DE3715720C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Dichtungsmaterialien zur Minderung von Druckluftverlusten bei bergmännischen Vortrieben.

Bei bergmännischen Schildvortrieben in nicht oder nur sehr kurz­ fristig standfesten Böden, aber auch bei standfesten Böden im Grund­ wasser ohne Möglichkeit der Grundwasserabsenkung hat sich die Ver­ wendung von Schilden mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust bewährt. In aller Regel werden bei diesen Schilden im Betriebszustand Flüssig­ keiten mit thixotropen Eigenschaften, im allgemeinen Bentonitsuspen­ sion, verwendet, die durch die Bildung eines sogenannten Bentonit­ kuchens auf der Ortsbrust, der das Einzelkorn im Bodengefüge hält und den Boden membranartig dichtet, durch einen dem äußeren Druck aus Grundwasser und Boden entsprechenden Flüssigkeitsdruck der Stützflüssigkeit die Ortsbrust stabil halten. Wird der Betriebszustand, d.h. der Abbau des Bodens, durch ein Schneidgerät oder die Gewin­ nung des Bodens durch ein Gewinnungsgerät gestört, so ist es not­ wendig, den durch ein Druckschott vom übrigen Schild abgetrennten Abbaubereich zu begehen. Um hier die Störursache erkennen zu können, muß die Stützflüssigkeit abgesenkt und gleichzeitig ein alter­ natives Stützmedium aufgebracht werden. Hierfür wird Druckluft einge­ setzt, die unter Ausnutzung der von der Stützflüssigkeit gebildeten Dichtmembran ein hohes Druckgefälle von vor der Ortsbrust (Abbaube­ reich des Schildes) zu hinter der Ortsbrust (gewachsener Boden) aufweist und damit in der Lage ist, die Ortsbrust zu stützen. Die Be­ aufschlagung der Ortsbrust mit Druckluft bewirkt ein schnelles Aus­ trocknen des Bentonitkuchens, der hierbei Risse bekommt und damit seine Dichtigkeit zeitabhängig verliert. Ohne zusätzliche Maßnahmen wird dadurch das Druckgefälle der Druckluft so gering, daß eine Stützwirkung des Korngerüstes des Bodens entfällt und die Ortsbrust einbricht. Gleichzeitig mit der Abnahme des Druckgefälles nehmen die Druckluftverluste durch Entweichen der Druckluft in den Boden so zu, daß ein Ausbläser, d.h. ein Austreten der Luft an der Geländeober­ fläche, und damit ein Tagbruch eintritt. Um längere Zeit im Abbaube­ reich für die Behebung der Störung gewinnen zu können, wurden bisher alternativ oder auch nacheinander folgende Maßnahmen durch­ geführt: Bestreichen der Ortsbrust mit einer Bentonitpaste, Verlassen des Abbaubereiches und kurzfristige Auffüllung mit Stützflüssigkeit zur Auffrischung der Dichtmembran, Aufkleben von Folien auf die Orts­ brust, Aufsprühen von Bentonitsuspension auf die Ortsbrust (DE-PS 33 14 549), chemische Injektion des Bodens an der Ortsbrust, Ver­ eisung des Bodens an der Ortsbrust. Den ersten vier Verfahren ge­ meinsam ist die Gefahr der zeitabhängigen Austrocknung und der schnelle Anstieg der Druckluftverluste, den beiden letzten die hohen Kosten und großen Zeitverluste. - Ähnlich liegen die Verhältnisse in Druckluftschilden bzw. in Tunneln, die unter Druckluft aufgefahren werden.

Zum Bau von Stollen, Tunneln und Schächten in druckhaftem Gebirge ist es auch bekannt (AT-PS 1 97 851), unter Verzicht auf Holz- und Eiseneinbauten oder Vorrichtungen sofort nach dem Sprengen das aus­ gebrochene Profil mit einer unter Druck aufgetragenen, schnell er­ härtenden Schicht aus Torkret auszukleiden, welches als Bindemittel ausschließlich Zement enthält; eine solche Torkretschicht ist mehr eine Dauerauskleidung als eine temporäre Dichtungsmaßnahme. Entsprechen­ des gilt auch für bekannte pump- und spritzfähige Betonmischungen zur Herstellung von statischem Beton (DE-AS 15 71 395, AT-PS 2 75 389). Bekannt ist es ferner (DE-OS 26 13 075), ein äußerst rasch härtendes Gemisch, das einen äußerst rasch härtenden CaSO₄ -haltigen Zement, mindestens eine Emulsion aus der Gruppe bituminöse Emul­ sionen, Kautschuklatices und Harzemulsionen, Wasser und gegebenen­ falls eine Emulsion vom Clay-Typ sowie Zuschlag- oder Füllstoffe in Form von Sand und kurzen Fasern enthält, für die Erzeugung gestalt­ fester Körper, z. B. plattenartiger Gleiskonstruktionen bzw. als Ver­ gußmasse einzusetzen, die auch einen Schutz gegen ein Eindringen von Wasser bietet; auch ist es bekannt (DE-PS 33 02 440), Dachbe­ schichtungen sowie Wand- und Bodenabdeckungen durch Aufbringen einer Beschichtungshaut aus einer einen feinkörnigen Ettringitbildner und Wasser enthaltenden Beschichtungsdispersion zu erzeugen; diese beiden letztgenannten Maßnahmen haben aufgrund des ganz anderen Verwendungszweckes die eingangs geschilderten bergmännischen Probleme einer Lösung bisher nicht zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei bergmännischen Vortrie­ ben Druckverluste durch Auftragen von Dichtungsmaterialien zu min­ dern. Solche Dichtungsmaterialien müssen die unterschiedliche Tragwir­ kung des Bodens ausgleichen und eine schnelle Festigkeits- sowie Dichtigkeitswirkung entfalten können und eine hohe Elastizität bzw. geringe Rißneigung aufweisen, und zwar auch unter hohen Differenz­ drücken (über 1 bar). Außerdem müssen die Dauerhaftigkeit der Dicht­ wirkung und eine einfache Nachbesserbarkeit gegeben sein. Darüber hinaus müssen solche Stoffe gesundheitsunschädlich, umweltverträglich und nichtbrennbar bzw. schwer entflammbar sein.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus Patentan­ spruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen findet man in den weiteren Pa­ tentansprüchen.

Das Auftragen des Dichtungsmörtels erfolgt nach den bekannten Ver­ fahren des Trocken- oder Naßspritzens mittels Spritzbetonmaschinen, Druckluft und Düsen. Die Zusätze werden entweder direkt dem Anmach­ wasser zugegeben oder in der Düse dem Mörtel zugesprüht. Die Düsen sind in der Regel von Hand zu führen. Bei mechanisierten Vortrieben, insbesondere bei Schilden, besteht die Möglichkeit der festen Installa­ tion.

Weitere Dichtungsmaterialien, die ohne verteilende Tragwirkung sind, können allein, aber auch auf den erwähnten Dichtungsmörtel als Trägermaterial aufgebracht werden. Das Auftragen erfolgt hier mit Pumpen und Düsen, die je nach Material besondere Eigenschaften auf­ weisen müssen, z.B. bei Heißbitumen Beständigkeit gegen Hitzeein­ wirkung bis zu 250°C oder bei Bitumenlatexemulsionen Beständigkeit gegen Druck von bis zu 10 bar über dem Überdruck im Arbeitsbereich. Bei den Dichtungsmaterialien auf Bentonit- und Polyurethan- bzw. Epoxidharzbasis werden die Einzelkomponenten vor der Düse vermischt. Beim Kaltspritzauftrag der Bitumenlatexemulsion wird der Härter un­ mittelbar beim Austritt aus den Düsen in den Sprühstrahl eingegeben. Auch hier erfolgt die Düsenöffnung von Hand oder bei mechanisierten Vortrieben aus fest installierten Düsen.

Claims (6)

1. Verwendung von (a) Dichtungsmörtel aus Bindemittel und Sand einer Körnung bis 8 mm im Gewichtsverhältnis 1:3 bis 1:5 sowie Wasser und bezogen auf das Bindemittelgewicht 1 bis 10 Gew.-% Schnellbinder­ zusätzen und 1 bis 20 Gew.-% hydrophobierenden sowie plastifizieren­ den Zusatzmitteln, wobei das Bindemittel aus einem Anhydrit in Form von α- oder β-Gips und bezogen aui das Gesamtfeststoffgewicht des Dichtungsmörtel aus weniger als 10 Gew.-% Zement besteht, und/oder von (b) Dichtungsmaterial auf Kohlenwasserstoffbasis in Form von Bitumen, das mit einem Latexzusatz im Gewichtsverhältnis 6:1 als Wasseremulsion angemacht ist, der weniger als 10 Gew.-% Zement bei­ gegeben sind und die unter Beigabe eines Härters kalt versprühbar ist, und/oder von (c) Dichtungsmaterial auf Bentonitbasis mit bezogen auf das Bentonitgewicht weniger als 10 Gew.-% ein- oder zweikomponentiger Polymere in Form von Polyacrylsäureestern, Polyacetalen oder Poly­ äthylen und/oder von (d) mit einem Lösungsmittel angemachten Dich­ tungsmaterial auf ein- oder zweikomponentiger Polyurethan- oder Epoxidharzbasis zum jeweils getrennten Auftragen auf Ausbruchsflächen zur Minderung von Druckluftverlusten bei bergmännischen Vortrieben.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Schnellbinderzusätze des Dichtungsmörtels (a) solche auf Aluminat- oder Silikatbasis sind.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die hydrophobierenden oder plastifizierenden Zusatzmittel des Dichtungsmörtels (a) solche auf der Basis von einkomponentigen Polymeren, Kautschuk, Latex oder Mikrosilikaten sind.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Dich­ tungsmörtel (a) Bewehrungsfasern in Form von Glas-, Asbestersatz­ stoff- und/oder Kunststoffasern beigegeben sind.

5. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Härter des Dichtungsma­ terials (b) aus einer Kalziumchloridlösung besteht.

6. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die ein- oder zweikomponenti­ gen Polymere des Dichtungsmaterials (c) bezogen auf den Bentonitge­ alt in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% zugemischt sind.