DE2231041A1

DE2231041A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verlagerung von Abfallmaterial, insbesondere im Grubenbau

Info

Publication number: DE2231041A1
Application number: DE19722231041
Authority: DE
Inventors: Edward Llanelly Carmathenshire Kempster (Großbritannien)
Original assignee: Thyssen (Great Britain) Ltd., Llanelly, Carmarthenshire (Grossbritannien)
Priority date: 1971-06-24
Filing date: 1972-06-24
Publication date: 1972-12-28
Also published as: GB1362954A; FR2143389B1; FR2143389A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22;>

Thyssen (Great Britain) Limited
Bynea, Industrial Estate
Llanelly, Carmarthenshire, England

Verfahren und Vorrichtung zur Verlagerung von Abfallmaterial, insbesondere im Grubenbau

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Bergbaus; sie betrifft insbesondere die Beseitigung von Abfallstoffen.

Bei nahezu sämtlichen Bergbauvorgängen sind Abfallstoffe wegzuführen, die entweder unter der Erde beiseite geschafft werden oder die zur Oberfläche für die Beseitigung gefördert werden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Verarbeitung eines derartigen Abfallmaterials zu schaffen.

Jelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Bewegung von Abfallmaterial im Bergbau. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das betreffende Material in Pulver- oder Granulatform mit

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Bentonit und Wasser vermischt wird, wobei das Bentonit in einer Menge zwischen 0,05 und 4 Gewichtsprozent der gesamten Feststoffe verwendet wird, und daß dann das betreffende Material durch eine Rohrleitung gepumpt wird. Durch die Mischung des Abfallmaterials mit Bentonit und Wasser ist das betreffende Material fließfähig und abpumpbar gemacht, wobei öS in diesem Zustand verbleibt und seine Abpumpung im Bedarfsfalle und, wenn erforderlich, über lange Strecken ermöglicht. In einigen Fällen kann das fließfähige Material in dieser Form abgelagert werden,. So kann es z.B. in aufgegebene Minengänge eingepumpt werden. Die fließfähige Eigenschaft des betreffenden Materials stellt dabei sicher, daß das Material die alten Gänge ausfüllt.

Vorzugsweise wird das fließfähige Material jedoch mit einem Erstarrungs-Agens gemischt, wie Z₀B. einem Zement, welches eine Verfestigung ermöglicht. Dies ist bei vielen Bergbauvorgängen von besonderem Vorteil, und zwar insofern, als das Material dann in der Mine zur DeckenabStützung ausgenutzt werden kann. Für viele Zwecke ist es zweckmäßig, ein schnell abbindendes Agens, wie z.B. eine Mischung aus Zement und Gips, zu verwenden. Vorzugsweise enthält das Abbindeagens jedoch ein Zement und ein Wasser-Polyäthylen-Oxyd-Gel.

Gemäß der Erfindung ist somit ein Bergbau-Verfahren geschaffen, gemäß dem Abfallmaterial mit Bentonit und Wasser gemischt wird, wobei der Anteil an Bentonit zwischen 0,05 und 4 Gewichtsprozent der insgesamt vorgesehenen Feststoffe liegt. Auf diese Weise wird ein fließfähiger Schlamm erzeugt, der zu einer Verwertungsstelle hin gepumpt wird. Der betreffende Schlamm wird mit einem Abbindeagens gemischt und zur Bildung einer Deckenabstützung in eine Verschlußeinrichtung eingespritzt.

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Der Schlamm kann mit Zement und Gips gemischt werden. In typischer Weise führt eine Mischung mit einem Verhältnis von 30% auf 70% Portland-Zement zu einem schnell abbindenden Material. Der Zement und der Gips bilden zusammen ein trocknes und abbindendes Agens; sie können im trockenen Zustand als Pulver in den Schlamm eingespritzt werden, und zwar vorzugsweise dann, wenn der Schlamm in die Verschlußeinrichtung eingeführt wird, so daß die Mischung in der Verschlußeinrichtung schnell abbindet.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird ein Zementschlamm, bestehend aus Zement und Polyäthylenoxyd zusammen mit Wasser in den das Bentonit enthaltenden gepumpten Grubenschmutz eingespritzt. Das Polyäthylenoxyd, das mit dem Wasser ein Gel bildet, ermöglicht die Erzeugung eines beständigen Vergußmaterials, was zu einer ausgezeichneten Dispersion in dem Grubenschmutz führt und damit zur Bildung von Beton geringer Qualität. Obwohl die gute bzw. ausgezeichnete Dispersion bei Verwendung einer Anzahl weiterer entsprechender Gels erhalten werden kann, bringt das Polyäthylenoxyd jedoch den weiteren wichtigen Vorteil mit sich, daß es das Bentonit in dem Grubenabfall entflockt. Das Polyäthylenoxyd reagiert in entsprechender Weise mit irgendwelchen Tonmaterialien, die in dem Grubenschmutz vorhanden sind«. Dies führt zu einer dehnbaren Masse, die mit Grubenschmutz vermischt ist. Dies führt daher zu einer frühzeitigen Erstarrung der Mischung, die eine Elastizität erhält, wenn sie sich verdichtet und abbindet. Die Entflockung läßt ferner das durch das Bentonit und das Polyäthylenoxyd festgehaltene Wasser frei, so daß die schließlich erzielte Masse schneller austrocknet als in dem Fall, daß kein Polyäthylenoxyd benutzt war. .

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Die Menge an Polyäthylenoxyd ist nicht kritisch. Wird zu wenig Polyäthylenoxyd verwendet, so ist das Gel nicht dick genug, und es werden nicht die vollständigen Gebrauchsvorteile dieses Materials in dem Vergußmaterial erzielt. Wird zuviel Polyäthylenoxyd verwendet, so wird das Gel zu dick, um leicht in dem Grubenschmutz dispergiert zu werden,. Die erforderliche Menge beträgt weniger als 0,05 Gewichtsprozent des Zements; sie kann ohne weiteres empirisch bestimmt werden. In typischer Weise kommt ein Gewichtsteil auf 1000 Gewichtsteile Zemente

Im Grubenbau, bei dem verschiebbare DeckenabStützungen, wie z.B. hydraulische Stützanhebevorrichtungen, verwendet werden, können unmittelbar hinter den verschiebbaren Stützeinrichtungen Verschlußeinrichtungen vorgesehen sein, die z.B. an den Abstützeinrichtungen angebracht sein können. Durch Verwendung eines schnell abbindenden Agenses kann der Schlamm schnell abbinden und die Möglichkeit bieten, die bewegbaren Abstützeinrichtungen und die Verschluß- bzw. Absperreinrichtung schnell in Vorwärtsrichtung zu verschieben, wenn der Grubenbau fortschreitet. Es ist im Grubenbau bekannt, "abbauseitige Packungen" zu verwenden, in die Abfallmaterial in aufgegebenen Bereichen zu beiden Seiten einer benötigten Fahrbahn eingefüllt wird; die vorliegende Erfindung wird für diesen Zweck mit großem Vorteil angewandt.

Das in Minen vorkommende Abfallmaterial hat üblicherweise einen Durchmesser von weniger als ca. 51 mm (entsprechend 2 Zoll), weshalb es normalerweise nach Aussiebung mit Wasser und Bentonit vermischt werden kann,. Wenn das Abfallmaterial größere Partikel enthält, kann eine Zerkleinerungs-Mischvorrichtung verwendet werden. Die Zerkleinerung kann nach der

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Vermischung mit Bentonit und Wasser vorgenommen werden; dies kann in vielen Fällen von Vorteil sein, da die Ausführung der Materialzerkleinerung in dem Fall, daß das betreffende Material feucht ist, die Staubbildung herabsetzt oder vermeidet.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens. Im besonderen enthält die Vorrichtung Einrichtungen zur Mischung von Bentonit und Wasser mit Abfallmaterial, eine Pumpeneinrichtung zum Abpumpen des erzielten Schlammes, Einrichtungen zum Einspritzen des abgepumpten Schlammes in eine Verschluß- bzw. Absperreinrichtung und Einrichtungen, die ein Abbindeagens mit dem Schlamm unmittelbar vor der Einspritzung in die Absperreinrichtung oder gleichzeitig mit dieser Einspritzung zusammenfließen lassen. Die Einrichtungen, die das Abbindematerial mit dem Schlamm zusammenfließen lassen,hängen von dem Abbindeagens ab. Bei einem trocknen Pulver, wie einer Zement-Gips-Mischung wird zweckmäßigerweise der Schlamm durch ein Rohr in die Absperreinrichtung eingeführt, und eine in das betreffende Rohr hineinführende Luftdüse weist ein Venturi-Rohr auf, bei dem das Abbindeagens in Pulverform in den Luftstrom eingesaugt wird. Die Luftdüse ist dabei so gerichtet, daß sie den Schlamm mit dem Abbindeagens in die Absperreinrichtung bzw. Verschlußeinrichtung einbläst. Wird als Abbindeagens ein Zement-Polyäthylenoxyd-Gel verwendet, so kann der mit Bentonit abgepumpte Grubenschmutz in die Absperreinrichtung eingeführt werden, und das Abbindeagens kann als Vergußmaterial eingespritzt werden. Es ist aber auch möglich, den abgepumpten Grubenschmutz in einen Füllbehälter bzwg Trichter einzuführen, bei dem das Abbindeagens hinzugesetzt wird. Das Material kann dann aus dem

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Trichter in eine Zuführeinrichtung hineintropfen, wie z.B. in einen Spiralmixer, der das betreffende Material in die Absperreinrichtung einführt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es wurde Grubenabfall zerkleinert und gesiebt, um ein Material von geeigneter Größe für die verwendete Pumpe zu erhalten. In diesem Fall war die Partikelgröße kleiner als ca. 38 mm bis 51 mm (entsprechend 1 1/2 Zoll bis 2 Zoll). Das Material wurde dann mit Natriumbentonit und Wasser vermischt, wobei der Anteil an Bentonit bei etwa 1 Gewichtsprozent der gesamten Feststoffe lag und wobei der Wasseranteil so gewählt war, daß eine Mischung von einer für das Abpumpen geeigneten Konsistenz erzielt wurde. In diesem besonderen Fall war die Konsistenz so, daß eine Absetzung in der Größenordnung von ca. 51 bis 102 mm (entsprechend 2 bis 4 Zoll) erzielt wurde. Die Mischung wurde auf diese Weise so hergestellt, daß sie sich für das Abpumpen als geeignet erwies» Sie würde nicht abbinden, weshalb sie in der Pumprohrleitung unendlich lange belassen werden könnte. Das Material wurde zu einer Verwertungsstelle hin gepumpt, wie z.B. zur Verwendung als Füllmaterial in einem aufgegebenen Bereich der Mine zwecks Bildung einer Deckenabstützung. An dieser Stelle wurde das Material in eine Absperreinrichtung eingepumpt, und ferner wurde in die Absperreinrichtung ein Zementvergußmaterial eingespritzt, das durch Vermischen von 50 kg Zement, 50 g Polyäthylenoxydpulver und 17 kg Wasser gebildet war. Das Vergußmaterial dispergierte in dem Grubenschmutz und führte zu einer frühzeitigen Erstarrung des

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Materials und schließlich zum Abbinden des gesamten Materials in Form von Beton geringer Qualität·

An Hand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung ist schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur praktischen Durchführung der Erfindung gezeigt.

In einen Trichter 10 werden Grubenschmutz, Bentonit und Wasser eingeführt. Aus dem Trichter 10 gelangen die Stoffe in eine Zerkleinerungs-Mischeinrichtung -11 hinein, welche die Größe jeglicher großen Partikel auf diejenigen Abmessungen herabsetzt, die zum Durchleiten der betreffenden Partikel durch Rohrleitungen erforderlich sind; in typischer Weise wird mit einer maximalen Partikelgröße von ca. 3»5 bis 5 cm (entsprechend 1/1/2 bis 2 Zoll) gearbeitet. Von der Zerkleinerungs-Mischeinrichtung gelangt das Material in Form eines Schlammes in eine Verdrängerpumpe 12, die das Material zu der Verwertungsstelle durch eine Rohrleitung 13 hinpumpt. Das Material wird in eine Stahl-Absperreinrichtung 14 eingeleitet, die periodisch nach vorn in Richtung des eingetragenen Pfeiles A gezogen wird. In typischer Weise erstreckt sich die Absperreinrichtung 14 vom Boden bis nahezu an die Decke des Bereichs, in den der Grubenschmutz abzulagern ist. Bei der dargestellten Vorrichtung werden der Zement, das Wasser und der Zusatz gemeinsam in Form eines Vergußmaterials durch die Verdrängerpumpe 15 abgegeben, die das betreffende Vergußmaterial in die Rohrleitung 13 unmittelbar vor dem Eintritt in die Absperreinrichtung einspritzt. Auf die Einspritzung hin erstarrt das Material schnell und bindet schließlich ab. Die Absperreinrichtung kann erforderlichenfalls nach vorn gezogen werden, sobald das Material erstarrt ist. Durch dieses

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Verfahren kann das Material in die Absperreinrichtung zur Ausfüllung des Raumes bis zur Decke eingeführt werden, so daß es, wenn es abgebunden hat, eine DeckenabStützung bildet.

Das Vergußmaterial könnte in die Absperreinrichtung gleichzeitig mit dem Grubenschmutz eingespritzt werden, um in der betreffenden Absperreinrichtung eine Mischung herzustellen. Werden der Zement und der Zusatz als Trockenpulver mit dem Grubenschmutz-Schlamm vermischt, so kann es zweckmäßig sein, das Material in die Rohrleitung 13 nahe der Eintrittstelle in die Absperreinrichtung einzuführen, indem ein in diese Rohrleitung einführende Luftdüse verwendet wird. Die Luftdüse enthält dabei eine Venturi-Einrichtung, bei der das Abbindeagens in Pulverform in den Luftstrom eingesogen wird. Die Luftdüse ist dabei so ausgerichtet, daß sie den Schlamm mit dem Abbindeagens in-die Absperreinrichtung einbläst· Zweckmäßigerweise wird der Schlamm um einen rechtwinkligen Bogen in dem Schlammrohr 1j5 gepumpt, bevor er in die Absperreinrichtung eintritt, wobei die Luftdüse an diesem Bogen in dem Rohr angebracht ist, um das Abbindeagens mit dem Luftstrom in eine solche Richtung einzuspritzen, daß der Schlamm unmittelbar in die Absperreinrichtung geblasen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verlagerung von Abfallmaterial im Grubenbau, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallmaterial in Pulver- oder Granulatform mit Bentonit und Wasser vermischt wird, daß ein Bentonit-Anteil zwischen 0,05 und 4 Gewichtsprozent bezogen auf die gesamten Feststoffe verwendet wird und daß das betreffende Material durch eine Rohrleitung (13) gepumpt wird.

2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige Material nach Hindurchpumpen durch die Rohrleitung (13) mit einem Abbindeagens gemischt wird, das eine Verfestigung des betreffenden Materials ermöglicht·

3. Verfahren zur Anwendung beim Grubenbau, unter Anwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Abfallmaterial gebildete Schlamm zu einer Verwertungsstelle hin gepumpt wird, an der der betreffende Schlamm mit einem Abbindeagens gemischt und in eine Absperreinrichtung (14) unter Bildung einer Deckenabstützung eingespritzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbindeagens Zement verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbindeagens eine Mischung aus Zement und Gips verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbindeagens Zement und ein Wasser-Polyäthylenoxyd-Gel verwendet wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylenoxyd in einer zwischen einer Spurenmenge und 0,5 Gewichtsprozent des Zements liegenden Menge verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylenoxyd in einer Menge von nahezu 0,1 Gewichtsprozent des Zements verwendet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen ( 10,11) zum Vermischen von Bentonit und Wasser mit dem Abfallmaterial vorgesehen sind, daß Pumpeneinrichtungen (12) vorgesehen sind, die den erzielten Schlamm abpumpen, daß Einrichtungen (13) vorgesehen sind, die den abgepumpten Schlamm in einer Absperreinrichtung (14) einspritzen, und da0 Einrichtungen (15) vorgesehen sind, die ein Abbindeagens mit dem Schlamm unmittelbar vor oder gleichzeitig mit der Einspritzung in die Absperreinrichtung (14) zusammenkommen lassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (15) vorgesehen ist, die das Abbindeagens als Vergußmaterial in eine Rohrleitung (13) pumpt, welche den Schlamm in die Absperreinrichtung (14) hineinleitet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftdüse vorgesehen ist, die das Abbindeagens als trockenes Pulver in eine Rohrleitung (13) einführt, welche den Schlamm in die Absperreinrichtung (14) einleitet.

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