DE3929162C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versetzen des Bruchraums beim Strebbau im untertägigen Bergbau durch Nachversetzen des Bruchraumes mit einem hydraulisch herangeförderten Gemisch aus feinkörni­ gem Feststoff und Wasser, den vor der hydraulischen Förderung feinst- bis feinkörnige Ergänzungsstoffe zugesetzt werden.

In den Eisen-, Stahl- und Gießereibetrieben nehmen bei der Gußfertigung die Form- und Kernherstellver­ fahren zu. Hierbei, sowie auch bei den NE-Metall­ gießereien nimmt der Bedarf an Sand für diese ver­ schiedenen Verfahren laufend zu. Durch Altsandre­ generierung wird versucht, die Entsorgung der Rest­ stoffe möglichst gering zu halten. Dennoch müssen z. Z. beispielsweise in der Bundesrepublik Deutsch­ land jährlich ca. 2 Mio t Gießereiformsande als ver­ brauchte Altsande ausgeschleust und durch neuen Quarzsand ersetzt werden. Die Lagerung des Altsande belastet die Deponien und es entstehen Engpässe in der Entsorgung. Desweiteren steigen die Kosten für die Deponierung derartig, daß diese Kosten für viele Gießereien zur Existenzfrage werden.

Nach dem DE-PS 34 13 602 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der beim Strebbau entstehende Bruchraum im untertägigen Steinkohlenbergbau mit einem Gemisch aus feinkörnigen und feinstkörnigen Feststoffen und Wasser nachversetzt wird, wobei das Gemisch hydrau­ lisch gefördert wird. Als feinkörnige und feinstkör­ nige Feststoffe bzw. Füllstoffe werden Elektrofil­ terasche und Flotationsberge eingesetzt, wobei durch das Nachversetzen das Absenken der Hangendschichten eingeschränkt und damit auf einfache und kostengün­ stige Weise die auftretenden Folgeschäden sowie gleichzeitig unabhängig vom Absenken der Hangend­ schichten die durch verbleibende Hohlräume auftre­ tenden Schwierigkeiten wirksam vermieden werden.

Die Flotationsberge oder andere feinkörnige Berge oder auch Kraftwerksrückstände, wie Gips oder Gips­ schlamm werden der Elektrofilterasche zugesetzt, um die notwendigen Mengen für das Nachversetzen jeweils zur Verfügung zu haben.

Gießereialtsande eignen sich zum Nachversetzen nicht, weil sich mit ihnen eine stabile, hochkonzen­ trierte, hydraulisch förderbare Suspension nicht herstellen läßt. Die Sandkörner sinken nach der Beendigung des Mischvorganges sofort ab. Damit ist eine Verwertung selbst dann ausgeschlossen, wenn dieser Mischvorgang unmittelbar vor dem Bruchraum vorgenommen wird, da sich die in dem Bruchraum füh­ renden Rohre sehr schnell zusetzen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zu schaffen, das beispielsweise bei weiterer Verringerung der Folgeschäden beim Bruchbau eine nutzbringende und umweltschonende Ablagerung von Gießereialtsanden ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Feststoff Gießereialtsand mit max. 80-90 Gew.% mit 10-20 Gew.% Ergänzungsstoffen und Wasser ge­ mischt und die Konzentration des Feststoffs und der Ergänzungsstoffe dabei auf rund 60% eingestellt wird.

Bei einer derartigen Verfahrensweise ergibt sich überraschend eine stabile Suspension, da durch die Hinzufügung feinst- bis feinkörnigen Ergänzungs­ stoffe die im Gießereialtsand nicht vorhandenen Feinstkornbestandteile zur Verfügung gestellt wer­ den, so daß ein derartiges Gemisch auch über größere Entfernungen ohne die Gefahr des Absetzens hydrau­ lisch förderbar ist. Die Feststoffkonzentration von ca. 60% ergibt ein förderbares Gemisch, das vor­ teilhaft in die vorhandenen Hohlräume des Bruchrau­ mes einzubringen ist und dabei zu einer weiteren Verringerung der Folgeschäden aufgrund der beson­ deren Eigenschaften des Quarzsandes, aus dem nämlich der Gießereialtsand im wesentlichen besteht, bei­ trägt.

Bei dem hohen Sandanteil und der hohen Stoffdichte der Gießereialtsande (2,6-2,7 g/ccm) liegt der Feststoffgehalt je Volumeneinheit der hergestellten Suspension mit c_F - 1340-1540 g/l sehr hoch. Die­ ses wirkt sich sowohl auf die Versatzgüte als auch auf die Wirtschaftlichkeit der Entsorgung besonders günstig aus.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird der Gießereisand vor dem Vermischen mit dem Ergänzungsstoff und Wasser bei 5 mm abgesiebt, wobei nur das Korn < 5 mm nach­ versetzt wird. Aufgrund dieser Vorbereitung steht dann ein Material zur Verfügung, das eine für die Bruchhohlraumverfüllung optimale Korngröße aufweist. Der Kornanteil über 5 mm ist gering, kann aber durch Verkleinern dem Verfahren angepaßt werden.

Um den Anteil an Gießereialtsand möglichst hoch zu halten, um die Entsorgung zu erleichtern und an­ dererseits die Abstützwirkung des Nachsetzproduktes insgesamt zu verbessern, sieht die Erfindung vor, daß der Anteil an Ergänzungsstoff möglichst gering gehalten wird. Andererseits müssen ausreichende Fließeigenschaften vorhanden sein, wobei die Erfin­ dung hierzu vorsieht, daß dem Gießereialtsand minde­ stens 15 Gew.% Ergänzungsstoff zugemischt werden. Hierdurch ergibt sich das optimale Gemisch.

Die Gießereialtsande sollen nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren zum Nachversetzen, insbesondere im Steinkohlenbergbau eingesetzt werden. Dort stehen insbesondere im Rahmen der Aufbereitung der Stein­ kohle fein- bis feinstkörnige Flotationsberge zur Verfügung. Auch diese Reststoffe müssen entsorgt werden, was gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch möglich wird, daß als Ergänzungsstoff 15 Gew.% Flotationsberge (wf) zugemischt werden. Die Zumischung dieser Flotationsberge führt zu einer hy­ draulisch förderbaren Suspension und ermöglicht das Einhalten geringstmöglicher Anteile des fein- bis feinstkörnigen Anteils am Gemisch. Das wiederum er­ möglicht die Anbindung großer Mengen an Gießerei­ altsand und damit die günstige Abstützung des Gebir­ ges im Bereich von Hohlräumen oder insbesondere des Bruchraums.

Stehen nicht genügend Flotationsberge zur Verfügung oder müssen andere feine bis feinstkörnige Rest­ stoffe entsorgt werden, so bietet das erfindungsge­ mäße Verfahren hierzu Möglichkeiten, in dem als Ergänzungsstoff fein- bis feinstkörnige Verbren­ nungsrückstände mit einem Feinstkornanteil von über 50% < 63 zugemischt werden. Hier sind vorrangig Entsorgungsprodukte mit nicht bzw. nur latenten ab­ bindenden Eigenschaften vorgesehen, wozu sich insbe­ sondere Aufbereitungsrückstände, Kraftwerksrück­ stände und allgemeine Verbrennungsrückstände eignen.

Den teilweise unterschiedlichen Eigenschaften der Gießereialtsande wird erfindungsgemäß Rechnung ge­ tragen, in dem z. B. bei Kaltharzsanden und Bento­ nit-Altsand mit Hot-Box-Kernresten die Feststoff­ konzentration auf 58-62 Volumen % Feststoffe in dem Gemisch, bei Bentonit-Altsand mit Croning-, Cold-Box- und Hot-Box-Kernresten auf 56-60 Volumen % und bei Bentonit-Altsand mit Cold-Box- Kernresten auf 50-55 Volumen % eingestellt wird. Damit können jeweils gemäß den eingesetzten Gießereialtsanden optimale Feststoffkonzentrationen gewährleistet werden, wobei alle diese genannten Gemische stabil, d. h. hydraulisch förderbar sind und die erforderlichen Fließeigenschaften ha­ ben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch hohe Wirtschaftlichkeit aus, da es die Möglichkeit gibt, die ansonsten nur mit großem Aufwand deponier­ baren Gießereialtsande nutzbringend einzusetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiter da­ durch aus, daß das Nachversetzen zu einer Versatz­ güte führt, die mit üblichen Aschen nicht zu errei­ chen ist. Damit ist nicht nur ein Entsorgungsverfah­ ren für den problematischen Gießereialtsand geschaf­ fen, sondern auch eine Verbesserung der Versatztech­ nik erreicht, die gleichzeitig auch zu einer Umwelt­ schonung beiträgt.

Zur besseren Erläuterung des Verfahrens wird nach­ folgend die einzige Figur interpretiert.

Grundsätzlich ist es möglich, die für das Nachsetz­ verfahren benötigten Gemische unter Tage oder auch über Tage herzustellen, um sie dann in das Bruchfeld zu injizieren. Die hier wiedergegebene Fi­ gur zeigt ein Verfahren, wo das notwendige Gemisch über Tage vorbereitet, in Rohrleitungen nach unter Tage gefördert und dann in den Bruchhohlraum eingebracht wird.

Schematisiert dargestellt ist ein Streb 1 mit den beiden Strebbegleitstrecken 2 und 3. Die beiden Strebbegleitstrecken 2 und 3 sind über den Streb 1 miteinander verbunden. Der Strebhohlraum wird über den Strebausbau 6 offengehalten. Hinter dem Stre­ bausbau 6 liegt das Bruchfeld 7, das durch Nachver­ setzen stabilisiert werden soll. Hierzu wird das Gemisch aus Gießereialtsand und Flotationsbergen sowie Wasser über die Nachversatzleitung 9 und Schleppleitungen 5 in das Bruchfeld hineingepumpt, so daß die dort verbliebenen Hohlräume entsprechend ausgefüllt werden.

Im Strebhohlraum sind an die Nachversetzleitung 9 Schleppleitungen 5 angeschlossen, die über den Strebförderer 10 dem Abbaufortschritt entsprechend mitgeführt werden. Die Nachversatzleitung 9 wird über den Schacht 12 und eine der Strebbegleitstrecken 2, 3 verlegt. Bei Bedarf können im Untertagebereich eine zusätzliche Mischstation und zusätzliche Pumpen installiert werden.

Die Vorbereitungsstation, die über Tage angeordnet ist, weist eine Pumpe 14 auf, die über das Silo 15 mit einem im Mischer 16 vorbereiteten Gemisch ver­ sorgt wird. Im Mischer 16 wird der über das Förder­ mittel 17 herangeführte Gießereialtsand mit dem über das Fördermittel 20 angeführten Flotationsbergen in­ tensiv gemischt, wobei gleichzeitig Wasser zugeführt wird.

Der Gießereialtsand wird im Gießereialtsandbunker 18 vorgehalten, dem eine Siebstation 19 vorgeordnet ist. Hier erfolgt eine Trennung bei 5 mm. Das Über­ korn wird einer Halde 22 zugeführt, während das Feinkorn in dem Gießereialtsandbunker 18 gelagert wird. Der Flotationsbergebunker 21 ist aufgrund der wesentlich geringeren Menge an Flotationsbergen im Gesamtgemisch kleiner bemessen als der Gießereialt­ sandbunker 18.

Die Flotationsberge werden über das Fördermittel 20 in den Mischer 16 je nach Aggregatzustand gefördert oder gepumpt, um von dort nach entsprechendem Vermi­ schen als Suspension nach unter Tage zu gelangen.

 1 Streb
 2 Strebbegleitstrecke oben
 3 Strebbegleitstrecke unten
 4 Kohlenstroß
 5 Schleppleitung
 6 Strebausbau
 7 Bruchfeld
 9 Nachversetzleitung
10 Strebförderer
11 Pumpe unter Tage
12 Schacht
14 Pumpe über Tage
15 Silo
16 Mischer über Tage
17 Fördermittel
18 Gießereialtsandbunker
19 Siebstation
20 Fördermittel
21 Flotationsbergebunker
22 Halde

Claims (5)

1. Verfahren zum Versetzen insbesondere des Bruchraums beim Strebbau im untertägigen Bergbau durch Nachver­ setzen des Bruchraumes mit einem hydraulisch heran­ geförderten Gemisch aus feinkörnigem Feststoff und Wasser, dem vor der hydraulischen Förderung feinst- bis feinkörnige Ergänzungsstoffe zugesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Feststoff Gießerei­ altsand mit max. 80-90 Gew.-% mit 10-20 Gew.-%, Ergänzungsstoffen und Wasser gemischt und die Konzentration des Feststoffs und der Ergänzungsstoffe dabei auf rund 60 Vol.-% ein­ gestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereialtsand vor dem Vermischen mit dem Ergänzungsstoff und Wasser bei 5 mm abgesiebt und nur das Korn <5 mm nachversetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ergänzungsstoff 15 Gew.-% Flotationsberge (wf) zugemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ergänzungsstoff feinst- bis feinkörnige Ver­ brennungsrückstände mit einem Feinstkornanteil von über 50%<63 µ zugemischt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kaltharzsanden und Bentonit-Altsand mit Hot- Box-Kernresten die Feststoffkonzentration auf 58-62 Vol.-% Feststoff in der Suspension, bei Bentonit-Altsand mit Croning-, Cold-Box- und Hot-Box-Kernresten auf 56-60 Vol.-% und bei Bentonit-Altsand mit Cold-Box-Kernresten auf 50-55 Vol.-% eingestellt wird.