DE3209267A1

DE3209267A1 - Bergbaumoertel zur streckensicherung

Info

Publication number: DE3209267A1
Application number: DE19823209267
Authority: DE
Inventors: Wingolf Dipl.-Chem. Dr. 8710 Kitzingen Poch; Günter Dipl.-Berg.-Ing. 8701 Eibelstadt Schmoll; Manfred 4350 Recklinghausen Schulz; Franz Dipl.-Chem. Dr. 8715 Iphofen Wirsching
Original assignee: Gebr Knauf Westdeutsche Gipswerke
Current assignee: Knauf Gips KG
Priority date: 1982-03-13
Filing date: 1982-03-13
Publication date: 1983-09-29
Also published as: DE3209267C2; FR2523116A1; BE896017A

Description

Anmelderin; Firma Gebr. Knauf Westdeutsche Gipswerke, Iphofen/Ufr.

Titel: Bergbaumörtel zur Streckensicherung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bergbaumörtel zur Strekkensicherung, der für den Einsatz auch in heißen und unter der Einwirkung aggressiver Wasser stehenden Grubenbauen geeignet ist und aus Naturanhydrit mit einer Kornverteilung zwischen O - 25 min mit einem Anteil von O - 0.2 mm besteht. Dabei wird unter Streckensicherung nicht nur die Erstellung von Streckenbegleitdämmen, sondern auch die Konsolidierung, d.h. die vor dem Einbringen des endgültigen Ausbaus erfolgende vorläufige Sicherung frisch aufgefahrener Strecken durch Aufspritzen des Mörtels auf die Streckenfirste und/oder -stoße sowie auch die satte Hinterfüllung und Ausfüllung des Hohlraums zwischen Ausbauelementen und fest anstehendem Gebirge bzw. einer Konsolidierungsschicht verstanden.

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Der untertägige Bergbau dringt in immer größere Teufen vor. Das führt zu erhöhten Temperaturen in den tiefen Grubenbauen. Diese erhöhten Temperaturen wirken sich - etwa ab 35 C- beim Einsatz von Anhydritmörteln zur Streckensicherung nachteilig aus; sie führen zu einer Verlangsamung des Abbindevorgangs im Iviörtel, so daß die geforderte Prühfestigkeit nicht erreicht wird. Das ist vor allem dann der Fall, wenn die iViörtelbestandteile diese erhöhten Temperaturen vor der Mörtelzubereitung schon angenommen haben, z.B. infolge einer Zwischenlagerung des Anhydrits in diesen tiefen Grubenbauen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Anhydritmörtel besteht darin, daß sie unter der Einwirkung von Grubenwässern angelöst werden. Solche Grubenwasser enthalten im allgemeinen hohe Konzentrationen an Salzen, die in Form von Chloriden vorliegen; diese Solen lösen bevorzugt die bindende Phase des abgebundenen Anhydritmörtels auf und zerstören dadurch an der Oberfläche des Anhydritausbaus dessen Gefüge. Zwar fällt dieser Umstand bei einem Streckenbegleitdamm kaum, bei einer Konsolidierung oder Hinterfüllung jedoch erheblich ins Gewicht, weil bei diesen letztgenannten Anwendungsfällen das oberflächliche Anlösen den Querschnitt anteilig wesentlich stärker als im Fall eines Streckenbegleitdamms schwächt.

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Es sind bereits Bergbaumörtel bekannt, deren Äbbindeverhalten weitgellend unabhängig von der Umgebungstemperatur ist; es handelt sich dabei vor allem um solche mit einer Gips-Halbhydrat-Komponente. Abgesehen davon, daß diese bekannten Halbhydratmörtel gegen Grubenwasser noch empfindlicher als die Anhyäritmörtel sind, müssen sie, um vergleichbare Endfestigkeiten wie Anhydritmörtel zu erreichen, einen hohen Anteil des teuren Gips-Halbhydrats enthalten, was ein solches Material kostenaufwendig und hinsichtlich seiner pneumatischen Förderbarkeit problematisch werden läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anhydritmörtel zu schaffen, der durch eine gesteigerte Unabhängigkeit seines Abbindeverhaltens von der Umgebungstemperatur und durch eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Angriff von Grubenwässern einen im Vergleich zu den bekannten Anhydritmörteln wesentlich erweiterten Einsatzbereich aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Mörtel Zement beigegeben ist, wobei das Gewichtsverhältnis von Anhydrit-Kornanteil <C 0.2 mm zur Zementbeigabe zwischen 1.5 : und 5:1, vorzugsweise e 2:1, beträgt.

Die erfindungsgemäße Beigabe von Zement zum Naturanhydrit rührt dazu, daß der erforderliche schnelle Festigkeitsanstieg bei nied-

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rigen Temperaturen überwiegend durch das Anhydrit-Abbinden, bei hohen Temperaturen dagegen durch das Zement-Abbinden erzielt wird, so daß der Mörtel für den gesamten im heutigen untertägigen Bergbau denkbaren Temperaturbereich einsetzbar ist. Außerdem wird jedoch dadurch, daß der Zement ausschließlich in der Bindemittelmatrix des Gefüges des abgebundenen Anhydritmörtels eingelagert ist und diese sich so einerseits dichter, andererseits mit einem modifizierten Chemismus im Vergleich zu einem nur aus Naturanhydrit bestehenden Mörtel ausbildet, auch eine wesentlich gesteigerte Beständigkeit dieses Ausbaumaterials gegenüber dem anlösenden Effekt hoch salzhaltiger Grubenwässer erzielt. Das angegebene Verhältnis zwischen Anhydrit-Kornanteil ■< 0.2 mm und Zementbeigabe stellt eine Optimierung der erfindungsgemäßen Lösung dar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zement ein Portland-, Eisenportland- und/oder Schnellzement mit einem geringen Trisalciumaluminatanteil, der maximal 8 Gew.-%, bezogen auf die Zementbeigabe, beträgt. Diese Ausgestaltung dient vor allem dazu, ein Arbeiten (z.B. Quellen, Rißbildung od.dgl.) des abgebundenen Anhydritmörtels zu unterdrücken.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung macht der Anhydrit-Kornanteil <^, 0.2 mm zwischen 10 und 30 Gew.-^ des Naturanhy-

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drits aus. 10 Gew.-$ Peinkornanteil sind mindestens erforderlich, um eine abbindefähige Phase zur Verfügung zu haben; 30 Gew.-ia Feinkornanteil sind maximal tolerierbar, weil ein Über schreiten die pneumatische Förderbarkeit erschwert und die
Staubbelastung unerträglich werden läßt.

Die nachstehenden Beispiele verdeutlichen die Erweiterung des Einsatzbereichs des erfindungsgemäßen Bergbaumörtels:

a) Festigkeitsentwicklung in Abhängigkeit von der Temperatur bei zunehmendem Mörtelalter

Basismaterial: Naturanhydrit 0 - 8 mm, Anteil -<^ 0.2 mm bei Nr. 1 =25 Gew.-%, sonst = 20 Gew.-%

Mörtelkonsistenz: erdfeucht - leicht plastisch

Mörtel- Zementzusatz Anregersulfat Temp. Feucht-Druckfestig-Nr. (fö und Art) (# und Art) C keit (MN/nr)

1 0 O,3K/O,7Fe

2 1096 PZ 35 F 0,4K/0,6Al

3 13# PZ 35 P 0,4K/0,6Al

4 11° PZ 55 F O,4K/O,6A1

	nach 5 Std.	24 Std.	72 s
20 40	4 1	18 3	31 8
20 40	3 4	12 13	24 25
20 40	4 4	12 15	26 29
20 40	4 4	17 13	23 17

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Mörtel-Nr.

Zementzusatz Änregersulfat Temp. Feucht-Druckfestig-(# und Art) (<?o und Art) ⁰C keit (MN/m²)

nach

5 Std. 24 Std. 72Std.

PZ 55 P O,4K/O,6A1 RSC-Zement 0,4K/0,6Al

6 7

7 9

15 17

25 21

b) Einfluß von Grubenwasser auf die Festigkeit von Anhydritbzw. Anhydrit-Zement-Körpern

Mörtelart

■Vorlagerung im Feuchtkasten (Tage)

Bergbau-Anhydrit 0~8 mm, 1 mit Anreger 7

B ergbau-Anhydrit 0-8 mm, 20/_O<0,2 mm, 1$ Anreger mit lio PZ 55F 7 mit 10$ PZ 55 F 1 7

Druckfestis- Feucht-Druckfestigkeit keit (MN/m²) (MN/nr) nach Sole-Lagenach der Vor- rung von lagerung 7 Tagen 28 Tagen 56 Tagen

16
37

25 20 29

20
32

10
15

31	35
35	35
36	40

15

33 32 38

Die zur Lagerung verwendete Sole enthielt 165 g NaCl, 52 g CaCIp 6 H₂O, 15 g MgCl₂ · 6 H₂O, 3 g Na₂SO₄ · 10 H₃O, 2 g KCl im Liter und entspricht damit der Zusammensetzung eines hoch salzhaltigen Grubenwassers aus einer Steinkohlenzeche des Ruhrgebietes.

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Die Prüfkörper 1Ox 1Ox 10 cm aus liaturanhydrit ohne Zementbeigabe waren nach 56 Tagen Sole-Lagerung oberflächlich stark angegriffen, es hatte sich eine mehrere mm dicke schmierige
Schicht gebildet, während bei den Prüfkörpern 10 χ 10x 10 cm aus Naturanhydrit mit Zementbeigabe nach der gleichen Zeit kej ne merkliche Oberflächen^korrosion eingetreten war.

Claims

Patentansprüche

1.. Bergbaumörtel zur Streckensicherung, der für den Einsatz auch in heißen und unter der Einwirkung aggressiver Wasser stehenden Grubenbauen geeignet ist und aus Naturanhydrit mit einer Kornverteilung zwischen 0 - 25 nun mit einem Anteil von 0 - 0,2 mm besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mörtel Zement beigegeben ist, wobei das Gewichtsverhältnis von Anhydrit-Kornanteil *C 0,2 mm zur Zementbeigabe zwischen 1,5 : 1 und 3:1, vorzugsweise a 2:1, beträgt.

2. Bergbaumörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zement ein Portland-, Eisenportland- und/oder Schnellzement mit einem geringen Tricalciumaluminatanteil ist.

3. Bergbaumörtel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Tricalciumaluminatanteil 8 Gew.-^, bezogen auf die Zementbeigabe, beträgt.

4. Bergbaumörtel nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anhydrit-Kornanteil <\ 0.2 mm zwischen

10 und 30 Gew.-^ des Naturanhydrits ausmacht.

5. Bergbaumörtel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mörtel ein sulfatischer Anreger, z.B. Na₂ SO., K₂ SO,, Al₂ (SO.),, in einer maximal 2 Gew.-^ der Gesamtmischung ausmachenden Menge beigegeben ist.