DE2712869A1

DE2712869A1 - Verfahren zum schutz von unterirdischen hohlraeumen gegen wassereinbrueche

Info

Publication number: DE2712869A1
Application number: DE19772712869
Authority: DE
Inventors: Pal Gerber; Laszlo Kapolyi; Zsolt Kesserue; Antal Schmieder; Andras Solymos; Mihaly Solymos; Ferenc Szebenyi
Original assignee: ALUMINIUMIPARI TERVEZOE ES KUTATO INTEZET; MAGYAR ALUMINIUM; Banyaszati Kutato Intezet
Current assignee: Koezponti Banyaszati Fejlesztesi Intezet 1300 Bud
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-12-08
Also published as: DE2712869C2; FR2347526B1; YU92777A; SU727160A3; GB1572556A; FR2347526A1; HU176470B

Description

VEBPlHREN ZUM SCHUTZ TOI UNTERIRDISCHEN HOHIiUUIfEH QEQEH ViSSEREINBRUCHE

Die Erfindung besieht sieh auf ein Verfahren zum Schützt τon unterirdischen Hohlräumen gegen VassereinbrUche. Gruben und andere unterirdischen Hohlräume sind oft Wassereinbrüohen ausgesetst. Die Interessen der leben- und GUtesioherheit erfordern eine Vorbeugung der VassereinbrUche oder zumindest eine nachträgliche Beschränkung ihrer schädlichen Polgen.

laoh Art des Eingriffs unterscheidet man zwei grundsätzliche Schutzmethoden und zwar den PrärentiTsohuts und die nachträgliche Verteidigung.
A1181-843/30 709849/0663

Die nachträglichen Verteidigungemethoden beschränken sich auf die Beseitigung der schädlichen Folgen eines in einem schon ausgestalteten unterirdischen Hohlraum erfolgenden Wassereinbruches, das heisst auf die Entfernung der in den Hohlraum gelangenen Wassermenge und auf die Beschränkung oder Beseitigung ihrer Hachholung durch nachträgliches Absperren der Quellen.

Die nachträgliche Verteidigung ist oft mit einem vorübergehenden Ausräumen des Hohlraumes /mit Rettung der Läute und der GUter/ verbunden.

Die Mangel der nachträglichen Verteidigung folgen aus ihrem Wesen und sollen hier nicht eingehend erörtert werden. Sie Methoden des Präventivschutzes sind darauf gerichtet, durch Abänderung der hydrogeologiechen Verhältnisse der Umgebung des au sohtitsenden Hohlraumes die Möglichkeit eines Wassereinbruohes an Ort-des später ausstalten zu beabsichtigten Hohlraumes im voraus auszuschliessen.

Die bekannten Methoden des Präventivschutzes sind die Wasserabdämmung und die Wasserspiegelabsenkung. Bine präventive Wasserabdämmung kann - durch vorbeugende Abdichtung bzw. Befestigung der Schich-

-i te zwischen dem zu schützenden Hohlraum und den Wassero

^ speichern;

to - durch eine vor dem Ausstalten des Hohlraumes gebaute ο Mauerung /Spundwand, Schalwand, Senkmauer/ sowie cn

2 - durch aus zur Wasserabdämmung geeigneten Gesteinen ausgestalteten Schutzpfeiler
erreicht werden.

Die Methoden des PräventivSchutzes sind im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, dass bei ihnen nur Gesteinbewegungen stattfin-

i'

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den, keine Wasserbewegung erfolgt.

Bei der präventiven Waeserspiegelabsenkung dagegen werden in dem den geplanten Hohlraum gefährdenden Wasserspeicher günstige Wasserbewegungen hervorgerufen, bzw. werden die natürlichen Wasserbewegungavorgänge durch präventive Abzapfung des Wasserspeicherβ in günstiger Richtung beeinflusst. Die präventive Wasserspiegelabsenkung 1st also dadurch ge-

kennzeichnet, dass die Wasserbewegungen bzw. die Änderungen des Bewegungszustandes vor dem Auestalten des Hohlraumes /das he isst vor der Gesteinbewegung/ und duroh ein von dem zu schützenden Hohlraum abgetrenntes Hohlraumsystem ausgelöst werden, wobei die Zapfelemente dieses Hohlraumsystems im Wasserspeicher selbst, und zwar in seinen Zonen von guter Wasserführungsfähigkeit, ausgestaltet werden, um die nötige Wassermenge mit möglichst wenigen Zapf element en erreichen zu können.

Die Methoden des Präventivschutzes sind ohne Zweifel fortschrittlicher als die der nachträglichen Verteidigung. In manchen fällen wird der Präventivschutz aus Sicherheitsgründen von den Behörden obligatorisch vorgeschrieben. Die bekannten Methoden des Präventivschutzes sind jedoch mit bedeutenden Mängeln behaftet. Einige Methoden der präventiven Wasaerabdämmung /vorbeugende Oesteinabdichtung oder -be-

^, festigung, Mauersenkung, Spundung/ werden aus Kostengründen

to nur zum Schützen.von kleineren Hohlräumen und Hohlraumsyste-

** men /Schächte, Stollen/ angewendet. Zum Setzen von geeigneten ο Sohutzpfeilern sind günstige Naturverhältnisse benötigt, ihre

cn Anwendungemöglichkeiten sind daher ebenso beschränkt. Dl· weitverbreiteteste Waseergewältlgungsmethode ist die präventive Waeserepiege!absenkung. Obschon auoh sie kostspielig-

er als die nachträgliche Verteidigung ist, ist sie aus technischen und eicherheitlichen Gesichtspunkten gesehen bedeutend besser als die letztgenannte. Ein besonderer Nachteil dieser Methode besteht jedoch darin, dass sie oft schwere und nicht voraussichtliche unmittelbare und mittelbare Umweltsohäden zur Folge hat. Solche Umweltschäden sind z. B. die iustrocknung von Brunnen und Quellen bzw. Verminderung ihrer Wasserergiebigkeit, gegebenenfalls Erdversenkungen, Beschädigung von Landwirtschaftekultüren, Emissionsverunreinigungen von natürlichen Gewässern, Einlassen von verunreinigtem Grubengewasser usw.

Die Umweltschaden können in gewiesen Fällen gutgemacht werden. Die auegetrockneten Brunnen und Quellen z. B. können durch Wasserlieferungsaysterne ersetzt werden. Es gibt jedoch Heilquellen von unersetzlichem Wert deren Austrocknung eine Naturkatastrophe bedeutet.

In Ungarn z. B. sind infolge der bei den Bauxitgruben im Sttdgebiet des Dunantuler Mittelgebirges angewendeten präventiven Wasserspiegelabsenkung mehrere wichtige Quellen ausgetrocknet und auch die Wasserergiebigkeit der weltberühmten Heilquellen von HeViζ ist abgenommen. Im Nordgebiet des Dunantüler Mittelgebirges werden von diesen Erfahrungen ausgehend in erster Linie auch weiterhin die Methoden der nach-

*-j trägliohen Verteidigung angewendet, um die Gefährdung der ο

J£ weltberühmten Heilquellen von Budapest vorzubeugen.

co Zweok der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Mängel ° 4er Methoden des Präventivsohutzee.
cn

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Präventivsohutzmethode zu schaffen, die bedeutend einfacher und billiger als die bekannten ist und keinen oder nur einen gerin-

gen Umweltsohaden verursacht.

Das erfindungsgemäese Verfahren gründet sich auf die Erkenntnis, daea die Ergiebigkeit der in unterirdischen Hohlräumen nachträglich spontan auftretenden WasserelnbrUche kleiner, im allgemeinen wesentlich kleiner, als die Wassermenge die zu einer effektiven präventiven Wasserspiegelabsenkung gezapft werden muss, ist. Wenn also in unmittelbarer Hähe des zu schtitsenden Hohlraumes ein den zu schuteenden Hohlraum abbildendes von diesem aber unabhängiges Zapfelement gebildet wird, kann der zu schützende Hohlraum durch "Beschwindeln¹¹ der Natur geschützt werden, wobei mittels des Zapfelementes wesentlich kleinere Menge an Wasser als bei einer eventuellen präventiven Wassersplegelabsenkung gehoben werden muss, das heisst die hydrogeologiechen Verhältnisse keinen aggressiven Eingriff erleiden.

wird

Aufgrund dieser Erkenntnis die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zum Schutz von unterirdischen Hohlräumen gegen Wassereinbrüche durch Bildung mindestens eines Zapfelementes und eines mit diesem verbundenen Wasserhebungssyetems erfindungsgemäss vor Ausstaltung des zu schützenden Hohlraumes in eine an das zu schützende Hohlraum unmittelbar grenzende Schicht ein das zu schützende Hohlraum abbildendes, von diesem aber unabhängiges Zapfelement gebildet

-J wird,
ο

J£ Is ist von Vorteil, wenn in der Hähe des zu schützenden Hohl- to rauneβ als Zapfelement eine Strecke oder eine Bohrung gebil-

° det wird, letztere zweokmässig duroh Bohrbau. cn

Bei einer vorteilhaften Durchführungeart des erfindungsge-■Kssen Verfahrens wird das wasseraualusende Zapfelement von •einer Umgebung abgeschlossen und in dieses Zapfelement wird

mit einem Druck der grosser als der Druck des ausgelösten Wassers ist, ein sich befestigendes Dichtungsmaterial hineingepresst. Es ist von Vorteil wenn in das dem wasserauslösenden Zapfelement benachbarte Zapfelement ebenfalls ein sich befestigendes Dichtungsmaterial hineingepresst wird, und zwar zweckmässig derart, dass das sich befestigende Dichtungsmaterial zuerst in das dem wasserauslösenden Zapfelement benachbarte Zapfelement und erst nach Festwerden dieses Teiles des Dichtungsmaterial direkt in das wasserauslösende Zapfelement hineingepresst wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Durchführungsart wird das ibschliessen des wasserauslösenden Zapfelementes von seiner Umgebung mittels einer in das Zapfelement eingeführten, durch einen Packer abgedichteten Einspritzleitung verwirklicht. Es 1st von Vorteil, wenn in das Innere des Packers ein sich befestigendes Dichtungsmaterial gebracht wird oder mehrere PaIcker angewendet werden, wobei auch in den ringförmigen Raum zwischen den Packern ein sich befestigendes Dichtungsmaterial gebracht wird.

Bei einer anderen DurchfUhrungsart wird das Abschliessen des wasserauslösenden Zapfelementes von seiner Umgebung mittels einer in das Zapfelement eingeführten, durch ein sich schwellend befestigendes Dichtungsmaterial abgedichteten Einspritz- ^J leitung verwirklicht. Der Gang der Wasserquelle innerhalb des

^ Zapfelementes wird zweckmässig mittels einer gegen den Druck

to der Wasserquelle befestigten Abdeckglocke bekappt, wobei die ° Einspritzleitung an diese Abdeckglocke angeschlossen wird.

^ Be ist zweckmässig, den Raum des Zapfelementes ausserhalb der Abdeckglocke und der Einspritzleitung ebenfalls mit einem sich schwellend befestigenden Material auszufüllen.

-Z-

Ee 1st von Vorteil, wenn die Zapfelemente die kein Wasser aus-Ιΰββη verspundet werden.

Das sich befestigende Material wird zweokmäeeig an der Tagesoberfläohe ohne Bindemittel vorbereitet und das Bindemittel unmittelbar vor dem Eingabe in die Einspritzleitung zugegeben.

In gewissen Fällen ist es von Vorteil, wenn vor Bildung eines Zapfelementes zwischen zwei früher ausgestalteten Zapfelementen die letzteren mindestens zum Teil duroh ein sich befestigendes Material ausgefüllt werden. In anderen Fällen kann es von Vorteil sein, wenn das Zapfelement mindestens zum Teil duroh hydraulische Gewinnung ausgestaltet wird. Die Erfindung soll nachstehend durch Ausfuhrungebeispiele anhand der beigelegten Zeichnungen erläutert werden. Auf den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die sohematisohe Draufsicht eines Strebbaues;

Fig. 2 den Schnitt gemäss Linie II-II des Strebbaues naoh Fig. 1;

Flg. 3 die schematisohe Draufsicht eines anderen Strebbaues ;

Fig. 4 den Schnitt gemäss Linie IV-IV des Strebbaues nach Fig. 3;

Fig. 5 den Vertikalschnitt der Umgebung eines geplanten ^i Tunnels;
"> Fig. 6 die sohematisohe Draufsicht eines weiteren Streb-

bauesj

ο Fig. 7 den Schnitt gemäss Linie VII-VII des Strebbaues cn

naoh Fig. 6;

Fig. 8 den Schnitt gemäse Linie VIII-VIII des Strebbaues naoh Fig. 6;

Yig* 9 die schematlsche Draufsicht ein«e mit Zapfelementen -versehenen Strebbaues;

Fig.9/a einen Vertikalschnitt des Strebbaues nach Fig. 9 senkrecht auf die Vorrichtungsstrecken;

Pig.9/b einen gestuften Vertikalsohnitt des Strebbaues nach Fig. 9 durch eine Vorriohtungsstreoke und eine Entwäeserungsstrecke;

Fig. 10 die Anwendung eines durch Packer gesicherten Einspritzrohreβ in einem wasserauelttsenden Zapfelement ;

Fig. 11 das verfahrenstechnische Schema der Vorbereitung

und des Hineinbringens des Dichtunge- und Verspundmaterials;

Fig.l2/a die erste Phase der Ausstaltung von benachbarten parallelen Zapfelementen;

Fig.l2/b die zweite Phase derselben;

Fig. 13 die Erweiterung von Zapfelementen durch hydraulische Gewinnung;

Fig. 14 die Anwendung einer mit einer Abdeckglooke versehenen Einspritzleitung an Ort des Wassereinbruches;

Fig. 15 die Anwendung eines sich schwellend befestigenden Materials zur Abdichtung der Einspritzleitung; und

Q Fig. 16 die Anwendung eines sich schwellend befestigenden

a> Materials bei einem Mehrfaohwassereinbruch.

JJ Der Strebbau gemäss Fig. 1 und 2 besteht, wie üblich, aus σ> einer Front 1 und aus zwei Vorriohtungsetreoken 2, 3 die «·> zueinander parallel und auf die Front 1 senkrecht laufen. Da das Rohstoffvorkommen 4 auf das sioh der Strebbau lagert, geneigt ist /Fig. 2/, ist die Vorriohtungsstrecke

2 tiefer als die Yorrlohtungsstrecke 3 angeordnet. Das unmittelbare Liegende des RohstoffVorkommens 4 ist eine aus Ton bestehende Waesersperrsohicht 5» unter der eich eine wasserhaltende Schicht 6 befindet.

Die Dioke der Wassersperrechicht 5 genügt nicht zur Verhinderung der aus der wasserhaltende Schicht 6 ausgehenden WassereinbrUohe. Der erfindungsgemässe Präventivsohutz wird hier derart verwirklicht, dass der Front 1 vorangehend aus der tiefer gelegten Vorriohtungsstreoke 2 ausgehend als Zapfelemente Bohrungen 8 gebildet werden, die annähernd parallel zu der Liegendfläche 7 sind und in der Wassersperrsohicht 5 zu der Front 1 parallel oder schräg laufen. Wo der Strebbau eine Verwerfung 9 durchquert /die Stelle der Querung kann beim Auetreiben der Vorrichtungsstrecken 2, 3 bestimmt werden/, werden zu beiden Seiten der Verwerfung 9 Bohrungen 8 gelegt, anderswo mit einer von der voraussichtlichen Wasserergiebigkeit abhängigen Dichte.

Durch die der Front 1 vorangehenden Bohrungen 8 wird das Hohlraumsyetem des Strebbaues abgebildet und den Wassereinbrüchen eine "Falle¹* gestellt. Das Wasser wird aus den Bohrungen 8 durch die Vorrichtungsstreoke 2 und ein an sich bekanntes /hier nicht gezeigtes/ Waseersammlerstreokensystem zu einem Waeserhebungssystem /einer Wasserhaltungepumpenkunst/ geo leite*.

oo Bei dem Strebbau gemäss Fig. 3 und 4 der ebenfalls aus einer ^ Front 1 und aus iwei Vorrichtungsetrecken 2, 3 besteht, wer-σ> den die Zapfelemeste 10 in dem Rohstoffvorkommen 4 selbst «·> duroh Bohrbau ausgestaltet. In die wasserauslösenden Zapfelemente 10 werden Rohrleitungen 11 eingebaut /das heisst sie werden mit Verrohrung versehen/, die Zapfelemente 10 dagegen

die kein Wasser auslösen, werden mit Hilfe eines bekannten pneumatischen Verspundanlage 12 mit einem körnigen Verspundmaterial 13 ausgefüllt.

Auf Fig. 5 ist der zu schützende Hohlraum ein Tunnel 14 von grossem Querschnitt. Der mit gestrichelter Linie gezeigte geplante Querschnitt des Tunnels 14 ist in einer aus riesigem Marge1 bestehenden Wassersperr - schicht 5 festgelegt, zu der sich eine tektonisch durch eine Wechselflache 15 begrenzte aus Karst bestehende wasserhaltende Schicht 6 anschliesst. Der Tunnel 14 ist aus der Schicht 6 stammenden WassereinbrU-ohen ausgesetzt, weil die Schutzwirkung der Wassersperrschicht 5 nicht ausreicht. Der erfindungsgemäsee Präventivschutz wird hier derart verwirklicht, dass in der unmittelbaren Nähe der geplanten Linie, dem Treiben des Tunnels 14 vorangehend als Zapfelement eine Entwässerungsstrecke 17 ausgetrieben wird, duroh die der zu schützende Hohlraum abgebildet wird. Dadurch werden die gleichen Wasser- und Gesteinbewegungsvorgänge wie duroh den geplanten Tunnel hervorruft. Es wird also dem Wasser eine "Falle" gestellt, wobei das hineindringende Wasser duroh die Entwässerungsstrecke 17 entfernt wird. Parallel zu der Sntwässerungsstreoke 17 wird in den geplanten Querschnitt des Tunnels 14 ein Sohletollen 18 angelegt, dessen Front der Front der Entwasserungsstrecke 17 mit 10 bis 50 m vorangeht.

-j Der Sohletollen 18 liegt höher als die Entwässerungsstrecke ο

^ω 17 und ist mit ihr duroh in Abständen von je 50 bis 150 m

angeordnete Aufbrüche 19 verbunden. Der Sohlstollen 18 bil-

o det also die Zufluchtsetrecke der Entwässerungsstrecke 17 cn

^ und dient gleichzeitig auch zur Wetterführung. Der Tunnel 14 wird die Front des Sohlstollens 18 mit beliebiger Folgeabetand folgend ausgetrieben. Die Entwässerungsstrecke 17 kann

endgültig aufrechterhalten werden, wobei sie zur Was« feraung, Bewetterung und technin Ιιβη Bedienung dient. Die Figuren 6 bis 8 zeigen ο In Beispiel zur gemeinsamen Anwendung des erfindungsgemäesen PräventivSchutzes und der bekannten nachträglichen Verteidigung. Hier ist die unmittelbare Liegendschicht des aua Front. 1 u Λ Vorrichtungsstrecken 2, 3 bestehenden Stx'ebbaues eine Waseersperrschicht aus Ton. Die Dioke der Wasseraparrsohicht fj ändert sich längs des Strebbaues in bedeutendem Mass /Fig. 8/. Linksseitig /gemäss den Figuren 6 bis 8/ ist die Wahrscheinlichkeit eines Wassereinbruob.es gering. Hier ist also die Anwendung des erfindungsgemäesen Verfahrens nicht unbedingt nötig. Es ist zweckaässiger aus einer tiefer ausgetriebenen Entwässerungsstrecke 20 nachträglich nach Bedarf Bohrungen 21 auszutreiben und das eventuell einbrechende Wasser mit deren Hilfe zu entfernen. Hier wird also eine nachträgliche Verteidigung angewendet. An der Reohtsseite der Figuren 6 bis 8 dagegen ist die Dicke der Wassersperrsohicht 5 kleiner, die Möglichkeit eines Wassereinbruches ist daher gross, so dass hier das erfindungsgemässe Verfahren angewendet wird und zwar derart, dass der Front 1 vorangehend als Zapfelemente sich der Liegendfläche 7 des RohstoffVorkommens 4 anpassende Bohrungen 8 angelegt werden, zweckmässig aus der Entwässerungsstrecke 20 ausge- -j hend.

"> Soll nicht nur die Front 1, sondern auch die Vorrichtungsco strecke 2 durch das erfindungsgemässe Verfahren geschützt ο werden, so muss die Front der Entwässerungsstrecke 20 der cn

^ Front der Vorrichtungsstrecke 2 mindestens um einige Meter vorangehen.

Sollte das erfindungsgemässe Verfahren aus nicht vorauosicht-

2712869 Hohen Gründen keinen 100 it-igen Schutz leisten oder soheinte es im Toraus zweokmässiger ee mit einer Effektivität weniger als 100 % zu planen, so können naturgemäes auch auf die im durch das erfindungsgemäese Verfahren geschützten Feld eventuell auftretenden WassereinbrUehe nachträglich wasserableitende Bohrungen 21 angelegt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren kann unter solchen hydrogeologiechen Bedingungen vorteilhaft angewendet werden, wo die sich im zu schützenden Hohlraumsystern nachträglich spontan auslösende Wassermenge wesentlich kleiner als die zu einer effektiven präventiven Wasserepiegelabsenkung dieses Hohlraumsystems abzuzapfende Wassermenge ist. Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens benötigten Zapfelemente können durch leicht mechanisierbare Methoden /Bohren, Bohrbau/ ausgetrieben werden. Das erfindungsgemässe Verfahren kann, wie gezeigt, mit den bekannten Sohutzmethoden vorteilhaft kombiniert werden und ermöglicht es, einen den jeweiligen lokalen Bedingungen optimal angepassten Schutz einzusetzen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht den Präventivsohutz auoh dort wo bisher nur die nachträgliche Verteidigung erlaubt war, weil er feinen katastrophalen Umweltaohaden verursaoht. So z. B. bei den im Gebiet von Budapest ge-

^, planten Kohlen- und Bauxitgruben kann als Präventivschutz

to nur das erfindungsgemässe Verfahren in Betraoht kommen,

J£ weil eine Schädigung der weltberühmten Heilquellen von Buo dapest unbedingt vermieden werden muss.

o) Figuren 9, 9/a und 9/b veranschaulichen eine weitere vorteilet»

hafte DurohfUhrungsart des erfindungsgemässen Verfahrens. Die früher schon erwähnten Elemente sind mit den schon einge-

führten Bezugszeichen bezeichnet. Die Vorriohtungestrecken 2, 3 des gezeigten Strebbaues sind mit einer HauptZufluchtβ-streoke 30 verbunden. Die tiefer beidseitig angeordneten Entirässerungsstrecken 20 sind an eine Haupt ent wasser ungss trecke 31 angeschlossen. Aus den beiden Entwäseerungsstrecken 20 ausgehend sind als Zapfelemente im wesentlichen horizontale Bohrungen 81, 82 ausgetrieben. Die mit 81 bezeichneten Bohrungen lösen Wasser aus, weil sie im Bereich eines Wassereinbruches 32 angelegt sind. In diese Bohrungen 81 werden Einsprit«rohre 83 eingeführt, durch die ein eich befestigendes Dichtungsmaterial hineingepresst wird. Die Bohrungen 82, die kein Wasser auslösen, werden mit Verspundmaterial ausgefüllt. Beim Treiben gehen die Entwässerungsstreoken 20 den Vorriohtungsstreoken 2, 3 immer voran.

Fig. 10 zeigt ein konkretes Beispiel der Anwendung der wasserauslösenden Zapfelemente /Bohrungen/ sum Einspritzen. In die Bohrung 84 wird ein Direktionsrohr 85 hineingeführt, das aus mehreren Teilen 86, 87 besteht, an seinem vorderen Ende mit durch Feder gestützten Rollen 88, an seinem hinteren Ende mit einem Hauptsohieber 89 und einem Binspritzleitungsansohluss 90 versehen ist. Das Direktionerohr 85 kann nach öffnen des Hauptsohiebers 8JJ mit hydraulischem Vorschub oder mit Hilfe eines Schraubenspindel /nioht gezeigt/ auoh gegen das strömende Wasser hineingeschoben werden. Das Direktions- ° rohr 85t das das.Ende einer nioht dargestellten Einspritz-

4>- leitung bildet, wird mittels ringförmiger Paoker 91 gediohtat. Der Innenraum jeder Packer 91 ist mit einem Einspritzrohr 92 verbunden, durch das er im Interesse einer entepreohenden Befestigung mit einem sioh befestigenden Dichtungsmaterial gefallt wird. Nach Erhärtung des Diohtungsmaterials

-VI

im Inneren der Facker 91 wird die durch die Packer 91 begrenzte Strecke des ringförmigen Raumes zwischen der Wand des Direktionerohrββ 85 bzw. des Zapfelementee /der Bohrung 84/ durch ein im Inneren des Direktionsrohres 85 laufendes weiteres Einspritzrohr 93 ebenfalls mit einem sich befestigenden Dichtungsmaterial ausgefüllt, wobei die Luft durch ein Luftrohr 94 ausgelassen wird. Nach Erhärtung des Dientungsmaterials wird die Einspritzleitung an den Einspritzleitungeansohluss 90 angeschlossen und der Hauptschieber 89 stufenweise gesperrt.

Die Einspritzung wird zuerst in den dem Wassereinbruch benachbarten Zapfelementen /Bohrungen/ vorgenommen und erst nach der Befestigung des eingespritzten Dichtungsmaterial wird direkt in das wasserauslösende Zapfelement eingespritzt. Die Einspritzung wird so lange vorgenommen bis eine rasche Zunahm^ des Einspritzdruckeβ den Beginn der Erhärtung des eingespritzten Materials bzw. die Ausfüllung der grb'sseren Hohlräume und das Eindringen des Materials in die diese speisenden kleineren Gänge anzeigt.

Die Einspritzung kann z. B. mit dem Kipko-Schlamm /auf Tonbaeie mit Zement und Wasserglas als Bindemittel/ oder mit Sohlammen aus Asche-Zenent-Qemisoh und stabilisierenden Zusätzen /Bentonit, Ton, CMC usw./ durchgeführt werden. Fig. 11 zeigt eine vorteilhafte Art der Vorbereitung und Zu-ο bringung des Dichtungsmateriala. Der aus auf der Tagesober-

^ fläche angehäuften Material 97 /z. B. Asche/ mit Wasser aus-

-^ gerührte und in einer Desaggregatormaschine 96 dispergierte,

c" nooh kein Bindemittel enthaltende Dichtungsschlamm wird durch ^ω eine Gravitationsleitung 98 zur Arbeitsstelle /Entwässerungestreoke 102/ gefördert, wo er in einer weiteren Desaggregator-

Aft

maschine 99 mit einem durch eine Seilhängobahn 100 gesondert lugefUhrten Bindemittel /z. B. Zement/ gemischt und das so erhaltene Dichtungsmittel durch eine Einspritzpumpe 101 und eine Einspritzleitung 103 in die zu dichtende Bohrung 104 der Kohlenlagerstätte 105 gepresst wird. Die gesonderte For derung des Bindemittels ist deswegen zweclcmässig, weil bei einer Einmischung auf der Tagesoberfläche eine Betriebsstörung die Befestigung des Dichtungsmaterials in der Förderleitung zur Folge haben kann.

Das Verspundinaterial zur Verspundung der Bohrungen die kein Wasser auslösen, wird ebenfalls auf der Tagesoberfläche vorbereitet und in den Pausen der Dichtung /Einspritzung/ durch die da« Dichtungsmaterial fördernde Leitung zur Arbeitsstelle gefördert.

In einigen Fällen /z. B. bei einem Strebbau/ müssen die zur Abbildung des zu schützenden unterirdischen Hohlraumes dienenden Zapfelemente verhältnisrcässig dicht nebeneinander angelegt werden. Dabei werden die Kohlenpfeiler zwischen den Zapfelementen nach einer gewiesen Zeit gebrochen. Das ist aus dem Qeeiohtspunkt der Auslösung der gewünschten GesteJnbewegungen von Vorteil, kann jedoch bei der Mündung der Zapfelemente auf die spätere Einspritzung ungünstig einwirken. In diesen Fallen wird zuerst nur jedes zweite Zapfelomont ο /Bohrung 106/ ausgetrieben /Fig. 12/a/, dessen Mündung mit ^ein*m Dichtungsmaterial 108 gefüllt wird /Flg. l?/b/. In dau ^.Dichtungsmaterial 108 wird ein Einspritzrohr 109 für die sp/i-

entere Binspritaung eingelegt. Die zwioohenllegenden Zupfele-

^mente /Bohrungen 110/ werden erst nach Befestigung des Dich tungcmaterials 108 ausgetrieben.
Wtnn ein das Bewagungsfeld des zu schützenden Hohlraumes «b-

COPY

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bildendes System auch duroh dicht nebeneinander angeordnete Zapfelemente /Bohrungen/ nicht erreicht werden kann, kann es zweokmässig sein, die Zapfelemente mittels hydraulischer Gewinnung zu erweitern /Fig. 13/. Hier werden von einem in der Kohlenlagerstätte 105 ausgetriebenen EntwBeserungestreoke 102 ausgehend mit Hilfe einer Bohrmaschine 111 Bohrungen 104 von groseem Durohmesser ausgestaltet, in die mittels eines Stangenwerkes 112 eine mit sich scherenartig Öffnenden Flügeln versehene hydraulische Gewinnungsmaschine 113 hineingeführt wird. Bei dem Offnen bereiten die Flügel Platz für sich selbst. Dann werden sie im Takt der Gewinnung mit Hilfe des Stangenwerkes 112 zurückgezogen. Die Erweiterung der Bohrung 104 wird vor der Mündung beendet, tun die spätere Diohtung 114 /oder Verspundung/ zu ermöglichen. Figuren 14 bis 16 zeigen eine weitere DurohfUhrung«>art der Absperrung duroh Einspritzung /Dichtung/ der den Zapfeloraente.

Im Fall gemäee Figuren 14 und 15 ist innerhalb «in*» lementes 120 ein koneentrierter Watfintreinbrnoh 121« Auf die Mündung dieses Wassereinbruohes 121 wird eine Abdtokglooke

122 gelegt, die mittels einer hydraulischen oder n^oh«nliiohen /«. B. mit einem Schraubenspindel versehenen/ Druck*lnheit

123 in das die Mündung umgebende Gestein hin«icgtpresst nnd ^σ dadurch befestigt wird. An die Abdeokglookt 122 wird ein ^ Klnapritsrohr 124 von grosmem Durchmesser /kleinem Widtretand/

\ angeschlossen, das mit einem Hauptsohieber 125 und einem EIn- ^ spritzieltungeansohluss 126 versehen ist· Dann wird in den Raum des Zapfelementeo 120 um die Abdeokglooke 122 und dao Einsprltarohr 124 witteis «inee nicht dargestellten SoliaumgennratorB ein sich schnellend befesti-

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gendes Material /ζ. B. eioh kalt sohäumende Polyurethan/ eingebläst /Fig. 15/. Nach Erhärtung dieses Materials 127 wird der Hauptsohieber 125 stufenweise gesperrt und das Einspritzrohr 124 mit der Einsprit!leitung verbunden. Die Einspritzung wird wie oben beschrieben durchgeführt. Nach Binden des eingespritaten eioh befestigenden Materials können der aus dem sich eohwellend befestigenden Material gemachte Damm und die Mittel der Einspritzung entfernt werden.

Ist der Wassereinbruch weniger lokalisiert /Fig. 16/, so wird im Zapfelement 120 zuerst hinter dem Wassereinbruoh 121 ein Damm aus einem sich schwellend befestigenden Material 127 gebildet und dann das Wasser an der anderen Seite des Wassereinbraches 121 mit Hilfe eines Einspritzrohres 124 aufgefangen, das ebenfalls mit dem eioh schwellend befestigenden Material 127 omgegeben ist. Naoh Befestigung des Materials 127 wird der Hautschieber 125 genäse des Obigen abgeschlossen und die Einspritzung durchgeführt. Ist der Wassereinbruoh in der Htfhe der Front, so bildet den ersten Damm die Front selbst.

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Claims

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1. Verfahren sub Schutz von unterirdischen Hohlräumen gegen WaaaereinbrUohe duroh Bildung mindestens eines Zapfelernentea und eines sit diesem Terbundenen Waaaerhebungeayeteaa, dadurch gekennzeichnet, daes Tor Ausstaltung dea su aohiltsenden Hohlraumes in eine an das su schützende Hohlraum unmittelbar grensende Sohioht ein das zu schützende Hohlraum abbildendes, .von diesem aber unabhängiges Zapfelement gebildet wird. /07.04.76/

2. Terfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daaa in der Iahe dea su schützenden Hohlräumea als Zapfelement eine Streoke ausgetrieben wird. /07.04.76/

3. Verfahren naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass in der Iahe des su schützenden Hohlräumeβ ala Zapfelement eine Bohrung ausgestaltet wird. /07.04.76/

4. Verfahren naoh Anspruch 3, daduroh gekennze lehnet, daaa das Zapfelement duroh Bohrbau ausgestaltet wird. /07.04.76/

5. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 4» daduroh g β kennse lohnet, daaa daa Zapf element unterhalb dee Siveaua des su sohUtsenden Hohlraumes ausgestaltet wird. /07.04.76/

6. Verfahren naoh einem der AnaprUohe 1 bla 5. daduroh g β kennseiohnet, dass das waaaerauslöeende Zapfelement von seiner Umgebung abgeschlossen und in dieses Zapfelement mit einem Druok der grosser ala der Druok dea ausgelösten Wassere iet, ein aioh befestigendes Dichtungsmaterial hineingepresst wird. /27.10.76/

7. Verfahren naoh Anspruch 6, daduroh gekennzeich-

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ORIGINAL INSPECTED

net, daee in daa dam waaaeraualBeenden Zapfelement benachbarte Zapfelement ebenfall· ein aioh befeetigendes Diohtungamaterial hlnoingepreaat wird. /27*10.76/

8. Verfahren naoh Anspruch 7« daduroh gekennseohn e t, dass das sioh befeatigende Diohtungamaterial euere* in daa dem wasseraualOsenden Zapfelement benaohbarte Zapfelement und erst naoh Festwerden dieses Teiles des Diohtungematerlala direkt in daa wasserauslBsende Zapfelement hineingepresst wird. /27*10.76/

9· Verfahren naoh Anepruoh 6, daduroh gekennseiohn e t, dass daa Absohliessen dee waaseraualOaenden Zapfelamentes von seiner Umgebung mittels einer in Aas Zapfalement eingeführten, duroh einen Paokar abgedichteten Hnspritaleltung duramgef Ufert wird. /27.10.76/ 10· Verfahren naoh Anspruch 9· daduroh gekennzeichnet, da·· in da« Innere dee Paokera ein eioh befestigendee Diohtungsmaterlal gebraoht wird. /27*10.76/

11. Verfahren naoh Ansartioh 9 oder 10, daduroh g e k e η η ■ •lohnet, Aaas mehrere Paoker angewendet werden, wobei in den ringförmigen Raum awlsohen den Packern ein sieh befcstigenAss Diohtungamaterial gebraoht wird. /27.10.76/

12. Verfahren naoh Anepruoh 6, daduroh gekennieioh-

^₄ net, dass daa Abeohlleeeen dea waaeeraualtisenden Zapfe-

«ο lementes τοη seiner Umgebung mittels einer in daa Zapfele-

£ ment eingeführten, duroh ein aloh aohwellend befeatlgendea ο Dichtungsmaterial abgedichteten Einaprit»leitung durohgeo> führt wird. /27.10.76/

13* Verfahren naoh Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet, daee der Gang der Waseerquelle innerhalb des Zapfe-

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lementes mittels einer gegen den Druck der Wasserquelle befestigten Abdeokglooke bekappt, und die Einspritzleitung an diese Abdeckglooke angeschlossen wird. /27.10.1976/ 14· Verfahren nach Anspruoh 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Raun des Zapfelementes ausserhalb der Abdeckglocke und der Einspritzleitung mit einem sich sohwellend befestigenden Material ausgefüllt wird. /27.10.1976/

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch g e kennseiohnet, dass die Zapfelemente, die kein Wasser auslesen, verspundet werden. /07.04.1976/

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch g β kennseiohnet, dass das sich befestigende Material an der TageβoberflHohe ohne Bindemittel vorbereitet und das Bindemittel unmittelbar vor dem Eingabe in die linsprit!leitung »ugegeben wird. /27.10.76/

17. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 16, daduroh g β kennseiohnet, dass vor Bildung eines Zapf element es swisohen twei früher ausgestalteten Zapfelementen die leteteren mindestens turn Teil duroh ein sich befestigendes Material ausgefüllt werden. /27.10.1976/

18. Verfahren naoh einem der Ansprüohe 1 bis 17» daduroh f β kennieiohne t_#«da«e das Zapf element mindestens sum Tail duroh hydraulische Oewinnung ausgestaltet wird. /27.10.1976/

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