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Vorrichtung zur Entwässerung des Deckgebirges, insbesondere im Tagebau
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwässerung des Deckgebirges, insbesondere
im Tagebau, mittels poröser Rohre aus Füllstoffen und Zement. Derartige Entwässerungsvorrichtungen
wurden bisher meist aus Metallrohren oder Steinzeugrohren hergestellt, deren Wandungen
mit Schlitzen oder Löchern versehen waren. Diese Rohre mußten am Außenmantel mit
einer Kiesschicht besonderer Güte umgeben werden, die man dadurch herstellt, daß
zunächst ein Rohr größeren Durchmessers in das Bohrloch versenkt und dann nach Einbringen
des eigentlichen Brunnenrohres der Zwischenraum zwischen beiden Rohren mit Kies
ausgefüllt und schließlich das im Durchmesser größere Rohr aus dem Bohrloch wieder
herausgezogen wurde. Diese Metall- bzw. Tonrohre haben den Nachteil, daß ihre Filterfähigkeit
bereits nach einigen Wochen nachläßt, weil die Durchflußquerschnitte der Rohre von
den Körnern des umgebenden Kiesmantels teilweise verdeckt und der freie Durchflußquerschnitt
dadurch wesentlich herabgesetzt wird. Die Metallrohre müßten vor dem Abbaggern des
Deckgebirges restlos herausgezogen werden. Hierbei ist aber besonders nachteilig,
daß die mehr oder weniger beschädigten bzw. durchgerosteten Metallrohre in der Deckschicht
sitzenbleiben und beim Baggerschnitt auf die aus Gummi bestehenden Förderbänder
der
Bagger bzw. Fördergeräte gelangen, sich insbesondere an den
Bandübergabestellen in die Bänder einspießen, dort verklemmen und die Bänder beschädigen
oder gar zerstören. Abgesehen von dem reinen Materialverlust wird dadurch der an
sich schon. beträchtliche Mangel an Förderbändern noch weiter verschärft und die
Wirtschaftlichkeit der Betriebe erheblich beeinflußt.
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Man hat auch bereits an Stelle der früher üblichen metallischen Filter
und Steinzeugentwässerungsrohre solche aus Beton vorgeschlagen, die fest miteinander
verbunden werden sollten und daher vor Beginn des Kohlenabbaus aus dem Ge@-birge
nicht herausgezogen werden. konnten. Diese Betonvollrohre und -filter würden zwar
durch den Eingriff der Fördermittel, insbesondere der Bagger, ohne Ausnahme in krümelige
Bruchstücke zerlegt werden und könnten daher keinen Schaden mehr an den Gummibändern
der Bagger- und Fördergeräte anrichten, andererseits ließen sie sich aber auch nicht
wieder verwerten. Da sich bei diesen Entwässerungsbrunnen, ebenso wie bei Metallfiltern,
durchlässige Filterteile mit vollwandigen Rohren abwechseln sollten, wäre die Durchlässigkeit
nur eine beschränkte gewesen. Auf jeden Fall sollten die Filter und Entwässerungsrohre
nach ihrem Einbau in das Gebirge ein fest zusammenhängendes Ganzes bilden, das ohne
Zerstörung nicht in seine einzelnen Bestandteile zerlegt werden konnte.
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Schließlich kennt man sogenannte Steckfilter, die von einem Stollen
aus nach oben vorgetrieben werden und lediglich im Bereich des Bohrkopfes wasserdurchlässig
gehalten sind. Diese Steckfilter bestehen gleichfalls aus Metallrohren. Sie weisen
die den metallischen Filtern anhaftenden Nachteile der geringen Durchflußleistung
in besonders hohem Maße auf und außerdem den schwerwiegenden Nachteil der Gefährdung
der Gummibänder. Starke Belastungen der Filter bewirken eine Durchschleusung von
Schlämmsand, der manchmal ganze Grubenbaue- verschlämmte und dessen Entfernung Schwierigkeiten
und hohe Verluste bereitet. Die Wirkungsweise dieser Steckfilter ist im übrigen
wesentlich verschieden von der Wirkungsweise der im Tagebau meistens verwendeten
Entwässerungsbrunnen oder -fallfilter.
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Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber eine Vorrichtung zur Entwässerung
des Deckgebirges, insbesondere im Tagebau, mittels poröser Rohre aus Füllstoffen
und Zement, bei welcher ein auf seine ganze Länge gleichförmiges Filter verwendet
wird, das aus porösen mittels Falze lose aufeinandergesteckten Betonfilterrohren
besteht. Vorzugsweise enthalten die Falze der Filterrohre ein feinkörniges Hartgestein,
der Mittelteil aber grobes, unregelmäßiges Hartgestein. Es ist überraschend, daß
8o bis ioo m tiefe Entwässerungsbrunnen lediglich durch Aufeinanderstellen verhältnismäßig
dünnwandiger hochporöser Betonfilterrohre gebildet werden können, obwohl der Gebirgsdruck
und der hohe senkrechte Druck des Rohrgewichtes selbst auf ihnen in der Tiefe lastet.
Der Einbau von über 3oo ooo laufende Meter Betonfilterrohren hat in der Praxis gezeigt,
daß sie sich in jeder Beziehung außerordentlich gut bewährt haben. Die sich über
die ganze Länge der Filtersäule erstreckende poröse Beschaffenheit der Betonfilterrohre
wirkt sich günstig auf den Wasser- und Luftaustausch im Gebirge aus. Durch die Beto-nfilterrohre
wird eine hohe Filterwirkung erzielt, die über der bisher gekannten liegt. Die Brunnenleistung
ist sehr groß, obwohl die Umkiesung wesentlich oder ganz gespart werden kann. Von
besonderer Bedeutung ist aber vor allem die Schonung der Gummiförderbänder der Bagger
und Fördergeräte, die durch die lose aufeinandergesteckten Filterrohre nicht mehr
zerschnitten werden können. Außerdem können die lose aufeinandergesteckten Rohrstücke
im Arbeitsstoß, d. h. in der Handschacht- oder Baggerböschung einfach abgenommen
und zur weiteren Verwendung zurückgewonnen werden, woraus sich ganz erhebliche Ersparnisse
ergeben. Schließlich ist ein sehr erheblicher Vorteil, daß die erfindungsgemäß verwendeten
Betonfilterrohre im Vergleich zu den metallischen Rohren oder Steinzeugfiltern schätzungsweise
nur den dritten Teil kosten. und daß somit, von dem Metallverbrauch ganz abgesehen,
jährlich gewaltige Summen in den Kohlenabbaubetrieben eingespart werden können.
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Eine Ausführungsform der Betonfilterrohre nach der Erfindung ist beispielsweise
in der Zeichnung veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Außenansicht eines Betonfilterrohres mit Verbindungsfalz;
Abb.2 gibt einen Querschnitt durch das Rohr nach Abb, i wieder; Abb. 3 stellt einen
Längsschnitt durch das Betonfilterrohr nach Abb. i mit den angrenzenden Rohrstücken
dar.
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Das in der Zeichnung dargestellte Betonfilterrohr besteht aus dem
zylindrischen Mittelteil a und dem an seinem oberen bzw. unteren Ende vorgesehenen
Oberfalz b und Unterfalz c. Bei dem kleinsten Durchmesser derartiger Filterrohre
beträgt die lichte Weite 8 cm und die Wandstärke 1,5 bis 2,5 cm. Die Rohre werden
vorzugsweise in Längen von So cm, bei größeren Durchmessern vcn 75 cm hergestellt.
Wie aus Abb. 3 ersichtlich ist, greift das obere Rohr mit seinem Unterfalz c in
den Oberfalz b des unter ihm stehenden Rohres hinein, wodurch ein fester Zusammenhalt
der ineinandergesteckten Rohre gesichert, zugleich aber auch ein Lösen der Rohre
im Bedarfsfalle sehr erleichtert wird.
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Wie die Ansicht der Abb, i erkennen läßt, besteht die Wand der Rohre
aus einem Haufwerk gebundener Steinkörnungen, wodurch eine sehr gute Durchflußleistung
der Rohre erreicht wird. Die Körnung des Hartgesteins ist verschieden, je nach der
gewünschten Leistungsfähigkeit und den geologischen Verhältnissen des Deckgebirges.
Sie kann in den verschiedenen Richtungen zwischen i und 30 mm schwanken.
Die Körner werden durch das mit ihnen zusammen in die Form gebrachte
Bindemittel
zwar verbunden, es bleiben aber zwischen ihnen noch Hohlräume erhalten, die etwa
40% des gesamten Querschnittes ausmachen. Diese Hohlräume sichern eine hohe Porosität
der Rohre, die trotzdem Druckfestigkeiten von q. bis 30 t je nach Filterdurchmesser
besitzen. Die Falze der Betonfilterrohre werden mit einem feinkörnigen Hartgestein
und Bindemitteln in die Form eingefüllt, um eine hohe Widerstandsfähigkeit derselben
zu erzielen. Gegebenenfalls können die Rohre an ihren Enden durch eine Einlage verstärkt
werden.
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Gegenüber den Steinzeugfilterrohren, die in der Regel in Muffen übereinandersitzen,
besteht noch der Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Betonfilter auch im Außenmantel
glatt sind und dadurch sowohl im Bohrlochdurchm-esser als auch in den dadurch bedingten
Bohrkosten wesentlich gespart wird.
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Beim Einbau der B'etonfilterrohre in das Bohrloch wird in gleicher
Weise wie bei Eisenrohren vorgegangen, d. h. die Rohre werden bis auf 8o m Tiefe
oder noch tiefer in die Erde versenkt, wobei entsprechend Abb. 3 ein Rohr auf das
andere im Falz aufgesetzt wird. Versuche mit diesen neuen Filterrohren haben gezeigt,
daß die Ableitung des Wassers viel besser erfolgt als bei den metallischen Rohren
oder den Steinzeugrohren. Man hat nicht mehr nötig, kostspieligen Kies sehr gleichmäßiger
Körnung zu verwenden, mit dem man diese Rohre umgibt, sondern es genügen Sandarten
oder Kiesarten, die man nicht so sorgfältig auszuwählen braucht und oft an Ort und
Stelle gewinnen kann. Während bei Eisenrohren selbst bei sorgfältigster Auswahl
der umgebenden Kiesschicht ein Durchspülen von Kies oder Sand nicht zu vermeiden
war, findet dies bei den neuen Rohren nicht statt. Es werden außerdem die großen
Nachteile vermieden, welche bezüglich des Verschleißes der wertvollen Gummiförderbänder
der Bagger und Fördergeräte bereits angeführt wurden. Trifft nämlich der Bagger
auf ein solches Betonfilterrohr, so wird der betreffende Teil des Rohres einfach
mit dem Abraum gebaggert und in Bruchstücken über die Gummiförderbänder gefördert,
da man es hier ja nicht wie bei Eisenrohren mit einem in der gesamten Filtersäule
fest zusammenhängenden (verschweißten) Rohr zu tun hat.