DE8313354U1

DE8313354U1 - Verschlußkörper zum Absperren von Hohlräumen

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Publication number: DE8313354U1
Application number: DE8313354U
Authority: DE
Original assignee: Weber A Sa Rouhling Moselle Fr
Current assignee: Weber A Sa Rouhling Moselle Fr
Priority date: 1982-05-07
Publication date: 1984-04-19

Description

Gebrauchsmusteran- 03.02.1984

meldung G 83 13 35^.2 G 9055 - rndi

Anm.: A. Weber S.A.

Rouhling/Frankreich

Verschlußkörper zum Absperren von Hohlräumen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschlußkörper zum Absperren von Hohlräumen, der vor allem in Bergwerken Verwendung finden soll. Sie betrifft insbesondere das technische Gebiet der Absperrungen, Dämme und anderen Mittel zum Verstopfen oder Auffüllen von Stollen in Bergwerken.

Die Erstellung von Absperrungen oder anderen Strukturen zum Verstopfen und Ausfüllen von Berwerkstollen erfolgt gegenwärtig allgemein vermittels von Anhydrid, Gips oder expandiertem Schaumstoff. Bei der Herstellung von Absperrungen aus Schaum werden die Stollen vermittels einer oder mehrerer Bretterwände abgesperrt, die im Abstand von etwa einem oder einigen Metern voneinander angeordnet werden. Der so abgeteilte Raum wird mit Schaum gefüllt, wobei entweder ein vorexpandierter Schaum nach Art von Urea-Formol (Harnstoff-Formol) oder ein selbstblähender Schaum nach Art von Phenol-Formol Verwendung findet, der einen luftdichten Verschlußstopfen bildet. Absperrungen aus Anhydrid werden erstellt, indem man zwischen zwei Bretterwände ein Gemisch aus Anhydrid, einem Katalysator und Wasser einführt. Dieses Gemisch erhärtet sehr schnell und bildet einen Block von hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit. Absperrungen dieser Art

verbreiten sich mehr und mehr, da sich die verwendeten Ausgangsmaterialien durch einen sehr niedrigen Gestehungspreis auszeichnen. Jedoch kann der erhaltene Block auf Grund seiner Härte die Decke oder den Boden der Stollen eindrücken, die regelmäßig weniger hart sind als Anhydrid. Absperrungen aus Gips sind ebenfalls allgemein in Gebrauch. Sie werden geschaffen, indem man den Stollen mittels einer Bretterwand dichtend verschließt, und hinter diese Bretterwand ein Gemisch aus Wasser und Gips einführt. Die Mischung wird vermittels einer Gipsmaschine hergestellt und durch Leitungen gepumpt, die eine Länge zwischen 100 und 1 000 Metern haben können und hinter der dichten Wand münden. Der Gips füllt so langsam den leeren Raum und dringt in die Spalten der verwendeten Verkleidungen. Auf diese Art wird eine sehr solide Absperrung geschaffen. Doch bringt dieses Herstellungsverfahren für Absperrungen durch Gipsen notwendigerweise einen aufwendigen unterirdischen Transport von großen Mengen der Ausgangsmaterialien mit sich. Weiterhin ist ein Überschuss von Wasser in dem Gemisch erforderlich, um die Gefahr des Steif v/erde ns und Hartwerdens in den sehr langen Leitungen vollkommen zu vermeiden. Dieses überschüssige Wasser wird beim Aushärten des Gipses nicht aufgenommen. Es schwimmt vielmehr auf und läßt nach seiner Verdunstung an der Oberseite der Absperrung einen nachteiligen Hohlraum entstehen.

Aufgabe der Erfindurg ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verschlußkörper gemäß Anspruch 1.

Der erfindungsgemäße Verschlußkörper besteht aus aufgeschäumten Leichtgips oder Leichtanhydrid mit einer porigen Zellenstruktur. Unter Leichtgips bzw. Leichtanhydrid wird dabei ein Material verstanden, das ein geringeres spezifisches Gewicht hat als der übliche, ausgehärtet Gips bzw. Anhydrid, was durch einen entsprechenden Luftporenanteil in dem Material erreicht werden kann. Ein derartiger Verschlußkörper läßt sich beispielsweise herstellen, indem man den Gips oder Anhydrid mit einem stabilen, wässrigem Schau-n vermischt, der von einem flüssigen Schäummittel und Wasser gebildet wird und vernetzt oder nicht vernetzt sein kann, und das erhaltene Gemisch durch Pumpen oder eine andere Form des Transports zwischen die die Absperrung begrenzenden Wände bringt, wo sich das erhaltene Material abhängig von der jeweiligen Menge des zugesetzten Schaums um einen Betrag zwischen 10% und 300% ausdehnt und in seinem Endzustand einen zellig-porösen Leichtkörper bildet.

Der Verschlußkörper kann erfindungsgemäß einen Luftporenanteil aufweisen, der einer Volumenvergrößerung zwischen 10% und 300% entspricht. In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält der Verschlußkörper überdies einen Harzanteil,der bei seiner Herstellung schaumstabilisierend und vernetzend wirkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

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Pig. Λ die Schnittansieht einer Vorrichtung zur Herstellung von Verschlußkörpern unter Anwendung von Gips;

Fig. 2 die Seitenanschicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Verschlußkorpern auf der Grundlage von Anhydrid.

Ein Verfahren zur Herstellung von Absperrungen aus Leichtgips für Bergwerke besteht darin, den aus dem Vorratsbehälter 1 austretenden Gips in der Mischkammer 2 einer Gipsereimaschine mit einem wässrigen Schaum zu mischen, der aus einer Schäumkammer 3 einer mit einem Lufteinlaß 5 versehenen Vorrichtung 4 austritt. In der Vorrichtung wird ein flüssiges Schäummittel, das aus dem mit einer Dosiervorrichtung versehenen Vorratsbehälter 6 austritt, mit Wasser gemischt, das durch die Versorgungsleitung 7 der Mischkammer 2 herbeigeführt wird. Die erhaltene Mischung wird sodann vermittels der Förderpumpe 8 in Richtung auf die zu errichtende Absperrung gepumpt. Die Vorrichtung 4, die aus der Schäumkammer $ und dem Vorratsbehälter 6 für das flüssige Schaummittel besteht, sitzt auf der Versorgungsleitung 7 der Mischkammer 2 auf uns ist stromauf von der Mischkammer daran angeschlossen. Der wässrige Schaum kann vernetzt oder nicht vernetzt sein, d.h. mit Harzen versetzt sein, oder auch nicht. Ein Zusatz an Harz stabilisiert und verstärkt den Schaum. Im Fall einer Mischung oder Masse auf der Grundlage von Gips ist das mit Wasser vermischte, flüssige Schäummittel vorzugsweise ein Befeuchtungs- oder Benetzungsmittel, das in alkalischer Umgebung einen sehr stabilen Schaum bildet, wie z.B. ein Alkyläthersulfat von Natrium oder ein entsprechendes Produkt.

Soll ein vernetzter Schaum zur Anwendung kommen, so "besteht das Schäummittel vorteilhafterweise aus katalysiertem Urea-Formol (Harnstoff-Pormol), und es wird dem Gips nahe an der zu erstellenden Absperrung "beigemischt.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird also das Anmachwasser durch einen wässrigen Schaum ersetzt, der dank der in seinen Mikro-üläschen eingeschlossenen Luft die Mischung leichter macht und eine Verringerung der zum Einsatz kommenden Gipsmenge zwischen 10% und 50% gestattet. Dies bringt eine entsprechende Kostenersparnis bei den Ausgangsprodukten mit sich, and auch der Transportaufwand unter Tage wird entsprechend verringert.

Die Mischung aus Wasser und flüssigem Schäummittel wird beim Eintritt in die Schäumkammer 3 in Schaum verwandelt. Danach befeuchtet der erhaltene Schaum den trockenen Gips und macht ihn an,sobald er mit ihm in Berührung kommt. Der so angemachte Gips stößt nicht mehr das überschüssige Wasser ab, da letzteres durch die Luftbläschen festgehalten wird.

Man kann aber auch ein vorheriges Anmachen des Gipses mit 80 bis 90% der erforderlichen Wassermenge vorsehen, und dann das restliche Wasser in Form des wässrigen Schaums zusetzen. Das Ganze wird dann in der Mischkammer 2 umgerührt und durchmischt.

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Weiterhin ist es möglich, dem flüssigen Schäummittel wasserlösliche Harze wie z.B. Acrylate oder Polyalkene mit Isozyane t-Endungen zuzusetzen. Man vermittelt so der Mischung eine gewisse Fließfähigkeit und Plastizität.

Der erfindungsgemäße Verschlußkörper kann aus einer unter

porig-zelligen

Volumenvergrößerung um 100% ausgehärteten/Masse auf der Grundlage von Gips mit folgenden Ausgangsbestandteilen bestehen:

100 Teile Gips

60 Teile Wasser
0,06 Teile flüssiges Schäummittel nach Art

von Alkylestersulfat von Natrium.

In einer anderen Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Verschlußkörper aus einer unter Volumenvergrößerung um 50% ausgehärteten, leichtgewichtigen, plastischen Masse auf der Grundlage von Gips mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

100 Teile Gips

60 Teile Wasser
0,06 Teile flüssiges Schäummittel

6 Teile wasserlösliches Harz vom Präpolmertyp M.D.I, (type prepolymere M.D.I.)

Eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung betrifft einen Verschlußkörper bestehend aus einer unter Volumenvergrößerung um

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70% ausgehärteten Masse auf der Grundlage von Gips, die insbesondere zum Torkretieren oder Gunitieren, d.h. für Spritzverfahren mit mörtelartigen Substanzen geeignet ist, mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

70 Teile Gips
60 Teile Wasser

0,06 Teile flüssiges Schäummittel 0,60 r.elle einer Substanz zur Beeinflussung der Strömungsfähigkeit nach Art von Polysaccharid.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Verschlußkörper aus einer unter Volumenvergrößerung um 80% ausgehärteten Masse auf der Grundlage von Gips mit einem vernetzten Schaum und folgenden Ausgangsbestandteilen:

100 Teile Gips
100 Teile Wasser
15 Teile katalysierter Urea-Formol-Schaum

mit einer Trockendichte von 20 kg/m"^/

Ein Verfahren zur Herstellung von Verschlußkörpern auf der Grundlage von Anhydrid ist anhand von Fig. 2 erläutert. Man mischt dabei zwei Bestandteile in einer bekannten Schäummaschine 9> wie sie in der Französischen Patentanmeldung 77 53 beschrieben ist. Der erste Bestandteil ist ein Urea-Formol-Harz in wässriger Lösung, urd der zweite Bestandteil eine wässrige Lösung eines Schäummittels und eines Katalysators

von saurer oder basischer Art. Der erhaltene, vernetzte Schaum wird an Ort und Stelle der Verarbeitung mittels einer Düse 10 durch Verwirbelung dem pulverförmigen Anhydrid zugemischt, das zuvor mit einem pulverförmigen Katalysator vermischt wurde. Das Einspritzen des Schaums erfolgt dabei vorteilhafterweise auf der Achse der Düse, so daß der Schaum von den sich fortbewegenden Anhydridkörnern umgeben und verteilt wird. Das Anmachwasser 11 kann durch die Düse 10 hindurch, aber auch an ihrem Umfang 12 eingespritzt werden. Ein Transport des pulverförmigen, mit seinem gleichfalls pulverförmigen Katalysator vermischten Anhydrids ist über sehr große Entfernungen möglich.

Auf Grund der Tatsache, daß das in Bergwerken verwendete Anhydrid eine Korngröße zwischen 0 und 6 mm aufweist, ist es empfehlenswert, den verwendeten Schaum zu vernetzen, um seine Zähigkeit und mechanische Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und zu verhindern, daß sein Verbund von den großen, schweren Körnern zerstört wird. Zu diesem Zweck verwendet man ein Vernetzungsharz vom Urea-Formol-Typ oder ein entsprechendes Harz.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Verschlußkörper aus einer unter Volumenvergrößerung um 30% ausgehärteten Masse auf der Grundlage von Anhydrid mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

100 Teile Anhydrid mit einer Korngröße j

von O bis 6 mm 1 Teil Katalysator
10 Teile Wasser
6-10 Teile mit Urea-Formol vernetzter Schaum

mit einer Tiockendichte von 20 kg/m .

In einer Abwandlung des beschriebenen Verfahrens ist es auch möglich, die Mischung aus Gips oder Anhydrid und Schaum durch einfaches Umrühren in einem Behälter oder mittels einer Betonmischmaschine herzustellen.

Gemäß einem weiteren Gedanke der Erfindung kann der erfindungsgemäße Verschlußkörper auch als Füllung von Hüllrohren Verwendung finden, die zum Auskleiden und Verpfählen von Gevierten dienen.

Das Aufschäumen des Anhydrids läßt sich auch mittels einer chemischen Reaktion bewirken, bei der ein Gas, und insbesondere COp₁ freigesetzt wird. Dies kann vorzugsweise durch ein Gemisch aus Natriumkarbonat oder Natriumbikarbonat (Soda) und Aluminiumsulfat geschehen. Man erhält so eine zeitlich leicht verzögerte Ausdehnung der Mischung und dadurch eine vollständige Füllung der Absperrung, wobei ein Schwinden oder Schrumpfen vermieden wird. Hierdurch ist es möglich, eine vollkommene Luftdichtigkeit zu erzielen. In einem derartigen Verfahren

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erhält man einen Verschlußkörper, der aus einer ausgehärteten Masse auf der Grundlage von Anhydrid mit folgenden Ausgangsbestandteilen besteht:

100 Teile Anhydrid mit einer Korngröße

von 0 bis 2 mm 1 Teil Katalysator
1 Teil Aluminiumsulfat 0,1 Teile Natriumbikarbonat (Soda) 0-0,06 Teile eines flüssigen Schäummittels

wie Alkyläthersulfat von Natrium.

In dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, durch Veränderung der Menge an dem Gips oder Anhydrid zugemischtem, vernetzten oder nicht vernetzten Schaum Expansionsgrade der Masse zwischen 10% und 30% einzustellen, wobei diese Expansionsgrade der Menge des zugesetzten Schaums proportional sinJ und die mechanische Widerstandsfähigkeit der Masse entsprechend abnimmt. Dadurch können alle möglichen Anwendungsbedingungen in sehr befriedigender Weise abgedeckt werden. Für ein einfaches Füllen eines zu verschließenden Raum wird man einen hohen Expansionsgrad einstellen, wohingegen die Erstellung einer stützenden Struktur mit einem niedrigen Expansionsgrad erfolgen wird.

Abgesehen von dieser Flexibiltät in den Anwendungen, besteht der weitere Voteil, daß die bei der Durohführung des Verfahrens verwendeten Gegenstände auf einfache und schnelle Weise ge-

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- 11 reinigt werden können, indem man sie einfach mit Wasser spült.

Mit dem beschriebenen Verfahren läßt sich ein Verschlußkörper zum Absperren von Hohlräumen in Bergwerken schaffen, der aus aufgeschäumtem Gips oder Anhydrid besteht. Derartiger Schaumgips oder Schaumanhydrid weist ein spezifisches Gewicht auf, das deutlich geringer ist als das von üblichem Gips oder Anhydrid, so daß durch die Erfindung ein Leichtkörper geschaffen wird. Dieser besitzt eine porige Zellstruktur mit ausgezeichneten Stabilitäts- und Dichtungseigenschaften. Der Luftporenanteil des Verschlußkörper-; entspricht der bereits erwähnten Volumenvergrößerung zwischen 10% und 300%. Der Verschlußkörper kann weiterhin einen ihn verstärkenden Harzanteil enthalten, wobei nicht-wasserlösliche ebenso wie wasserlösliche Harze zur Anwendung kommen können; als wasserlösliche Harze seien exemplarisch Acrylate und Polyalkylene mit Isozyanat-Endungen genannt.

Der erfindungsgemäße Verschlußkörper kann weiterhin zur Füllung von Trägern, Stempeln, Portalstützen und ähnlichen Streben dienen, mit denen Schächte und Stollen in Bergwerken abgestützt und ausgekleidet werden. Derartige Streben weisen eine Hohlkörper auf, dessen Mantel vorzugsweise aus Stahl besteht. Der Hohlkörper wild mit einer Masse gefüllt, die eine der angegebenen Zusammensetzungen aufweisen und mit den beschriebenen Vorrichtungen hergestellt sein kann. Nach Erhärten dieser Masse erhält man eine Verbundkörper-Strebe, die relativ leicht und

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- 12 dabei äußerst stabil ist.

Abschließend sei angemerkt, daß die Lehre der Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Naheliegende Abwandlungen sind möglich, insbesondere hinsichtlich der Ausgangsbestandteile der Masse, ohne daß damit der Schutzbereich der Erfindung verlassen würde.

Claims

Gebrauchsmusteranm. G a3>:13-3^."2": -.8^12.1983 Anm.: A. Weber S.A. G 9o55-nral Neue Ansprüche

1. Verschlußkörper zum Absperren von Hohlräumen in Bergwerken, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Leichtkörper aus aufgeschäumtem Gips oder Anhydrid mit einer porigen Zellstruktur ist.

2. Verschlußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Luftporenanteil aufweist, der exner Volumenvergrößerung zwischen 1o % und 3oo % entspricht.

3· Verschlußkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Anteil Harz enthält.

4. Verschlußkörper nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Anteil wasserlöslichen Harzes, z.B. von Acrylaten oder Polyalkylenen mit Isozyanat-Endungen.

5· Verschlußkörper nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer unter Volumenvergrößerung um 1oo % ausgehärteten Masse mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

1oo Teile Gips
6o Teile Wasser

0,06 Teile flüssiges Schäummittel nach Art von Alkylestersulfat von Natrium.

6,. Verschlußkörper nach einem der Ansprüche 1-4, bestehend aus einer unter Volumenvergrößerung um 5o % ausgehärteten Hasse mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

100 Teile Gips

60 Teile Wasser
0,06 Teile flüssiges Schäummittel

6 " Teile wasserlösliche Harze vom Präpolymerty] M.D.I, (type präpolymere M.D.I.).

7· Verschlußkörper nach'einem der Ansprüche 1-4, bestehend aus einer unter Volumenvergrößerung um 70 % ausgehärteten Masse mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

70 Teile Gips
60 Teile Wasser

0,06 Teile flüssiges Schäummittel 0,6 Teile einer die Pließfähigkeit beeinflussenden Substanz nach Art von Polysaccharid.

8. Verschlußkörper nach einem der Ansprüche 1-4, bestehend aus einer unter Volumenvergrößerung um 80 % ausgehärteten Masse mit folgenden Ausgangsbes^aiudteilen:

100 Teile Gips
100 Teile Wasser
15 Teile - katalysierter Urea-Formol-Schaum

. mit einer Trockendichte von 20 kg/m*.

9. Verschlußkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, bestehend aus einer unter Volumenvergrößerung um 30 % ausgehärteten Masse mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

100 Teile Anhydrid mit einer Korngröße von

bis 6 mm

1 Teil Katalysator 10 Teile Wasser

6 - 1o Teile vernetzter Urea-IOrmol-Schaum mit einer

Trockendichte von 20 kg/nr .

10. Verschlußkörpe* nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, bestehend aus einer ausgehärteten Masse mit folgenden Ausgangsbestandteilen:

100 Teile Anhydrid mit einer Korngröße von

0 bis 2 mm 1 Teil Katalysator 1 Teil Aluminiumsulfat 0,1 Teile Natriumbikarbonat (Soda) 0 - 0,06Teile eines flüssigen Schäummittels nach

Art von Alkyläthersulfat von Natrium.

11. Verschlußkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß er das Innere eines Hüllrohres mit der äußeren Form einer Strebe, Portalstütze, eines Trägers oder Stempels ausfüllt.

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