Verfahren zum Abdecken von geologischen Formationen sowie Wetter- und Branddämmen

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.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] Mit Hilfe hydraulischer Bindemittel, insbesondere Zemente, wird mithin eine doppelte Wirkung erzielt. Der Zement wirkt einmal als Koagulierun^gsmittel für die Dispersion und darüber hinaus als Mittel zur Verfestigung der jeweiligen Abdeckung.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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:

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] Zur Aufrechterhaltung der Stabilität der Dispersion auch über den Verdüsungsvorgan^g 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.

[0019] Die Dispersionen sollen jedenfalls gut fließfähig sein, ihr Feststoffgehalt soll bei 30 bis maximal 70 Gew.-% liegen.

Beispiel 1

[0020] 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.

[0021] 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.

Beispiel 2

[0022] 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

[0023] 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.

[0024] 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.

Ansprüche

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.