DE3941358A1 - Verfahren zum einbringen eines abdichtungsbauwerkes und anordnung fuer die durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Abdichtungs­ bauwerkes unter einer kontaminierten Erdschicht. Die Erfindung betrifft fernerhin eine Anordnung für die Durchführung des Verfahrens. - Erd­ schicht bezeichnet im Rahmen der Erfindung die verschiedensten Forma­ tionen in standfestem Gestein, Mergel, Sandstein u. ä., aber auch weni­ ger standfeste Bodenschichten. Im folgenden wird kurz von Erdschicht und Erde gesprochen, auch wenn es sich um Gestein handelt. Das er­ findungsgemäße Verfahren ist hauptsächlich zum Einbringen eines Ab­ dichtungsbauwerkes oberhalb des Grundwasserspiegels bestimmt, aber nicht darauf beschränkt. Jedenfalls soll das Abdichtungsbauwerk ver­ hindern, daß aus einer kontaminierten Erdschicht ablaufendes Wasser, welches kontaminierende Substanzen mitführt, sich unkontrolliert im Erd­ reich und in geologischen Formationen verteilt. Bei der kontaminierten Erdschicht kann es sich insbesondere um den Boden unter einer Deponie handeln, in den Sickerwasser eintritt, aber auch um eine durch soge­ nannte industrielle Altlasten kontaminierte Schicht.

Um zu verhindern, daß aus einer kontaminierten Erdschicht ablaufendes Wasser sich unkontrolliert im Erdreich oder in geologischen Formationen verteilt, ist es in der Praxis bekannt, von offenen Baugruben aus mit bandsägenartigen Werkzeugen unter der kontaminierten Erdschicht einen Schlitz herzustellen und in den Schlitz verhältnismäßig dicke Kunststoff­ folien einzuziehen. Diese bekannten Maßnahmen sind aufwendig und ins­ besondere in Erdsenkungsgebieten wenig wirksam, weil die Kunststoffolie reißt. Auch sind solche Kunststoffolien bakteriellen Angriffen und da­ durch bedingtem Abbau ausgesetzt.

Andererseits ist im untertägigen Steinkohlenbergbau ein besonderes Ab­ bauverfahren bekannt, nämlich der Langfront-Strebabbau. Der Langfront- Strebabbau dient zum Hereingewinnen von Kohle, die aus dem Streb über angeschlossene Strecken und den Schacht zutage gefördert wird. Dabei wird Versatz, zumeist in Form von Blasversatz, eingebracht. Er besteht aus besonders aufbereiteten Steinen und ist dazu bestimmt, den Hohlraum auszufüllen, der durch das Hereingewinnen und Abfördern der Kohle ent­ standen ist. Das Ausfüllen des Hohlraumes ist erforderlich, um Erdsen­ kungen und übertage sogenannte Bergschäden zu verhindern. Die Be­ triebsmittel für den Langfront-Strebabbau beim Hereingewinnen von Kohle sind sehr weit entwickelt und im modernen Bergbau weitgehend automa­ tisiert. Es gehören dazu Kettenkratzförderer, die zumeist aus mehreren Förderschüssen bestehen, Antriebsstationen und Umkehrstationen sowie eine Schrämmaschine, die auf dem Kettenkratzförderer geführt und ent­ sprechend angetrieben ist. Es gehören dazu aber auch Schreitausbauge­ stelle und die Einrichtung zum Einbringen des Versatzes. Die Automation der entsprechenden Maßnahmen gehorcht den Regeln der modernen Steue­ rungs- und Antriebstechnik. Die Probleme zur Herstellung von Abdich­ tungsschichten unter kontaminierten Erdschichten sind durch die Techno­ logie des Langfront-Strebabbaus im untertägigen Steinkohlenbergbau nicht beeinflußt worden und haben sich unabhängig davon, jedoch unbefriedi­ gend, entwickelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Einbringen eines Abdichtungsbauwerkes unter einer kontaminierten Erd­ schicht anzugeben, welches mit bewährten Maschinen und Einrichtungen unschwer und sicher verwirklicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß unter der Erdschicht fortschreitend mit den Betriebsmitteln eines Langfront- Strebabbaus eines bergbaulichen Untertagebetriebes beim Hereingewinnen von Kohle ein Abdichtungsfeld aufgefahren wird, wobei eine langgestreck­ te Auffahrfront und ein Versatzfeld gebildet werden und der Bereich zwischen Auffahrfront und Versatzfeld von Schreitausbaugestellen gestützt und offengehalten werden, und daß in das Versatzfeld (wie der Versatz beim Hereingewinnen von Kohle) als Abdichtungsbauwerk Abdichtungsbau­ material eingebracht wird. - Es versteht sich, daß die Betriebsmittel des Langfront-Strebabbaus an die speziellen Verhältnisse beim Einbringen des Abdichtungsbauwerkes angepaßt werden können. Das gilt weniger in funktioneller Hinsicht als in bezug auf die Bauhöhe, die niedriger sein kann als beim Hereingewinnen von Kohle. In den meisten Fällen können die Betriebsmittel jedoch unverändert eingesetzt werden.

Die beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen zunächst sicher, daß eine Erdschicht unter der kontaminierten Erdschicht, die eine Schichtdicke oder Mächtigkeit von z. B. einem Meter oder auch wesent­ lich mehr aufweisen kann, entfernt wird und durch einen Abdichtungs­ baustoff ersetzt wird. Im Gegensatz zum Langfront-Strebabbau handelt es sich jedoch nicht um das Hereingewinnen von Kohle. Die dafür be­ kannten Maßnahmen werden eingesetzt, um auf einfache Weise und mit einfachen und bewährten Betriebsmitteln den Hohlraum zu erzeugen, der den Abdichtungsbaustoff aufnehmen soll. Dieser Abdichtungsbaustoff wird in der bewährten Art und Weise eingebracht, mit der im Langfront-Streb­ abbau der Versatz eingebracht wird. Es versteht sich, daß der Material­ transport zu der erfindungsgemäß unterirdisch eingerichteten Baustelle zur Herstellung des Abdichtungsbauwerkes sichergestellt werden muß. Das kann erfindungsgemäß auf verschiedene Art und Weise geschehen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Auffahrfront tunnelartig geschlossene oder offene Bau­ gruben eingerichtet oder mitgeführt werden und daß durch diese Bau­ gruben die beim Auffahren des Abdichtungsfeldes hereingewonnene Erde abgefahren sowie das Abdichtungsbaumaterial herangefahren werden.

Auch die Maschinen und Mannschaften können durch diese Baugruben der Baustelle zugeführt werden. Um diese Baugruben einzurichten oder mitzu­ führen, kann mit Streckenvortriebsmaschinen gearbeitet werden, wie sie im Bergbau üblich sind, aber auch mit Tunnelvortriebsmaschinen.

Wird das Abdichtungsbauwerk wie beschrieben nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellt, so ist es in vielen Fällen hinreichend ab­ dichtend wirksam. Es wird in bezug auf seine Permeabilität entsprechend eingerichtet. Insoweit kann mit verschiedenen Baustoffen gearbeitet wer­ den. Regelmäßig wird im Rahmen der Erfindung mit einem mineralischen Abdichtungsbaumaterial gearbeitet werden. Dabei kann es sich um ein pumpfähiges Abdichtungsbaumaterial handeln, aber auch um ein blasfä­ higes Abdichtungsbaumaterial, welches wie Blasversatz gefördert und ver­ blasen wird. Bei dem Abdichtungsbaumaterial kann es sich z. B. um eine Tonschlämme und/oder um Gips und/oder um Abdichtungsmörtel handeln. Es versteht sich, daß die Abbindezeiten mit den Hilfsmitteln der Bautech­ nik so eingestellt werden, wie es das erfindungsgemäße Verfahren ver­ langt. Auch im Rahmen der Erfindung kann zusätzlich eine abdichtende Kunststoffolie eingebracht werden. Dazu lehrt die Erfindung, daß im Anschluß an die Schreitausbaugestelle Folienspender angeordnet werden, die Kunststoffolienrollen und Einrichtungen zum Abrollen und Führen der Kunststoffolien zum Versatzfeld hin aufweisen, und daß oberhalb des ein­ zubringenden Abdichtungsbaumaterials abdichtende Kunststoffolienbahnen angeordnet werden. Im Rahmen der Erfindung meint das Merkmal, daß im Anschluß an die Schreitausbaugestelle Folienspender angeordnet sind, einen lediglich geometrischen, einen mechanischen oder auch einen funk­ tionellen Anschluß. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, so vorzugehen, daß die Folienspender mit den Schreitausbaugestellen oder von besonderen Anschlußzylinderkolbenanordnungen für die Folienspender bewegt werden. Es versteht sich, daß die Kunststoffolien beim Einbrin­ gen miteinander verschweißt werden können, beispielsweise mit Hilfe von Einrichtungen, die an den Folienspendern vorgesehen sind. Eine bevor­ zugte Ausführungsform ist in diesem Zusammenhang dadurch gekenn­ zeichnet, daß oberhalb der Kunststoffolienbahnen eine Drainageschicht angeordnet, z. B. eine Kiesschicht blasversatzartig eingebracht oder eingeschlämmt und an das Hangende angeschlossen wird. Auf diese Weise entsteht eine Drainageschicht, die Sickerwasser aufnehmen und abführen kann. Im allgemeinen wird man im Rahmen der Erfindung dafür sorgen, daß das Abdichtungsbauwerk mit Gefälle ausgeführt und an Sickerwasser­ gruben oder Sickerwasserkanälen angeschlossen wird. Es versteht sich, daß bei großflächigen kontaminierten Erdschichten mehrere Abdichtungs­ felder nebeneinander und gleichzeitig oder zeitlich nacheinander aufge­ fahren werden können, wobei die Abdichtungsbauwerke aneinander ange­ schlossen werden. Wird beidseits der Auffahrfront mit tunnelartig ge­ schlossenen Baugruben gearbeitet, so werden diese regelmäßig separat abgedichtet, wozu auf die im Tunnelbau bekannten Maßnahmen zurück­ gegriffen werden kann.

Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß erfin­ dungsgemäß auf sehr einfache und sichere Weise unter einer kontaminier­ ten Erdschicht ein Abdichtungsbauwerk eingebracht werden kann. Die Einfachheit und die Sicherheit resultieren aus der Tatsache, daß auf im Steinkohlenbergbau bewährte Technologien zurückgegriffen wird, die zu einem anderen Zweck eingesetzt werden. Gleichzeitig wird die Ab­ dichtung gegenüber bekannten Maßnahmen verbessert, weil im Rahmen der Erfindung das Abdichtungsbauwerk in bezug auf seine Permeabilität ohne weiteres so dicht eingestellt werden kann, wie es die Vorschriften verlangen, selbstverständlich auch absolut permeabilitätsdicht, zumal der Überlagerungsdruck eine Verdichtung bewirkt. Absolut permeabilitäts­ dicht ist insbesondere die Ausführungsform, bei der zusätzlich mit Kunst­ stoffolien gearbeitet wird, die miteinander verschweißt werden. Auch in Erdsenkungsgebieten bleibt die durch das Abdichtungsbauwerk eingerich­ tete Abdichtung erhalten, weil im Abdichtungsbauwerk ein entsprechender Ausgleich stattfindet.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Diese Anordnung ist gekennzeichnet durch einen Kettenkratzförderer mit Antriebsstation und Umkehrstation, eine Auffahrmaschine, eine Mehrzahl von Schreitausbaugestellen, eine Mehr­ zahl von Folienspendern, eine Einrichtung zum Einbringen von Versatz, wobei der Kettenkratzförderer längs der Auffahrfront angeordnet und die Auffahrmaschine an dem Kettenkratzförderer geführt ist, wobei die Schreitausbaugestelle den Kettenkratzförderer nach Maßgabe des Auf­ fahrfortschrittes vorrücken und die Schreitausbaugestelle nachholbar sind, wobei die Folienspender in Richtung der Auffahrfront mehrere Schreitausbaugestelle überbrücken und wobei die Einrichtung zum Ein­ bringen des Versatzes nach Maßgabe des Auffahrfortschrittes arbeitet. Es versteht sich, daß automatische Bedienungs- und Steuerungsmittel, wie sie im Langfront-Strebabbau üblich sind, ohne weiteres eingesetzt werden können, so daß ein weitgehend automatisierter Betrieb möglich ist. In der beschriebenen Weise kann ohne weiteres gearbeitet werden, wenn das Abdichtungsbauwerk in einer Erdschicht oder Formation errich­ tet wird, in der wegen Wasserführung besondere Maßnahmen nicht erfor­ derlich sind. Handelt es sich um das Herstellen eines solchen Abdich­ tungsbauwerkes unterhalb der Grundwasserschicht oder im Bereich der Grundwasserschicht, so kann das erfindungsgemäße Verfahren nichts­ destoweniger verwirklicht werden, sei es durch Abpumpen des Wassers, welches in dem Bereich zwischen Auffahrfront und Versatzfeld eindringt, sei es durch Abdichtung dieses Bereiches und Eindrücken einer geeigne­ ten Flüssigkeit. An den Betriebsmitteln sind in diesem Falle nur gering­ fügige zusätzliche Maßnahmen erforderlich, hauptsächlich im steuerungs­ technischen Bereich, wenn dort mit elektrischen Einrichtungen gearbeitet wird. Diese müssen dann entsprechend gekapselt werden. Im übrigen muß die von der Auffahrmaschine hereingewonnene Erde in einem solchen Fall aus dem abgedichteten Bereich heraus als Schlamm oder Trübe abgeför­ dert werden. Auch dazu stehen entsprechende Fördermittel und sonstige Hilfsmittel zur Verfügung, sie sind beispielsweise im Tunnelbau üblich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungs­ beispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgefahrenes Abdichtungsfeld bei entfernter Deckschicht, aus­ schnittsweise, und

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach Fig. 1 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab.

Bei einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 erkennt man zu­ nächst eine Anordnung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens. Längs der Auffahrfront ist ein Kettenkratzförderer 1 angeordnet, der aus mehreren Förderschüssen besteht. Die Antriebsstation und die Umkehrstation sind nicht gezeichnet. Auf dem Kettenkratzförderer 1 ist eine Auffahrmaschine 2 nach Art einer Schrämmaschine geführt. Sie ist mit einer Schrämwalze 3 versehen. Zur Anordnung gehört fernerhin eine Mehrzahl von Schreitausbaugestellen 4. Die einzelnen Schreitausbauge­ stelle 4 bestehen aus Sohlenbalken 5 und im Ausführungsbeispiel eintei­ ligen Hangendkappen 6 sowie den Stempeln 7 und der Schreiteinrichtung und ggf. einem Schild 8. Die Hangendkappe 6 ist zur Auffahrfront hin verfahrbar und ragt weit in das Versatzfeld hinein. Im Bereich des Ver­ satzfeldes ist eine Mehrzahl von Folienspendern 9 angeordnet. Eine Ein­ richtung 10 zum Einbringen des Versatzes befindet sich ebenfalls in die­ sem Bereich.

Der Kettenkratzförderer 1 ist längs der Auffahrfront angeordnet und die Auffahrmaschine 2 ist auf dem Kettenkratzförderer 1 bewegt. Sie vollführt eine hin- und hergehende Bewegung und die hereingewonnene Erde wird in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles A abgefördert, und zwar zu einer nicht gezeichneten, tunnelartig geschlossenen oder offenen Baugrube. Durch diese Baugrube wird auch das Abdichtungsbaumaterial herangefahren. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Schreitausbauge­ stelle 4 den Kettenkratzförderer 1 nach Maßgabe des Auffahrfortschrittes in Richtung des Pfeiles B vorrücken. Die Folienspender 9 überbrücken in Richtung der Auffahrfront mehrere Schreitausbaugestelle 4, wie in der Fig. 1 verdeutlicht worden ist. Die Einrichtung 10 zum Einbringen des Versatzes arbeitet ebenfalls nach Maßgabe des Auffahrfortschrittes. Man erkennt hier eine Rohrleitung, mit der das Abdichtungsbaumaterial her­ eingebracht und in das Versatzfeld eingebracht wird. Man erkennt aber fernerhin Folienbahnen 11, die von entsprechenden Rollen 12 abgezogen und über Folienstützkästen 13 der Folienspender 9 in das Versatzfeld einlaufen. Drainagebaustoff wurde in den Raum oberhalb der Folienbah­ nen 11 eingebracht. Wenn es die Wasserführung erforderlich macht, kann eine Sammelrinne 14 integriert sein, die mit Drainagerohren 15 versehen ist.

Mit dieser Anordnung kann unter der Erdschicht, die kontaminiert ist, fortschreitend unter Verwendung der Betriebsmittel eines Langfront-Streb­ abbaus eines bergbaulichen Untertagebetriebes beim Hereingewinnen von Kohle ein Abdichtungsfeld aufgefahren werden. Es wird eine langgestreck­ te Auffahrfront gebildet. Es entsteht außerdem das schon erwähnte Ver­ satzfeld. Der Bereich zwischen Auffahrfront und Versatzfeld wird von Schreitausbaugestellen 4 gestützt und offengehalten. Die Schreitausbauge­ stelle 4 werden der Auffahrfront nachgeführt. In das Versatzfeld wird, wie der Versatz beim Hereingewinnen von Kohle, als Abdichtungsbauwerk das Abdichtungsbaumaterial eingebracht, und zwar im Ausführungsbeispiel in Kombination mit abdichtenden Kunststoffolien 11, die miteinander ver­ schweißt werden. Zu diesem Zweck sind die Folienspender 9, wie be­ schrieben, angeordnet.

Claims (10)

1. Verfahren zum Einbringen eines Abdichtungsbauwerkes unter einer kontaminierten Erdschicht, dadurch gekennzeichnet,
daß unter der Erdschicht fortschreitend mit den Betriebsmitteln eines Langfront-Strebabbaus eines bergbaulichen Untertagebetriebes beim Hereingewinnen von Kohle ein Abdichtungsfeld aufgefahren wird,
wobei eine langgestreckte Auffahrfront und ein Versatzfeld gebildet werden und der Bereich zwischen Auffahrfront und Versatzfeld von Schreitausbaugestellen gestützt und offengehalten wird sowie die Schreitausbaugestelle der Auffahrfront nachgeführt werden, und
daß in das Versatzfeld als Abdichtungsbauwerk Abdichtungsbauma­ terial eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß beidseits der Auffahrfront tunnelartig ge­ schlossene oder offene Baugruben eingerichtet oder mitgeführt werden, und
daß durch diese Baugruben die beim Auffahren des Abdichtungsfeldes hereingewonnene Erde abgefahren sowie das Abdichtungsbaumaterial herangefahren werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im Anschluß an die Schreitausbaugestelle Folienspender ange­ ordnet werden, die Kunststoffolienrollen und Einrichtungen zum Abrollen und Führen der Kunststoffolien zum Versatzfeld hin aufweisen, und
daß oberhalb des einzubringenden Abdichtungsbaumaterials abdichtende Kunst­ stoffolienbahnen angeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Kunststoffolienbahnen eine Drainageschicht angeordnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Abdichtungsbauwerk mit Gefälle ausgeführt und an Sicker­ wassergruben oder Sickerwasserkanälen angeschlossen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß mit einem mineralischen Abdichtungsbaumaterial gearbeitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß mit einem pumpfähigen Abdichtungsbaumaterial gearbeitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß mit einem blasfähigen Abdichtungsbaumaterial gearbeitet wird.

9. Anordnung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch,
einen Kettenkratzförderer mit Antriebsstation und Umkehrstation,
eine Auffahrmaschine,
eine Mehrzahl von Schreitausbaugestellen,
eine Mehrzahl von Folienspendern,
eine Einrichtung zum Einbringen von Versatz,
wobei der Kettenkratzförderer längs der Auffahrfront angeordnet und die Auffahrmaschine an dem Kettenkratzförderer geführt ist, wobei die Schreit­ ausbaugestelle den Kettenkratzförderer nach Maßgabe des Auffahrfort­ schrittes vorrücken und die Schreitausbaugestelle nachholbar sind, wobei die Folienspender in Richtung der Auffahrfront mehrere Schreitausbauge­ stelle überbrücken und wobei die Einrichtung zum Einbringen des Ver­ satzes nach Maßgabe des Auffahrfortschrittes arbeitet.

10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Einbau von automatischen Bedienungs- und Steuerungsmitteln, wie im Langfront-Streb­ abbau eines bergbaulichen Untertagebetriebes beim Hereingewinnen von Kohle bekannt.