DE2039135C3 - Verfahren zum Herstellen selbsttragender Dämme in untertägigen Grubenräumen u.dgl - Google Patents

Description

Komponente

Z t π

(Gewichtsprozent)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hcrstellen selbsttragender Dämme in untertägigen Grubenräumen u. dgl. aus einer schnell abbindenden Zementmischung von Portlandzement, Alkalisilikat und

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Spezifisches"' Gewicht " 41,5^V " Baume';' Viskosität 206 25 (cd)

Zusätzlich zu Natriumsilikat können andere SiIikate von ungefähr gleicher Zusammensetzung verwendet werden, wobei Natrium durch Kalium, Guanidin oder Tetramethylammonium ersetzt wird.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise Portland-Zement geeignet.

Zur Verzögerung der Abbindezeit kann dem Zemcntschlamm in an sich bekannter Weise Flugasche oder auch Silikatmehl zugesetzt werden. Ein solcher Zementschlamm besteht vorzugsweise aus etwa 7 bis

55 Gewichtsprozent Portlandzement, 10 bis 65 Ge- Flüssigkeitsmesser 24 und 38 können auf einem oder

wichtsprozent Flugasche und 25 bis 45 Gewichtspro- mehreren Fahrzeugen untergebracht sein, damit sie

zent Was^ir. ' von einem Ort zum anderen bewegt werden können.

Um eine Zementmischung von bestimmter tixotra- Die Schläuche 26 und 40 sind an eine Misch- und

pischer Eigenschaft zu erhalten, kann der Silikatlö- 5 Absetzvorrichtung 42 angeschlossen, die im wesentli-

sung ein Trixotropie erzeugendes Mittel, insbeson- chen aus einem Rohr 44 mit einem üblichen drehba-

dere Bentonit, zugesetzt werden. Eine solche Silikat- ren Anschluß 46 am hinteren Ende besteht, an den

lösung besieht vorzugsweise aus etwa 12 bis 70 Ge- Ost Schlauch 40 angeschlossen ist. An entgegenge-

wtchtsprozent Natriumsilikat, etwa 1 bis 10 Ge- setzten Seiten des Rohres 44 ist zu seinem manuellen

wichtsprozent Bentonit und etwa 25 bis 80 Gewichts- to Verdrehen in der Nähe seines hinteren Endes ein

prozent Wasser. Paar Handgriffe 48 angebracht. An dem vorderen

Die zu mischenden Mengen von Zementschlamm Ende 52 des Rohres 44 ist ein Mische? 50 angeord-

und wäßriger Silikatlösung können während des net, an den eine Sprühdüse 54 angeschlossen ist. Der

Einbringens zur Änderung von Abbindezeit und Vis- Mischer 50 wird im folgenden näher beschrieben und

kosität der Zementmischung verändert werden. 15 enthält eine Gelenkverbindung 56 zum Anschluß des

Das crfindungsgemäße Verfahren kann mittels Schlauches 26.

einer Vorrichtung durchgeführt werden, bei welcher Zwischen den Handgriffen 48 und dem Mischer 50

die dk beiden Ströme des Zementschlammes und der ist ein auf dem Rohr 44 verschiebbarer Wagen 58 ge-

Silikatlösung führenden Leitungen an eine Mischvor- lagert, der aus einer auf derr. Rohr 44 verschiebbaren

richtung angeschlossen sind, die mit einer Sprühdüse ao Buchse 60 besteht, an der .ine senkrecht zu ihrer

für die Zementmischung versehen ist. Jn diesen bei- Achse verlaufende Welle 62 befestigt ist, die in einer

den Leitungen sind zweckmäßig Mengen-Steuer- zweiten Buchse 64 gleitbar geführt ist. In eine Ge-

vorrichtungen angeordnet. ' windebohrung am oberen Ende der Buchse 64 greift

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die eine Stellschraube 68 zur Festlegung der Welle 62 in

Mischvorrichtung an einem mittels einer Handhabe aj einer gewünschten Stellung ein. An dem unteren

verdrehbaren und gegen ein Fahrgestell verschiebba- Ende der Buchse 64 ist eine Achse 70 befestigt, die

ren Rohr angebracht und an ihrem vorderen Ende ein Paar Räder 72 trägt. An der Buchse 64 ist das

mit einem Anschluß für die zweite Leitung sowie mit hintere Ende eines parallel zur Achse der Buchse 60

einer Sprühdüse versehen. angeordneten Holmes 74 befestigt, an dessen vorde-

Das Fahrgestell besteht zweckmäßig aus einer 30 rem Ende 80 ein Stützglied 78 in Form eines Halbzy-

Achse mit Rädern und einem senkrecht zur Achse an linders zur gleitbaren Abstützung des Rohres 44 an-

dieser angeordneten Holm, an dessen vorderen Ende geordnet ist. Unter dem Holm 74 ist an der Buchse

ein Stützglied für das Rohr vorgesehen ist. 64 ein Tragglied 76. für eine Fernsehkamera mit Be-

Die Erfindung soll im einzelnen an Hand der leuchtungseinrichtung 84 angebracht. Das Rohr 44

Zeichnungen eräutert werden, in der verschiedene :s trägt ein Paar verstellbare Anschläge 86 zum Halten

Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Durch- der Buchse 60 in einer gewünschten Lage auf dem

führung des erfinduiigsgemäßen Verfahrens veran- Rohr 44.

schaulicht sind. Es zeigt In F i g. 3 ist ein Mischer 50 in größerem Maßstab

Fig. 1 in vereinfachter Form die Draufsicht einer im Schnitt veranschaulicht. Der Mischer 50 enthält

Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä- 40 ein Rohr 88, das an beiden Enden mit Gewinde und

ßen Verfahrens, in seinem mittleren Teil mit mehreren gleichmäßig

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung der über seinen Umfang verteilten Löchern 90 versehen

Fig. 1, ist. tin zweites Rohr 92 von größerem Innendurch-

Fig. 3 einen Querschnitt der Mischer-Vorrichtung messer als der Außendurchmesser des Rohres 88

und *5 umschließt dessen mittlerer Teil sowie die öffnungen

Fig.4 einen Schnitt eines unterirdischen Gruben- 90 und enthält einen Gewindestutzen 94 2um An-

raumes mit einer anderen Ausführungsform der Vor- Schluß des oben beschriebenen Schlauches 26. An

richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen dem vorderen Ende des Rohres 92 ist eine auf dem

Verfahrens. Rohr 88 drehbare Hülse 96 angeordnet. Eine zweite

Bei dem in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten 50 in gleicherweise ausgebildete drehbare Hülse 98 ist Ausführungsbeispiel sind zwei Behälter 10 und 12 in an dem hinteren Ende 100 des Rohres 92 auf dem Form je eines ortsbeweglichen Tanks vorgesehen. In Rohr 88 gelagert, so daß das Rohr 92 gegen das dem Behälter 10 wird eine wäßrige Silikatlösung, in Rohr 88 frei drehbar ist. Das Rohr 88 ist durch übdem Behälter 12 ein wäßriger Zementschlamm be- liehe Muffen 102 mit dem P.ohr 44 und der Sprühreitet und gespeichert. Der Behälter 10 ist durch eine 55 düse 54 verbunden.

Leitung 14 mit einer Mengensteuervorrichtung 16 Unter bezugnahme auf Fig. 2 sei angenommen,

verbunden, die über eine Leitung 18 an eine Flüssig- daß ein Damm in einem Grubenraum 106 unter Tage

keitspumpe 20 angeschlossen ist. Letztere ist durch hergestellt werden soll. Zu diesem Zweck wird die

eine Leitung 22 mit einem Flüssigkeitsmesser 24 ver- Misch· und Absetzvorrichtung 42, wis dargestellt, in

bunden, an den ein Schlauch 40 angeschlossen ist. 60 das Mundloch des Grubenraumes 106 eingeführt,

Der Behälter 12 ist durch eine Leitung 28 mit wobei Roh- 44, Wagen 58, Mischer 50 und Sprüheiner Mengensteuervorrichtung 30 verbunden, die ih- düse 54 sich innerhalb des Grube.iraumes 106 befinrerseits durch eine Leitung 32 in Verbindung mit den. Der Behälter 10 (Fig. I) enthält wäßrige SiIieiner Flüssigkeitspumpe 34 steht, welche über eine katlösung und der Behälter 12 Zementschlamm. Die Leitung 36 mit einem Flüssigkeitsmesser 38 vcrbun- 65 Pumpen 20 und 34 werden eingeschaltet und die den ist, an den ein Schlauch 26 angeschlossen ist. Mengensteuervorrichtungen 16 und 30 geöffnet, so

Die Behälter 10 und 12, Mengensteuervorrichtun- daß die gewünschten Ströme von Silikatlösung und

gen 16 und 30, Flüssigkeitspumpen 20 und 34 sowie Zementschlamm durch die Flüssigkeitsmesser 24 und

38 sowie die Schläuche 26 und 40 in die Misch- und Absetzvorrichtung 42 gelangen. Mittels der Mengenstcucrvorrichtung 16 und 30 können die Mengen der Silikatlösung und des Zementschlammes geändert werden. Die Flüssigkeitsmesser 24 und 38 dienen zum Anzeigen des tatsächlichen in die Vorrichtung 42 gelangenden Materialflusses.

Der aus dem Schlauch 40 in das Rohr 44 eintretende wäßrige Zementschlamm gelangt in das Rohr 88 des Mischers 50, während die aus dem Schlauch 26 in den Stutzen 94 des Mischers 50 eintretende wässrige Silikatlösung in den Ringraum zwischen den Rohren 92 und 88 gelangt und dann durch die Löcher 90 in das Rohr 88 strömt, wo sie sich mit dem Zcmentschlamfn mischt. Diese Mischung von Zemcntschlamm und Silikatlösung gelangt dann aus dem Rohr 88 in die Sprühdüse 54 und wird in den Grubenraum 106 gesprüht.

Der Bedienungsmann 108 der Vorrichtung 42 kann mittels der Handgriffe 48 das Rohr 44 verdrehen, das seinerseits die Sprühdüse 54 verdreht. Da cias Rohr 92 des Mischers 50 sich frei auf dem Mischerrohr 88 drehen kann, stört der an dem Mischer 50 angeschlossene Schlauch 26 die Drehung der Sprühdüse 54 nicht.

Die auf den Boden und die Wände des Grubenraumes 106 gesprühte Zementmischung bindet augenblicklich zu einer festen Masse ab. Der Bedienungsmann 108 kann die Vorrichtung 42 so handhaben, daß die ausgesprühte Zementmischung einen den Grubenraum 106 teilweise absperrenden Damm 110 bildet oder daß ein den Grubenraum 106 vollständig abschließender Damm bis zur Decke gebildet wird. Nach Fertigstellung dieses Dammes 110 wird der Fluß der Silikatlösung und des Zementschlammes abgeschaltet, die Vorrichtung 42 mit Wasser ausgespült und aus dem Mundloch des Grubenraumes 106 entfernt.

Nach Lösen der Stellschraube 68 kann die Buchse 60 des Wagens 58 gegen seine Räder 72 gehoben oder gesenkt werden, wodurch auch die Welle 62 innerhalb der Buchse 64 auf eine gewünschte Höhe eingestellt und durch Anziehen der Stellschraube 68 in der gewünschten Lage gehalten wird.

I'm die Bildung des Dammes 110 zu überwachen, kann der Bedienungsmann 108 eine mit einer Beleuchtungsvorrichtung vereinigte Fernsehkamera 84 verwenden.

Γη F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Angenommen, es soll ein Grubenraum 112 unter Tage verschlossen werden. Von der Erdoberfläche aus wird ein Paar vertikaler Bohrlöcher 114 und 116 in den Grubenraum 112 an der Stelle niedergebracht, wo dieser verschlossen werden soll, über dem Bohrloch 114 wird ein konventioneller ortsbeweglicher Bohrkran 118 gebracht, der einen Rohrstrang 120, z.B. ein übliches Bohrrohr, in den Grubenraum 112 absenkt. Durch das Bohrloch 116 wird eine ferngesteuerte, mit einer Beleuchtungseinrichtung vereinigte Fernsehkamera 122, niedergebracht, die an einem Kabelwagen 124 oder in anderer Weise aufgehängt ist. Am unteren Ende des Rohrstranges 120 ist eine Düsenvorrichtung 126 in solcher Weise befestigt, daß die Düse 128 von der Erdoberfläche aus ferngesteuert in einer vertikalen Ebene gehoben und gesenkt werden kann. Der Bohrstrang 120 ist am oberen Ende mit

ao einem Bohrkopf 130 versehen, der seinerseits an einen biegsamen Schlauch 132 angeschlossen ist, welcher zu einem Mischer 134 von gleicher Ausbildung wie der oben beschriebene Mischer 50 führt. An diesen ist ein Paar Schläuche 136, 138 ange-

»5 schlossen.

Im Betrieb werden in den Schlauch 136 Silikatlösung 136 und in den Schlauch 138 Zementschlamm in gleicher Weise wie oben beschrieben gepumpt. D;r Zementschlamm und die Silikatlösung werden in dem Mischer 134 innig gemischt, und die erhaltene Zementmischung wird durch den Schlauch 132, Bohrkopf 130 und Rohrstrang 120 in die Düsenvorrichtung 126 geleitet. Sie gelangt dann durch die Düse 128 und wird quer zum Grubenraum 112 auf einen Teil seines Bodens und seiner Wände gesprüht. Hierbei kann der Rohrstrang 120 gedreht werden, um die Düse 128 in Querrichtung vor- und zurückzubewegen, wobei sie in vertikaler Richtung auf und ab bewegt und die Zementmischung unter Bildung eines Dammes 140 ausgesprüht wird, dessen Bildung mittels der Fernsehkamera 122 überwacht werden kann. Die Düse 128 kann gehoben und gedreht werden, bis der Grubenraum 112 vollständig abgeschlossen ist. Sobald dies der Fall ist, können Rohrslrang 120

und Düsenvorrichtung 126 mit Wasser ausgespült und aus dem Bohrloch 114 entfernt werden. Die Fernsehkamera 112 wird aus dem Bohrlocn 116 ausgebaut, und beide Bohrlöcher können dann in konventioneller Weise verschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche: "

1. Verfahren zum Herstellen selbsttragender Dämme in untertägigeu Grubenräume?! u. dg!. aus einer schnell abbindenden Zementmischung von Portland-Zement, Alkalisilikat und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß Zementschlamm und Silikailösung in zwei getrennten Strömen in den Grubenraum eingebracht und erst kurz vor dem Auftragen mittels Verdüsen durch Fernbetätigung gemischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit Zusatz von Flugasche zur Verzögerung der Abbindezeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementschlamm aus etwa 7 bis 55 Gewichtsprozent Portland-Zement, 10 bis 65 Gewichtsprozent Flugasche und 25 bis 45 Gewichtsprozent Wasser zusammengesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ao kennzeichnet, daß der Silikatlösung ein Thixotropie erzeugendes Mittel, insbesondere Bentonit, zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikatlösung aus etwa 12 as bis 70 Gewichtsprozent Natriumsiükat, etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent Bentonit und etwa 25 bis 80 Gewichtsprozent Wasser zusammengesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d<»3 die zu mischenden Mengen von Zementschlamm und wäßriger Silikatlösung während des Einbringens zur Änderung von Abbindezeit und Viskosität de»- Z imentmischung verändert werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ströme über je eine in den Grubenraum führende Leitung (40, 26) an eine Mischvorrichtung (50, 134) angeschlossen sind, die mit einer Sprühdüse (54, 128) für die Zementmischung versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Leitungen (14, 18, 22, 40 bzw. 26, 28, 32, 36) Mengensteuervorrichtungen (16, 30) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung (50) an einem mittels einer Handhabe (48) verdrehbaren und gegen ein Fahrgestell verschiebbaren Rohr (44) angebracht ist und an ihrem vorderen Ende ein Anschluß (94) für die zweite Leitung (26) sowie die Sprühdüse (54) angebracht sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrgestell aus einer Achse (70) mit Rädern (72) und einem senkrecht zur Achse (70) an dieser angeordneten Holm (74) besteht, an dessen vorderem Ende (80) ein Stützglied (78) für das Rohr (44) vorgesehen ist.

60 Aus untertsgigen Grubenräumen kann infolge der hierin enthaltenen Substanzen häufig säurehaltige^ Wiisser in F'üsse oder Wasserläufe gelangen und diese verunreinigen. Es sind verschiedene Verfahren bekarmt zum Reinigen riieses sauren Orubeiwaίε-ers, bevor es in die Fiüsse und Wasseriäufc gelangt, jedoch haben die Grubenräume vieie öffnungen, durch die das säurehaltige Wasser austreten kann, so daß es zur Reinigung nur schwierig gesammelt werden kann. Stillgelegte Grubenräume müssen deshalb gut abgedichtet werden, auch wenn sie aus Sicherheitsgründen nicht mehr betreten werden können.

Aus der USA.-Patentsdirift 3 469 405 ist es bekaani, eiuen Grubengang durch zwei quer in diesem angebrachte Tragglieder oder Formen abzudämmen, zwischea welche Zementschlamm eingefüllt wird. Es ist ferner eine Zementmischung aus Portlandzement-, Natriumsiükat und Wasser bekannt, die pumpfähig ist und rasch abbindet. Man hat auch ein Bruchfeld durch an Ort und Stelle erzeugten feinblasigen Schaum abgedämmt, der schnell erstarrt, wobei ein Wasser-Schaumbildner-Gemisch und eine wäßrige Kunstharzlösung in zwei getrennten Druckbehältern gespeichert werden, aus denen die Masse durch Schläuche einer Spritzpistole zugeführt wird, in der das Gemisch durch Zusatz von Druckluft in gebrauchsfähigen Zustand versetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, selbsttragende Dämme mit geringstem Arbeitsaufwand aus einer schnell abbindenden Zementmischung von Portlandzement, Alkalisilikat und Wasser herzustellen. Gemäß der Erfindung wird in der Weise verfahren, daß Zementschlamm und Silikatlösung in zwei getrennten Strömen in den Grubenraum eingebracht und erst kurz vor dem Auftragen mittels Verdüsen durch Fernbetätigung gemischt werden. Durch Misehen des Zementschlammes und der Silikatlösung entsteht eine schnelle Reaktion, so daß sich die Mischung zu einer harten Masse abbindet. Die Abbindezeit ist so gering, daß die Zementmischung selbsttragend wird und der Damm ohne Verwendung von Formen hergestellt werden kann. Infolge des raschen Abbindens dieser Zementmischung erhält der Damm einen großen Böschungswinkel und genügende Festigkeit, um starken Belastungen und hydrostatischen Drücken zu widerstehen, denen der Grubenraum ausgesetzt ist, der dadurch wirksam abgedämmt wird.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise handelsübliches Natriumsiükat in folgender Zusammensetzung verwendet: