DE3605062A1 - Abdichtung von deponien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für Deponien, kontaminierte Flächen oder dergleichen, wobei der abdichtende Bereich bergmännisch unterfahren wird.

In der Vergangenheit wurden Deponien, insbesondere Mülldeponien, häufig mit unzureichender Abdichtung zum Grundwasser hin oder über­ haupt ohne Abdichtung errichtet, so daß aus diesen mit dem Oberflächen­ wasser Schadstoffe in den Boden einsickern und in das Grundwasser ge­ langen können. Das gleiche gilt für kontaminierte Flächen, z. B. Industrieflächen, auf denen chemische Rückstände, insbesondere Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Schwermetalle sich niederge­ schlagen haben.

Nach einem älteren Vorschlag sollen die abzudichtenden Bereiche berg­ männisch unterfahren werden. Bei dem bergmännischen Unterfahren wird eine Erdschicht und/oder Gesteinsschicht unterhalb des abzudichtenden Bereiches abgebaut. In dem entstandenen Hohlraum wird eine Dichtung hergestellt. Diese Dichtung kann durch eine ein- und/oder mehr­ schichtige Folie gebildet werden. Vorzugsweise wird diese Folie zwischen schützende Vliese aus Glasfasermaterial und zwischen ver­ festigte Mörtel bzw. Betonschichten oder dergleichen Schichten ein­ gebracht.

Befindet sich die Abdichtungsschicht auf dem Liegenden, so entsteht zwischen der Abdichtungsschicht und dem Hangenden ein Hohlraum. Ist die Abdichtungsschicht unmittelbar unter dem Hangenden vorgesehen, so stellt sich zwischen der Abdichtungsschicht und dem Liegenden das Problem eines zu verfüllenden Hohlraumes. In jedem Fall ist man be­ müht, derartige Hohlräume zu verfüllen, um Setzbewegungen auf ein Minimum zu beschränken.

Zum Verfüllen wird vorzugsweise das beim bergmännischen Abbau gewonnene Material herangezogen. Auf Grund der mit dem bergmännischen Abbau ver­ bundenen Auflockerung dieses Materiales, kann dieses nur teilweise zum Versatz in die oben angesprochenen Hohlräume gebracht werden.

Im Sinne der Beschränkung der Setzbewegungen wird der Versatzmasse ein Binder zugegeben. Der Binder kann aus Zementmörtel bestehen. Be­ vorzugt wird ein schnellbindender Baustoff. Dazu gehört Alphasulfat­ halbhydrat, welches aus den Rückständen der Kalkwäsche von schwefel­ haltigen Rauchgasen gewonnen wird. Es kann aber auch aus anderen Rückständen gewonnen werden.

Für den bergmännischen Abbau ist zu berücksichtigen, daß unterhalb von abzudichtenden Bereichen, wie beispielsweise Deponien, vor­ wiegend Lockergestein anzutreffen ist. Das Lockergestein kann schwer­ wiegende Einbrüche verursachen. Das gilt vor allem dann, wenn Grund­ wasserströme angeschnitten werden bzw. wenn Druckwasserbereiche ange­ schnitten werden. In solchen Fällen hat das Lockergestein eine über­ rauschend hohe Vliesfähigkeit.

Im Bergbau wird auftretendem Lockergestein mit Injektionen begegnet. Als Injektionsmittel wird überwiegend Polyorethan verwendet. Es kann aber auch Wasserglas in Verbindung mit bestimmten Säureestern verwendet werden. Diese Injektionsmittel haben die Aufgabe, das Lockergestein zu verfestigen. Verfestigt wird sowohl der Bereich oberhalb des bergmännischen Abbaus, als auch die Abbaufront. Dabei ergeben sich allerdings Kosten in der Größenordnung von 300,- bis 600,- DM/m³ Lockergestein. Das gilt allein für den Aufwand an Injektionsmitteln. Hinzukommt der Arbeitsaufwand der notwendig ist zum Einbringen der Injektionsmittel, d. h., zum Bohren der Injektions­ löcher sowie zum Einschieben der Injektionslanzen. Ferner ist die langdauernde Betriebsunterbrechung für die Injektionen zu berück­ sichtigen. Während diese Störungen im Bergbau üblicherweise der Anzahl nach gering sind, wäre bei Anwendung dieser reinen Bergbau­ technologie auf die hier angesprochene Abdichtung mit einer dauernden Störung zu rechnen. D.h., während des gesamten bergmännischen Ab­ baus müßte injiziert werden. Damit würde sich der Abbau und das Injizieren in Intervallen ablösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstigere Arbeitsweise zu schaffen. Nach der Erfindung wird das durch die Ver­ wendung eines Messerschildes erreicht. Der Messerschild besitzt eine Vielzahl von Messern, die in das Lockergestein vorgetrieben werden. Nach der Erfindung werden die Messer am Hangenden soweit vorgetrieben, daß sie mindestens um das Maß von 0,6 m weiter in der Abbaufront sitzen, als beim nachfolgenden Schnitt des Abbaugerätes von der Ab­ baufront abgebaut wird. In der Regel beträgt dieses Maß 0,9 bis 1,2 m.

Eine zusätzliche Sicherheit wird durch eine geneigte Abbaufront erreicht. Mit der Neigung entsteht eine Böschung und wird das Locker­ gestein am Riesel- bzw. Vliesvorgang behindert.

Weitere Sicherheit wird nach der Erfindung mit seitlichen Messern und/oder seitlichen Ausbauhilfen erreicht. Die seitlichen Ausbau­ hilfen sind bei seitlicher Anordnung eines Förderers zum Abfördern der Ausbruches vorzugsweise an der Seite des Förderers vorgesehen. Die Ausbauhilfen können dort zum Schutz des Förderers verbleiben. Ein Ausbau ist in dem Sinne notwendig, um nach Vorrücken des Messer­ schildes ein Niederbrechen des Hangenden zu vermeiden.

Wahlweise bildet die Ausbauhilfe zugleich einen Teil oder den ganzen Maschinenrahmen für den Förderer. Der Vorteil liegt darin, daß der Maschinenrahmen des Förderers bereits eine erhebliche Tragfähigkeit bzw. Steifigkeit besitzt und dadurch einen Teil der Abstützung des Hangenden und/oder den seitlichen, angeschnitten Erdschichten über­ nehmen kann. Die baulichen Aufwendungen für die notwendige Abstützung vermindert sich dadurch.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Messerschild in Vortriebsrichtung aus mehreren, miteinander lösbar verbundenen Ab­ schnitten. Damit ergeben sich außerordentliche Betriebsvorteile, wenn seitlich oder vor und hinter der Deponie Baugruben ausgehoben worden sind und das Abbaugerät und der Messerschild in die Baugruben gefahren werden können. Dann kann mit Hilfe eines Baustellenkranes das heraus­ tretende Abbauwerkzeug aufgenommen, um 180° geschwenkt und zum erneuten Aufhauen wieder angesetzt werden. Das gleiche gilt für den Messer­ schild. Dabei braucht der Messerschild nicht umständlich in seine Einzelteile zerlegt werden, sondern ist ein Abkoppeln der verschiedenen Abschnitte ausreichend.

Eine derartige Abbauverfahrensweise besteht demnach darin, daß aus­ gehend von einer ausgehobenen Baugrube ein Aufhauen bis zu der auf der anderen Seite des abzudichtenden Bereiches (Deponie) eingebracht wird. Auf der anderen Seite angelangt sitzt ein paralleles Aufhauen in umgekehrter Vortriebsrichtung an. Dieses Aufhauen in umgekehrter Richtung schließt sich unmittelbar an das erste bzw. das vorangehende Aufhauen. Infolgedessen kann die dort liegende Seite der bereits eingebrachten Abdichtungsbahn mit der korrespondierenden Seite der mit den neuen Aufhauen eingebrachten Abdsichtungsbahn verschweißt oder in sonstiger Weise abgedichtet werden.

Die einzelnen Abschnitte haben nach der Erfindung höchstens in Vor­ triebsrichtung eine Länge von 3 m, vorzugsweise eine Breite von 1,5 bis 2 m bzw. ein Breitenmaß, das gleich dem Maß der Bautiefe des Abbaugerätes in Vortriebsrichtung ist. Infolgedessen kann die Baugrube im Fuß relativ schmal gehalten werden, das verringert den für derartige Baugruben erheblichen Aufwand.

Nach der Erfindung besitzt jeder Abschnitt des Messerschildes eine besondere Funktion. Dem in Vortriebsrichtung ersten Messerschild sind die Messer zugewiesen. Der nächste Abschnitt nimmt die Vor­ richtungen zum Einbringen der Abdichtungsfolie und/oder Armierung und/oder Dränage auf. Ein dritter Abschnitt ist für das Einbringen des Versatzes sowie der Festiger für den Versatz vorgesehen.

Wahlweise besitzt der dritte Abschnitt zugleich auslaufende Schwanz­ flossen, die ein vorteilhaftes Austreten des Messerschildes sicher­ stellen. Die Schwanzflossen verjüngen sich zum Ende hin. Zur Minimierung des Setzungsproblems wird der Versatz vorzugsweise so eingebracht, daß die Böschung des Versatzes ein relativ geringes Maß innerhalb des Messerschildausbaus am Hangendmesser beginnt.

Wahlweise setzt sich die gesamte Abbaufront für eine erfindungsgemäße Abdichtung aus einzelnen Messerschilden zusammen. Die Messerschilde bilden dann Elemente. Die Elementbreite beträgt max. 8 m. Eine solche Elementbauweise ist von Vorteil für geringe Abbaumächtigkeiten. Dann hat der Maschinenrahmen des Messerschildes relativ geringe Ab­ messungen. Je geringer diese Abmessungen sind, desto besser ist die Begehbarkeit des Messerschildes. Aus anderer Sicht kann das auch wie folgt genutzt werden: Durch geringe Abmessungen für den Maschinen­ rahmen kann unter Berücksichtigung des für die Begehung des Messer­ schildes erforderlichen Maßes eine geringe Abbaumächtigkeit erzielt werden. Die damit verknüpfte Verringerung der Abbaumächtigkeit bewirkt eine Reduzierung der Abbaukosten.

In diesem Sinne ist auch von Vorteil, wenn die einzelnen Elemente in Vortriebsrichtung versetzt zueinander oder hintereinander arbeiten. Dann ist damit zu rechnen, daß sich über den einzelnen Elementen relativ kleine Erdgewölbe bzw. Gewölbe aus dem abzudichtenden Material bilden, deren Belastung sehr viel geringer als das Gewicht der ge­ samten darüberstehenden Materialsäule ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Draufsicht eine Deponie.

Fig. 2 und 3 ein erfindungsgemäßes Aufhauen in einer Einzelansicht.

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Abbau mit erfindungsgemäßem Messerschild.

Nach Fig. 1 sind seitlich einer mit 1 bezeichneten Deponie langgestreckte, geradlinig verlaufende Baugruben 2 und 3 einge­ bracht worden. Die Baugruben sind nach oben hin offen und z. B. mit einem Berliner Verbau versehen. Nach der Erfindung wird be­ ginnend mit einer Seite der Deponie 1 ein Aufhauen 4 eingebracht.

Das Aufhauen 4 beginnt in der Baugrube 2 und endet in der Baugrube 3. Unmittelbar an das Aufhauen 4 schließt sich ein strichpunktiert dar­ gestelltes Aufhauen 5, das in der Baugrube 3 beginnt und in der Bau­ grube 2 endet. Dies setzt sich fort, bis das andere Ende der Deponie 1 erreicht ist.

Nach Fig. 2 und 3 werden zeitversetzt 3 Aufhauen 6, 7 und 8 be­ gonnen. Die dabei verwendeten Ausbruchwerkzeuge einschließlich Messerschilde sind mit 9, 10 und 11 bezeichnet. Bis auf verbleibende schmale Strecken 12, 13, 14 zum Abtransport des Ausbruchs sind die beim Abbau entstandenen Hohlräume hinter den einzelnen Werkzeugen bzw. Schilden 9, 10, 11 sofort mit Versatz verfüllt und verfestigt worden. Die verfüllten und verfestigten Zonen sind mit 15, 16 und 17 bezeichnet und gestrichelt dargestellt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, bilden sich über den Aufhauen 6, 7 und 8 Materialgewölbe 18, 19 und 20. Die Materialgewölbe sind verein­ facht dargestellt und geben quantitativ das Belastungsverhältnis wieder. Dies ist im Vergleich zu einem Gewölbe 21 für ein Aufhauen mit einer Breite, wie es die einzelnen Aufhauen 6, 7 und 8 aufweisen, sehr viel geringer.

Im Unterschied zu dem nach Fig. 2 in der Draufsicht treppenartigen Verlauf der Aufhauen 6, 7 und 8, kann die Abbaufront andere Aufhauen auch anders förmig verlaufen. Dann liegen das erste, dritte, fünfte usw. Messerschild und Ausbruchwerkzeug auf gleicher Höhe, das gleiche gilt für Messerschild und Ausbruchwerkzeug des zweiten, vierten, sechsten usw. Aufhauens.

In Fig. 4 ist ein Ausbruchwerkzeug mit Messerschild schematisch dargestellt. An der geneigt verlaufenden Abbaufront steht ein Walzen­ schrämlader 25 mit Walze 26 und nicht dargestelltem Kettenkratzer. Der Walzenschrämlader läuft an der Abbaufront hin und her bzw. auf und ab. Die Auf- und Ab-Bewegung wird durch ein Schwenkarm bewirkt, die hin und hergehende Bewegung durch Verfahren des Walzenschräm­ laders. Der Walzenschrämlader 25 übergibt den Ausbruch an einen nicht dargestellten Kettenförderer. Der Kettenförderer ist mit einem längen­ änderbaren Bandförderer in Wertverbindung, der seitlich am Aufhauen angeordnet ist.

Das aus Fig. 4 ersichtliche Messerschild besteht aus 3 Abschnitten 27, 28 und 29, die durch lösbare Gelenkstücke 30 und 31 miteinander verbunden sind. Der Abschnitt 27 ist mit einer Vielzahl von Messern 32 versehen. Die Messer 32 sind so weit aus dem Abschnitt 27 vor­ fahrbar, daß sie nach einem Schnitt der Schrämwalze mit einer Aus­ bruchtiefe von 40 cm immer noch 1 m im Lockergestein vorragen. Das verhindert mit der im Ausführungsbeispiel vorgesehenen Abböschung von 10° ein Abbrechen der Abbaufront. Der Abschnitt 27 hat ebenso wie die Abschnitte 28 und 29 eine Rechteckform mit einer Breite von 6 m und einer Höhe von 1,5 m. Dabei setzt sich der Abschnitt 27 aus Hangendmessern, Sohlmessern und seitlich angeordneten Messern zu­ sammen. Die seitlich angeordneten Messer sind gestuft angeordnet, wie bei 33 gestrichelt dargestellt. Sie haben gleichfalls die Aufgabe, ein Ausbrechen der Abbaufront zu verhindern.

Die Sohlmesser haben lediglich die Funktion, den Messerschild in Vortriebsrichtung mitzubewegen. Die Messerbreite ist jeweils 25 cm. Die Messer sind an den einander gegenüberliegenden Flächen ineinander geschachtelt bzw. gleiten dichtend aneinander, so daß insbesondere am Hangenden kein darüberliegendes Material zwischen den Messern durch­ dringen kann. Die Messer sind in Führungen in Vortriebsrichtung hin und hergehend verschiebbar gehalten. Die Führungen können durch Kästen oder durch Winkel oder T-Profile gebildet werden. Die Messer werden einzeln durch hydraulisch betätigte Kraftkolben bewegt. Die Messer können auch pneumatisch angetrieben werden. Alle Messerführungen sind an einem Rahmen des Messerschildes befestigt, der aus Stützen 34 und 35 sowie Liegendschwellen 36 und Hangendschwellen 37 besteht. Die Stützen 34 und 35 sind ebenso wie die Liegendkufen 36 und Hangend­ schwellen 37 in der Zeichnung einteilig dargestellt. Sie können je­ doch auch zur Verringerung der Bauhöhe und/oder Verringerung der Bau­ breite des Messerschildes mehrteilig ausgebildet sein.

Der Abschnitt 28 besitzt ein Gehänge 40 für eine Abdichtungsbahnrolle 41. Von der Rolle 41 wird eine Abdichtungsbahn 42 mit fortschreitender Bewegung des Messerschildes abgezogen. Die Abdichtungsbahn gleitet dabei über den Boden des Abschnittes 29 und legt sich auf eine Erd­ betonschicht 43. Die Erdbetonschicht wird aus einer Aufgabeleitung 44 auf das Liegende aufgebracht und sichert eine glatte Auflage.

Der Zwischenraum zwischen der Abdichtungsfolie 42 und dem Hangenden wird durch Versatz 45 ausgefüllt. Der Versatz ist Blasversatz. Dazu ist eine Versatzleitung 46 im Abschnitt 29 vorgesehen. Über der Ver­ satzleitung 46 ist eine Zuleitung 47 für Halbhydrat, kombiniert mit einer Wasserleitung vorgesehen. Mit dem beim Austritt mit Wasser be­ netzten Alpha-Sulfathalbhydrat, welches aus den Rückständen der Kalkwäsche von schwefelhaltigen Rauchgasen gewonnen wird, wird der Blasversatz verfestigt.

Die Abschnitte 28 und 29 sind im Ausführungsbeispiel im Unterschied zu dem Abschnitt 27 einteilig. Die Abschnitte 28 und 29 werden durch ihre Verbindung mit dem Abschnitt 27 von diesem mitgezogen.

Einer Veränderung der Bauhöhe und/oder der Baubreite wird durch Aus­ wechselung der Abschnitte 28 und 29 Rechnung getragen. Wahlweise sind die Abschnitte 28 und 29 auch mehrteilig. Die einteilige Ausbildung hat gegenüber der mehrteiligen statische Vorteile.

Die mehrteilige Ausbildung des Messerschildes wird nach Fig. 1 wie folgt wirksam. Nach Fertigstellung des Aufhauens 4 wird der aus dem Aufhauen austretende Walzenschrämlader mit einem Autokran aufgenommen, soweit behoben, bis er um 180° geschwenkt ist und dann zum Beginn des Aufhauens 5 auf die Sohle der Baugrube 2 wieder abgesetzt. Das gleiche gilt für den Abschnitt 27 des Messerschildes nach dessen Austreten aus dem Aufhauen 4 und abkoppeln von den Abschnitten 28 und 29. Die Abschnitte 28 und 29 werden nach Abkoppeln des Ab­ schnittes 27 mit Winden oder geeignetem Hydraulikwerkzeug in die Baugrube 2 gezogen und in gleicher Weise wie der Abschnitt 27 umgesetzt.

Claims (13)

1. Abdichtung für Dpeonien, kontaminierte Flächen oder dergleichen, wobei der abzudichtende Bereich bergmännisch unterfahren wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Messer­ schildes (27).

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerschild Hangend- Sohlmesser und seitliche Messer aufweist, wobei die seitlichen Messer lösbar sind, und/oder seit­ liche Ausbaustützen vorgesehen sind.

3. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die seitlichen Ausbaustützen zugleich als Maschinenrahmen für einen Förderer (12, 13, 14) dienen und/oder zumindest teilweise einen bleibenden Ausbau bilden.

4. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Messer­ schild in Vortriebsrichtung aus mehreren miteinander lösbar ver­ bundenen Abschnitten (27, 28, 29) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abschnitte (27, 28, 29) eine Länge von höchstens 3 m aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im ersten Abschnitt die Abbauvorrichtung (25) im zweiten Abschnitt (28) eine Vorrichtung (41) zum Auslegen einer Abdichtungsfolie (42) und/oder Armierung und/oder Dränage und in einem dritten Abschnitt (29) eine Vorrichtung (46, 47) für Blas- und/oder Festiger angeordnet ist.

7. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Messer­ schild ein Element einer Messerschildreihe (9, 10, 11) bildet.

8. Abdichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Elementbreite von max. 8 m.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch versetztes Aufhauen (6, 7, 8).

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Messervortrieb von mindestens 0,6 m in der Abbaufront.

11. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Verwendung eines an der Abbaufront hin und hergehend bewegten Schrämladers (25) mit Kettenkratzer.

12. Abdichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen dem Kratzer nachgeordneten, längenänderbaren Bandförderer.

13. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Schwanzflossen am Messer­ schild.