DE3413602C2

DE3413602C2 - Verfahren zum Versetzen der Hohlräume eines Bruchfeldes

Info

Publication number: DE3413602C2
Application number: DE3413602A
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: 1986-04-24
Also published as: ZA852633B; DE3413602A1

Abstract

Der insbesondere im Steinkohlenbergbau durchgeführte Bruchbau bringt neben den als Folgeerscheinungen zu verzeichnenden Bergschäden besondere Probleme hinsichtlich der Ausgasung und Wetterführung mit sich. Diese Schwierigkeiten werden vermieden durch Nachversetzen der Hohlräume, in dem die Hohlräume des Bruchhaufwerks mindestens teilweise mit einem Gemisch aus feinst- bis feinkörnigen Füllstoffen, beispielsweise Elektrofilterasche und Wasser gefüllt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versetzen der Hohlräume eines Bruchfeldes von untertäglgen Grubenräumen beim Strebbau des Steinkohlenbergbaus.

Beim Abbau flözartiger Lagerstätten, z. B. von Steinkohlenflözen 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 Geblrgsbewegung die Druckeinwirkung 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 Gewinnung- und der Ausbautechnik In den letzten zwei Jahrzehnten nicht Schritt halten können, so daß trotz erheblicher nachteiliger Folgen wie Bergschaden, teufenbedingte Druck- und Klimaverhältnisse sowie die Unterbringung der Berge aus fördertechnischen und wirtschaftlichen Gründen Immer mehr der Bruchbau bevorzuEt wurde.

Insbesondere das Einbringen von Blasversatz Ist für den heute vollmechanisierten Streb nur ab einer bestimmten Mächtigkeit - von zur Zelt ca. 1,8 m- praktisch gelöst. Dabei hat es sich für den Steinkohlenbergbau als äußerst zweckmäßig erwiesen, wie aus dem Glückauf-Forschungsheft 44 (1983), Seite 199-204 zu entnehmen ist, zur Erzielung eines frühtragenden Blasversatzes hoher Dichte Wäscheabgänge zu verwenden und diesen Fein- bzw. Feinstkorn hinzuzumischen, damit der eingebrachte Versatz ein möglichst geringes Porenvolumen aufweist, wobei das Porenvolumen durch Einrütteln des Versatzes weiter verkleinert wird. Als feinkörnige Stoffe, die sich zur Versatzbeimischung gut eignen und die in ausreichender Menge vorhanden sind, zählen neben Flotationsabgängen auch Elektrofilterasche.

Allerdings bereitet das Einbringen des Versatzes in der stark geneigten Lagerung zusätzliche Schwierigkeiten, da die Versatzböschung nicht stabilisiert werden kann. Das Einbringen von Blasversatz fordert sowohl untertage als auch übertage einen hohen Arbeits- und Materialaufwand und setzt für die Bewältigung des großen Durchsatzes und für die Bereithaltung einer entsprechenden Infrastruktur viel Transport- und Bunkerkapazitäten voraus. So 1st man im wesentlichen aus Kostengründen auf den sogenannten Bruchbau übergegangen, bei weichem die Dachschichten des ausgekohlten Raumes Im Gefolge des Abbaus planmäßig zu Bruch geworfen werden. Durch die Volumenvergrößerung des geschütteten Haufwerks Sorten die durch Abbau und zu Bruch gehen der Dachschichten entstandenen Hohlräume verfüllt und dem Haupthangenden damit ein neues Auflager gegeben werden.

Diese Aufgabe wird allein durch das geschüttete Haufwerk allerdings nicht gelöst, so daß der Druckbeanspruchung des überlagernden Gebirges nicht annähernd in vollem Umfang entgegengewirkt werden kann.

Neben den damit verbundenen, als Folgeerscheinung zu bezeichnenden Bergschäden stellen die beim Bruchbau verbleibenden Hohlräume jeder Größe besondere Probleme hinsichtlich der Ausgasung und der Wetterführung dar. Des weiteren wird dadurch die Entstehung von Selbstentzündungsbränden begünstigt.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt. In Verbindung mit dem Bruchbau ein Verfahren zu schaffen, welches unter Vermeidung der obengenannten Nachtelle die Möglichkeit schafft, das Absenken der Hangendschichten einzuschränken und damit auf einfache und kostengünstige Welse die bereits genannten Folgeschäden sowie gleichzeitig unabhängig vom Absenken der Hangendschichten die durch verbleibende Hohlräume auftretenden Schwierigkelten zu vermelden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hohlräume des Bruchhaufwerks mindestens teilweise mit einem Gemisch aus feinst- bis feinkörnigen Füllstoffen und Wasser verüllt 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 beispielsweise Elektrofllterasche verwendet, wobei der Feststoffgehalt des Feststoff-Wasser-Gemisches 50 bis 70 Vol.-% beträgt.

Im Rahmen der Erfindung Ist vorgesehen, das Elcktrofllterasche-Wasser-Gemlsch mit Zuschlagstoffen, beispielsweise Flotationsbergen, feinkörnigen Bergen oder

beispielsweise auch Gipsschlamm aus der Rauchgasentschwefelung zu versetzen, um bei einer eventuellen (irollanwcndung Ober die entsprechenden Mengen an Füllstoffen zu verfügen.

Erfindungsgemäß soll der Füllstoff durch den hydrostatischen Druck der Schachtsäule und/odei mittels Dickstoffpumpen über Bohrlöcher, verlorene Rohre oder auch Schlauchleitungen und Austragssonden In den Bruchraum eingepreßt werden. Die erforderlichen Bohrlöcher können aus den Abbaubegleitstrecken des Bauflözes, ajis streckenb·" -achbarten Flözen, aus Querschlägen oder aus anderen, günstig gelegenen Grubenbauen angesetzt werden. Die Bohriöcher können verrohrt und entsprechend abgedichtet werden. Eventuell können Bohrlöcher, die ursprünglich für die Gasabsaugung vorgesehen waren, im Nachhinein für das Nachversetzen verwendet werden. Des weiteren können aus dem Streb heraus verlorene Rohre in den Bruchraum eingebracht oder Schlepprohre am Schreitausbau befestigt werden, die über entsprechende Verteilerleitungen mit dem Gemisch beaufschlagt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt das Bruchhaufwerk als tragendes Skelett, das durch die möglichst frühzeitige Verfüllung der verbleibenden Hohlräume von der Auflastung der oberen Hangendschichten nicht mehr zusammengedrückt werden kann.

Das erfindungsgemäß zum Nachversetzen vorgesehene Gemisch wird in einem ihlxotropen Zustand in die Hohlräume des Bruchhaufwerks eingepreßt. Der Feststoffgehalt des Füllstoff-Wasser-Gemisches soll 50 bis 70 Vol.-% betragen. Nach der Abgabe von Überschußwasser an die naturtrockenen Berge wird der Füllstoff fest. Eine Belästigung des Abbaubetriebes durch abgefiltertes Überschußwasser soll weitgehend vermieden werden. Das dichte Einschließen der großen Berge des Bruchhaufwerks In eine Masse von feinst- bis feinkörnigen Füllstoffen - Im Sinne des neuen Verfahrens genügt für die Stabilisierung der zur Abböschung neigenden Bergesrhüttung. Für die Hohlraumsanler.ng genügt das Verfüllen im Sinne des Verfahrens, wenn damit einer Druckbeanspruchung des überlagernden Gebirges entgegenwirkt 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 sov'e zur Stabilisierung der Bruchberge beiträgt. Darüber hinaus Ist ein besonderer technischer Fortschritt in dem teilweisen Nachversetzen des Bruchhaufwerks, beispielsweise zum Schutz von unter- bzw. überbauten Streckquerschlägen oder sonstiger Grubenbaue zu seilen. Bei Bedarf 1st nur der Strebsaum zum Schutz der Abbaubegleitstrecken oder aber nur die Endphase eines Strebes zur Stabilisierung des Bruchhaufwerks für das Rauben der Ausbaueinheit nachzuversetzcn. Unabhängig von der Einschränkung des Absenkens der Hangendschichten ist das Nachversetzen des Bruchhaufwerks auch zur Verbesserung des Verhaltens von zum Ausbrechen neigender Hangendschichten, ζ. 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 dorn Streb anzuwenden.

Auch das Nachversetzen von eingebrachtem Versatz, vor allem In der geneigten Lagerung hinsichtlich der Stabilisierung der Versatzböschung bzw. zur Verdichtung des Bergeversatzes ist als besonderer technischer Furtschritt 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 Grubeubränden 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 zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die schematisierte Darstellung zur Durchführung des Nachversetzens eines Bruchfeldes In Verbindung mit einem Strebbau und

Flg. 2 ein Ausführungsbeispiel in schematisierter Form zur Durchführung des erfindungsgemäßen Nachversetzens.

In der in Flg. 1 in schematisierte i^:orm dargestellten Draufsicht auf ein offengelegtes Bruchie¹ i i ist ein Streb 2 mit dem entsprechenden Strebförderer 3 sowie der entsprechende Schildausbau 12 wiedergegeben. Die Abbaurichtung ist durch den Pfeil A angedeutet. Der aus einem Feststoff-Wasser-Gemlsch bestehende Füllstoff wird mittels Dickstoffpumpen 9 in den Abbaustrebbegleitstrecken 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 aas Bruchfeld 1 eingebracht. Es ist jedoch vorstellbar, die erforderlichen Bohrlöcher 6 aus anderen, dem Bruchfeld 1 naheliegenden Grubenbauen zuzuführen.

In dem In Flg. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Gemisch in einem Behälter 8 mit einem Rührwerk angemischl und über eine Kolbenpumpe 9 sum 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 Kesselwagen erfolget). Alternativ kann der Feststoff auch pneumatisch, beispielsweise über Dammausbaustofftransporteinrichtungen, 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 Übertageanlage zusammenzusetzen. Eine derartige Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist in der schematisierten Darstellung In Fig. 2 angedeutet. L/er Füllstoff wird übertage in einem Bunker 13 gelagert und von dort aus 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 Untertageberelth ist die Verwendung einer Schachtdruckleitung sowie weiterer Transportrohrleitungen und Rohrwetehen zu den entsprechend angeschlossenen Verbiauchern erforderlich. Je nach Entfernung vom Schacht und dem verfügbaren Druck sind Zwischenpumpstatlonen sowie eine Pumpanlage arr. Austragsort als eigentliche Versatzpumpen erforderlich.

Das Gemisch besteht aus feinst- bis feinkörnigem Füllstoff, beispielsweise Elektrofllterasche und Wasser. Die Elektrofllterasche kann mit Wasser zu einem Gemisch

mit hohem Feststoffgehalt verarbeitet werden. Der Feststoffgehalt des Füllstoff-Wasser-Gemlsches beträgt rund 50 bis 70 Vol.-%. Elektrofllterasche sedlmenilert gut und gibt das Überschußwasser schnell ab. Das hochkonzentrierte Gemisch kann mit Dickstoffpumpen gut s verpumpt werden.

Die Hohlräume von Bergeschüttungen werden von dem Gemisch bei entsprechendem Feststoffgehalt komplett ausgefüllt. Die Wasseraufnahmefähigkeit der Berge kann das Überschußwasser des Gemisches aufnehmen. Das völlige Verfüllen von Bergeschüttungen mit einem aus Elektrofllterasche und Wasser bestehenden Gemisch führt *u einer äußerst geringen Zusammendrückbarkelt, die bei 6 bis 8% der ursprünglichen Flözmächtigkeit Hegt. Dieser Wert gewinnt an Bedeutung, wenn man die Zusammendrückbarkelt einer nlchtverfüllten Bergeschüttung zugrundelegt, die bei mindestens 40% !legt, und beispielsweise be! Blasversat? immerhin noch ca. 30% beträgt.

Das Elektrofllterasche-Wasser-Gemlsch erhält nach kurzer Zelt ohne Zugabe von Bindemitteln eine genügende Standfestigkeit, um nicht abzuböschen. Bei der hohen Feststoffkonzentration kann das Elektrofllterasche-Wasser-Gemlsch ohne Bindemittel In Rohr- und Schlauchleitungen nach einer Standzelt von Tagen wieder angepumpt werden. Dadurch wird ein praktisches Arbeiten mit Verteilerleitungen Im Abbau möglich. Das Spülen der Leitungen Ist nur bei längeren Unterbrechungen nötig. Das Fehlen von Bindemitteln ermöglicht das Reinigen der Strebeinrichtungen sowie eventueller Leitungen, Schläuche und Armaturen. Das Nachversetzen verbessert die Arbeltsbedingungen Im Abbaubereich durch staubfreies Einbringen des Versatzes und durch die Vereinfachungen hinsichtlich der Betriebseinrichtungen.

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1	Bruchfeld
2	Streb
3	Strebförderer
4, 5	St rebbegleltstrec ken
6	Bohrlöcher
7	Leitung
8	Behälter und Rührwerk
9	Kolbenpumpe
10	Leitung
11	Schleppleitungen
12	Schildausbau
13	Bunker
14	Fördermittel
15	Mischer
16	Silo
17	Pumpe
18	Leitung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Versetzen der Hohlräume eines Bruchfeldes von untertäglgen Grubenräumen beim Strebbau des Steinkohlenbergbaus, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume des Bruchhaufwerks mindestens teilweise mit einem Gemisch aus feinst- bis feinkörnigen Füllstoffen und Wasser verfüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff beispielsweise Elektrofllterasche verwendet wird, wobei der Feststoffgehalt des Füllstoff-Wasser-Gemisches 50-70 Vol.-« beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Füllstoff feinst- bis feinkörnige Ergänzungsstoffe, beispielsweise Flotationsberge, hinzugefügt werden.

4. Verfairen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, day das Füllstoff-Wasser-Gemisch belspielsweise mittels Pumpen und/oder unter Anwendung des hydrostatischen Druckes der Schachtsäule über Bohrlöcher, vertorene Rohre, Schlauchleitungen und Sonden In den Bruchhohlraum eingepreßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 2s zeichnet, daß das Füllstoff-Wasser-Gemisch von mehreren Seiten, d. h. von den den Bruchraum umgebenden und/oder naheliegenden Hohlräumen in den Bruchraum eingebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dall das Füllstoff-Wasser-Gemisch vom Streb her über verlorene Rohie und/oder über mit dem Schreitausbau verbundene Schlepprohre in den Bruchraum eingebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume des Bruchhaufwerks nur In der Endphase des Strebes über dessen gesamte Länge mit einem Gemisch aus feinst- bis feinkörnigem Füllstoff und Wasser verfüllt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Hohlräume von Teilflächen des Bruchfeldes des Strebs, z. B. entlang der Abbaustrekken und/oder im Bereich von Querschlägen nach deren Unter- bzw. Überfahrung verfüllt werden.

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