DE4032557A1 - Verfahren und vorrichtung zur handhabung von baustoffen des untertagebetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Handhabung von Baustoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere ist Ge­ genstand der Erfindung der Transport verpackter Baustoffe. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf ein derartiges Verfahren für Baustoffe des Un­ tertagebetriebes.

Baustoffe im Sinne der Erfindung sind insbesondere solche, die sich als Beton oder Mörtel zu Ausbau- und Bergbauzwecken verwenden lassen. Beton wird im Untertagebetrieb beispielsweise im sogenannten Durchspritzverfahren bei der Erneuerung des defor­ mierten Streckenausbaus in Stahl des Untertageberg­ baus eingesetzt. Mörtel kann hydromechanisch mit Niederdruck zur nachträglichen Verfestigung der Bergepacklage verwendet werden, wobei der Verzug vorher auf seiner Innenseite durch Spritzmörtel abgedichtet wird. Die vielfachen Einsatzmöglichkei­ ten derartiger Baustoffe, insbesondere des Spritz­ betons sind damit jedoch nicht erschöpft. Für den Tunnelbau kommt Spritzbeton, insbesondere als end­ gültiger Ausbau in Betracht, der ebenso wie im Bergbau häufig als Anker-Spritzbeton-Ausbau einge­ setzt wird.

Die stoffliche Zusammensetzung der Zuschläge und damit des Baustoffes richtet sich nach dem jeweili­ gen Einsatzfall, jedoch kommen Kies und Sand, aber auch Abfallstoffe wie Aschegranulat und Elektrofil­ terasche in Betracht. Als Zement dienen bei der Herstellung von Spritzbeton unter anderem bislang Hochofen- und Portlandzemente HOZ 35/45 L und PZ 35 F. Für viele Einsatzfälle muß der Baustoff früh bis sofort tragend sein. Dann werden Abbindebeschleuni­ ger hinzugefügt. Das Ausbringen des Baustoffes er­ folgt entweder im Trocken- oder im Naßverfahren mit Hilfe einer an der Verwendungsstelle aufgestellten Spritzmaschine. Während bei dem Trockenverfahren der fertige Baustoff trocken durch die Rohrleitung zur Austragdüse transportiert und dort mit Wasser und Schnellbinder vermischt wird, muß bei hydrome­ chanischer Förderung der Baustoff in eine Mischkam­ mer eingebracht werden, bevor er als Dichtstrom in einer Rohr- bzw. Schlauchleitung weiter gefördert wird.

Fertigbaustoffe als Sackware werden auch zu zahl­ reichen Stollen der Untertagebetriebe, der übertä­ gigen Industriebetriebe und im Bau für Mauerungen, Fundamente u.ä. bei Verarbeitung im Beton- oder Mörtelmischer eingesetzt. Der Transport des Bau­ stoffes zur Verwendungsstelle muß auf die sehr ver­ zweigten Transportwege, die zur Verfügung stehenden Transportsysteme und die unterschiedlichen örtli­ chen Voraussetzungen Rücksicht nehmen. Daher sind unterschiedliche Transportverfahren bekannt. Die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, geht von einem schienengebundenen Transportverfah­ ren aus, bei dem der Baustoff als feuergetrockneter Fertigmörtel bzw. -beton entweder in 30-50 kg-Säc­ ken oder in Großgebinden (sogenannten big-bags mit Inhalten von 0,25 bis 1 m³) transportiert wird. Das big-bag-Verfahren ist billiger als der Transport von gesacktem Fertigbeton, der gebündelt und palet­ tiert auf Palettenwagen oder in Förderwagen bzw. Einschienenhängebahnenwannen bis zur Verwen­ dungsstelle gebracht wird (Thierse "Spitzbeton in Strecken und Schichten der Bergbau AG Lippe" Glück­ auf 121 (1985) Nr. 14 1076, 1090 insbesondere S. 1081 re. Sp. übergreifend S. 1082).

Das als bekannt vorausgesetzte Handhabungsverfahren verlangt für die Verpackung und den Transport al­ lerdings die Trocknung der Zuschlagstoffe mit hohem Energieaufwand, um eine vorzeitige Reaktion des Bindemittels, vor allem des Zementes durch Eingehen einer Verbindung mit Wasser zu verhindern, die zur vorzeitigen Hydratation des Baustoffes führt. Das Verfahren ist deswegen besonders unwirtschaftlich, weil der mit der Feuertrocknung unter hohem Ener­ gieaufwand ausgetriebene Wassergehalt während des Mischvorganges oder an der Düse einer den Baustoff austragenden Rohrleitung wieder hinzugefügt werden muß. Ein Großteil der Kosten entfällt auf die Feu­ ertrocknung. Außerdem ist die Feuertrocknung mit einer erheblichen CO₂-Emission verbunden, die mit Rücksicht auf den Klimahaushalt zunehmend als schädlich erkannt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Her­ stellungs-, Verpackungs- und Transportverfahren zu schaffen, das Energie einspart und CO₂-Emissionen weitgehend vermeidet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Die auf ihn zurückbezogenen Un­ teransprüche enthalten weitere Merkmale des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß der Erfindung läßt sich der Zuschlag natur­ feucht in Großgebinden transportieren, weil der Ze­ ment sowie etwaige Abbindebeschleuniger und andere Zusätze zum Baustoff, die das Abbinden beeinflussen und insbesondere beschleunigen in wasserdichten Tochterbehälter untergebracht sind. Hierbei wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die bishe­ rige Verarbeitungsmethode - insbesondere auch unter Verzicht auf eine aufwendige Dosierung des Binde­ mittels an der Verwendungsstelle - dadurch garan­ tiert, daß Großgebinde und Tochterbehälter bei fa­ brikmäßiger Vordosierung der erforderlichen Anteile von Zuschlagstoff und Bindemittel gleichzeitig ent­ leert werden, wobei jedoch der Einfluß der Naturfeuchtigkeit des Zuschlages bis zum Mischer bzw. der Spritzmaschine weiter ausgeschaltet bleibt. Dadurch kann die Naturfeuchtigkeit beim Wasserzuschlag Berücksichtigung finden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat auf diese Weise den Vorteil, daß auf die Feuertrocknung der Zu­ schlagstoffe völlig verzichtet werden kann. Hier­ durch ergibt sich eine geringe bzw. keine Staubent­ wicklung, was vom Grad der Naturfeuchtigkeit des Zuschlages abhängt. Abgesehen von den eingesparten Energiekosten wird die CO₂-Emission vermieden, wel­ che durch die Trockung des Zuschlages bisher einge­ treten ist.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so geführt, daß die Klein- und Großgebinde äußerlich nicht geändert werden müssen. Derartige Gebinde können deswegen das Raumangebot beim Transport und an der Verwendungsstelle optimal nutzen. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umgibt nämlich der naturfeuchte Zuschlag den Ze­ ment, der gegen die Zuschläge abgeschlossen gehal­ ten wird. Die wesentlich geringere Zementmenge wird vorzugsweise konzentrisch im Auslaufstrom des Zu­ schlages abgegeben, so daß der übliche Aulaufstut­ zen bei Großgebinden seine Abmessungen beibehalten kann.

Die Erfindung kann jedoch auch verhältnismäßig größere Mengen an Zement und den eingangs bezeich­ neten Zusätzen bewältigen. Das geschieht mit den Merkmalen des Anspruches 3. Hierbei kann das Volu­ men eines oder mehrerer Tochterbehälter praktisch beliebig vergrößert werden, ohne daß das Konzept eines Großgebindes, welches Zuschläge und Zement gleichzeitig aufnimmt und transportiert verlassen werden muß.

Die Erfindung bietet jedoch noch eine zweite Lösung der gestellten Aufgabe. Diese geht ebenfalls von dem Transport feuergetrockneten Baustoffes aus. Überlicherweise erfolgt dies kontinuierlich pneuma­ tisch aus einem übertägigen Silo durch eine abge­ stufte Rohrleitung bis zu einem untertägigen Silo, der einen wesentlich geringeren Inhalt als der Übertagessilo aufweist und der Einsatz programmier­ barer Steuerungen (Mikroprozessoren) zur Optimie­ rung der Zentralversorgungsanlagen. Hierbei kann wahlweise der Weitertransport in Förderwagen mit Seitenentleerung zur Übergabe an eine Hubschnecke und Betonpumpe oder in schienengebundenen Großsilo­ wagen mit pneumatischer Entleerung erfolgen (Thierse a. a. O.).

Bei diesem Verfahren wird die gestellte Aufgabe er­ findungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst. Hierbei wird ebenfalls durch die Trennung des naturfeuchten Zuschlages von dem Zement eine vorzeitige Hydratation des Baustoffes verhindert, indem diese beiden Stoffe bzw. Stoffgemische in je einer Rohrleitung eines Rohrleitungspaares nach ihrer Einschleusung parallel bis zur Verwendungs­ stelle gefördert werden, bevor sie ebenso wie bei der ersten Aufgabenlösung gemeinsam und gleichzei­ tig ausgetragen und ihre Auslaufströme vor dem Mi­ scher bzw. der Spritzmaschine zusammengeführt wer­ den. Erforderlichenfalls wird eine Wirbelkammer vorgeschaltet.

Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vor­ teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung einer Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand zweier Ausführungsbeispiele, die in den Figuren der Zeich­ nung wiedergegeben sind. Es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer, schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wo­ bei das Gebinde als Sack mit Zement als Bypaspackung wiedergegeben ist und

Fig. 2 eine demgegenüber abgeänderte Ausfüh­ rungsform als big-bag-Großgebinde.

Das in Fig. 2 wiedergegebene Gebinde (1) umfaßt einen Behälter (2) mit einem Auslaufstutzen (3). Der Behälter kann auf seinem in die Behälterwand integrierten Deckel (4) einen Einlaufstutzen (5) aufweisen, der für den Transport verschlossen wer­ den kann. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Behälter nur mit seiner oberen Öffnung gezeichnet. Im Hinblick auf das hohe Gewicht der Zuschlag­ stoffe, die bei (6) angedeutet sind und das Gebinde (1) ausfüllen ist das flexible Material des Behäl­ ters im allgemeinen ein Gewebe, das mit Kunststoff verstärkt ist. Am oberen Ende des Behälters (2) be­ finden sich Aufhängelaschen (7, 8), die zum Füllen und Entleeren des Behälters an der Verwen­ dungsstelle benötigt werden. Gegebenenfalls kann der Behälter einen Innenliner aus Kunststoffolie aufweisen, wenn die Behälterwände geschont werden sollen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 enthält das Ge­ binde (1) einen Tochterbehälter (9), welcher in den Behälter (2) eingebracht und von dem eingefüllten Zuschlag (6) umgeben ist. Der Tochterbehälter (9) endet an einem Schlauch (10). Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist der Schlauch (10) abgeknickt, so daß der Tochterbehälter verschlossen ist. Der Tochterbehälter besteht aus einem Foliensack, dessen Folie oben bei (11) zusammengerafft und ge­ bündelt ist. Der Schlauch (10) dient dazu, nach dem Öffnen des Behälters (2) des Großgebindes (1) an der Verwendungsstelle den Auslauf des Toch­ terbehälters im Bypass zum Auslauf des Behälters (2) zu führen. Deswegen endet die Mündung (12) des Tochterbehälters (9) an der Mündung (13) des Behäl­ ters (2) .

Man kann sich jedoch die Fig. 1 als handlichen Fertigbeton/-mörtel-Sack vorstellten wie er für Kleinverbraucher in Baumärktten erhältlich ist und auch im Bergbau unter Tage eingesetzt wird. Zu­ schlag und Bindemittel - dieses im Bypas - werden, im richtigen Mischungsverhältnis dosiert, in ge­ schlossenen Säcken getrennt verpackt, als Zwil­ lingspaket zusammengeführt und an der Verwen­ dungsstelle nach Aufreißen der Säcke in den Mischer entleert.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden insgesamt vier Tochterbehälter (14 bis 17) verwendet. Die Tochterbehälter (14 und 16) befinden sich innerhalb des Behälters (2) des Großgebindes (1). Die Toch­ terbehälter (15 und 17) sind außerhalb des Innen­ raumes des Behälters (2) angebracht, jedoch so, daß sie an der jeweiligen Außenwand (18) bzw. (19) des Großgebindes (1) angeordnet sind, so daß diese Be­ hälterwände mit dazu verwendet werden, den Zement wasserdicht gegenüber dem Zuschlagsstoff (6) zu halten.

Jeder der Behälter (14 bis 17) ist mit einem By­ passauslaufschlauch versehen, der bis zur Mündung (13) des Auslaufstutzens (3) reicht. Die Auslaufschläuche sind gemeinsam mit dem Stutzen (13), wie bei (20) schematisch in Fig. 2 darge­ stellt abgebunden und können daher an der Verwen­ dungsstelle zusammen mit dem Auslaufstutzen (3) ge­ öffnet werden.

Im Betrieb werden übertage die Gebinde (1) mit dem Zuschlag gefüllt, wobei im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Füllung der Tochterbehälter (14 bis 17) vor oder nach dem Einfüllen des Zuschlages (6) ge­ schieht. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann der Tochterbehälter (9) außerhalb des Großgebindes (1) gefüllt und vor oder zusammen mit dem Zuschlag in den Behälter (2) eingebracht werden. Nachdem das Großgebinde (1) wie beschrieben verschlossen worden ist, wird es zur Verwendungsstelle des Baustoffes gebracht. Dort werden der Behälter (2) und die Tochterbehälter (9) bzw. (14 bis 17) gleichzeitig freigegeben, so daß Zement und Zuschlag gleichzei­ tig auslaufen, sich aber erst im Mischer bzw. in einer Spritzmaschine vermischen. Auf diese Weise wird verhindert, daß eine vorzeitige Hydratisierung des Baustoffes vom Einfüllort bis zur Verwendung eintritt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Handhabung von Baustoffen, die im wesentlichen aus Zuschlägen und Zement bestehen mit Hilfe von Gebinden, in die unter Vermeidung vorzeitiger Hydratation der Baustoff abgefüllt, mit den Gebinden transportiert und an der Ver­ wendungsstelle in einen Mischer oder eine Spritzmaschine entleert wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zuschlag naturfeucht in das Gebinde und der Zement in wenigstens einen Toch­ terbehälter des Gebindes abgefüllt werden, der während des Transportes gegen den Zuschlag feuchtigkeitsdicht abgeschlossen gehalten wird, und daß das Gebinde und sein Tochterbehälter vorzugsweise getrennt entleert werden, wobei die Auslaufströme des Zuschlages und des Zementes vor oder in dem Mischer bzw. der Spritzmaschine zusammengeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tochterbehälter gegen den ihn umge­ benden naturfeuchten Zuschlag feuchtigkeitsdicht abgeschlossen gehalten wird und der Auslaufstrom des Zementes im Auslaufstrom des Zuschlages ge­ führt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tochterbehälter unter Verwendung eines Teils der Behälterwand des Großbehälters gegen die naturfeuchten Zuschläge feuchtigkeits­ dicht abgeschlossen gehalten wird und die Aus­ laufströme von Zuschlag und Zement parallel ge­ führt werden.

4. Verfahren zum Transport von Baustoffen des Un­ tertagebetriebes, die im wesentlichen aus Zu­ schlägen und Zement bestehen und mit Hilfe von Rohren, in die unter Vermeidung vorzeitiger Hy­ dratation der Baustoff abgefüllt und trans­ portiert wird, worauf er an der Verwendungs­ stelle in eine Misch- oder eine Spritzmaschine entleert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag naturfeucht und der Zement übertage in je eine Rohrleitung eines Rohrleitungspaares eingeschleust und parallel bis zur Verwendungs­ stelle untertage gefördert werden, an der sie gemeinsam und gleichzeitig ausgetragen werden, wobei die Auslaufströme des Zuschlages und des Zementes vor dem Mischer bzw. Spritzmaschine zu­ sammengeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei der getrennten Entleerung von Ge­ binde und Tochterbehälter die Behälter gleich­ zeitig entleert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Gebinde und Tochterbehälter ge­ bündelt transportiert werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Großgebinde (1), dessen Behälter (2) wenigstens einen Tochterbehälter (8) mit einem Bypass-Auslaufschlauch (10) aufnimmt, dessen Mündung (12) an der Mündung (13) des Großgebin­ des (1) endet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekenn­ zeichnet daß der den Bypass bildende Auslauf­ schlauch (10) im Behälter (1) untergebracht und bis zur Entleerung durch Abknicken verschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den Bypass bildende Auslauf­ schlauch durch Abbinden am Auslaufstutzen (3) des Großgebindes (1) bis zur Entleerung ge­ schlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Inhalte von Gebinde und Toch­ terbehälter der Dosierung des Baustoffes ent­ sprechen.