DE3115293C2 - Abbauverfahren für Kohle im Kurzfrontbruchbaubetrieb mit gleichzeitigem Hereingewinnen der Hangendkohle - Google Patents
Abbauverfahren für Kohle im Kurzfrontbruchbaubetrieb mit gleichzeitigem Hereingewinnen der HangendkohleInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abbau von Kohlenflözen, insbesondere von solchen von großer Mächtigkeit, durch, erforderlichenfalls nach Aufteilen in horizontaler und/oder vertikaler Richtung in Abbaubänke erfolgendes, Abbauen der Abbaubank bzw. Abbaubänke durch Etagenbruchbau unter Ausbildung von Pfeilern, bei welchem die Abbaubank bzw. Abbaubänke der Vortriebsrichtung des Abbaues entsprechend mit Versatzpfeilern begrenzt wird bzw. werden, wobei deren Hohlraum mit größerer Höhe als die Firstoberfläche des am Boden der zugehörigen Abbaubank bzw. Abbaubänke errichteten Bruchraumes durchgefahren und versetzt wird.
Description
Die ErfinduEs betrifft ein Abbauverfahren für Kohle,
insbesondere bei großer Flözmächtigkeit, im Kurzfrontbruchbaubetrieb
mit gleichzeitigem Hereingewinnen der Hangendkohle, wobei der abzubauende Feldesteil
durch ein Mehrfachstreckensystem in Bauflächen aufgeteilt wird und wobei die Bauflächen Streckenschutzpfeilern
folgend im Rückbau abgebaut werden.
Der Stand der Technik bezüglich des Abbaus von Kohleflözen, die aufgrund ihrer Mächtigkeit, geologischer
Gegebenheiten oder gebirgsmechanischer Einflüsse benachbarter Abbaue nicht in einer Scheibe hereingewonnen
werden können, wird durch folgende Abbauverfahren beschrieben:
a) Abbau in mehreren Scheiben · _>n unten nach oben
mit Versatz. Hierbei wird der Abbau einer Scheibe jeweils auf der bereits versetzten darunterliegenden
Scheibe geführt.
b) Abbau in mehreren Scheiben von oben nach unten mit Versatz oder als Bruchbaubetrieb.
Hierbei wird in beiden Fällen während oder nach dem Abbau einer Scheibe durch verschiedene
Maßnahmen für die jeweils darunterliegende Scheibe ein ausreichend standfestes künstliches
Hangendes hergestellt.
c) Bruchbau mit Abzug der Hangendkohle, wobei verschiedene Möglichkeiten des Auslösens des Zubruchgehens
bekannt sind:
1) durch Sprengung
(HU-PSl 53 410)
(SU-PS4 73 829)
(SU-PS4 73 829)
2) durch Bewegung der hinteren Ausbauteile oder von Rüttlern
(SU-PS 4 80 846)
d) Kurzfrontbruchbaubetrieb mit Abzug der Hangendkohle mit Kohlepfeilern oder Festen.
Hierbei handelt es sich um ein Abbauverfahren, das insbesondere in stark gestörten Flözbereichen, bei
Wechsellagerung oder zur Restpfeilergewinnung eingesetzt wird.
In der SU-PS 4 73 829 ist ein solches Abbauverfahren
beschrieben, bei dem die Kohle maschinell oder
mittels Bohr- und Sprengarbeil hereingewonnen
wird, wobei der Kohlenstoß aus Sicherheitsgründen schräggcstcllt wird.
Nach eigenen Angaben entstehen bei der Anwendung
dieses Abbauverfahrens Druckzonen, die sogar Kurzstreb- oder Streckenbruche zur Folge haben
können.
e) Aus der Literatur i[DE-Zeitschrift »Bergbautechnik«,
1955, S. 355) ist ein Mehrscheibenabbau bekannt, bei dem zur Trennung zwischen Altem
Mann und der Gewinnungszone sogenannte Isolationspfeiler mittels Spülversatz hergestellt werden.
Über die Dimensionicrung dieser Pfeiler werden keine Angaben gemacht,
to
to
Allen bekannten Verfahren zum Abbau von Flözen großer Mächtigkeit ist gemein, daß sie den Anforderungen
bezüglich Abbaukcnzentration, Produktivität und Grubensicherheit, die an einen modernen Betrieb zu
stellen sind, nur unzureichend entsprechen. Darüber hinaus handelt es sich um relativ komplizierte Verfahren,
die nur bei speziellen geologischen Verhältnissen angewandt werden können und/oder den Einsatz spezieller
maschineller Einrichtungen erforderlich machen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Abbau von Kohleflözen — insbesondere großer Mächtigkeit — zu entwickeln, das universell,
also auch unter extremen Lagerstättenverhältnissen, anwendbar ist. Unter Vermeidung komplizierter Verfahrensabläufe
sollen Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit durch Verminderung der Abbauverluste, hohe Abbaukonzentration
und hohe Produktivität, wie auch Verbesserungen der Grubensicherheit erreicht werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Strecken mit unterschiedlicher Firsthöhe aufgefahren werden und
daß die Strecken mit der größeren Firsthöhe zur Herstellung des den Abbau begießenden Schutzpfeilers voll
versetzt werden.
Der Erfindung liegen folgende Überlappungen zugründe:
Insbesondere bei Kurzfrontabbaubetrieben ergeben sich an der Grenzfläche zwischen einer bereits abgebauten
und einer abzubauenden Baufläche besondere gebirgsmechanische Probleme. Wird ein Abbau vorangetrieben,
bevor sich der Bruch in der abgebauten Nachbarbaufläche hinreichend verdichtet hat, kann an
dieser Grenzfläche ein labiler Gleichgewichtszustand und damit die Gefahr des Streckenbruchs entstehen.
Insbesondere die aus dem unverdichteten Bruch in die offenen Abbauräume strömenden Gase (CO und
CH4) stellen eine unmittelbare Gefährdung des Abbaubetriebes
dar. Soll die von den bereits abgebauten Bauflächen ausgehende Bruch-, Brand- und Explosionsgefahr
vermindert werden, müßte jeweils das hinreichende Setzen des Bruches abgewartet werden, bevor ein neuer
Abbaubetrieb entwickelt werden kann. Eine Abbaukonzentration wird somit verhindert. Besonders ungünstig
entwickelt sich die Wartezeit immer dann, wenn die Kurzfrontgewinnung in direkter Nachbarschaft zu einem
Langfrontabbaubetrieb durchgeführt worden ist und den Langfrontabbau verzögert.
Durch die Erfindung werden folgende Wirkungen erzielt:
M) Die Abbauflächen können durch Versatzpfeiler
voneinander getrennt werden. Um die zunächst offenen und dann versetzten Strecken herum ändert
sich der Gleichgewichts- und Spannungs/ustand im Kohleflöz, das dadurch eine Formiinde; iing erfährt.
hr> Da die Versat/.pfcilcr in Folge ihrer Nachgiebigkeit
Verschiebungen im Flöz zulassen, kann sich ein neuer stabiler Gleichgewichtszustand ausbilden.
Die Kohle direkt über dem Versalzpfeiler, deren
Festigkeit 2war abnimmt, bleibt so tragfähig, daß zwischen abgebauter und abzubauender Baufläche
noch kein gestörter Fleichgewichtszustand entsteht.
Der Versatzpfeiler verschließt Schleichwetterwege und verhindert den Gasaustausch zwischen den Abbauräumen
und dem Bruchfeld der abgebauten Baufläche.
Die mit der Herstellung des Versatzpfeilers auftretenden
Gebirgsbewegungen und Spannungsänderungen haben zur Folge, daß das Hereinbrechen der Hangendkohle
bei der Gewinnung im allgemeinen ohne zusätzliche Maßnahmen erfolgt und damit die Gewinnung
erleichtert.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen die Versatzpfeiler mindestens 0,5 m höher als
der jeweilige Abbauraum und 2 bis 5 m breit sein. Der Abstand zwischen den Versatzpfeilem, also die Kurzfrontlänge
bzw. Bauflächenbreite, soll höchstens das siebenfache ihrer Breite betragen.
Als besonders vorteilhaft bei der Durchführung der Gewinnung mit diesem Verfahren haben sich die folgenden
Bemessungen des Zuschnitts erwiesen:
Die Versatzpfeilerbreite beträgt 2,5 bis 3,5 m.
Die Firsthöhe der Versatzstrecke übersteigt die der Abbaustrecke um 0,5 bis 1,5 m.
Die Versatzpfeiler werden in einem Abstand, der das drei- bis fünffache der Pfeilerbreite beträgt, angeordnet
Die Firsthöhe der Versatzstrecke übersteigt die der Abbaustrecke um 0,5 bis 1,5 m.
Die Versatzpfeiler werden in einem Abstand, der das drei- bis fünffache der Pfeilerbreite beträgt, angeordnet
Die zu versetzende Strecke und der Versatzpfeiler haben einen rechteckigen Querschnitt.
Als Versatzmaterial wird nichtbrennbares und sich durch den Gebirgsdruck verdichtendes Material verwandt.
Als Versatzmaterial wird nichtbrennbares und sich durch den Gebirgsdruck verdichtendes Material verwandt.
Den Bruch auslösende Maßnahmen werden eingesetzt.
Als wesentliche Vorteile dieses Abbauverfahrens sind
zu nennen:
1) Die Versatzpfeiler stellen schon bei geringer Breite
eine sehr gute wettertechnische Abdichtung und eine Trennung zwischen zu Bruch gegangenen
Baufläcben und der Abbaustrecke sicher.
2) Aufgrund der Abdichtung zur abgebauten Abbaufläche ist das Verfahren auch bei zur Selbstentzündung
und zu starker CH4-Ausgasung neigender Kohle anwendbar.
3) Die dichtende Wirkung der Versatzpfeiler wird auch beim Abbau entlang abgebauter Langfrontabbaubetriebe
nutzbar.
4) Das Verfahren ist zum Abbau von Kohlcflözen beliebiger Mächtigkeit und bei beliebigen Lagerungsvcrhäitnisscn
anwendbar.
5) Es wird mit diesem Verfahren der Abbau von Flözen
ermöglicht, die wegen ihrer Lagerung oder Mächtigkeit oder wegen geologischer Störungen
im mechanisierten Langfrontbau nicht abzubauen sind. Gleiches gilt besonders für die Restkohlenpfeilergewinnung
im Nachgang zu durchgeführtem Langfrontbau.
b) Besonders durch die Gewinnung im Kur/frontbetrieb
ermöglicht dieses Verfahren eine hohe Abbaukonzcntration,
so daß Gruppen in Kurzfronibctricben gebildet werclrn können. Dies hat den besonders
schnellen Abbau eines Flözbcrcichcs zur
7) Durch den Wegfall der für den Mehrscheibenabbau unbedingt notwendigen zusätzlichen Vorrichtung
wird ein positiver Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit sowie eine Steigerung der Gewinnungsleistung bis
hin zur Leistung im Langfrontbau erreicht.
8) Es bleiben keine Kohlepfeiler stehen. Damit senken sich die Abbauverluste.
9) Das Verfahren ist sowohl mit Einzelstempelausbau als auch mit Schreitausbau durchführbar.
ίο 10) Das Abbauverfahren läßt den Einsatz von kontinuierlichen
Lade- und Fördermitteln als auch den Einsatz von nicht kontinuierlichen Lade- und Fördermitteln
wie dem Gerät der Gleislostechnik zu.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels nochmals erläutert:
Ein im Bruchbau abbaubares mächtiges Kohleflöz 1 (Fig.?) wird in langgestreckte, rechteckige Bauflächen
2 durch ein Streckensystc<; 4,5 aufgeteilt.
Die kurze Seite des Rechtecks besiirr-mt die Breite der Baufläche bzw. die Länge der Kurzfront 6, die andere Seite bestimmt die Länge der Baufläche in Abbaurichtung 8.
Die kurze Seite des Rechtecks besiirr-mt die Breite der Baufläche bzw. die Länge der Kurzfront 6, die andere Seite bestimmt die Länge der Baufläche in Abbaurichtung 8.
ParzMel zur Abbaurichtung 8 werden in der Kohle
Doppelstrecken 4, 5 ausgefahren, deren Firste unterschiedlich hoch ist. Die Abbaustrecke 4 und der
Abbaubetrieb 3 haben die gleiche kleinere Firsthöhe als die zu versetzende Strecke 5. Alle Räume
werden jeweils am Liegenden aufgefahren. Die Strecken 5 mit der größeren Firsthöhe werden voll
versetzt, und somit werden im abzubauenden Kohleflöz Versatzpfeiler errichtet, die der Trennung
der einzelnen Bauflächen voneinander dienen.
Der Abstand 6 zwischen den Streckenpfeilern 5 ist von der Kohlefestigkeit sowie gebirgsmechanischen
Randbedingungen abhängig. Er muß in jedem Fall so gewählt sein, daß die mit der Errichtung
der Streckenpfeiler 5 einhergehende Gebirgsstrek-
AO kenverlagerung die Kohlefestigkeit im Hangenden
/h der Baufläche 2 weitmöglichst herabsetzt, so
daß die Gewinnung der Kohle im Bruchbau Ta betrieben
werden kann. Gegebenenfalls muß das Hereinbrechen der Kohle zusätzlich durch Bohr-
und Sprengarbeit ausgelöst werden.
Um zu gewährleisten, daß der Streckenversatzpfeiler seine gebirgsmechanische und trennende Funktion erfüllt,
muß diese hinreichende Zeit vor Beginn der Gewinnung im Kurzfrontbruchbaubetrieb 3 erstellt werden.
Der Abbau des Kohlefiözes 1 kann als EinscheibenabL-au
vsiche Figur) oder auch als Mehrscheibenabbau
durchgeführt werden. Erfahrungen haben pezeigt, daß die Mächtigkeit der Hangendkohle 7 8 bis 12 m betragen
kann.
In der in der Figur dargestellten Weise können die Kurzfrontbruchbauhetriebe 3 auch in Gruppen nebeneinander
angelegt werden.
Hierzu I Blatt Zeichnunger,
Claims (1)
- Patentanspruch:Abbauverfahren für Kohle, insbesondere bei großer Flözmächtigkeit, im Kurzfrontbruchbaubetrieb mit gleichzeitigem Hereingewinnen der Hangendkohle, wobei der abzubauende Feldesteil durch ein Mehrfachstreckensystem in Bauflächen aufgeteilt wird und wobei die Bauflächen im Rückbau Strekkenschutzpfeilern folgend abgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecken (4, 5) mit unterschiedlicher Firsthöhe aufgefahren werden und daß die Strecken mit der größeren Firsthöhe zur Herstellung des den Abbau begleitenden Schutzpfeilers (5) voll versetzt werden.
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