DE2032101A1

DE2032101A1 - Verfahren zum Verhindern von Lecks bei der Speicherung eines Gases oder einer Flüssigkeit in einer Felsenkammer

Info

Publication number: DE2032101A1
Application number: DE19702032101
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. C12d 13 10 ist
Original assignee: Janehd, Ingvar, Prof., Djursholm (Schweden)
Priority date: 1969-06-30
Filing date: 1970-06-29
Publication date: 1971-01-07
Also published as: DE2032101B2; FI52603B; US3670503A; FR2051326A5; GB1310254A; SE333547B; SE333547C; CA935293A; NO131715C; NO131715B; DE2032101C3; FI52603C

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

8 MÜNCHEN 2, HILBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stopf, 8 München 2, HllblestraBe 20 ·

ihr Zeichen

Ihr Schreiben Unser Zeich.n Vl/ΚΤ 19 679 ^Datum 2 9 JUfil 1970 Anwaltsakten Nr. 19 679

Ingvar JANELID
Djursholm / Schweden

"Verfahren zum Verhindern von Lecks bei der Speicherung eines Grases oder einer Flüssigkeit in einer Felsen-

kammer".

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern von Lecks bei der Speicherung eines Gases oder einer Flüssigkeit in einer Felsenkammer durch künstliche Zufuhr von Gras oder Flüssigkeit) insbesondere von Wasser» zu dem die

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Kammer umgebenden Fels.

Bei der Speicherung von Gas, beispielsweise Druokluft, oder einer Flüssigkeit wie z.B. Benzin oder Öl in einer Felsenkammer kann das Gas oder die Flüssigkeit in direkter Berührung mit den Wänden der Felsenkammer stehen. Zur Verhinderung von Leckagen durch Risse und Spalte im Fels in einem solchen Fall ist es bekannt, dem die Kammer umgebenden Fels künstlich Wasser zuzuführen. Die Wasserzufuhr sollte vorzugsweise so erfolgen, daß der normale Grundwasserspiegel nicht sinkt. Die Zufuhr von Wasser vefhindert, daß der Fels austrocknet. Da alle Hisse mit Wasser gefüllt werden, das unter höherem Druck als der in der Kammer herrschende Druck steht, kann der Inhalt der Felsenkammer nicht austreten.

Gewöhnlich werden bei der Planung einer zur Speicherung dienenden Felsenkammer zunächst die Felsenkammer eingesprengt und die löcher gebohrt, die zur künstlichen Wasserzufuhr dienen sollen· Wenn die Felsenkammer in Benutzung genommen werden soll, beginnt man mit der Zufuhr des Wassers. Man hat nun aber festgestellt, daß während des Einsprengens der Felsenkammer der Fels stark entwässert wird. Dies kann schwerwiegende Folgen haben, wenn die Felsenkammer zur Speicherung von Gas oder Flüssigkeit in Benutzung genommen wird. Ss hat sich gezeigt, daß sich die Risse im

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Fels durch natürliche oder künstliche Wasserzufuhr erst nach langer Zeit und häufig nur unvollständig wieder mit Wasser füllen. Wenn man also mit der künstlichen Wasserzufuhr gleichzeitig oder kurz vor der Zeit beginnt, zu der die Felsenkammer in Benutzung genommen wird, kann die Gefahr bestehen, daß nicht alle Risse genügend Zeit haben, sich mit Wasser zu füllen. Die hydraulischen Verhältnisse sind deshalb unzureichend, und es können Leckagen auftreten. Wenn eine Leckage an einem Punkt aufgetreten ist, besteht die große Gefahr, daß das Gas oder die Flüssigkeit allmählich das Wasser aus dem Fels verdrängt, so daß die Leckage größer wird. Um dieses Risiko zu vermeiden, kann es notwendig sein, eine lange Zeit zu warten, bevor man die Kammer in Benutzung nimmt, nämlich so lange, bis alle Risse sich entweder natürlich oder künstlich gefüllt haben, so daß der Grundwasserspiegel wieder einen bestimmten Wert erreicht und der erforderliche hydraulische Druck in den Rissen entstanden ist. J

Wenn jedoch erfindungsgemäß die künstliche Wasserzufuhr in geeigneter Weise auch schon während des Einsprengens der Felsenkammer erfolgt, wird der Fels um die geplante Felsenkammef zu keiner Zeit ausgetrocknet. In diesem Fall kann die Felsenkammer unmittelbar nach ihrer Vollendung in Benutzung genommen werden. Die künstliche Zufuhr von Wasser, die zweckmäßig durch eine Reihe von Bohrlöchern in

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der Nähe der geplanten Felsenkammer erfolgt, erhöht zwar den Wasserfluß in die Felsenkammer. Dieser Wasserzufluß kann aber dadurch in erträglichen Grenzen gehalten werden, daß man den Fels in den Wänden der Kammer während ihres Baues in bekannter Weise abdichtet, beispielsweise mittels Betoninjektionen, und daß man den Druck und die Menge des Wassers steuert und auf einem geeigneten Wert hält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Wasser dem Pels unter einem solchen Druck zugeführt, daß der Wasserdruck im Fels nächst der Felsenkammer höher ist als der maximal mögliche natürliche Grundwasserdruck. Dies bedeutet, daß der Wasserdruck im Fels einen gedachten Grundwasserspiegel entspricht, der höher liegt als die Brdoberfläche.

Die Erfindung befaßt sich hauptsächlich mit der Abdichtung Ton Fels, der voller Risse ist, durch die künstliche Zufuhr von unter Druck stehendem Wasser zum Feie. Statt dessen kann ein Austreten des Inhalte aus der Felsenkammer dadurch verhindert werden, daß man nicht Wasser, sondern eine andere Flüssigkeit oder möglicherweise auch Gas unter Druck dem Fels zuführt.

In Verbindung mit der Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert werden.

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Fig«, 1 und 2 zeigen einen Vertikal- bzw. Horizontalsehnitt durch ein Felsenkammersystem, das nach einem Verfahren gemäß der Erfindung abgedichtet ist}

Pig. 3 und 5 erläutern Alternativverfahren zur Durchführung der Abdichtung?

Fig. 4- ist eine Detailansicht der Pig. 5 in größerem Maßstab; ' und

lig. 6 zeigt, wie die Abdichtung mit zwei verschiedenen Flüssigkeiten durchgeführt werden kann.

In Pig. 1 und 2 ist eine Anzahl von Felsenkammern 1 dargestellt, die über einen Schacht 2 mit einem von einer Gasturbine angetriebenen Kraftwerk 3 und. über einen Schacht 4a und einen Stollen 4b mit einem See 5 in Verbindung stehen. Wenn überschüssige Leistung zur Verfügung steht, wird sie dazu benutzt, die Felsenkammern 1 mit Druckluft von eimern Kompressor zu füllen, der von der Gasturbine angetrieben wird. Dadurch wird eine entsprechende Menge Wasser durch den Schacht 4 hinauf zum See 5 gedrückt. Wenn das Kraftwerk die volle leistung abgeben muß, kann Wasser durch den Schacht 4 in die Felsenkammer 1 gelangen, und die Druckluft fließt durch den Schacht 2 nach oben zur Gasturbine, so daß die normalen Luftkompressoren nicht benutzt werden müssen.

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Auf einem Niveau, das etwas höher liegt als die Felsenkammern, ist eine Anzahl von horizontalen Stollen 6 eingesprengt. Von diesen Stollen aus sind mehrere horizontale Löcher 7 gebohrt, die sich über den Felsenkammern 1 erstrecken. Durch einen Schacht oder ein Bohrloch 8 wird den Stollen 6 und Bohrlöchern 7 unter Druck stehendes Wasser zugeführt. Der Wasserdruck in den Bohrlöchern 7, oder vielmehr dieser Druck zuzüglich dem durch den Niveauunterschied N erzeugten hydraulischen Druck, sollte höher sein als der maximal zulässige Luftdruck in den Felsenkammern 1.

Die Stollen 6 und Bohrlöcher 7 werden vor oder gleichzeitig mit der Felsenkammer vorbereitet, und der Wasserdruck wird vor oder gleichzeitig mit dem Zeitpunkt, zu dem mit dem Sprengen der Felsenkammern 1 begonnen wird, zugeführt. Die Stollen 9» 10 sind Transportstollen, die verstopft werden, wenn der Bau des Systems vollendet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 ist eine Anzahl von Löchern 11 nach oben in die Decke der Felsenkammer 1 gebohrt. Die Bohrlöcher können zuerst zum Jnjizieren des Felsens benutzt werden. Dann wird die Bohrung bis zur gewünschten Tiefe weiter geführt, und in den oberen Teil des Bohrloches wird ein Rohr 12 eingesetzt. Der untere Teil wird dann mit einem Betonstöpsel 3 dicht verschlossen.

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Alle Rohre 12 der Bohrlöcher sind an eine Druckwasserleitung 14 angeschlossen. Auf diese Weise wird im Fels über der Kammer 1 ein kontinuierlicher Überdruck aufrecht erhalten. Bs ist wichtig, daß die Bohrlöcher 11 hergestellt und der Wasserdruck allmählich zugeführt wird, während die Felsenkammer 1 sich im Bau befindet. Eines oder mehrere Bohrlöcher 11a mit Druckwasserrohren werden deshalb zweckmäßig vorbereitet, wenn der Transportstollen 19 eingesprengt wird, so daß der Fels nicht austrocknet. '

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind von der Oberfläche des Erdbodens über der geplanten Felsenkammer aus mehrere vertikale Bohrlöcher 15 hergestellt worden. Die Bohrlöcher sind dann auf die gleiche Weise wie bei Fig. 3 dazu benutzt worden, den Fels nächst der. Erdoberfläche zu injizieren. Die Bohrung wurde dann bis zur gewünschten Tiefe weiter geführt. In jedes Bohrloch wurde ein Rohr 16 eingesetzt, und das Loch wurde mit einem Be- | tonstöpsel 17 verschlossen. Die Rohre 16 werden dann an eine Druckwasserleitung 18 angeschlossen. Wenn der Wasser- · druck angelegt worden ist, beginnt man mit dem Einsprengen der Felsenkammer 1. Infolgedessen bleibt der Fels während der gesamten Bauperiode mit Wasser gesättigt.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 5 ist das Wasser bei einem Pegel zugeführt worden, der höher ist als

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derjenige der Felsenkammer, um das Risiko eines Lecks von der Felsenkammer nach oben zu vermeiden. Mg. 6 zeigt, wie die Felsenkammer auf allen Seiten abgeschirmt werden kann.

Bei 4^em Ausführungsbeispiel gemäß S¹Ig. 6 ist die Felsenkammer 1 von einer Reihe von inneren Stollen 20 umgeben, von denen vertikale und horizontale Bohrlöcher 22 ausgehen, sowie von einer Reihe von äußeren Stollen 21 mit Bohrlöchern 23. Die Bohrlöcher bilden einen inneren und einen äußeren Bohrlöcherschirm um die Felsenkammer herum und werden mit Wasser oder einer anderen unter Druck stehenden Flüssigkeit über Leitungen 24, 25 gespeist.

Die Anordnung mehrerer Schutzlagen oder Schirme um die Felsenkammer herum beruht auf der Überlegung, daß die Felsenkammer eine Substanz enthalten kann, die beispielsweise nicht für die direkte Berührung mit Wasser geeignet ist. Auf diese Weise erhält man ein zweckmäßiges und wirksames Abschirmsystem, beispielsweise für ein unterirdisches Atomkraftwerk, in dem man zuerst einen inneren Schirm anordnet, der ein unterschiedliches Medium, eine Flüssigkeit oder ein Gas enthält, welches die Felsenkammer von z.B. dem unter Druck stehenden Wasser im äußeren Schirm trennt.

Bei dieser Anordnung ist es auch möglich, daß die Felsen-

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kammer ein Gas oder eine !flüssigkeit mit einer Temperatur enthält, die sich beträchtlich von der des umgebenden Pelses unterscheidet. Wenn die Temperatur in der Pelsenkammer extrem niedrig ist, kann beispielsweise in das innere Schirmsystem ein Medium gepumpt werden, das bei der niedrigen Temperatur nicht friert, sondern alle Risse um die Felsenkammer herum ausfüllt.

Patentansprüche:

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Claims

2.0321 ΟΊ

Patentansprüche:

Ι» Verfahren zum Verhindern von Lecks bei der Speicherung eines Gases oder einer Flüssigkeit in einer Felsenkammer durch künstliche Zufuhr von Gas oder Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, zu dem die Kammer umgebenden Fels, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser auch vor oder während des Einsprengens der Felsenkammer künstlich durch eine Reihe von Bohrlöchern zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß auf einem Niveau, das höher ist als das der geplanten Felsenkammer, eine Anzahl im wesentlichen horizontaler Stollen gesprengt werden, von denen aus eine Anzahl ebenfalls im wesentlichen horizontaler Löcher gebohrt werden, daß dann diese Stollen und Bohrlöcher mit Wasser gefüllt werden, und daß anschließend die Felsenkammer eingesprengt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Sprengen der Felsenkammer in ihre Decke mehrere im wesentlichen vertikale Löcher gebohrt werden, denen dann Wasser zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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eine Anzahl im wesentlichen vertikaler löcher in die Oberfläche des Erdbodens über der geplanten FeIsenkammer gebohrt werden, denen Wasser zugeführt wird, und daß dann die Felsenkammer eingesprengt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

ein System von Stollen und von diesen ausgehenden Bohrlöchern auf allen Seiten der geplanten Felsenkammer hergestellt

wird, daß diese Stollen und Bohrlöcher mit Wasser, einer anderen Flüssigkeit oder einem Gasmedium gefüllt werden, und daß dann die Kammer eingesprengt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Stollen und Bohrlöcher so hergestellt werden, daß sie wenigstens einen inneren Schirm und wenigstens einen äußeren Schirm um die Felsenkammer herum bilden.

7· Verfahren zum Bauen einer Felsenkammer, dadurch gekenn- (( zeichnet, daß in den Fels mindestens oberhalb der geplanten Kammer eine Mehrzahl von Löchern gebohrt werden, daß diesen Bohrlöchern unter Druck stehendes Wasser derart zugeführt wird, daß der natürliche Grundwasserspiegel erhalten bleibt, und daß anschließend die Felsenkammer gegraben wird, während die genannten Bohrlöcher weiterhin mit dem Druckwasser beaufschlagt werden.

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8. Feleenkammer mit Bohrlöchern, welche die Kammer auf wenigstens vier Seiten umgeben, und mit einer Einrichtung, die zur Aufrechterhaltung des natürlichen Grundwasserspiegels den Bohrlöchern ein unter Druck stehendes flüssiges oder gasförmiges Medium zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrlöcher (22,23) einen inneren Schutzschirm und einen äußeren Schutzschirm bilden.

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