DE3529682A1

DE3529682A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von damm- und hinterfuellbeton, insbesondere fuer den untertaegigen bergbau

Info

Publication number: DE3529682A1
Application number: DE19853529682
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Sill; Ulrich Dipl Ing Kraemer
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1985-08-20
Filing date: 1985-08-20
Publication date: 1987-03-05
Also published as: DE3529682C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie die Einrichtung zur Herstellung von Damm- und Hinterfüllbeton, insbesondere für den untertägigen Bergbau, aus Zuschlagstoffen, Anmachwasser und Bindemittel.

Für die Erstellung von Dämmen sowie auch zum Hinterfüllen von Streckenausbau sind schon die verschiedensten hydraulischen Bindemittel und Zuschlagstoffe verwendet und vorgeschlagen worden. Diese Stoffe sollen als Trockengemische in den Dammraum eingeblasen werden. Sie werden erst während des Einblasens befeuchtet. Als Zuschlagstoffe sind Sand, Gesteinsstaub oder Flugasche bekannt.

Nach dem deutschen Patent 20 64 617 ist ein Verfahren zum Erstellen von Abschlußdämmen für abgeworfene Grubenbaue durch Einpressungen eines pumpfähigen Gemisches aus Zement, Elektrofilterasche als Zuschlagstoff und Wasser zwischen vorher errichtete Stützwände bekannt, wobei das Bindemittel und Elektrofilterasche im Verhältnis 1 : 7 bis 8 gemischt werden. Ein solches Gemisch ist besonders gut für die Erstellung von Abschlußdämmen geeignet.

Gegenüber dem bislang häufig verwendeten Zuschlagstoff Gesteinsstaub zeichnet sich der Zuschlagstoff Elektrofilterasche durch eine Reihe von Vorteilen aus. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß der Zuschlagstoff Elektrofilterasche selbst hydraulische Eigenschaften aufweist, also gar kein echter Zuschlagstoff, d. h. hydraulisch indiferenter Stoff, wie beispielsweise Sand oder Gesteinsstaub, ist, sondern daß er die abbindende Wirkung des mit dem hydraulischen Bindemittel Zement gebildeten Gemisches verbessert, so daß weniger Zement benötigt wird.

Der Transport der Trockengemische in Rohrleitungen ist überaus energieaufwendig, und hinsichtlich von Verstopfern sehr sehr anfällig. Aber auch der Transport eines Gemisches aus Bindemittel, Elektrofilterasche und Wasser hat sich insbesondere in langen Rohrleitungen als sehr nachteilig erwiesen. Der Transport des fertigen, mit Wasser, Zuschlagstoff und Bindemittel angerührten Damm- und Hinterfüllbetons bringt insbesondere bei Unterbrechungen im Hinterfüllprozeß ein vorzeitiges Erstarren des Gemisches in den Rohrleitungen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Damm- bzw. Hinterfüllbeton herzustellen, der über beliebig lange Transportleitungen gefördert werden kann, der eine Sedimentation in den Rohrleitungen auch bei niedrigen Transportgeschwindigkeiten und Stillstandzeiten von mehreren Tagen vermeidet, und bei dem insbesondere die Gefahr des hydraulischen Abbindens in der Rohrleitung ausgeschlossen wird und der andererseits die Möglichkeit erlaubt, bei Bedarf die Verwendung eines Bindemittels mit höherer Anfangsfestigkeit und die Zugabe von Erstarrungsbeschleunigern ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst der fein- bis feinstkörnige Zuschlagstoff, beispielsweise Elektrofilterasche mit dem Anmachwasser zu einem konzentrierten hydraulisch förderbaren Feststoff-Wassergemisch mit 65 bis 80 Gewichtsprozenten vermischt und mittels statischem Druck und/oder Pumpen über Transportleitungen zum Einsatzort gefördert wird und daß vor Ort mittels einer Dosiereinrichtung dem Gemisch das Bindemittel gegebenenfalls unter Zuführung von zusätzlichem Wasser beigemischt und anschließend der Damm- und Hinterfüllbeton verpumpt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens von einem derartigen Damm- und Hinterfüllbeton sieht vor, daß in Entfernung vom Einsatzort ein Vorratslager für den Zuschlagstoff und ein Mischer für die Vermischung von Zuschlagstoff und Wasser in einem Feststoff-Wassergemisch von 65 bis 80 Gewichtsprozenten vorgesehen ist, daß das Gemisch über eine Transportleitung zum Einsatzort gefördert in einem Mischer mit dem über eine Dosiereinrichtung zugebbaren Bindemittel vermischt und über eine Pumpe verpreßt wird.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß bei Anordnung des Mischers über Tage zur Förderung des Feststoff-Wassergemisches in Hochdrucktransportleitungen der statische Druck der Schachtsäule und/oder Dickstoffpumpen vorgesehen sind. Bei besonders langen Transportleitungen ist mindestens eine Zwischenpumpstation mit einem aktivierten Vorratsbecken und einer Dickstoffpumpe vorgesehen.

Das Anmischen des fein- bis feinstkörnigen mineralischen Zuschlags mit dem Anmachwasser erfolgt räumlich und zeitlich getrennt von der Zugabe des Bindemittels. Der Zuschlag und das Anmachwasser werden als ein konzentriertes homogenes Feststoff-Wassergemisch vom Bindemittel getrennt mittels einer Dickstoff/Betonpumpe und dem Druck der Schachtsäule hydraulisch zu den Einsatzorten über große Entfernungen transportiert. Bei der gewählten Feststoffkonzentration und dem feinkörnigen Zuschlag ist die Sedimentation in den Rohrleitungen äußerst gering, so daß auch bei niedrigen Transportgeschwindigkeiten und sogar bei Stillstandzeiten von mehreren Tagen die Gefahr der Stopfenbildung nicht auftritt. Die Gefahr des hydraulischen Abbindens in der Rohrleitung ist durch die Trennung des Bindemittels vom Zuschlag ausgeschlossen.

Der aufbereitete Zuschlag kann folglich in der Transportleitung und in vor- und/oder nachgeschalteten aktivierten Vorratsbecken gelagert werden, was bei den üblichen pneumatischen oder hydraulischen Transporten von Dammbaustoffen nicht möglich ist. Am Einsatzort wird das Zuschlag-Anmachwasser-Gemisch der Transportleitung oder dem nachgeschalteten Vorratsbecken nach Bedarf entnommen und in verschiedenen Mischern mit dem trockenen Zement bzw. mit noch pumpfähigem Zementleim gemischt. Der fertige Betonmörtel wird über eine kurze Austragsleitung in den Damm oder hinter den Streckenverzug ausgetragen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden gravierende Nachteile der zur Zeit verbreiteten pneumatischen Bearbeitung von Dammbaustoffen, wie geringer Durchsatz, hoher Energiebedarf, hoher Verschleiß und vor allem die Staubbildung auf allen Stufen der Verarbeitung beseitigt. Gegenüber der ebenfalls zur Zeit angewendeten hydraulischen Verarbeitung von Dammbaustoffen ergeben sich Vorteile durch die Vermeidung der Gefahr des Abbindens in der Transportleitung, den erhöhten Feststoffgehalt des Gemisches, die Möglichkeit der Unterbrechung des Arbeitsvorganges, die größere Verfügbarkeit und den geringeren Aufwand für das Reinigen der Transportleitungen. Ein weiterer Vorteil liegt in der Zumischung des trockenen Bindemittels, beispielsweise Zement, unmittelbar am Einsatzort, was zu einem verbesserten Wasser-Zement-Wert führt. Der getrennte hydraulische Transport für den Zuschlagstoff und der mechanische Transport für das Bindemittel ist angesichts der Mengenverhältnisse kein besonderers Problem. Durch die getrennte dosierbare Zumischung des Bindemittels kann die gewünschte Festigkeit des ausgehärteten Mörtels dem jeweiligen Gebrauch und den Nebengesteinverhältnissen angepaßt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für das Herstellen von Damm- und Hinterfüllbeton mit einer teilweise über Tage vorgesehenen Anordnung, und

Fig. 2 bis Fig. 5 die Herstellung von Damm- und Hinterfüllbeton vor Ort unter Verwendung verschiedener Mischeinrichtungen.

In Fig. 1 ist in einer teilweisen Darstellung und in schematisierter Form die Herstellung von Damm- und Hinterfüllbeton dargestellt, wobei ein wesentlicher Teil der Anlage sich über Tage befindet. Aus einem Vorratslager 1, welches beispielsweise über LKW's befüllt wird, wird der fein- bis feinstkörnige Zuschlagstoff, beispielsweise Elektrofilterasche, über ein Fördermittel 2 und eine Dosiereinrichtung 3 einem Mischer 5 zugeführt. An den Mischer 5 ist eine Wasserzufuhr 4 angeschlossen. In dem Mischer 5 wird ein hydraulisch förderbares Feststoff-Wassergemisch mit 65 bis 80 Gewichtsprozenten erstellt. Dem Mischer 5 nachgeschaltet ist ein aktiviertes Vorratsbecken 6 mit einer Meßeinrichtung 7 für die Bestimmung der Fließeigenschaft des Gemisches. Aus dem Vorratsbecken 6 wird das Feststoff-Wassergemisch mit einer Dickstoffpumpe 8 der Transportleitung 9 aufgegeben. Der in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mittels verschiedener Einrichtungsgegenstände dargestellte Mischvorgang des Zuschlagstoffes mit Wasser kann unter gegebenen Umständen auch unter Tage im Bereich eines Abbauschwerpunktes stattfinden.

In Fig. 2 ist ein weiterer Teil der Herstellung von Damm- und Hinterfüllbeton dargestellt, wie er sich vor Ort in einer Strecke 15 abspielt. Das Feststoff-Wassergemisch wird über die Transportleitung 9 einem als Chargenmischer ausgebildeten Mischer 5 in einem bestimmten Volumen aufgegeben. In das Becken des Mischers 5 wird das Bindemittel, beispielsweise Zement, für das gewünschte Bindemittel/Feststoff-Verhältnis mittels einer Dosiereinrichtung aus einem Bindemittelcontainer 11, der an EHB-Schienen 16 verfahrbar ausgebildet ist, zugegeben. Nach der Durchführung des Mischvorganges - bei Bedarf auch Zufügung einer geringen Menge von Wasser - wird der Betonmörtel mittels einer Pumpe 17 und einer Austragsleitung 12, 13 in den Damm bzw. den Hinterfüllungsraum eingebracht.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird einem als Durchlaufmischer ausgebildeten Mischer 5 Zement über eine mit einer Dosiereinrichtung versehenen Bindemittelcontainer 11 zugegeben. Gleichzeitig wird das Zuschlag-Anmachwassergemisch aus der Transportleitung 9 dem Mischer 5 in dem gewünschten Verhältnis aufgegeben, zu Betonmörtel verarbeitet und anschließend mit einer Pumpe 17 über die Austragsleitungen 12 bzw. 13 zum Einsatzort transportiert. Je nach Feststoffgehalt des Zuschlag-Anmachwasser-Gemisches bzw. der zugefügten Menge von trockenem Zement muß bei Bedarf dem Mischer 5 Wasser zugeführt werden.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Bindemittel aus dem Bindemittelcontainer 11 dem Mischer 5 mittels einer Dosiereinrichtung 3 zugeführt. Der Mischer 5 ist als eine Kombination von Misch- und Pumpeinrichtung ausgebildet. Dieser Kombination wird über die Transportleitung 9 das Zuschlag-Anmachwasser-Gemisch zugeführt und mit dem Zement zu einem brauchbaren Betonmörtel vermischt. Mittels einer zu der Kombination gehörenden Verdrängerpumpe und der entsprechenden Austragsleitungen 12 und 13 wird der Betonmörtel der Einsatzstelle zugeführt. Auch hier ist bei hoher Feststoffkonzentration des Gemisches eine zusätzliche Zufuhr von Wasser möglich.

Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel gibt eine besondere Art der Vermischung des Zuschlag-Anmachwasser-Gemisches mit dem Bindemittel wieder. In einem besonderen Bindemittelmischer 14 wird ein möglichst steifer, noch pumpbarer Zementleim hergestellt. Der Zementleim wird mittels einer Pumpe 17 auf eine möglichst geringe Entfernung einem als Rohrmischstrecke ausgebildeten Mischer 5 zugepumpt. Die Transportleitung 9 für das Zuschlag-Anmachwasser-Gemisch wird ebenfalls an den als Rohrmischstrecke ausgebildeten Mischer 5 angeschlossen. In diesem Mischer vermischen sich die beiden Komponenten und ergeben einen brauchbaren Betonmörtel, der für den Dammbau oder die Hinterfüllung einsetzbar ist. Das Volumen der beiden gepumpten Förderströme ist z. B. über die regelbare Hubzahl und den Hubraum der Förderzylinder der jeweiligen Pumpen einstellbar.

1 Vorratslager
2 Fördermittel
3 Dosiereinrichtung
4 Wasserzufuhr
5 Mischer
6 Vorratsbecken
7 Meßeinrichtung
8 Pumpe
9 Transportleitung
10 Mischer
11 Bindemittelcontainer
12 Austragsleitung
13 Austragsleitung
14 Bindemittelmischer
15 Strecke
16 EHB-Schienen
17 Pumpe

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Damm- und Hinterfüllbeton, insbesondere für den untertägigen Bergbau, aus Zuschlagstoffen Anmachwasser und Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der fein bis feinstkörnige Zuschlagstoff, beispielsweise Elektrofilterasche, mit dem Anmachwasser zu einem konzentrierten hydraulisch förderbaren Feststoff-Wassergemisch mit 65 bis 80 Gewichtsprozenten vermischt und mittels statischem Druck und/oder Pumpen über Transportleitungen zum Einsatzort gefördert wird und daß vor Ort mittels einer Dosiereinrichtung dem Gemisch das Bindemittel gegebenenfalls unter Zuführung von zusätzlichem Wasser beigemischt und anschließend der Damm- und Hinterfüllbeton verpumpt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens von Damm- und Hinterfüllbeton aus einem pumpfähigen Gemisch aus fein- bis feinstkörnigem Zuschlagstoff, beispielsweise Elektrofilterasche Anmachwasser, und Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Entfernung vom Einsatzort ein Vorratslager für den Zuschlagstoff und ein Mischer (5) für die Vermischung von Zuschlagstoff und Wasser in einem Feststoff- Wassergemisch von 65 bis 80 Gewichtsprozenten vorgesehen ist, daß das Gemisch über eine Transportleitung (9) zum Einsatzort gefördert wird, in einem Mischer (5) mit dem über eine Dosiereinrichtung (3) zugebbaren Bindemittel vermischt und über eine Pumpe verpreßt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischer (5) für das Mischen von Zuschlagstoff und Anmachwasser ein aktiviertes Vorratsbecken (6) nachgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aktivierte Vorratsbecken (6) mit einer Meßeinrichtung (7) für die Bestimmung der Fließeigenschaft des Gemisches versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Mischers (5) über Tage zur Förderung des Feststoff- Wassergemisches in Hochdrucktransportleitungen (9) der statische Druck der Schachtsäule und/oder Dickstoffpumpen (8) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei langen Transportleitungen (9) mindestens eine Zwischenpumpstation mit einem aktivierten Vorratsbecken und einer Dickstoffpumpe vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (5) in der Nähe des Einsatzortes als Chargenmischer ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel dem Feststoff-Wassergemisch unter weiterer Zugabe von Wasser zugegeben wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (5) als Rohrmischstrecke ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel, beispielsweise Zement, in pumpbarer Konsistenz hergestellt und mittels einer Pumpe (17) über einen als Rohrmischstrecke ausgebildeten Mischer (5) mit dem Feststoff- Wassergemisch vermischt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Durchlaufmischer (5) (Fig. 3 und 4) in der Nähe des Einsatzortes des Anmachwassers vorgemischt mit dem Zuschlagstoff zudosiert wird.