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Verfahren zum Schutze gegenWassereinbrüche und zur Sümpfung von Gruben
mit Kalksteinliegendem, bei dem Beton von Übertage her durch Bohrlöcher eingeführt
wird Gruben, bei denen das Liegende, z. B. des Kohlenflözes, von einem aus Triaskalkstein
oder -dolomit bestehenden Becken gebildet wird, sind der ständigen Gefahr des Wassereinbruches
aus dem Liegenden und infolgedessen der Gefahr des Ersaufens ausgesetzt. 1n dem
erwähnten Gestein bilden sich nämlich durch die Einwirkung der Niederschlagsgewässer
Höhlen, Hohlräume, Spalte, die mit Wasser gefüllt sind, dessen Druck nach der Tiefe
mehr und mehr zunimmt, und sobald sich der unter dem Niveau dieser Gewässer geführte
Bergbaubetrieb einem derartigen Hohlraum, Spalt o. dgl. zu sehr nähert öder ihn
sogar erschließt, dringt das Wasser in die betreffende Grube hinein.
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Falls die Menge und der Druck des eindringenden Wassers nicht übermäßig
groß ist, kann der Bergbaubetrieb in der betreffenden Grube durch Anwendung der
üblichen Arten der Entwässerung, namentlich des Auspumpens sowie evtl. der örtlichen
Zementierung der Wassereinbruchsstelle und deren Umgebung, auch nach dem Wassereinbruch
noch aufrechterhalten werden; insbesondere bei in größerer Tiefe befindlichen Flözen
wird jedoch die Grube von Wasser in einer so gewaltigen Menge und mit so großem
Druck überflutet, daß die betreffende Grube rettungslos ersäuft. In einer derartigen
Grube bleibt meistens wertvolles Material in großer Menge zurück, das bisher infolge
des Ersaufens als endgültig verloren gegolten hat, so daß schon aus diesem Grunde,
aber auch mit Rücksicht auf die sonstigen Gefahren und Verluste, die die normalen
Begleiterscheinungen eines derartigen Ersaufens bilden, außerordentlich große technische
und wirtschaftliche Interessen damit verknüpft sind, Mittel zu schaffen, die geeignet
sind, dem Ersaufen von in einem Becken aus mit Wasser gesättigtem Kalkstein und
Dolomitgestein unter dem Wasserniveau arbeitenden Gruben wirksam vorzubeugen bzw.
derartige, evtl. bereits ersoffene Gruben von neuem betriebfähig zu machen.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Lösung des obigen, bisher noch
nicht gelösten technischen Problems.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis des Erfinders, daß das Kalksteinliegende
von den Höhlen, Hohlräumen, Spalten (deren Vorhandensein an sich ebenso bekannt
ist wie ihr Wasservorrat und sein Verhalten bei Liegenddurchbrüchen) nicht systemlos
und schwammartig durchwoben ist, sondern daß es unter der Sohle des Flözes in einer
verhältnismäßig
geringen Tiefe von etwa 3o bis 40 in einer derartigen
Verkarstung unterworfen war, als dessen Ergebnis das Liegende des Bergreviers von
in bestimmten, Richtungen fließenden Karstbächen durchkreuzt wird, die im Falle
eines Wassereinbruches in die tiefer liegenden Gruben nicht nur die Niederschlagsgewässer,
sondern außerdem auch jene Wassermassen hinein- bzw. ableiten, die von den Flüssen
oder Bächen der Erdoberfläche der Umgebung ständige Nachspeisung in durch Auspumpen
nicht erschöpfbarer Menge erhalten.
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Auf Grund der obigen Erkenntnis besteht nun die Erfindung darin, daß
von Übertage her durch Bohrlöcher Beton in. die den Liegendkalk durchziehenden wasserführenden
Klüfte selbst, und zwar vor oder nach Beginn der Abbauarbeiten, eingeführt wird.
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Das Abschließen von wasserführenden Klüften durch Einführen von Zement
und Beton ist an sich wohl bekannt, und es ist auch bekannt, ersoffene Gruben mit
Liegendkalk durch Einführen von Beton durch Bohrlöcher von Übertage her abzudämmen.
Das Neue besteht demgegenüber darin, daß beim erfin-, dungsgemäßen Verfahren mit
dem eingeführten Beton von der Seite des Liegendkalkes her die Ouelle des Einbruchswassers
selbst verstopft wird, indem durch eingeführten Beton die verkarstet gewesene obere
Schicht des Liegendkalkes entkarstet wird. Auf diese Weise wird die Grube gegen
Wassereinbrüche für ihre ganze Lebensdauer mit vollkommener Sicherheit geschützt,
da durch die Entkarstung des Liegendkalkes im Bereiche der Grube die Ouelle des
Einbruchswassers vernichtet wurde, während bei den bekannten Verfahren die mit Wassereinbruch
ständig drohende Wasserquelle im Liegendkalk unversehrt bleibt. Im Vergleich zu
dem bekannten Abdämmen bietet das Verfahren gemäß der Erfindung auch den Vorteil,
daß die Entkarstung des Liegendkalkes vorbeugend schon durchgeführt werden kann,
bevor noch mit den Abbauarbeiten überhaupt begonnen wurde.
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Die Erfindung soll ausführlicher an Hand der Zeichnung erläutert werden,
deren Abb. i als Anwendungsbeispiel des neuen Verfahrens nach der gebrochenen Linie
i-i der Abb. z einen teilweisen und schematischen Schnitt eines Kohlenbeckens veranschaulicht,
dessen Liegendes aus verkarstetem Kalkstein besteht, während Abb.2 die schematische
Draufsicht zu Abb. I zeigt. ` In Abb. i bedeutet A das Kohlenflöz, Al einen durch
-den Schacht I erreichbaren Förderstollen, A2 die mit dem Wetterschacht K verbundene
Wetterstrecke, E das Deckgestein oder Hangende des Kohlenflözes A, C das aus Kalkstein
o. dgl. bestehende beckenförmige Liegende der Kohlenlagerstätte, das von einem oder
von mehreren Karstbächen D durchkreuzt wird, und B bedeutet eine sandige lettige
Schicht, die man in vielen Fällen zwischen dem Flöz A und dem eigentlichen Liegenden
C eingelagert findet.
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Wie aus Abb. i zu ersehen ist, arbeitet dieses Köhlenbergwerk tief
unter dem Niveau des Karstwassers, so daß, falls durch den Bergbaubetrieb das Profil
des Karstbaches D oder einzelne Abzweigungen desselben sich zu sehr nähern oder
aber erschlossen werden, wie dies in Abb. i z. B. bei A4 angedeutet wurde, das Karstwasser
an dieser Stelle mit großem Druck in-die Grube einbricht.
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Gemäß der Erfindung wird die durch einen derartigen Wassereinbruch
ersoffene Grube dadurch wieder betriebfähig gemacht, daß der Karstbach D von Übertage
her durch Tiefbohrung erschürft und dann durch ein oder mehrere Tiefbohrlöcher FI,
F2 hindurch mittels Versatzmaterials verstopft wird.
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Wie dies auch auf der Zeichnung angedeutet wurde, können sich die
Bohrlöcher F1, F2 von der Wassereinbruchstelle A4 auf größerer, evtl. mehrere hundert
Meter betragender Entfernung befinden, und diese Tiefbohrlöcher dringen in entsprechender
Tiefe in das unter dem Flöz A befindliche Liegende C selbst hinein.
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Das durch das Tiefbohrloch F1 eingeführte Versatzmaterial dringt infolge
seines Eigengewichtes in den Karstbach D hinein, dessen Wasserströmung dann die
allmähliche Verstopfung des Baches ebenfalls befördert, indem diese Strömung daran
mitwirkt, das Versatzmaterial in den siphonartigen Windungen des Karstbaches bis
zu einem gewissen Niveau, z. B. bis zur Höhe D,., hochzuheben; wird hierauf Versatzmaterial
durch das Tiefbohrloch F,. auch weiter noch eingeführt, dann verstopft dieses Material
allmählich den oberen Teil des Karstbaches, der sich über der Einmündungsstelle
D2 des Bohrloches F,, auf der Zeichnung rechts,» befindet und in Abb. i wegen Platzmangels
nicht mehr dargestellt werden konnte. Zur wirksameren Verstopfung des Karstbaches
D *kann das Versatzmaterial in die Bohrlöcher evtl. auch mit künstlich erhöhtem
Druck, z. B. mittels der an sich bekannten Zementpumpen, hineingepreßt ,'erden.
, Zum Verstopfen können Sand, Kieselstein oder ein sonstiges, jeweils zur Verfügung
stehendes Versatzmaterial Verwendung finden, das vom Karstwasser nicht gelöst wird
und dem eine beliebige Zementart, z. B. Portlandzement, Aluminiumzement, zugesetzt
werden kann. Da die Verstopfung derartiger Karstbäche große Materialmassen beansprucht,
wird die verhältnismäßige Menge des angewendeten
Zementzusatzes
zweckmäßig niedrig, z. B. im Verhältnis i : io, gewählt.
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Infolge Verstopfung des Karstbaches D wurden jene Gruben des Bergreviers,
in denen ein Wassereinbruch noch nicht stattgefunden hat, präventiv der vorher drohenden
Gefahr des Wassereinbruches. entzogen, während in jenen Gruben, in denen, wie z.
B. an der Stelle A4, ein Wassereinbruch bereits stattgefunden hat, der weitere Wasserzufluß
entweder ganz aufgehoben oder aber auf eine Menge und einen Druck reduziert wurde,
daß es nunmehr möglich geworden ist, zur völligen Entwässerung die hierzu normal
üblichen Methoden, das Auspumpen sowie evtl. die örtliche Zementierung der Wassereinbruchsöffnung
A4 und deren Umgebung, anzuwenden. Dabei kann man, da infolge des vorherigen Verstopfens
des Karstbaches D Wassereinbrüche großen Umfanges nicht mehr zu befürchten sind,
auch in der Weise vorgehen, daß man durch im Bergbau übliche Arbeitsweisen unter
das Kohlenflöz A und die evtl. vorhandene sandige, lettige Zwischenschicht B vordringt
und mittels besonderer Stollen G und H (Abb. r) jene Höhlen, Risse, Spalte
usw. kleineren Umfanges aufsucht, auf die die dichtende Wirkung des Verstopfens
des Karstbaches D von der Seite der Tiefbohrlöcher F1, F2 sich evtl. nicht voll
erstreckt hat, so daß die Verstopfung bzw. Abdichtung dieser Höhlen o. dgl. nunmehr
von der Seite des Kohlenflözes und unter demselben wirksam durchgeführt werden kann.