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"Verfahren zur Ermittlung der optimalen Abbaurichtung,
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insbesondere zur Vermeidung von Gebirgsschlägen, Gasausbrüchen und
Steinfall." Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der optimalen Abbauvorrichtung,
insbesondere zur Vermeidung von Gebirgsschlägen, Gasausbrüchen und Steinfall, bei
dem zur frUhzeitigen Erkennung und BerUcksichtigung der gebirgsschlaggefährdeten
Crebirgsteile nach Patent (Patent;at eldung ) die Zonen mit unterschiedlicher Reduzierung
der tektonischen Kräfte und ihre Grenzen ermittelt werden.
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Die Kräfte natürlichen Ursprungs, die die Erdkruste augebaut haben
und z.T. noch heute wirksam sind, werden als tektonische Kräfte bezeichnet. Diese
Kräfte sind vorrangig zur Tagesoberfläche bzw. zum freien Raum
hin
reduziert worden, soweit dieser Vorgang nicht durch natürliche bzw. vor oder während
der Faltungsvorgänge entstandene Störflächen behindert worden ist. Aus diesem Grunde
findet der Bergbau unter Tage Zonen vor, in denen die tektonischen Kräfte stark,
mitteltnäßig, ger-ing oder nahezu gar nicht reduziert worden sind. Die Kenntnis
dieser Zonen, ihrer Lage und des bestehenden Kräftepotentials ist für den Abbau
der unter Tage anstehenden Mineralien von großer Bedeutung. Sie werden nach dem
Verfahren nach Patent (Patentanmeldung...) konstruktiv oder meßtechnisch unter besonderer
Beachtung der bekannten bzw. zu ermittelnden geologischen bzw. durch den Abbau hervorgerufenen
Gegebenheiten ermittelt. Neben der qualitativen Ermittlung wird eine quantitative
Ermittlung einer Gebirgsschlaggefahr durchgeführt, indem der quantitative Zusammenhang
aufgrund des allgemeinen Wissens über Gebirgsschläge und ihrer Voraussetzungen in
Bezug auf das Einfallen der Sprünge, der Blätter und der Wechsel zum Stau an vorhandenen
Scherflächen und zu den Knickstellen der Sprünge, Blätter und Wechsel ebenso wie
die Änderung des Schichteneinfallens und der Abbau im eigenen Flöz, der Abstand
vom Deckgebirge, Unterschiede im Bestand an tektonischen Kräften und Abmessungen
von Inseln mit geringer oder geringerer Reduzierung der tektonischen Kräfte zu berücksichtigen
und jeweils ins Verhältnis zueinander zu setzen ist. Die quantitativen Ergebnisse
werden einzeln, in Gruppen oder insgesamt für die Auswahl und Intensität von Sberwachungs-
und Gebirgsschlagsbekämpfungsmaßnahmen mit herangezogen.
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Gebirgsschläge sind eine Gefahr für Menschen und Material und führen
darüber hinaus oft zu langen Produktionsausfällen. Aus diesen Gründen wird schon
seit langem versucht, die Gebirgsschlaggefahr möglichst früh zu erkennen und ihr
durch geeignete Maßnahmen zu begegnen.
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Es sind derartige Verfahren bekannt, wie z.B. die Messung und Überprüfung
des Bohrmehlanfalles bei Testbohrungen (DBP 1 207 323, DAS 2 402 058), mit deren
Hilfe die vom Gebirgsschlag gefährdeten Bereiche erkannt werden sollen. Diese Verfahren
haben aber den Nachteil, daß sie jeweils erst kurz vor dem Abbau angewendet werden
können. Darüber hinaus geben sie keine geeigneten Maßnahmen zur Bekämpfung bzw.
Vermeidung von Gebirgsschlägen an, sondern beschränken sich auf den Hinweis, daß
bei Erkennung eines drohenden Gebirgsschlages geeignete Maßnahmen zu ergreifen sind.
Die Zahl der möglichen Maßnahmen ist begrenzt, weil sie sehr kurzfristig vorgenommen
werden müssen. Als derartige Maßnahmen sind die Verringerung der Abbaugeschwindigkeit,
die Verstärkung des Abbaus, der Einbau doppelter Luttentouren aus widerstandsfähigem
Material, der Einbau von Stromabschaltgeräten sowie Entspannungsbohrungen oder gar
die Stundung gefährdeter Betriebspunkte bis zum Abbau der Kräfte bzw. Spannungen.
Der Spannungsabbau muß dann durch Kontrollbohrungen überwacht werden, was ein gewisses
nicht genau zu kalkulierendes Risiko beinhaltet. Allgemein wirkt sich aber nicht
nur die
Kurzfristigkeit, sondern auch die Ungenauigkeit derartiger
Verfahren nachteilig aus. Aufgrund dieser Ungenauigkeit werden Vorsichtsmaßnahmen
ergriffen, ohne daß eine Notwendigkeit vorliegt oder der Gebirgsschlag tritt ein,
weil sich die Spannungen so plötzlich aufgebaut haben, daß sie durch die vorher
durchgeführten Bohrteste nicht erfaßt werden konnten.
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Durch erstere Maßnahmen werden Material und Geldmittel unnötig aufgewendet
und längerfristig gebunden. Im anderen Fall werden Schäden an Mensch und Material
trotz aufwendiger Bohrteste und sonstiger Maßnahmen nicht vermieden.
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Längerfristige Maßnahmen können aufgrund bekannter Verfahren wie der
Auswertung markscheiderischer Unterlagen bzw. der langfristigen Überprüfung der
durch den Abbau sich einstellenden Konvergenz vorgesehen werden. Beide Verfahren
sind jedoch so ungenau, daß sie nur zusätzlich zu den Bohrtestverfahren herangezogen
werden können. Die Maßnahmen, die vorgesehen sind, wenn gebirgsschl2ggefa.hrdete
Bereiche erkannt wurden, entsprechen den o.g Maßnahmen.
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Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein der in Verfahren,
das die Ermittlung H Bezug auf die Vermeidung von Gebirgsschlägen optimale Abbaurichtung
ermöglicht und langfristig zu planende Maßnahmen vorzuschlagen, die den Abbau von
Mineralien, vor allem Steinkohle unter Vermeidung oder doch zumindestens weite-sbgehender
Vermeidung von Gebirgsschlägen bei gleichzeitiger Beachtung von Produktivität und
Wirtschaftlichkeit gewährleisten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bautolge
und damit der Abbau unter Berücksichtigung
der Reduzierung der
tektonischen Kräfte festgelegt und durchgeführt wird, wobei die Zonen mit geringerer
Reduzierung der tektonischen Kräfte zunächst bzw. gesondert abgebaut werden und
daß, wenn ein Übergang notwendig ist, der Abbau jeweils aus Zonen mit größerer in
den Bereich mit geringerer Redusierung der tektonischen Kräfte geführt wird. Ein
Gefahrenpunkt bzw. eine Gefahrenzone befindet sich jeweils dort, wo die Unterschiede
in der Reduzierung der tektonischen Kräfte am größten sind. Dabei ereignen sich
die Gebirgsschläge nach den durchgeführten Überprüfungen jeweils im Bereich mit
der geringsten Reduzierung. Die Bereiche bzw. Zonen sind nach Patent (Patentanmeldung...)
ermittelt worden und langfristig vor dem Abbau bekannt, so daß gemäß einer entsprechenden
Planung diese Zonen zunächst bzw. gesondert abgebaut werden können. Dies hat den
Vorteil, daß die auftretenden Kräfte und Spannungen dann in die Nachbarzonen ausweichen
und sich abbauen können, ohne daß es zu einer plötzlichen Entspannung kommt.
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Sind die Zonen mit geringerer Reduzierung dagegen zu klein oder liegen
sie zu ungünstig, um gesondert abgebaut werden zu können, so wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, den Abbau aus den Zonen mit der größeren in die Zonen mit der geringeren
Reduzierung der tektonischen Kräfte zu führen. Auf diese Art können die vorhandenen
und die durch den Abbau hervorgerufenen Kräfte und Spannungen ins Vorfeid weitergeleitet
werden, so daß keine Gebirgsschlage auftreten. Weiter
ist vorteilhaft,
daß bei dieser Art der Abbauführung das Grubengas einfacher in die bestehenden Grubenbaue
abfließen bzw. weniger gut im anstehenden Gebirge gespeichert werden kann.
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Gebirgsschläge können einerseits durch die von Natur aus vorgegebenen
Zonen mit unterschiedlicher Reduzierung der tektonischen Kräfte vorgegeben sein
oder andererseits auch oder zusätzlich durch die Abbau- und Streckenführung künstlich
erzeugt werden. In vielen Fällen laufen die Grenzen zwischen Zonen mit unterschiedlicher
Reduzierung der tektonischen Kräfte nach irgendeiner Richtung hin zusammen. Dadurch
werden so-Keile genannte
gebildet, was bisher bei der Führung des Abbaus nicht beachtet wurde. Gemäß dem
erfiridungsgemäßen Verfahren wird der Abbau aus Keilen mit geringerer Reduzierung
der tektonischen Kräfte hexausgefiihrt bzw. werden Keile mit geringerer Reduzierung
der tektonischen Kräfte, die lurch Grenzlinien zweier oder mehrerer Zonen mit unterschiedlicher
Reduzierung der tekttnj"en Kräfte und/oder Abbaukanten begrenzt sind, vermieden.
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Gebirgsschläge treten nämlich gerade dort auf, wo der Abbau in Richtung
auf den enger werdenden Teil der Insel betrieben wird, weil die Kräfte und Spannungen
im enger werdenden Bereich des Keils konzentriert bzw.
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erhöht werden. Diese Kräfte und Spannungen können nicht schnell genug
in Nachbarbereiche ausweichen, weil der Uebergang zu der Zone mit einer größeren
Reduzierung der tektonischen Kräfte ein solches Auslleichen xrerhinz
dert.
Die Kräfte und Spannungen wirken sich dann plötzlich aus bzw. gleichen sich plötzlich
in Form eines Gebirgsschlages aus. Die Grenzen und ftbergangszonen zu Bereichen
mit größerer Reduzierung der tektonischen Kräfte können sich auch als Schwäche zone
auswirken, wodurch die Reibung der Kohle und des Gesteins vermindert wird. Dadurch
können sich die Kräfte bzw. Energien in Richtung auf die Grubenbaue mehr oder weniger
plötzlich auswirken. Wird der Abbau dagegen erfindungsgemäß aus dem Keil herausgefiihrt
bzw. wird durch den Abbau die Erzeugung derartiger Keile vermieden, so können sich
die Kräfte und Spannungen in den größer werdenden Keil auswirken, ohne daß sie sich
plötzlich in Form von Gebirgsschlägen entladen.
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An den Grenzen bzw. Übergängen zwischen Bereichen mit unterschiedlicher
Reduzierung der tektcnischen Kräfte herrschen besondere Bedingungen. Um diese Bedingungen
bzw. Voraussetzungen nicht zu verstärken und den Abbau nicht zu gefährden, werden
erfindungsgemäß Abbaukantcn und Strecken in einem Sicherheitsabstand neben Grenzen
oder Uebergänge von Zonen mit unterschiedlicher Reduzierung der tektonischen Kräfte
gelegt. Hierdurch wird eine Uberlagerung von Kräften und Spannungen in diesen Bereichen
vermieden, die sich durch plötzliche Entspannungen als Gebirgsschlag sonst auswirken
könnten.
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Wirkungsflächen der tektonischen Kräfte sind durch von der Reduzierung
beanspruchte Klüfte oder Kleinstörungen und zerriebenes Material aus diesen Klüften
oder Kleinstörungen sowie bei den geologischen Schichten durch Einfallen und Streichen
gekennzeichnet. Wieder Bergmann seit eh und je die Bedeutung des Einfallens der
Klüfte in Bezug auf die Abbaurichtung sieht und berücksichtigt, ist auch das Einfallen
und Streichen der Wirkungsflächen der tektonischen Kräfte zu beurteilen und zu beachten.
Erfindungsgemäß wird, wenn keine Gebirgsschlaggefahr oder eine Gefahr von Grubengasausbrüchen
besteht vorgeschlagen, daß der Abbau gegen die Einfallrichtung der Wirkungsfläche
der tektonischen Kräfte bzw. mehr oder weniger in Streichrichtung geführt wird.
Auf diese Art werden Gesteinsschichten verklemmt und können sich nicht in Form von
Ausbrüchen nachteilig auswirken.
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Die Vermeidung von derartigen h«gendausbrüchen, die meterhoch oder
höher sein können, bringt eine wesentliche Verbesserung der Sicherheit vmd der Wirtschaftlichkeit.
Derartige Ausbrüch£ühren nämlich oft zu erheblichen Verletzungen und andererseits
zu Betriebesstörungen, da die entstandenen Hohlräume wieder ausgefüllt und der Ausbau
nur mit entsprechender Sorgfalt darunter gefahren werden kann.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann auch dadurch verbessert werden,
daß erfindungsgemäß die Abbaugeschwindigkeit bei Anlaufen von Zonen mit geringerer
Reduzierung der tektonischen Kräfte und bei gleichzeitigem Vorliegen weiterer gefahrenerhöhender
Faktoren wie Abbaukglten und Restpfeiler gedrosselt wird.
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Die durch die Mechanisierung und Leistungssteigerung in den letzten
Jahren laufend gesteigerter Abbau schwindigkeit gibt den aufgestauten Kraften und
Spannungen in extremen Situationen, wie z.B. beim Einlaufen in einen Keil nicht
genügend Zeit, sich abzubauen.
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Die Abbaugeschwindigkeit kann aber nicht generell oder schon bei Vorliegen
nur des Verdachts eventueller Spannungen im Gebirge verringert werden, weil dann
die Produktivitat vieler Betriebe nicht mehr gegeben wäre. Der erfindungsgemäe Vorschlag
beschränkt diese Maßnahme auf das unbedingt notwendige Maß, so daß es wirtschaftlich
und gleichzeitig sicherheitstechnisch zu vertreten ist.
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Insgesamt führt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu
einer wesentlichen Verbesserung der Arbeitssicherheit, der Verbesserung der Arbeitsmoral,
der Vermeidung von Produh-tionsausfällen und somit zu einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.
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Diese Vorteile werden vor allem dadurch erzielt, daß die optimale
Abbaurichtung sowie ggf. notwendige M?ßnahen langfristig.vorgeplant und die Maßnahmen
nur dort eingesetzt werden müssen, wo sie aufgrund der geologischen und betrieblichen
Gegebenheiten auch wirklich notwendig sind.
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Anhand der Fig. 1 wird das Verfahren insbesondere bezüglich der Abbaurichtung
bei Keilen bzw. Inseln mit geringerer Reduzierung der tektonischen Kräfte erläutert.
Figur 1 zeigt einen Abbau im Flöz Dickebank/Dünnebank.
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Der Keil wird durch die Winkelhalbierende 2, die aus Deckgebirge und
Sprung und durch die Grenzlinie des Staues 3 gebildet. Der Stau 3 kommt einer Zone'mit
größerer Reduzierung der tektonischen Kräfte gleich, während die Verhältnisse im
Keil durch eine geringere Reduzierung der tektonischen Kräfte gekennzeichnet sind.
Die Normalen 1 liegen hier so, daß sie auf den Abbau keine Auswirkungen haben. Sie
können daher unberücksichtigt bleiben.
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Sie würden sich jedoch bei einem in den Keil geführten Abbau zusätzlich
nachteilig auswirken Denn bei einer derartigen Abbaurichtung durch einen Gebirgsschlag
gefährdete Bereich ist mit 5 gekennzeichnet. Bei der vorgeschlagenen Abbaurichtung
6 a bzw. auch 6 b und der Lage der Strecken 7 und 8, ist jedoch ein Gebirgsschlag
auch dann ausgeschlossen, wenn weitere gefahrenerhöhende Komponenten wie Abbaukanten,
größerer Binfallensänderung und ähnliches hinziikomm en.
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Pa-tentallsprtiche