke an der Überschiebungsfläche die Gebirgsblöcke unterhalb der Überschiebung vom Bogen im streichenden Verlauf der Überschiebung weggeschoben, wodurch der Schneepflugeffekt veranlaßt wird. So entsteht auch unterhalb der Überschiebung eine Auflockerung.

Der Bereich oberhalb der Überschiebung hat über sich in unmittelbarer Nähe keinen Gebirgsblock, durch dessen Gewicht das Bewegen von Teilbereichen gedämmt wird. Oberhalb von Überschiebungen können innerhalb des Auflockerungsbereiches sich größere Teilbereiche bewegen, deren Bewegungen gegen- und miteinander, weitere Scherflächen aufreißen, so daß Scherflächen für Bewegungsvorgänge, die zum Abbau von Spannungen führen, im ausreichendem Maße zur Verfügung stehen.

Unterhalb der Überschiebung sorgt der überlagernde Gebirgsblock im Bereich des Schneepflugeffektes dafür, daß die Bewegungen größerer Teilbereiche des Gebirges stärker behindert werden. Dabei überlagern sich die Druckresultierenden, die vom Überlagerungsdruck und der Faltungsenergie bzw. dem Gegendruck aufgebaut werden und von der Überschiebungsfläche aus schräg nach unten gerichtet sind. Höherer Druck veranlaßt, daß die Bewegungen in Auflockerungsbereichen auf kleinere Teilbereiche des Gebirges ausgerichtet sind. Dadurch sind unterhalb von Bereichen mit Schneepflugeffekten ausreichend Bewegungsbahnen vorhanden, auf denen Spannungen abgebaut werden. Das wird durch schichtparallele Gleitung verstärkt.

Beim Trichtereffekt werden durch die Reibung der Gebirgsblöcke an der Überschiebungsfläche die Gebirgsblöcke unterhalb der Überschiebung zum Bogen im streichenden Verlauf der Überschiebung hingeschoben. So entsteht auch unterhalb der Überschiebung im Ansatz eine Quetschung. Da unterhalb der Überschiebung die Bewegung nach oben zur Tagesoberfläche hin fehlen, geht die Quetschung mehr in Pressung über. Sollten Unterschiebungen mitwirken, entstehen unterhalb von konkaven Streichrichtungsänderungen der Überschiebungen Auflockerungen. Quetschungen verändern die Gebirgsstruktur unter Bildung von Scherflächen, die dem Abbau von Spannung, die infolge bergmännischer Tätigkeit entstehen, dienen können. Die Anzahl der Scherflächen wird durch schichtparallele Gleitung erhöht.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Maßnahmen zur Gebirgsschlagsverhinderung in Bereichen mit Schneepflug- und Trichtereffekt vermindert und bei zusätzlicher schichtparalleler Gleitung noch mehr reduziert.

Oberhalb von Überschiebungen in Bereichen außerhalb von Schneepflug- und Trichtereffekten wird das Gebirge insbesondere bei Dickbankigkeit als mehr oder weniger einheitlicher Block bewegt, so daß es hier zu Aufscherungen kommt, wenn schichtparallele Gleitung auf Einlagerungen, Unregelmäßigkeiten, Wülste und Auswaschungen trifft.

Die Grenzen mit Aufscherungen und kleintektonischen Störungen werden durch schichtparallele Gleitung zerstört, wenn nur geringfügige Absätze vorhanden sind. Dadurch sind zusätzliche Scherflächen und damit Flächen für Bewegungsvorgänge zum Abbau von Spannungen vorhanden.

Die für Überschiebungen maßgebenden Zusammenhänge in Bezug auf Flächen, an denen durch Bewegungsvorgänge die Spannungen abgebaut werden können, die durch bergmännische Tätigkeit entstehen, werden durch die Schollenstrukturen verändert.

Dabei wird nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Verlauf der Faltungsenergie an Bewegungssperren und Bewegungsfreizonen bestimmt. Dies beruht auf der Erkenntnis, daß die Faltungsenergie örtlich nur dann umgesetzt wird, solange ein Freiraum, wie zum Beispiel die Tagesoberfläche, für das Entstehen tektonischer Strukturen vorhanden ist und auch nur dann in größeren Umfang Flächen entstehen können, auf denen Spannung abgebaut werden, die durch bergmännische Tätigkeit entstehen.

Nach einem weiteren Beispiel der Erfindung wird der Verlauf der Faltungsenergie in bezug auf Bewegungssperren- und Freizonen im Bereich der Überschiebungen bestimmt und dabei berücksichtigt, daß bei Sperren, wie sie sich unterhalb von schollenbegrenzenden Abschiebungen befinden, die Anzahl der Scherflächen abnimmt, was gebirgsschlagsrelevant von Bedeutung ist, wenn Pfeiler mit geringer Beanspruchung als Folge von Tektonik und Abbaugeometrie entstehen. Bei Freizonen nimmt die Anzahl der Scherflächen zu.

Claims (22)

1. Verfahren zur Planung von Abbaubetrieben in einer tektonisch beanspruchten Sedimentationslagerstätte, insbesondere Steinkohlenlagerstätte, durch Festlegung von Abbaurichtung, Abbaulänge, Abbaugeschwindigkeit und Abbaufolge, wobei die Lage der Abbaubetriebe an den tektonischen Störungen im Lagerstättenkörper orientiert wird und zur Festlegung des zum Abbau aus- und vorzurichtenden Lagerstättenkörpers das Einfallen, das Streichen und das Verwurfsmaß der jeweiligen erkannten geologischen Störung sowie der Verlauf der Faltungsenergie sowie die durch die tektonische Energie bewirkten Auflockerungen, Quetschungen und Pressungen im Gebirge und die dadurch beeinflußten tektonischen Massentransporte als Planungsgrundlage herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung und/oder Bekämpfung von durch den Abbau ausgelösten Gebirgsschlägen und/oder Gewichtsbrüchen mit und ohne Auftreten von Gasausbrüchen durch den tektomechanischen Prozeß entstandene Bereiche oder Zonen mit einer flächenhaften oder linienförmigen Vorprägung für durch den Abbau ausgelöste Gebirgsbewegungen ermittelt, die Abbaubetriebe daran orientiert und/oder Maßnahmen zur Entspannung des von dem Abbau betroffenen Gebirgskörpers und/oder zur zusätzlichen Sicherung der Abbaubetriebe durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche oder Zonen mit darin ausgeprägten Aufscherungen und ähnlichen Zerstörungen des Gebirgskörpers ermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß von Aufscherungen auf in den Bereichen oder Zonen des Lagerstättenkörpers projektierte dickbankige Sandstein- und Sandschieferschichten ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Lagerstättenprojektion Bereiche oder Zonen mit Grenzlinien zwischen unterschiedlich tektonisch beanspruchten Bereichen ermittelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Abbaubetriebe bei auf den ermittelten Grenzlinien vermuteten Kerbspannungen in einer Entfernung von mehr als 50 m zu den vermuteten Grenzlinien geführt und gegebenenfalls eingestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Aussparung von der Abbauplanung im Lagerstättenkörper gebildete Abbauinseln auf Vorliegen einer Zerstörung durch Aufscherungen untersucht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen oder Zonen mit einer durch Aufscherungen verursachten Zerstörung des Gebirgskörpers die Abbaubetriebe von Vollversatzbau auf Bruchbau umgestellt und/oder die Streblänge kürzer ausgelegt und/oder der Wegfall von Baustoffriegeln oder Streckenbegleitdämmen eingeplant wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen oder Zonen von den in Verbindung mit dem tektonischen Prozeß durch die einwirkende Faltungsenergie sowie den Gebirgsdruck und die Gebirgsbewegungen entstandenen Initialstörungen zuzuordnenden Folgestörungen in den Abbaubetrieben die Ausbauverspätung reduziert und/oder Stillstände von Ausbau und/oder Vortriebsmaschinen vermieden werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwischen dem Deckgebirge und einer 250 m unterhalb davon gelegenen Grenze umgehenden Abbau die gewichtsbruchgefährdeten Bereiche ermittelt und in den in diesen Bereichen umgehenden Abbaubetrieben die Ausbauverspätung reduziert und/oder Stillstände von Ausbau und/oder Vortriebsmaschinen vermieden werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Flözhorizonten jeweils das Vorhandensein von unterschiedlich ausgeprägten Bänken ermittelt und in durch Überschiebungen beanspruchten Flözbänken Untersuchungsmaßnahmen bezüglich Gasinhalt und Gasdruck durchgeführt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Nähe von Abbauinseln und bei in den jeweiligen Flözhorizonten projektierten dickbankigen Schichten die Untersuchungen und Überwachungsmaßnahmen bezüglich Gebirgsschlägen intensiviert werden.

12. Verfahren nach., einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen oder Zonen Energieflußrichtung und ursprünglicher Spannungszustand ermittelt und mit der zum Zeitpunkt der Abbauplanung wirksamen Druckverteilung verglichen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Phase des tektomechanischen Prozesses wirksame Energieflußrichtung und die daraus entstandenen Aufscherungen ermittelt und in ihrem gebirgsschlagreduzierenden Verhalten eingeordnet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß spätere Phasen des tektomechanischen Prozesses ermittelt und durch Vergleich mit der ersten Phase des tektomechanischen Prozesses festgestellt wird, inwieweit die erste Phase durch die späteren Phasen unbeeinflußt ist, abgeändert oder überprägt worden ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen oder Zonen einer vorliegenden Kreuzung zwischen Aufscherungen und den Grenzen einer durch Faltungsenergie und Resultierender aus Überlagerungsdruck und senkrecht zu den Abschiebungen stehendem horizontalen Druck definierten Kompression eine Abbaukante sowie der Abbau des außerhalb der Kompression gelegenen Bereichs vermieden werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aufgrund der tektonischen Strukturen und des erfolgten oder geplanten Abbaus abgeleiteten Gebirgsschlaggefahr Maßnahmen zur Spannungsverminderung in dem betroffenen Gebirgskörper im Zuge der Planung vorgesehen werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche oder Zonen mit einer Schichtgleitung ermittelt und die Richtung der Schichtgleitung in Bezug zu projektierten Aufscherungen gesetzt werden, wobei Teile des Gebirgskörpers ohne eine zu erwartende Spannungskonzentration von Maßnahmen zur Spannungsverminderung ausgeschlossen werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche oder Zonen mit Pressungen ermittelt und die projektierte Pressung den ermittelten Streichrichtungsänderungen und Rückschiebungen zugeordnet werden, wobei bei festgestellten Umbiegungsachsen und einer durch Verwurfsverhalten am Sprung gegebenen Pressung auf die Früherkennung von Gebirgsschlägen gerichtete Überwachungsmaßnahmen in verstärktem Umfang eingeplant werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufscherungen bei mit konkaven Streichrichtungsänderungen vorliegenden Quetschungsbereichen nach Streichen, Einfallen und Intensität ermittelt und daraus Anhaltspunkte für die Gefahr von Gewichtsbrüchen abgeleitet werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche und Zonen oberhalb von auslaufenden Überschiebungen ermittelt und bei den darin geplanten Abbaubetrieben der Aufwand für die Gebirgsschlagbekämpfung reduziert wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche und Zonen mit Schneepflug- und Trichtereffekt ermittelt und in diesen Bereichen der Aufwand für die Gebirgsschlag­ bekämpfung reduziert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Schneepflug- und Trichtereffektbereichen beziehungsweise -zonen vorhandener zusätzlicher schichtparalleler Gleitung der Aufwand für die Gebirgsschlagverminderung weiter reduziert wird.