DE19737584C2 - Filler for filling cavities in the salinar - Google Patents

Filler for filling cavities in the salinar

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    • E21F15/005—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings characterised by the kind or composition of the backfilling material

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen im Sali­ nar, welcher an der Luft versteift und dessen Endfestigkeit in weiten Grenzen zwischen kittähnlich-plastisch bis steinartig-fest variiert werden kann.The present invention relates to a filler for filling cavities in the saline nar, which stiffens in the air and its final strength between putty-like-plastic to stone-like-firm can be varied.

Es sind eine Reihe von Füll- bzw. Versatzstoffmischungen für die Verfüllung untertägiger salinarer Grubenhohlräume bekannt. Diese bestehen zumeist aus einem mineralischen Bindemittel, wie Silikatzement, feinkörnigen, teils puzzolanisch erhärtenden Stoffen, wie zum Beispiel Aschen oder Flugstäuben, und grobstückigen Zuschlagstoffen, die überwiegend mineralischen Ursprungs sind. Als Anmischflüssigkeit wird in der Regel Wasser verwen­ det. Solche Versatzstoffe sind beispielsweise in der DE 40 00 183 C1 beschrieben.There are a number of filler and filler mixtures for backfilling underground known saline pit cavities. These mostly consist of a mineral Binder, such as silicate cement, fine-grained, partly pozzolana hardening substances, such as for example ashes or fly dusts, and coarse aggregates, the predominant are of mineral origin. Water is generally used as the mixing liquid det. Such additives are described for example in DE 40 00 183 C1.

Auch der Einsatz von Versatzstoffmischungen auf der Basis von Magnesiabindern ist bekannt. Hierbei erfolgt die Verwertung der bei der bergmännischen Kalisalzgewinnung als Ablauge anfallenden hoch MgCl2-haltigen Lösung als Anmischflüssigkeit. Derartige Verfahren werden in der DE 42 35 032 C1, in der DE 195 39 684 A1 und in der DE 195 29 850 A1 beschrieben.The use of filler mixtures based on magnesia binders is also known. Here, the high MgCl 2 -containing solution obtained in the mining of potassium salt as waste liquor is used as a mixing liquid. Such methods are described in DE 42 35 032 C1, in DE 195 39 684 A1 and in DE 195 29 850 A1.

DE 35 07 625 A1 beschreibt ein Versatzmaterial für den untertägigen Bergbau, der mit einer Calciumdichloridlösung, die mehr als 5% Calciumchlorid enthält, angemischt wird und mit Hilfe dessen Rückstände aus Feuerungsanlagen in Grubenhohlräumen entsorgt werden können.DE 35 07 625 A1 describes a backfill material for underground mining, which with a calcium dichloride solution containing more than 5% calcium chloride and used to dispose of residues from combustion plants in mine cavities can be.

Der Einsatz CaCl2-haltiger Komponenten als Erstarrungsbeschleuniger für zementge­ bundene Systeme findet in geringen Konzentrationen in der Betontechnologie Anwen­ dung. The use of components containing CaCl 2 as solidification accelerators for cement-bound systems is used in low concentrations in concrete technology.

Gemeinsam ist diesen Versatzstoffen, daß diese nur in zugängliche, lufterfüllte Gruben­ baue eingebracht werden können, und daß der Flüssigkeitsanteil in diesen Stoff­ mischungen, ähnlich wie bei Betonen, nur max. 10 bis 20% beträgt.What these additives have in common is that they are only available in accessible, air-filled pits Build can be introduced, and that the liquid content in this substance mixtures, similar to concrete, only max. Is 10 to 20%.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Füllstoff bereitzustellen, der zuverläs­ sig an der Luft versteift, der pumpbar ist und der diese Eigenschaften für die technolo­ gisch erforderliche Zeitdauer beibehält sowie anschließend an der Luft und unter MgCl2- /MgSO4-haltigen Salzlösungen dauerhaft einen vorgegebenen Konsistenzgrad aufweist.The object of the present invention is to provide a filler which stiffens reliably in air, which is pumpable and which maintains these properties for the technologically required period of time and then permanently in air and under MgCl 2 - / MgSO 4 -containing salt solutions has a predetermined degree of consistency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen im Salinar gelöst, der 50 bis 85 Gewichtsteile einer Salzlösung und 15 bis 50 Ge­ wichtsteile eines mineralischen Bindemittels, ausgewählt aus CaO und Ca(OH)2, umfaßt und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Salzlösung eine CaCl2-Salzlösung mit einen CaCl2-Gehalt von 250 g/l oder mehr ist.This object is achieved with a filler for filling voids in the salinar, which comprises 50 to 85 parts by weight of a salt solution and 15 to 50 parts by weight of a mineral binder selected from CaO and Ca (OH) 2 , and which is characterized in that the salt solution is a CaCl 2 salt solution with a CaCl 2 content of 250 g / l or more.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.Preferred embodiments of the present invention are in the subclaims Chen specified.

Der Füllstoff wurde speziell für Sicherungsmaßnahmen in lufterfüllten salinaren Gruben­ hohlräumen entwickelt. Er zeichnet sich besonders durch eine hohe Beständigkeit in Bereichen mit niedriger Luftfeuchtigkeit aus und ist gegenüber konzentrierten MgCl2-/MgSO4-haltigen Lösungen, wie zum Beispiel carnallitischen Grubenlaugen, beständig. Der Füllstoff ist indifferent gegen alle üblicherweise vorkommenden Arten von Salzgesteinen und unterbindet zuverlässig deren Auflösung durch migrierende MgCl2-/MgSO4-haltige Fluide.The filler was specially developed for safety measures in air-filled saline mine cavities. It is particularly characterized by its high resistance in areas with low air humidity and is resistant to concentrated MgCl 2 - / MgSO 4 -containing solutions, such as carnallite pit lyes. The filler is indifferent to all commonly occurring types of salt rock and reliably prevents their dissolution by migrating fluids containing MgCl 2 / MgSO 4 .

Durch Variation des Mischungsverhältnisses von Salzlösung und mineralischem Binde­ mittel kann die nach Aushärtung an der Luft resultierende Konsistenz des Füllstoffes dauerhaft in den Grenzen kittähnlich-plastisch bis steinartig-fest variiert werden. Der Füllstoff kann zum Beispiel für Dammbau-, Stütz- und Abdichtungsmaßnahmen in lufterfüllten salinaren Grubenbauen, Schächten, Kavernen usw. verwendet werden. By varying the mixing ratio of salt solution and mineral binding The consistency of the filler resulting from curing in air can be medium can be permanently varied within the limits of putty-like-plastic to stone-like-firm. The Filler can be used, for example, for dam construction, support and sealing measures in air-filled saline mines, shafts, caverns, etc. can be used.  

Der erfindungsgemäße Füllstoff umfaßt 50 bis 85 Gewichtsteile einer CaCl2-Salzlösung mit einem CaCl2-Gehalt von 250 g/l oder mehr und 15 bis 50 Gewichtsteile eines minera­ lischen Bindemittels, ausgewählt aus CaO und Ca(OH)2. Mit diesem Stoffsystem werden bei Bindemittelanteilen von 15 bis 25 Gewichtsteilen Füllstoffe mit einer kittartig­ plastischen Konsistenz erhalten. Durch den Zusatz von 26 bis 35 Gewichtsteilen lassen sich bevorzugt feste Systeme mit einer noch vorhandenen plastischen Verformbarkeit realisieren. Bindemittelgehalte < 35 Gewichtsteilen führen zu einer steinartigen Erhär­ tung des Systems. Als Bindemittel können vorzugsweise gebrannte und gelöschte Kalke sowie gebrannte und gelöschte Dolomite eingesetzt werden.The filler according to the invention comprises 50 to 85 parts by weight of a CaCl 2 salt solution with a CaCl 2 content of 250 g / l or more and 15 to 50 parts by weight of a mineral binder selected from CaO and Ca (OH) 2 . With this material system, fillers with a putty-like plastic consistency are obtained with binder contents of 15 to 25 parts by weight. By adding 26 to 35 parts by weight, it is preferably possible to implement solid systems with plastic deformability that is still present. Binder contents <35 parts by weight lead to a stone-like hardening of the system. Burnt and quenched limes and burned and quenched dolomites can preferably be used as binders.

Die verwendeten Bindemittel haben bevorzugt eine Körnung von bis zu 0,1 mm (vor­ zugsweise < 0,01 mm) und unterliegen keinen besonderen Reinheitsanforderungen, da beispielsweise weder Eisen- noch Aluminium-, noch Siliciumverbindungen störend wir­ ken.The binders used preferably have a grain size of up to 0.1 mm (before preferably <0.01 mm) and are not subject to any special cleanliness requirements, since for example, neither iron, aluminum, nor silicon compounds bothers us ken.

Der Füllstoff ist im Anmischzustand durch ausgeprägte thixotrope Eigenschaften ge­ kennzeichnet. Das schnelle Ansteifen ermöglicht beispielsweise die Verarbeitung als Spritzmörtel. Eine Verlängerung der Verarbeitungszeit wird durch den Zusatz von Abbin­ deverzögerern auf der Basis organischer Leime oder Ca2+-sensitiver polymerer Verbin­ dungen, das heißt polymerer Verbindungen, die sich durch eine besonders hohe Affinität zu den Ca2+-Ionen auszeichnen, erreicht.The filler is characterized by pronounced thixotropic properties when mixed. The quick stiffening enables, for example, processing as spray mortar. An extension of the processing time is achieved by the addition of retarders based on organic glue or Ca 2+ -sensitive polymeric compounds, that is, polymeric compounds that are characterized by a particularly high affinity for the Ca 2+ ions.

Die Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Füllstoffes liegen in der Verfül­ lung und Abdichtung gegen Lösungseinwirkung von lufterfüllten Kammern, Strecken, Rissen und Spalten in Salzformationen ozeanischen Ursprungs und der Durchführung von Sicherungsmaßnahmen in lufterfüllten Salzgruben durch punktuellen Versatz, wie zum Beispiel der Stabilisierung der Pfeiler sowie der Sicherung der Firste, und in der Vorbereitung von Verwahrungsmaßnahmen durch Flutung von Carnallitgruben sowie im Einsatz als Dammbau- und Versatzstoff in Untertagedeponie (UTD) und in Endlagern für atomare Abfälle im Salinar. The possible uses of the filler according to the invention are in backfilling treatment and sealing against the effects of solutions in air-filled chambers, sections, Cracks and crevices in salt formations of oceanic origin and implementation of safety measures in air-filled salt mines due to selective misalignment, such as for example stabilizing the pillars and securing the roof, and in preparation of safeguards through flooding of carnallite pits and in use as Dam construction and filler material in underground landfill (UTD) and in repositories for nuclear Waste in the salinar.  

Zur Modifizierung der Stoffeigenschaften des versteiften Füllstoffes werden dem System Salzlösung/Bindemittel verschiedene mineralische Komponenten zugesetzt. Durch den Zusatz von Gesteinsmehlen, wie zum Beispiel Schiefer-, Dolimit-, Anhydrit- oder Kalkmehl, oder verschiedener Tonmineralien werden die plastischen Eigenschaften und die Bindung der fluiden Phase verbessert.To modify the material properties of the stiffened filler, the system Various mineral components are added to the salt solution / binder. By the Addition of rock flour, such as slate, dolimite, anhydrite or lime flour, or different clay minerals determine the plastic properties and the binding of the fluid phase improved.

Wesentliche Verbesserungen bezüglich der Festigkeitskennwerte werden durch die Ein­ bindung inerter körniger Materialien, wie zum Beispiel Steinsalz und körnigen Komponenten der Natursteinaufbereitung, erzielt.The Ein binding of inert granular materials such as rock salt and granular components of the Natural stone processing, achieved.

Es werden Salzlösungen mit einem CaCl2-Gehalt ≧ 250 g/l eingesetzt, die zusätzlich bis zu 50 g/l MgCl2 enthalten können. Alkalimetallchloride können in einer Menge bis zur Sättigung in der Salzlösung enthalten sein.Salt solutions with a CaCl 2 content ≧ 250 g / l are used, which can additionally contain up to 50 g / l MgCl 2 . Alkali metal chlorides can be contained in the salt solution in an amount up to saturation.

Das Stoffsystem auf der Basis CaCl2-haltiger Lösungen ist aufgrund seiner hohen Beständigkeit bei geringen Luftfeuchtigkeiten und Temperaturen bis < 40°C insbesonde­ re für den Einsatz in Carnallit- und Steinsalzbergwerken geeignet.The material system based on CaCl 2 -containing solutions is particularly suitable for use in carnallite and rock salt mines due to its high resistance to low air humidity and temperatures down to <40 ° C.

Die Erfindung ermöglicht die Verwertung der vielfach als Nebenprodukte industrieller Prozesse anfallenden CaO/Ca(OH)2- und CaCl2-haltigen Stoffe, wie zum Beispiel flüssige und staubförmige Reaktionsprodukte und Filterstäube aus der Rauchgasreinigung von Verbrennungsanlagen sowie Rückstände aus der Sodaproduktion.The invention enables the recycling of the CaO / Ca (OH) 2 - and CaCl 2 -containing substances which often occur as by-products of industrial processes, such as liquid and dusty reaction products and filter dusts from the flue gas cleaning of combustion plants as well as residues from the soda production.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.

Beispiel 1example 1 Füllstoffe mit kittähnlicher KonsistenzFillers with a putty-like consistency

  • a) 78 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
    22 Gewichtsteile Löschkalk     a) 78 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l)
    22 parts by weight of quicklime
  • b) 75 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
    15 Gewichtsteile Löschkalk
    10 Gewichtsteile Tonmineralien    b) 75 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l)
    15 parts by weight of quicklime
    10 parts by weight of clay minerals
  • c) 75 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
    25 Gewichtsteile Dolomitkalkhydrat    c) 75 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l)
    25 parts by weight of dolomite lime hydrate
Beispiel 2Example 2 Füllstoffe mit plastisch-fester KonsistenzFillers with a firm plastic consistency

  • a) 70 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l,)
    30 Gewichtsteile Löschkalk    a) 70 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l,)
    30 parts by weight of quicklime
  • b) 73 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l, NaCl gesättigt)
    27 Gewichtsteile Löschkalk    b) 73 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l, saturated NaCl)
    27 parts by weight of quicklime
  • c) 65 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l, NaCl gesättigt)
    35 Gewichtsteile Dolomitkalkhydrat    c) 65 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l, saturated NaCl)
    35 parts by weight of dolomite lime hydrate
Beispiel 3Example 3 Füllstoffe mit steinartig-fester KonsistenzFillers with a rock-like consistency

  • a) 65 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l, NaCl gesättigt)
    35 Gewichtsteile Löschkalk    a) 65 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l, saturated NaCl)
    35 parts by weight of quicklime
  • b) 50 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
    25 Gewichtsteile Löschkalk
    25 Gewichtsteile Steinsalz (Körnung: ≦ 6,3 mm)    b) 50 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l)
    25 parts by weight of quicklime
    25 parts by weight of rock salt (grain size: ≦ 6.3 mm)
  • c) 55 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l,)
    45 Gewichtsteile Dolomitkalkhydrat    c) 55 parts by weight of CaCl 2 solution (CaCl 2 content: 430 g / l,)
    45 parts by weight of dolomite lime hydrate

Die in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen Mischungen können in Intensivmischern so­ wohl im Chargen- als auch im Durchlaufbetrieb dispergiert werden.The mixtures described in Examples 1 to 3 can be used in intensive mixers be dispersed in batch as well as in continuous operation.

Die in einem Verarbeitungszeitraum von 30 bis 180 Minuten pumpfähigen Mischungen werden vorteilhaft über eine Dickstoffpumpe und eine zum zu verfüllenden Hohlraum führende Rohrleitung in an sich bekannter Weise verpumpt. Die funktionellen Füllstoffe zur Hohlraumverfüllung breiten sich in dem zu verfüllenden Bereich selbstnivellierend aus und nehmen nach ca. 1 bis 2 Stunden nach Ablauf des Verarbeitungszeitraumes die vorbestimmte Konsistenz an.The pumpable mixtures in a processing period of 30 to 180 minutes are advantageous via a thick matter pump and a cavity to be filled pumped leading pipeline in a conventional manner. The functional fillers for cavity filling, self-leveling spread in the area to be filled and take the after about 1 to 2 hours after the processing period predetermined consistency.

Claims (7)

1. Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen im Salinar, umfassend 50 bis 85 Gewichts­ teile einer Salzlösung und 15 bis 50 Gewichtsteile eines mineralischen Bindemittels, ausgewählt aus CaO und Ca(OH)2, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzlösung eine CaCl2-Salzlösung mit einem CaCl2-Gehalt von 250 g/l oder mehr ist.1. filler for filling cavities in the salinar comprising 50 to 85 parts by weight of a salt solution and 15 to 50 parts by weight of a mineral binder selected from CaO and Ca (OH) 2 , characterized in that the salt solution is a CaCl 2 salt solution with a CaCl 2 content of 250 g / l or more. 2. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein mineralisches Bindemittel, ausgewählt aus MgO und Mg(OH)2, enthält.2. Filler according to claim 1, characterized in that it further contains a mineral binder selected from MgO and Mg (OH) 2 . 3. Füllstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Binde­ mittel eine Körnung von bis zu 0,1 mm hat.3. Filler according to claim 1 or 2, characterized in that the bandage medium has a grain size of up to 0.1 mm. 4. Füllstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Körnung von weniger als 0,01 mm hat.4. Filler according to claim 3, characterized in that the binder has a grain size of less than 0.01 mm. 5. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die CaCl2-Salzlösung weiterhin MgCl2 in einer Menge von bis zu 50 g/l enthält.5. Filler according to claim 1, characterized in that the CaCl 2 salt solution further contains MgCl 2 in an amount of up to 50 g / l. 6. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die CaCl2-Salzlösung bis zur Sättigung mindestens ein Alkalimetallchlorid enthält.6. Filler according to claim 1, characterized in that the CaCl 2 salt solution contains at least one alkali metal chloride until saturation. 7. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin organische Leime und/oder Ca2+-sensitive polymere Verbindungen enthält.7. Filler according to claim 1, characterized in that it further contains organic glues and / or Ca 2+ sensitive polymeric compounds.
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