EP0087125A2 - Verfahren zum Abdecken von geologischen Formationen sowie Wetter- und Branddämmen - Google Patents
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
- E21F17/103—Dams, e.g. for ventilation
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of the main claim.
- weather or fire protection dams made of wood or mineral material are usually erected, which, however, have gross leaks, especially in the transition areas dam - butt and dam - roof.
- the loss of weather is exacerbated by loosening and thus permeability of the surrounding mountains.
- the leaks on the dam itself are usually sealed by applying mortar or urea-formaldehyde foams. With mountain movements, however, cracks can easily occur in the coating, especially when using mortar, so that the dam is no longer tight.
- great weather losses occur in the construction of pillar piers in that the coal pile of the construction site to be ventilated is permeable to the neighboring building.
- DE-PS 10 82 876 describes a method for sealing weather or fire dams by simultaneously spraying on a latex dispersion and a precipitant, as a result of which an air- and liquid-tight film is applied.
- the flame resistance of this film is unsatisfactory.
- the disadvantages described can be avoided by simultaneously spraying the latex dispersions onto the area to be covered with a dry hydraulic binder using compressed air.
- the cement acts as once Koagulierun g sstoff for dispersion and, in addition as a means for solidifying the respective cover.
- a goalie device in which the hydraulic binder is conveyed with compressed air and, instead of water, the aqueous rubber or plastic dispersion is added through nozzles at the outlet end of the conveyor tube, so that a mixture of binder is obtained from the conveyor tube and dispersion is sprayed.
- the rubber content can be varied within wide limits. Fractions of up to 50% by weight, based on cement or other hydraulic binders, are readily possible; 5 to 20% by weight solids content of the dispersion are preferred. If the rubber content is low, it may be necessary to add water to the dispersion so that the amount of water required for the hydraulic setting process is available.
- devices can be used as they are designed for the normal gate cleaning process.
- the originally radial bores of the nozzle are changed in a tangential direction. This measure ensures uniform moistening of the mixture of the binder with latex and the inevitable rebound of the binder from the sprayed surface is reduced to a minimum.
- the type of dispersion to be used depends on the type of cement used. Experience has shown that Portland or blast furnace cement is used as a binding agent or appropriately composed quick binder preferably cationic or amphoteric latexes, while when using alumina cement or appropriately composed quick binders predominantly anionic or aninoic / nonionic latexes are used.
- latices and plastic dispersions are suitable for the process, due to the particularly high flame-retardant requirements for use in hard coal mining, latices are only suitable if they have a high halogen content, preferably latices based on poly-2-chlorobutadiene or copolymers 2-chlorobutadiene and dichlorobutadiene. If there is no fire risk, e.g. B.
- dispersions e.g. B.
- Binders especially cements, with particularly short setting times, namely from 10 to 150 min, preferably 30 to 90 min - measured according to DIN 1164 - are used.
- Liche surfactants in amounts up to 0.2 to 1% and too anionic or anionic / non-anionic latex surfactants with corresponding properties.
- the dispersions should be readily flowable and their solids content should be 30 to a maximum of 70% by weight.
- a rapid dam was built by spraying an elastic covering with the help of a goalie device with an average thickness of 20 mm against a fly wire mesh, which was stretched over the entire cross-section.
- the hydraulic binder consisted of alumina cement with a setting time of 60 minutes.
- the plastic dispersion consisting of a 58% polychloroprene dispersion (Baypren Latex B). was added to the cement in a ratio of 9: 1 (binder: dispersion).
- the original amount of weather of 850 m 3 / min immediately decreased behind the cover to 4 m 3 / min, whereby a pressure drop between the tunnel area in front of and behind the Schnelldamm of 520 Pa was established. Even if the pressure drop increased to 1,020 Pa or 2,450 Pa due to increased fan output, the amount of weather behind the cover did not rise above 5 m 3 / min or 11 m3 / min.
- a new dam was set with a gate scraper, sprayed concrete containing latex consisting of amphoteric polychloroprene latex on the one hand and a mixture of granular to powdery fireclay and Portland cement with a setting time of 60 min in a ratio of 3: 1 on the other hand, applied with an average thickness of 25 mm .
- the amount of weather decreased to 0.5 m 3 / min and did not exceed 1.2 m 3 / min even after 2 months.
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Abdecken von geologischen Formationen sowie Wetter- und Branddämmen mittels wässriger Kautschuk- und/oder kautschukartiger Dispersionen werden diese über separate Rohrleitungen gleichzeitig mit einem trockenen hydraulischen Bindemittel mittels Druckluft auf die abzudeckende Stelle aufgedüst, wobei das hydraulische Bindemittel eine Abbindezeit von 10 bis 150 min, vorzugsweise 30 bis 90 min (nach DIN 1164), besitzt.
Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
- Es ist bekannt, daß die Einwirkung von Wasser, z. B. in Form feuchter Luft, die Festigkeit tonhaltiger Mineralien stark herabgesetzt, was bis zum vollständigen Zerfall führen kann. Bei quellfähigen Gesteinen laufen diese Vorgänge unter Umständen sehr schnell ab.Insbesondere im Berg- und Tunnelbau nimmt aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit in den Wettern der Wassergehalt solcher Gesteine von der Oberfläche her schnell zu und somit die Festigkeit des Gesteins ab.
- Dies äußert sich u. a. im Abblättern von Gesteinsschichten, in Steinschlag, im Quellen der Sohle und ganz allgemein an einer stärkeren Konvergenz des Gebirges, wobei sich gleichzeitig Gebirgsbewegung und -druck verstärken.
- Bei der Kammerpfeilbauweise im Steinkohlenbergbau kann dies dazu führen, daß man im Hangenden ca. 30 cm Topkohle anbauen muß, um ein Zusammenbrechen der Strecke zu vermeiden. Durch Aufbringen einer wasserundurchlässigen Deckschicht kann das quellfähige Gestein konserviert und so ein vollständiger Abbau des Flözes ermöglicht werden.
- Im Untertagebetrieb müssen häufig Strecken gegen Schleichwetterströme abgedichtet werden. Diese führen vor allem in abgeworfenen Grubenbauen zu Schwelbränden. Um dies zu verhindern, werden Brandschutzdämme errichtet, die die potentielle Brandzone vor weiterem Sauerstoffzutritt schützen sollen. Wetterdämme werden gebaut, um eine exakte und effektive Wetterführung zu gewährleisten, wie sie für die vor Ort arbeitenden Menschen notwendig ist.
- üblicherweise werden zu diesem Zweck Wetter- bzw. Brandschutzdämme aus Holz oder aus mineralischem Material errichtet, die jedoch, vor allem in den Übergangsbereichen Damm - Stoß und Damm - Firste, grobe Undichtigkeiten aufweisen. Verstärkt werden die Wetterverluste durch Auflokkerungen und damit Wetterdurchlässigkeit des angrenzenden Gebirges. Die Leckagen am Damm selbst werden üblicherweise durch Auftragen von Mörtel oder von Harnstoff-Formaldehydschäumen abgedichtet. Bei Gebirgsbewegungen können in der Beschichtung, insbesondere bei Verwendung von Mörtel, jedoch leicht Risse entstehen, so daß der Damm nicht mehr dicht ist. In ähnlicher Weise treten beim Kammerpfeilerbau große Wetterverluste dadurch auf, daß der Kohlen- stoß des zu bewetternden Baufeldes zum benachbarten hin wetterdurchlässig ist.
- Die DE-PS 10 82 876 beschreibt ein Verfahren zum Abdichten von Wetter- oder Branddämmen durch simultanes Aufspritzen einer Latexdispersion und eines Fällungsmittels, wodurch ein luft- und flüssigkeitsdichter Film aufgebracht wird. Die Flammfestigkeit dieses Filmes ist jedoch unbefriedigend.
- Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die beschriebenen Nachteile vermieden werden, indem die Latexdispersionen über separate Rohrleitungen gleichzeitig mit einem trockenen hydraulischen Bindemittel mittels Druckluft auf die abzudeckende Stelle aufgedüst werden.
- Mit Hilfe hydraulischer Bindemittel, insbesondere Zemente, wird mithin eine doppelte Wirkung erzielt. Der Zement wirkt einmal als Koagulierungsmittel für die Dispersion und darüber hinaus als Mittel zur Verfestigung der jeweiligen Abdeckung.
- Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise ein Torkretgerät benutzt, bei dem das hydraulische Bindemittel mit Druckluft gefördert und anstelle von Wasser die wäßrige Kautschuk- oder Kunststoff-Dispersion am Austrittsende des Förderrohres durch Düsen zugesetzt wird, so daß aus dem Förderrohr ein Gemisch aus Bindemittel und Dispersion versprüht wird.
- Der Kautschukanteil kann in breiten Grenzen variiert werden. Anteile bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf Zement oder andere hydraulische Bindemittel, sind ohne weiteres möglich, 5 bis 20 Gew.-% Feststoffanteil der Dispersion werden bevorzugt. Dabei kann es bei niedrigen Kautschukanteilen notwendig sein, der Disperion zusätzlich Wasser zuzusetzen, damit die für den hydraulischen Abbindevorgang notwendige Menge Wasser vorhanden ist.
- Im Prinzip können Geräte so, wie sie für das normale Torkretverfahren konstruiert-sind, verwendet werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Bohrungen der Düse, durch die normalerweise das Wasser und in diesem Falle der Latex zugeführt wird, so zu gestalten, daß der Latex den Förderstrom des Bindemittels im gesamten Querschnitt gleichmäßig benetzt. Zu diesem Zweck werden die ursprünglich radialen Bohrungen der Düse in eine tangentiale Richtung abgeändert. Durch diese Maßnahme wird eine gleichmäßige Befeuchtung der Mischung des Bindemittels mit Latex erzielt und der unvermeidliche Abprall von Bindemittel von der besprühten Oberfläche auf ein Minimum reduziert.
- Nach der verwendeten Zementtype richtet sich die zu verwendende Dispersionstype. Erfahrungsgemäß verwendet man bei Portland- oder Hochofen-Zement als Bindemittel oder entsprechend zusammengesetzter Schnellbinder vorzugsweise kationische oder amphotere Latices, während man bei der Verwendung von Tonerdeschmelz-Zement oder entsprechend zusammengesetzter Schnellbinder vorwiegens anionische oder aninoisch/ nichtionische Latices verwendet.
- Obwohl für das Verfahren viele Latices und Kunststoffdispersionen geeignet sind, kommen aufgrund der besonders hohen Anforderung an die Schwerentflammbarkeit bei der Anwendung im Steinkohlenbergbau als Latices nur solche in Frage, die einen hohen Halogenanteil haben, vorzugsweise Latices auf Basis Poly-2-chlorbutadien oder Mischpolymerisate aus 2-Chlorbutadien und Dichlorbutadien. Falls keine Brandgefahr besteht, kommen z. B. die folgenden Dispersionen in Betracht:
- Das Eindüsen der Latices in den aus trockenem Bindemittel bestehenden Strahl verläuft, wie nicht ohne weiteres zu erwarten war, störungsfrei, auch wenn die Düsen, durch die die Latices durchgepreßt werden, nur einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm besitzen. Zu befürchten war, daß wegen der bei der Verdüsung auftretenden Scherkräfte auf die Latices eine Koagulierung eintreten und damit ein Verstopfen der Düse erfolgen würde.
- Das aufgesprühte Gemisch aus Latex und Bindemittel neigt dazu, je nach Neigung der besprühten Fläche, von dieser wieder abzufließen. Erfindungsgemäße kann man dieser Tendenz mit Erfolg dadurch entgegentreten, daß man.Bindemittel, insbesondere Zemente, mit besonders kurzen Abbindezeiten, nämlich von 10 bis 150 min, vorzugsweise 30 bis 90 min - gemessen nach DIN 1164 - verwendet.
- Auch durch Zugeben von inerten Füllstoffen zum Bindemittel kann einem frühzeitigen Abfließen des aufgesprühten Gemisches mit Erfolg begegnet werden. Bevorzugt werden als Füllstoffe alle nicht quarzhaltigen Füllstoffe, da ein Zurückprallen des aufgedüsten Gemisches nur schwer zu vermeiden ist und das Einatmen der dabei entstehenden, abprallenden, quarzhaltigen Nebel für den Benutzter gesundheitsschädlich wäre. Bevorzugt werden daher erfindungsgemäß z. B. grobkörnige bis feinpulverige Feuerfestmaterialien, von denen bis zur 8-fachen Menge des Bindemittels diesem zugesetzt werden kann.
- Zur Aufrechterhaltung der Stabilität der Dispersion auch über den Verdüsungsvorgang hinaus empfiehlt sich die Zugabe von Tensiden in geringen Mengen zu den Latices, also z. B. zu kationischen oder amphoteren Latices diesbezügliche Tenside in Mengen bis zu 0,2 bis 1 % und zu anionisch oder anionisch/nicht anionischen Latices Tenside mit entsprechenden Eigenschaften.
- Die Dispersionen sollen jedenfalls gut fließfähig sein, ihr Feststoffgehalt soll bei 30 bis maximal 70 Gew.-% liegen.
- In einem Versuchsstollen mit 12 m3 Querschnitt wurde ein Schnelldamm dadurch errichtet, daß eine elastische Abdekkung mit Hilfe eines Torkretgerätes in durchschnittlich 20 mm Stärke gegen ein Fliegendrahtgitter gespritzt wurde, das über den ganzen Querschnitt aufgespannt war. Dabei bestand das hydraulische Bindemittel aus Tonerdeschmelz-zement mit einer Abbindezeit von 60 min. Die Kunststoffdispersion, bestehend aus einer 58%igen Polychloroprendispersion (Baypren Latex B). wurde dem Zement im-Verhältnis 9 : 1 (Bindemittel : Dispersion) zudosiert.
- Die ursprüngliche Wettermenge von 850 m3/min verringerte sich hinter der Abdeckung sofort auf 4 m3/min, wobei sich ein Druckgefälle zwischen dem Stollenraum vor und hinter dem Schnelldamm von 520 Pa einstellte. Auch bei einer Erhöhung des Druckgefälles auf 1.020 Pa bzw. 2.450 Pa durch Erhöhung der Lüfterleistung stieg die Wettermenge hinter der Abdeckung nicht über 5 m3/min bzw. 11 m3/min an.
- Die Kopfstrecke eines abgeworfenen Grubenbaus von 16 m2 Querschnitt wurde mit einem Damm aus Ziegelmauerwerk verschlossen. Die Wettermenge in der Strecke verminderte sich dadurch von 1.650 m3/min auf 4,5 m3/min. Anschließend wurde eine durchschnittlich 50 mm dicke Schicht aus handelsüblichem Spritzbeton mittels eines Torkretgerätes auf den Damm und auf Streckensaum und -firste bis in 4 m
- Entfernung vom Damm aufgetragen, wodurch sich die Wettermenge hinter dem Damm auf 0,8 m3/min verringerte. Nach einer Woche stieg die Wettermenge hinter dem Dammauf 1,2 m3/min, nach 4 Wochen auf 2,0 m3/min. Erste Risse im Spritzbeton wurden sichtbar, nach 6 Wochen begannen einige Stücke aus dem Damm abzuplatzen. Die Wettermenge erhöhte sich auf 2,8 m3/min nach 2 Monaten.
- Daraufhin wurde mit einem Torkretgerät ein neuer Damm gesetzt, wobei latexhaltiger Spritzbeton, der aus amphoterem Polychloropren-Latex einerseits und einem Gemisch aus körnigem bis pulverigem Schamott und Portlandzement einer Abbindezeit von 60 min im Verhältnis 3 : 1 andererseits bestand, in durchschnittlich 25 mm Stärke aufgebracht. Die Wettermenge verringerte sich auf 0,5 m3/min und überstieg auch nach 2 Monaten nicht den Wert von 1,2 m3/min.
Claims (6)
1. Verfahren zum Abdecken von geologischen Formationen sowie Wetter- und Branddämmen mittels wässriger Kautschuk- und/oder kautschukartiger Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Dispersionen über separate Rohrleitungen gleichzeitig mit einem trockenen hydraulischen Bindemittel mittels Druckluft auf die abzudeckende Stelle aufgedüst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Bindemittel eine Abbindezeit von 10 bis 150 min, vorzugsweise 30 bis 90 min (nach DIN 1164), besitzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem hydraulischen Bindemittel inerte Füllstoffe bis zur 8-fachen Gewichtsmenge zugesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Dispersionen ein Tensid zugesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, daß die Dispersionen einen Feststoffgehalt von 30 bis 70 % aufweisen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt der Dispersion 5 bis 20 Gew.-% des Bindemittelanteiles beträgt.
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