DE1182190B - Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung von Gasbohrloechern im Kohlenbergbau - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung von Gasbohrlöcherh im Kohlenbergbau Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung von Gasbohrlöchern im Kohlenbergbau, insbesondere im Steinkohlenbergbau, wobei eine Verrohrung in das Bohrloch eingebracht wird. Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.
• Die Gasabsaugung durch Bohrlöcher gewinnt neben der Befriedigung des Sicherheitsbedürfnisses in der Grube immer mehr auch an wirtschaftlicher Bedeutung für den Bergbau. Zur Erläuterung der Gesichtspunkte, nach denen die Gasabsaugung angesetzt und betrieben wird, kann folgendes gesagt werden: Der Bergmann spricht von Zusatzgas aus dem Hangenden oder Liegenden und von der Grundausgasung bzw. von dem Grundgas eines Flözes. Während das Grundgas aus dem gebauten Flöz selbst in den Abbau einströmt und sich von einer Absaugung nicht erfassen läßt, kann das Zusatzgas aus dem Hangenden oder Liegenden zum Teil abgesaugt und somit aus dem Wetterstrom ferngehalten werden. Um dieses zu bewirken, werden vom Abbau her mittels einer Großlochbohrmaschine Löcher ins Nebengestein bis zum Nachbarflöz des Abbaus gebohrt. Diese Bohrlöcher werden im unteren Teil verrohrt. Das Verrohrungsverfahren wird sehr unterschiedlich durchgeführt.
• Die nachfolgend kurz beschriebenen bekannten Verrohrungsverfahren entsprechen jedoch nicht den gestellten Anforderungen.
• Bei einem ersten; Verfahren wird zunächst auf 10 m Tiefe ein Loch gebohrt, welches dann in zwei Stufen auf etwa 130 mm Durchmesser erweitert wird. Nach Einführung von mit Muttern verschraubten Stahlrohren wird dieser Rohrstrang am Bohrlochmund abgedichtet, verkeilt und dann mit einer dünnen Mörtelmasse verpreßt. Durch diese Verrohrung hindurch wird dann das Bohrloch bis zum Gasbringer weitergebohrt. Das Erweitern der Bohrlöcher im Bereich der Verrohrung verlangt nun aber in nachteiliger Weise zusätzliche Arbeit, und beim Auftreten von Abbaudruck wird der Zementmantel um die Verrohrung brüchig und undicht. Hierdurch stellen sich Wetterkurzschlüsse am Bohrloch ein, die die Qualität des gesaugten Gases verschlechtern. Überdies ist die starre Verrohrung in seitlich verkrümmten Bohrlöchern nur sehr schwer und häufig nicht tief genug einzubringen.
• Ein zweites bekanntes Verfahren mit zeitweise eingesetztem Doppelstandrohr und oben angebrachter, zu stauchender Gummimuffe hat den Nachteil, daß der Dichtungsbereich sehr gering ist und somit bei Gebirgsverschiebungen ebenfalls Wetterkurzschlüsse an der Verrohrung auftreten, ;sobald die Verrohrung unter Druck gerät.
• Bei einem dritten bekannten .Verfahren bietet ein in das Bohrloch eingebrachtes Stahlrohr mit gestauchtem Xsc#lierband zwar anfangs gute Dichtungsmöglichkeiten, jedoch weist es schließlich die gleichen Mängel auf wie das zweitgenannte Verfahren.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,' ein verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung- zur. Durchführung desselben zu schaffen, womit die Nachteile der -bekannten Methoden überwunden und vor allem Gasverluste vermieden werden. Außerdem soll die. Handhabung der Vorrichtung einfachi_i- und .störungsfreier als bisher vonstatten gehen. hie Lösung geschieht nach der Erfindung durch ein, Verfahren der eingangs genannten Gattung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Verrohrung ein biegsamer Schlauch verwendet und zwischen Schlauch und Bohrlochwand ein im Gelzustand verbleibender Dichtungsstoff, z. B. thixotropes Bentonit, eingefüllt wird. Nach einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird die Verrohrung mit dem Einfüllen des Dichtungsstoffes, d. h. durch den Fülldruck, im Bohrloch vorgeschoben.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbinden sich folgende Vorteile: Der Dichtungsmantel kann nicht mehr, brüchig Werden, woraus sich einsicheres Ausschalten von Wetterkurzschlüssen am Bohrloch und die Gewähr für eine höhere Methankonzentration im gesaugten Gas ergeben. Weiterhin sind größere Verrohrungshöhen und damit größere Depressionen in der Verrohrung im unmittelbaren Bereich der Zusatzgasquelle möglich, was auch eine größere Betriebssicherheit zur Folge hat. Ferner wird die wirtschaftliche Verwendung des gesaugten Gases erhöht, und zwar durch die infolge der Erfindung mögliche höhere Methankonzentration im Gas. Schließlich ergibt sich die Möglichkeit des Wiedergewinnens der Verrohrung nach dem Abklingen der Ergiebigkeit des Bohrloches, so daß eine mehrfache Verwendbarkeit der Verrohrung und damit eine Kostensenkung gewährleistet ist. Endlich kann die Bohrzeit durch Fortfall des Erweiterungsbohrens für die Verrohrung verkürzt werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des angegebenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der biegsame, z. B. aus Kunststoff hergestellte Schlauch mit einer vorderen Kopfmanschette, die das Vorderende des Schlauches im Bohrloch auf Mitte hält und gegen die Bohrlochwand hin im wesentlichen abdichtet, und mit einer Fußmanschette, die ähnlich der Kopfmanschette ausgebildet ist, aber den Schlauch gleitbar umschließt, versehen ist, wobei die Fußmanschette eine Einfüllöffnung für den Dichtungsstoff aufweist.
• Nach Ausführungsformen der Erfindung kann an die Einfüllöffnung in der Fußmanschette ein Zuführschlauch angeschlossen sein, der mit einem Druckkessel in Verbindung steht, in welchem sich der Dichtungsstoff unter der Einwirkung eines Kolbens mit hydraulischem Kraftantrieb vorrätig befindet. Weiterhin läßt sich die vordere Kopfmanschette kegel- oder kegelstumpfförmig ausbilden, um als Bohrlochführer zu wirken. Ferner kann der Schlauch mit einem Versteifungsgerippe, z. B. mit einer Drahtspirale, versehen sein, und an der Fußmanschette läßt sich eine oder mehr als eine Bohrlochkralle anordnen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben, und zwar zeigt die Abbildung einen senkrechten Querschnitt durch einen Gebirgsabschnitt im Steinkohlengebirge, wobei oben ein unverritztes Flöz und unten eine Abbaustrecke durch einen schon zu Bruch gegangenen und an den Stößen der Strecke versetzten Abbau zu erkennen sind. Von der Abbaustrecke ist ein Gasbohrloch schräg aufwärts zu dem unverritzten Flöz vorgetrieben worden. In diesem Bohrloch und in der Strecke befindet sich eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.
• Ein flexibler Schlauch g, vorwiegend aus Kunststoff, mit eingezogener Stahlspirale oder Metallschlauch h ist am oberen Ende fest mit der Kopfmanschette f verbunden. Zum besseren Gleiten an der Bohrlochwandung des Bohrloches k kann die Kopfmanschette feinen kegelförmigen Boden haben, der Risse an der Bohrlochwandung sicher überbrückt. Der Bohrlochmund wird durch eine Fußmanschette d abgedichtet, die sich mit einer Bohrlochkralle e aus Stahlblech an der Bohrlochwand verklemmt. Durch die Fußmanschette gleitet der flexible Schlauch g. Die Fußmanschette ist mit dem Füllschlauch c fest mit dem Druckkessel b verbunden.
• Das Füllgerät besteht aus einem fahrbaren Druckkessel b, der 301 plastische Dichtungsmasse, vorzugsweise aus thixotropem Bentonit, faßt. Im Druckkessel befindet sich ein Druckkolben a, welcher durch die Druckwassereinführung w nach oben gedrückt wird. Der Kolben a übt einen hydraulischen Druck auf die plastische Dichtmasse aus. Diese wird durch den Füllschlauch c und die Fußmanschette d in den freien Raum zwischen den Manschetten d und f gedrückt. Die Kopfmanschette f befindet sich mit dem Gassaugschlauch g beim Beginn der Verrohrungsr arbeit am Bohrlochmund. Die unter Druck stehende plastische Dichtungsmasse wirkt auf die obere, am Saugschlauch g befestigte Kopfmanschette f und zieht den Saugschlauch g in das Bohrloch hinein, solange die Dichtmasse nachgepreßt wird.
• Thixotropes Bentonit als Dichtmasse bleibt auch im Bohrloch plastisch und bietet auch bei stark rissigem Gebirge einen absolut dichten und dauerhaften Dichtmantel, auch bei starker Gebirgsbewegung. Wetterkurzschlüsse am Bohrloch können auch bei sehr starker Gebirgsbewegung an der Verrohrung nicht auftraten. Der Kunststoffschlauch in Verbindung mit dem Dichtmaterial kann jede Verkrümmung des Bohrloches durchfahren, da er flexibel ist. Die Abdichtung erfaßt die ganze Fläche der Bohrlochwandung über die gesamte Länge der eingebrachten Kunststoffverrohrung. Während die bisher üblichen Stahlverrohrungen nach einmaligem Einsatz verloren sind, besteht bei der Kunststoffverrohrung die Möglichkeit der Wiedergewinnbarkeit. Die bei Stahlverrohrung übliche Zementabdichtung wird starr, während das Dichtmaterial nach der Erfindung plastisch bleibt.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Abdichtung von Gasbohrlöchern im Kohlenbergbau, wobei eine Verrohrung in das Bohrloch eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verrohrung ein biegsamer Schlauch verwendet und zwischen Schlauch und Bohrlochwand ein im Gelzustand verbleibender Dichtungsstoff, z. B. thixotropes Bentonit, eingefüllt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Einfüllen des Dichtungsstoffes, durch den Fülldruck, die Verrohrung im Bohrloch vorgeschoben wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame, z. B. aus Kunststoff hergestellte Schlauch (g) mit einer vorderen Kopfmanschette (f), die das Vorderende des Schlauches im Bohrloch auf Mitte hält und gegen die Bohrlochwand hin im wesentlichen abdichtet, und mit einer Fußmanschette (d), die ähnlich der Kopfmanschette ausgebildet ist, aber den Schlauch gleitbar umschließt, versehen ist, wobei die Fußmanschette eine Einfüllöffnung für den Dichtungsstoff aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Einfüllöffnung in der Fußmanschette (d) ein Zuführschlauch (c) angeschlossen ist, der mit einem Druckkessel (6) in Verbindung steht, in welchem sich der Dichtungsstoff unter der Einwirkung eines Kolbens (a) mit hydraulischem Kraftantrieb vorrätig befindet.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Kopfmanschette (f) kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 3 und einem oder mehreren der weiteren vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (g) mit einem Versteifungsgerippe, z. B. mit einer Drahtspirale (h), versehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 3 und einem oder mehreren der weiteren vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fußmanschette (d) eine oder mehr als eine Bohrlochkralle (e) angeordnet ist.