DE3413602A1

DE3413602A1 - Verfahren zum nachversetzen der hohlraeume des bruchhaufwerks

Info

Publication number: DE3413602A1
Application number: DE19843413602
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Krämer; Hans Dr.-Ing. 4300 Essen Maurer; Friedrich Dipl.-Ing. Sill
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1984-04-11
Filing date: 1984-04-11
Publication date: 1985-10-24
Also published as: ZA852633B; DE3413602C2

Description

Verfahren zum Nachversetzen der Hohl räume
des Bruch h au fwe rk s Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachversetzen der Hohlräume eines Bruchfel des von untertägigen Grubenräumen, insbesondere beim Strebbau des Steinkohlenbergbaus.
Beim Abbau flözartiger Lagerstätten, z. B. von Steinkohlenfl özen, wird Versatz eingebracht um das Absenken der Hangendschichten zu verringern. Somit wird das Ausmaß der äußeren und inneren Bergschäden begrenzt und durch die Einschränkung der Gebirgsbewegung die Drucke inwi rk ung auf die Grubenbaue gemindert. Darüber hinaus ist das Einbringen von Versatz auch für die Wetterführung, das Grubenkllma und für den Umweltschutz von Bedeutung. Vornehmlich im deutschen Steinkohlenbergbau hat der Versatz mit der Entwicklung der Gewi nnungs- und der Ausbautechnik in den letzten zwei Jahrzehnten nicht Schritt halten können, so daß trotz erheblicher nachteiliger Folgen wie Bergschäden, teufenbedingte Druck- und Klimaverhältnisse sowie die Unterbringung der Berge aus fördertechnischen und wirtschaftlichen Gründen Immer mehr der Bruchbau bevorzugt wurde.
Insbesondere das Einbringen von Blasversatz ist für den heute vollmechanisierten Streb nur ab einer bestimmten Mächtigkeit - von zur Zeit ca. 1,8 m - praktisch gelöst.
In der stark geneigten Lagerung bereitet das Einbringen des Versatzes zusätzliche Schwierigkeiten, da die Versatzböschung nicht stabilisiert werden kann. Das Einbringen von Blasversatz erfordert sowohl un tertage als auch übertage einen hohen Arbeits- und Slaterialaufwand und setzt für die Bewältigung des großen Durchsatzes und für die Bereithaltung eine entsprechende Infrastruktur für Transport- und Bunkerkapazi täten voraus.
So ist man im wesentlichen aus Kostengründen auf den sogenannten Bruchbau übergegangen, bei welchem die Dachschichten des ausgekohlten Raumes im Gefolge des Abbaus pl anmäßig zu Bruch geworfen werden. Durch die Volumenvergrößerung des geschütteten Haufwerks sollen die durch Abbau und zu Bruch gehen der Dachschichten entstandenen Hohlräume verfüllt und dem Haupthangenden damit ein neues Aufl age r gegeben we rde n.
Diese Aufgabe wird allein durch das geschüttete Haufwerk allerdings nicht gelöst, so daß der Druckbeanspruchung des überlagernden Gebirges nicht annähernd in vollem Umfang entgegengewi rkt werden kann.
Neben den damit verbundenen, als Folgeerscheinungen zu bezeichnenden Bergschäden stellen die beim Bruchbau verbleibenden Hohl -räume jeder Größe besondere Probleme hinsichtlich der Ausgasung und Wetterführung dar. Desweiteren wird dadurch die Entstehung von Selbstentzündungsb ränden begünstigt.
Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, in Verbindung mit dem Bruchbau ein Verfahren zu schaffen, welches unter Vermeidung der obengenannten Nachteile die Möglichkeit schafft, das Absenken der Hangendschichten einzuschränken und somit auf einfache und kostengünstige Weise die bereits genannten Folgeschäden sowie gleichzeitig unabhängig vom Absenken der Hangendschichten die durch verbleibende Hohlräume auftretende Schwierigkeiten zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hohlräume des Bruchhaufwerks mindestens teilweise mit einem Gemisch aus feinst- bis feinkörnigen Füllstoffen, beispielsweise Elektrofilterachse und Wasser, verfüllt werden.
Abweichend von den bisher bekannten Versatzverfahren wird nunmehr der zu verfüllende Raum nicht mehr durch Ausbaumaßnahmen offengehalten, sondern das Hangende wird hinter dem Strebraum zu Bruch geworfen. In einem Abstand von 5 bis 30 m vom Streb werden die Hohlräume des Bruchhaufwerks nachversetzt. Als Füllstoff wird ein Feststoff-Wasser- Gemisch mit hohem Feststoffgehalt, beispielsweise Elektrofil terasche, verwendet. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, das El ektrof il terasche-Wa sser-Gemi sch nit Zu schl ags tof fen, bei spielsweise Flotatlonsbergen feinkörnigen Bergen oder beispielsweise auch Gi psschl amm aus der Rauchgasentschwefelung zu versetzen, um bei einer eventuellen Großanwe ndung über die entsprechenden Mengen an Füllstoffen zu verfügen.
Erfindungsgemäß soll der Füllstoff durch den hydrostatischen Druck der Schachtsäule und/oder mittels Dickstoffpumpen über Bohrlöcher, verlorene Rohre oder auch Schl auc hl ei tun gen und Austragssonden in den Bruchraum eingepreßt werden. Die erforderlichen Bohrlöcher können aus den Abbaubegleitstrecken des Bau flöze s, aus streckenbenachbarten Flöze n, aus Querschlägen oder aus anderen, günstig gelegenen Grubenbauen angesetzt werden. Die Bohrlöcher können verrohrt und entsprechend abgedichtet werden. Eventuell können Bohrlöcher, die ursprüng-1 ich für die Gasabsaugung vorgesehen waren, im Nachhinein für das Nachversetzen verwendet werden. Desle iteren können aus dem Streb heraus verlorene Rohre in den Bruchraum eingebracht oder Schl epprohre am Schreitausbau befestigt werden, die über entsprechende Verteil erleitungen mit dem Gemi sch beaufschl agt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt das Bruchhaufwerk als tragendes Skelett, das durch die möglichst frühzeitige Verfüllung der verbleibenden Hohlräume von der Aufl astung der oberen Hangendschichten nicht mehr zusammengedrückt werden kann.
Das erfindungsgemäß zum Nachversetzen vorgesehene Gemisch wird in einem thixotropen Zustand in die Hohlräume des Bruchhaufwerks eingepreßt. Der Feststoffgehalt des Füllstoff-Wasser-Gemisches soll 50 bis 70 Vol.% betragen. Nach der Abgabe von Uberschußwasser an die naturtrockenen Berge wird der Füllstoff fest. Eine Belästigung des Abbaubetriebes durch abgefil tertes Überschußwasser soll weitgehend vermieden werden. Das dichte Einschließen der groben Berge des Bruchhaufwerks in eine Masse von feinst- bis feinkörnigen Füllstoffen - im Sinne des neuen Verfahrens - genügt für die Stabilisierung der zur Abböschung neigenden Bergeschüttung. Für die Hohl raumsani erung genügt das Verfüllen im Sinne des Verfahrens, wenn damit einer Druckbeanspruchung des überlagernden Gebirges entgegengewirkt werden kann, und eine Querdehnung bzw. eine Scher- oder Biegebeanspruchung aber nicht auftreten kann.
Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere darin begründet, daß es im wesentlichen zur Einschränkung des Absenkens der Hangendschichten sowie zur Verringerung innerer und äußerer Bergschäden sowie zur Stabiliserung der Bruchberge beiträgt. Darüber hinaus ist ein besonderer technischer Fortschritt in dem teilweisen Nachversetzen des Bruchhaufwerks, beispielsweise zum Schutz von unter- bzw. überbauten Streckenquerschlägen oder sonstiger Grubenbaue zu sehen. Bei Bedarf ist nur der Strebsaum zum Schutz der Abbaubegleltstrecken oder aber nur die Endphase eines Strebes zur Stabilisierung des Bruchhaufwerks für das Rauben der Ausbaueinheit nachzuversetzen. Unabhängig von der Einschränkung des Absenkens der Hangendschichten ist das Nachversetzen des Bruchhaufwerks auch zur Verbesserung des Verhaltens von zum Ausbrechen neigender Hangendschichten, z. B. in Störungszonen oder bei zu Bruch geworfenen Grubenbauen zur Verhinderung von Gas- bzw. Wasserspeicherung sowie zur Unterbrechung der Wetterströme oder auch als vorbereitende Maßnahme zur Durchquerung alter Grubenbaue mit dem Streb anzuwenden.
Auch das Nachversetzen von eingebrachtem Versatz, vor allem in der geneigten Lagerung hinsichtlich der Stabilisierung der Versatzböschung bzw. zur Verdichtung des Be rgeversatzes ist als besonderer technischer Fortschritt anzusehen. Eine weitere Anwendung des Verfahrens liegt in dem Nachversetzen durch Bohrungen bei offengelassenen Grubenbauen in alten Bergbaugebieten zur Minderung der Absenkung der Oberfläche und der damit verbundenen Gefahren. Außerdem ist die Isolierung von Grubenbränden durch Verfüllen von Teilflächen bzw. von Kohleresten möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Nachversetzen ist in den Zeichnungen in schematisierten Darstellungen wiedergegeben und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die schematisierte Darstellung zur Durchführung des Nachversetzens eines Bruchfeldes in Verbindung mit einem Strebbau und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel in schematisierter Form zur Durchführung des erfindungsgemäßen Nachversetzens.
In der in Fig. 1 in schematisierter Form dargestellten Draufsicht auf ein offengelegtes Bruchfeld 1 ist ein Streb 2 mit dem entsprechenden Strebförde re r 3 sowi e der entsprechende Schildausbau 12 wiedergegeben. Die Abbaurichtung ist durch den Pfeil A angedeutet. Der aus einem Feststoff-Wasser-Gemisch bestehende Füllstoff wird mittels Dickstoffpumpen 9 in den Abbaut strebbegleitstrecken 4, 5 oder über den hydrostatischen Druck der Schachtsäule über Bohrlöcher 6 in das Bruchfeld 1 eingepreßt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bohrlöcher 6 aus den Abbaubegleitstrecken 4, 5 in das Bruchfeld 1 eingebracht. Es ist jedoch vorstellbar, die erforderlichen Bohrlöcher 6 aus anderen, dem Bruchfeld 1 naheliegenden Grubenbauen zuzuführen.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Gemisch in einem Behälter 8 mit einem Rührwerk angemi scht und über eine Kolbenpumpe 9 zum einen über die Leitung 7 den Bohrlöchern 6 und zum anderen über die Leitung 10 in den Streb 2 und von dort über Schleppleitungen 11 in das Bruchfeld 1 eingepumpt.
Ein solches Ausführungsbeispiel ist geeignet für den Einsatz geringerer Füllstoffmengen. Dabei kann das Zubringen des Füllstoffs zum Behälter 8 über Grubenwagen, EHB-Behälter oder Kesset wagen erfolgen. Alternativ kann der Feststoff auch pneumat sich, beispielsweise über Dam mb aus tof ftran spo rtei nric h tunge n, transportiert werden, um das Vermischen erst vor Ort vorzunehmen Für den Einsatz größerer Füllstoffmengen ist es vorteilhaft, die Einrichtung zum Nachversetzen aus einer Unter- und einer tibertageanlage zusammen zu setzen. Ei ne derartige Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist in der schematisierten Darstellung in Fig. 2 angedeutet. Der Füllstoff wird übertage In einem Bunker 13 gelagert und von dortaus über ein Fördermittel 14 einem Mischer 15 zugeführt. Über den Mischer 15 wird der Feststoff in zwei Silos 16 und von dort über eine entsprechende Pumpe 17 der Leitung 18 zugeführt, über welche der Feststoff nach untertage gefördert wird. Im Untertagebereich ist die Verwendung einer Schachtdruckleitung sowie welterer Transportrohrlel tungen und Rohrweichen zu den entsprechend angeschlossenen Verbrauchern erforderlich. Je nach Entfernung vom Schacht und dem verfügbaren Druck sind Zwischenpumpstationen sowie eine Pumpanlage am Austragsort als eigentliche Ve rsatzpumpe n erforderlich.
Das Gemisch besteht aus feinst- bis feinkörnigem Füllstoff, beispielsweise Elektrofilterasche und Wasser. Die Elektrofilterasche kann mit Wasser zu einem Gemi sch mit hohem Feststoffgehalt verarbeitet werden. Der Feststoffgehalt des Füllstoff-Wasser-Gemisches beträgt rund 50 bis 70 Vol.%. Elektrofilterasche sedimentiert gut und gibt das Überschußwasser schnell ab. Das hochkonzentrierte Gemisch kann mit Dickstoffpumpen gut verpumpt werden.
Die Hohlräume von Bergeschüttungen werden von dem Gemisch bei entsprechendem Feststoffgehalt komplett ausgefüllt. Die Wasseraufnahmefähigkeit der Berge kann das Uberschußwasser des Gemisches aufnehmen. Das völlige Verfüllen von Bergeschüttungen mit einem aus Elektrofilterasche und Wasser bestehenden Gemi sch führt zu einer äußerst geringen Lu saßmendrückbarkeit, die bei 6 bis 8% der ursprünglichen Flözmächtigkeit liegt.
Dieser Wert gewinnt an Bedeutung, wenn man die Zusammendrückbarkeit einer nichtverfüllten Bergeschüttungen zugrungelegt, die bei mi ndestens 40% liegt, und beispielsweise bei Blasversatz immerhin noch ca. 30% beträgt.
Das El ektrofil terasche-Wa sser-Gemi sch erhält nach kurzer Zeit ohne Zugabe von Bindemitteln eine genügende Standfestigkeit, um nicht abzubeschen. Bei der hohen Feststoffkonzentration kann das Elektrofilterasche-Wasser-Gemisch ohne Bindemittelv in Rohr- und Schlauchleitungen nach einer Standzeit von Tagen wieder angepumpt werden. Dadurch wird ein praktisches Arbeiten mit Verteilerleitungen im Abbau möglich. Das Spü-1 en der Leitungen ist nur bei längeren Unterbrechungen nöteig. Das Fehlen von Bindemitteln ermöglicht das Reinigen der Strebeinrichtungen sowie eventuel ler Leitungen, Schläuche und Aramaturen. Das Nachversetzen verbessert die Arbeitsbedingungen im Abbaubereich durch staubfreies Einbringen des Versatze s und durch die Vereinfachungen hinsichtlich der Betriebseinrichtungen.
1 Bruchfeld 2 Streb 3 Strebförderer 4, 5 Strebbegleitstrecken 6 Bohrlöcher 7 Leitung 8 Behälter und Rührwerk 9 Kolbenpumpe 10 Leitung 11 Schl ep pl eit ungen 12 Schildausbau 13 Bunker 14 Fördermi ttei 15 Mi scher 16 Silo 17 Pumpe 18 Leitung - Leerseite -

Claims

Verfahren zum Nachversetzen der Hohl räume des Bruch hau fwe rk s Patentansprüche: 1. Verfahren zum Nachversetzen der Hohl räume eines Bruchfeldes von untertägigen Grubenräumen, insbesondere beim Strebbau des Steinkohlenbergbaus, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl räume des Bruchhaufwerks mindestens teilweise mit einem Gemisch aus feinst- bis feinkörnigen Füllstoffen, beispielsweise El ektrofil terasche und Wasser verfüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt des Füllstoff-Wasser-Gemisches 5 bis 70 Vol.% beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Füllstoff feinst- bis feinkörnige Ergänzungsstoffe, beispielsweise Flotationsberge, hinzugefügt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoff-Wasser-Gemisch beispielsweise mittels Pumpen und/oder unter Anwendung des hydrostatischen Druckes der Schachtsäule über Bohrlöcher, verlorene Rohre, Schlauchleitungen und Sonden in den Bruch hohl raum eingepreßt wi rd.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoff-Wasser-Gemi sch von mehreren Seiten, d. h.

von den den Bruchraum umgebenden und/oder naheliegenden Hohl räumen in den Bruchraum eingebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoff-Wasser-Gemisch vom Streb her über verlorene Rohre und/oder über mit dem Schreitausbau verbundene Schlepprohre in den Bruchraum eingebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl räume des Bruchhaufwerks nur in der Endphase des Strebes über dessen gesamte Länge mi t einem Gemisch aus feinst- bis feinkörnigem Füllstoff und Wasser verfüllt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Hohl räume von Teilflächen des Bruchhaufwe rks des Strebs, z.B. entlang der Abbaustrecken und/oder im Bereich von Querschlägen nach deren Unter- bzw. Überfahrung verfüllt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verfüllen von Teilflächen des Bruchhaufwerks Kohl enreste zur Verhinderung von Sel bstentzündungsbränden isoliert werden.
10. Verfahren nach anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verfüllen von Teilflächen des Bruchhaufwerks Grubenbrände isoliert bzw. erstickt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Einbringen von Bergeversatz verbleibenden unvermeidbaren Resthohiräume, wie Blasschatten oder aufgeblätterte Dachschichten verfüllt bzw. nachversetzt werden.