DE4332422C1 - Verfahren zur Horizontalentwässerung von überkippten Böschungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Horizontalentwäs­ serung zur Reduzierung von Wasserzuflüssen in Kippen, vor­ rangig im Bergbau.

In Tagebauen ist es notwendig, den Grundwasseranstieg in Kippen zu steuern, insbesondere dann, wenn der Grundwasser­ anstieg schneller als der Verhiebsfortschritt dieser Kip­ penböschungen vor sich geht oder der Tagebau kurz- oder langfristig stillgelegt bzw. beendet wird. Neben horizonta­ len Entwässerungsverfahren werden in der Praxis vorrangig vertikale Entwässerungsverfahren und sogenannte Abdich­ tungsverfahren angewendet. In der Regel werden im Tagebau vertikale Entwässerungsanlagen eingesetzt, wie Filterbrun­ nen, Filterlanzen, Sammelbrunnen, Gravitationsbrunnen und Schluckbrunnen. Prinzipiell können diese vertikalen Entwäs­ serungsanlagen trocken oder naß gebohrt hergestellt werden. Der Nachteil der Herstellung von Bohrungen im Trockenbohr­ verfahren ist, daß durch die vertikale und oszillierende Bewegung der Futterrohrtouren im unmittelbaren Kontaktbe­ reich zwischen diesen und den durchbohrten Gebirgsschichten eine verdichtete Zone entsteht, die die Permeabilität der Bohrungswand herabsetzt. Bei der Herstellung von Bohrungen in Spülbohrverfahren entsteht, bedingt durch die Infiltra­ tion der Spülflüssigkeit ins Gebirge und hervorgerufen durch den im Bohrloch herrschenden hydrostatischen Über­ druck, eine Filterkruste an der Bohrlochwand. Sowohl die Filterkruste als auch die verdichtete Zone wirken gegenüber dem der Bohrung zuströmenden Grundwasser abdichtend und setzen die Leistungsfähigkeit der vertikalen Wasserfas­ sungsanlagen herab. Dies führt dazu, daß infolge der Fil­ trationswiderstände Restwasserstände im Grundwasserleiter verbleiben, so daß das eigentliche Ziel der Entwässerung nur zum Teil erreicht wird. Die Beseitigung dieser Hinder­ nisse ist sehr kostspielig und zeitaufwendig.

Bei dem Abdichtungsverfahren verhindern Dichtungswände den Wasserzufluß aus dem gewachsenen Gebirge in die Kippe, wäh­ rend Dichtungsschleier, aus gering durchlässigem Material bestehend, sowohl auf dem Kippenliegenden als auch auf Kip­ penböschungen oder Kippenbermen angeordnet sein können. Die von der Stärke und dem Durchlässigkeitsbeiwert des Dich­ tungsmaterials abhängige Wirkung dieser Dichtungselemente ist nicht absolut, es wird nur eine Reduzierung des in die Kippe eindringenden Wassers erzielt. Im Bergbau werden aber auch offene Wasserhaltungen unter Berücksichtigung der spe­ ziellen geologischen Verhältnisse angelegt. Dies kann ein­ mal durch Anbringen von Schlitzgräben am Rand der Kippe oder durch Grabensysteme, die am tiefsten Punkt des Tage­ baues angelegt werden, geschehen. Dabei wird das in den Erdboden einsickernde Wasser gesammelt und abgeleitet. Auch eine Absaugung über Rohre und Schläuche mittels Pumpen ist möglich. Bei diesem Verfahren ist jedoch eine zusätzliche Sicherung der Böschungen des Stauraumes notwendig, auch wird das umliegende Gebirge nicht entwässert.

Bei den horizontalen Entwässerungsverfahren muß unterschie­ den werden zwischen Rohr- oder Strangdränagen, Flächendrä­ nagen und Horizontalbohrungen. Drähnrohre können z. B. aus Plaste, Keramik oder Textilien sein, werden in unterschied­ licher Art und Weise in künstlichen Gräben oder Dränschäch­ ten einzeln oder gebündelt horizontal bzw. steigend oder fallend verlegt und haben die unterschiedlichsten Formen. Nachteil der Rohrdränagen ist, daß sie bei einem hohen Feinkornanteil des Kippenbodens nicht mehr verlegt werden können sowie nur eine örtlich begrenzte Wirksamkeit haben. Bei Mischbodenkippen werden häufig Flächendränagen aus einem Gemenge von Sand und Kies geschüttet, wobei die Dicke der Schicht mindestens 5 m betragen muß. Auch Kunststoffe werden schon als Flächenfilter in Form von Matten einge­ setzt. Nachteil dieser Dränageart ist, daß keine Regulie­ rung entsprechend der Wasserabgabe des Kippenmaterials er­ folgt.

Auch ist die Aufnahmefähigkeit des Versickerungshorizontes begrenzt. In der Praxis werden deshalb oft die Rohr- und Flächendränagen kombiniert. Dabei wurde jedoch festge­ stellt, daß an den Kontaktflächen zwischen Dränrohr, Drän­ fläche und Kippenboden Widerstände auftreten, die den mög­ lichen Volumenstrom in der Gesamtdränage bemessen. Der Ab­ riß von Dränagen ist ein weiteres Risiko und führt zur un­ kontrollierten Bewässerung der Kippe an der Abrißstelle. Bekannt ist auch, Böschungen horizontal zu entwässern und das austretende Wasser in einem Graben oder Sammelrohr ab­ zuleiten. Sowie aber diese Böschungen überkippt werden, wird die Böschung nicht mehr entwässert und das Wasser dringt in die Kippe ein.

Insgesamt muß eingeschätzt werden, daß die bekannten Ver­ fahren keine vollständige Entwässerung sichern. Bereits ge­ ringe Restwassermengen können aber zu erheblichen Betriebs­ erschwernissen führen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, Was­ serzuflüsse aus einer überkippten Böschung in eine Kippe vor dem Austreten zu fassen, abzuleiten und somit zu redu­ zieren, damit den Grundwasserwiederanstieg in der Kippe ab­ zuschwächen und die Standsicherheit der Kippenböschung wäh­ rend des Tagebaubetriebes und nach dessen Beendigung zu gewährleisten und möglichst zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs dargelegten Merkmale der Erfindung gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß sowohl kurzfristige Entwässerungsschwer­ punkte, wie das Überwinden von Muldenstrukturen oder sai­ sonbedingte Stillegungen des Verkippungsbetriebes, ebenso entspannt werden, als auch langfristige Situationen, wie z. B. Stundung von Betrieben und Offenhalten von Rand­ schläuchen.

Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel der Abriegelung von Zuflüssen zu einer Förderbrückenkippe gemäß der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die Schnittdarstellung des Entwässerungssystems,

Fig. 2 den Lageplan der Entwässerungsanlage.

An der Basis des die Kippe bewässernden Kohleflözes 1 wer­ den Horizontalbohrungen 2 geteuft. Diese Horizontalbohrun­ gen 2 können von der Böschung 8 aus fächerförmig im Liegen­ den des wasserführenden Horizontes eingebracht werden. Das Wasser fließt zunächst frei aus der Horizontalbohrung 2 aus und wird so lange wie möglich in einem Graben 3, der zwi­ schen der Böschung 8 und der Kippe 4 angeordnet ist, abge­ leitet. Dieser Graben 3 trägt selbst gleichzeitig zur Ent­ wässerung der Kippenbasis bei. Vor dem Überkippen des Bohr­ loches wird dieses mittels dem Rohrstutzen 5, der in das Bohrloch geschoben und an den Rändern z. B. durch Ton abge­ dichtet wird, in ein unmittelbar an der Böschungskante ver­ legtes Sammelrohr 6 eingebunden, das das Wasser in Verkip­ pungsrichtung ableitet. Die Rohrleitung wird so lange wie notwendig entsprechend der Verkippung mitgeführt. Wird das System nicht mehr benötigt, erfolgt das Blindsetzen des Sammelrohres 6. Durch den sich jetzt aufbauenden Gegendruck im Rohrsystem erfolgt, zeitlich verschoben, die Speisung der Kippe im ursprünglichen Bereich der Bohrungen.

Will man dies verhindern, so kann über die nach Übertage verlegte Steigleitung 7 auch jetzt noch Wasser aus dem Sys­ tem weiter abgepumpt werden. Alternativ ist es möglich, daß z. B. über gezielte Versickerungen eine Wasserableitung er­ folgt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Horizontalentwässerung von überkippten Bö­ schungen, wobei die wasserführende Schicht einer Böschung von der zur Kippe hin offenen Böschung aus mittels Horizon­ talbohrungen entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Horizontalbohrungen austretende Wasser in einen so lange wie technologisch möglich offenen, zwischen Bö­ schung und Kippe gelegenen Graben bei gleichzeitiger Ent­ wässerung der Kippenbasis abgeleitet wird und vor der Über­ kippung des Grabens die Horizontalbohrungen in ein auch nach der Überkippung der Böschung das Wasser sicher ablei­ tendes Sammelrohr fest eingebunden werden.