DD152380A1

DD152380A1 - Verfahren und vorrichtung zur untergrundverfestigung

Info

Publication number: DD152380A1
Application number: DD22311180A
Authority: DD
Inventors: Hans Mau; Horst Koehler; Ingeburg Koehler; Peter Mau
Original assignee: Hans Mau; Horst Koehler; Ingeburg Koehler; Peter Mau
Priority date: 1980-08-05
Filing date: 1980-08-05
Publication date: 1981-11-25

Abstract

Die Erfindung "Verfahren und Vorrichtung zur Untergrundverfestigung" beinhaltet einen Loesungsweg, um das Hohlraumvolumen im Untergrund von wiederurbargemachten Bergbaufolgelandschaften sowie in lockerem Baugrund zu verdichten. Es sollen damit Bergfolgeschaeden u. Bauschaeden vermieden werden. D. Verfahren ist auch in bereits land- u.forstwirtschaftl. bewirtschaftetem Gelaende anwendbar. D. Verfahrensschritte sind: Niederbringen einer Bohrung, vorzugsweise mittels Bohrrakete o. Bodendurchstossgeraet, jedoch sind beliebige Bohrverfahren anwendbar. Dann erfolgt Absenken einer Vorrichtung in d. Bohrloch, d. aus einem Fuehrungsrohr besteht, aus d. flexible "Vibrationsfinger" senkrecht zur Vorrichtung u. parallel zur Erdoberflaeche herausgefuehrt werden, d. mit adaequater Frequenz auf d. lockere bzw. hohlraumdurchsetzte Erdreich einwirken, derart, dass es dichtgeruettet wird. Sensoren an d. "Vibrationsfingern" vermitteln automatisch die Messwerte des jeweiligen Verdichtungsgrades.

Description

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a) Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zur Untergrundverfestigung

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar für die Untergrundverfestigung von geschütteten Bergbaufolgelandschaften und für land-, for st- oder bauwirtschaftlich zu nutzendes Gelände mit lockerem, hohlraumhaltigem, erodiertem oder eroslonsgefährdetem Untergrund.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Untergrundverfestigung ist im Bereich des Bauwesens, des Bergbaus und der Land- und Porstwirtschaft von großer Bedeutung. Sie gewährleistet die Standfestigkeit von Bauwerken und verhütet Bergfolgeschäden, die sich in Spätsenkungen von bereits wiederurbar gemachten Bergbaukippen und daraus resultierenden Folgen für Menschen, Geräte, Anlagen und Bepflanzungen äußern

In Abraumkippen des Braunkohlentagebaues z. B. kann das Hohlraumvolumen des Bodens 40 - 50 % betragen und sich durch Grundwasserströme und Begengüsse zusätzlich erweitern, derart, daß die Oberfläche plötzlich einbricht

Bisher besteht die V/isderurbarmachung von Eergbaufolge lancl schaft on hauptsächlich in der Exnebmmg der Schütthü?:-;! und Verdichtung der Oberfläche sowie Auf-

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bringung von blutterbodon und/oder Filterasche zur Fruchtbarkeitserhöhung. Unterhalb der so behandelten Oberfläche können 30, 40 oder auch (in den sogenannten "Zukunftsfelderh", deren Aufschluß jetzt vorbereitet wird) über 100 bzw. 200 m ungenügend verdichtete geschüttete Abraummassen liegen, wobei das Territorium hunderte Hektar groß sein kann.

Man vertraute bisher auf die natürliche Verdichtung und ließ den Boden vor Nutzung einige Jahre ruhen, doch kann es noch nach 15 und mehr Jahren unangenehme Überraschungen geben·

Es wurde versucht, durch sogenannte Vorfluter einen Wasserabfluß zu sichern, doch wird damit weder die Ursache noch das Auftreten von Bergfolgeschäden beseitigt,

Positiv, jedoch nicht ausreichend, wirkt sich verdichtend große Fallhöhe z. B. von Förderbrücken für 60 m Abtragshöhe und große Beschleunigung des Förderbandes aus» Es wurde daher bereits vorgeschlagen (V/P E 02 D/220178), Vibrationsgestänge während des Schüttvorganges etappenweise aufzulegen und den Untergrund dadurch vorbeugend zu verdichten.

Ferner sowie zusätzlich kann die Injektion von hohlraumfüllenden und verfestigenden Substanzen z. B. Zement, Filterasche, Ton und dergl. zur Wirkung gebracht werden.

Die erwähnten Vibrationsgestänge sind in der bisher vorgeschlagenen Form vorzüglich anwendbar währendder Abraumverkipp ung, können aber nicht in schon verkipptem Abraum bzw. in bereits wiederurbar gemachten und genutztem Gelände eingesetzt werden.

d) Ziel der Erfindung

Es ist Ziel und Zweck der Erfindung ι die Untersrundverdichtung durch adäquate Vibration, die bisher nur während des Kipp- bzw. Schüttvorganges als vorbeugende Maßnahme vorgesehen und offenbart wurde, so abzuwandeln,

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daß die bisher nicht mögliche Verdichtung des Untergrundes bereits geschütteter und wiederurbar gemachter Flächen realisiert werden kann·

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, ist die Beseitigung des untergründigen Hohlraumvolumens bzw· die Verdichtung des Untergrundes von Halden bzw. Bergbaufolgelandschaften und damit von Bergfolgeschäden oder Bauschäden. Technische Ыегк-male des Verfahrens sind, daß in Gefahrenbereichen Bohrungen niedergebracht werden, in die Vorrichtungen mit spreizbaren verstellbaren "Vibrationsfingern'¹ eingeführt v/erden, welche sich"vermöge der Vibrationswirkung in das Schüttgut in von der Vorrichtung selbst gemessener zweckmäßiger Tiefe horizontal in den Lockerbereich einschieben und diesen verdichten bzw, ein gezieltes und gewolltes gefahrloses Nachsetzen der Erdoberfläche erzwingen· Die "Vibrationsfinger¹¹ können in einer oder in mehreren "Etagen" aus einen vertikalen, in die Bohrung eingeführten Sohrkörper herausgedrückt werden, was z. B. dadurch ermöglicht wird, daß sie als flexibles Metall-Hohlkabel und/oder Vollkabel ausgebildet sind, welche in den zu verdichtenden Höhenbereich um 90 °, aus der vertikalen in die horizontale Richtung, durch Führungsstücke umgelenkt werden, Diese "Vibrationsfinger" bzwe flexiblen Kabel werden während ihres vibrierenden Zustandes in das Erdreich hineingedrückt und nach erzielter Verdichtungswirkung v/ieder herausgezogen.

Die das Verfahren einleitenden vertikalen Bohrungen, die für das Absenken der Vorrichtung in den bereits geschütteten und ggf. genutzten Boden niedergebracht werden müssen, können nach bekannten Bohrverfahren getätigt werden, doch sollte vorzugsweise das in der Sowjetunion entwickelte Expiosionsbohren mit "Bohr-

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rakete" zur Anwendung gelangen. Es hat 2 Vorteile: Erstens ist es das schnellste existierende Bohrverfahren, zweitens begünstigt die explosive Erschütterung die Untergrundverdichtung.

Ferner kommt das Bohren mittels Rückstoßeffekt, z. B. mit sogenannten Durchstoßgeräten, die pneumatisch arbeiten und in der-Sowjetunion sowie in der VR Polen serienmäßig hergestellt werden, in Betracht. Stehen derartige Liöglichkeiten nicht zur Verfügung, so können die bisher im Braunkohlenbergbau üblichen und verfügbaren Bohranlagen die zur Verfahrensrealisierung notwendige Bohrung niederbringen.

f) Ausführungsbeispiele

Nachfolgend soll die Erfindung mit Hilfe einer das Verfahren und die Vorrichtungskoiabination vereinfachend darstellenden Figur verdeutlicht werden. In der Figur bedeutet 1 die Erdoberfläche, von der aus die Bohrung 2 bis zur Bochlochtiefstelle 3 niedergebracht worden ist. In die Bohrung 2 wird die Führungsvorrichtung 4-, ein Führungsrohr bzw. ein Rohrkörper mit daran angeordneten Umlenkeinrichtungen 7 hinabgesenkt· Die Ziffern 5 und 6 symbolisieren "Vibrationsfinger", z. Be flexible, Vibrationsübertragende Kabel, die von einem oder mehreren Frequenzgebern bzw. Vibratoren 9 aus in Schwingung versetzt werden und vermöge dieser Schwingungen, die durch L'eß- und Steuerungseinrichtungen in 9 optimal geregelt werden können, durch Abrollen und Drücken von 9 aus, durch die Bohrlochwand 2 hindurch immer tiefer in den Untergrund horizontal eindringen. Die Vibration bewirkt eine Bodenverdichtung und Beseitigung der Hohlräume und erhält die Berührungsfläche zwischen Bodenmassen und "Vibrationsfingern" 5/6 in quasiflüssigen Zustand,das heißt, während der Dauer der Vibration lassen sich die Vibrationsfinger 5, б bewegen,- tiefer schieben und wieder aus de:i Erdreich herausziehen. Ziffer 8 bedeutet Einführung³organe von den Vibratoren 9 in die Fahrunss-

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vorrichtung 4. Ziffer 10 symbolisiert Sensoren, die an den "Vibrationsfіц§_егп" 5 angeordnet sind und über deren flexiblen Kabelkörper 5 den gemessenen Verdichtungszustand des Erdreiches zu Anzeigeeinrichtungen weiterleiten, die beispielsweise am Vibrator 9 bzw, in seiner Nähe angeordnet sein können·

Abwandlungen, z_e B. durch Anordnung von nur einer oder mehr als 2 Ebenen, in denen "Vibrationsfinger"5, 6, gleichzeitig arbeiten, sowie"andere konstruktive Möglichkeiten, Besonderheiten und Details, sind in der Erfindungsidee einbegriffen.

Varianten für Bohrverfahren, die jedoch an sich bekannt sind, sowie die Vorteile der Anwendung der sowjetischen "Bohrrakete", wurden bereits erwähnt. Bei größerem Lochdurchmesser"empfiehlt es sich, dieses nach Abschluß des erfindungsgemäßen Prozesses zu verfüllen.

Claims

1. Verfahren zur Untergrundverfestigung ζ. B. für kulturell, land- und forstwirtschaftlich zu nutzende Bergbaufolgelandschaft und/oder Baugrund, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch ein beliebiges bekanntes Verfahren ein Bohrloch (2) niedergebracht wird, vorzugsweise jedoch nach dem (sowjetischen) Verfahren der Bohrrakete, da£ sodann eine Vorrichtung bzw. Vorrichtungskombination, bestehend aus Führungsvorrichtung (4·), Vibrations-· fingern oder flexiblen .Rohren (5, 6) niedergebracht wird und daß die Vibrationsfinger (5, 6) von einem oder mehreren Vibratoren bzw. Frequenzgebern (9) aus in Schwingungen versetzt und gleichzeitig senkrecht zur Bohrlochwand (2) und parallel zur Erdoberfläche (1) ins Erdreich gedrückt werden, derart, daß vermöge der Vibration, die sich auf die Vibrationsfinger (5, 6) und von dort auf das Erdreich überträgt, ein das Hohlra.umvolumen im ardreich vermindernder, die Bodenfestigkeit verbessernder Effekt erzielt wird«

2· Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungsrohr (4) für die "Vibrationsfinger" bzv/. flexiblen Kabel (5, 6), Umlenkvorrichtungen (7)"in einer oder mehr Ebenen des Führungsrohres (4-) vorgesehen sind, die eine Umlenkung der "Vibrationsfinger" (5,δ) aus der vertikalen Richtung in horizontale Sichtung erzwingen, wobei der Vorschub von der Erdoberfläche (1) aus bzw. von einem dort angeordneten Aggregat (9) aus erfolgt.

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3· Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den "Vibrationsfingern" (5, 6) Sensoren (10) zur Messung des Bodenverdichtungsgrades angeordnet sind, wobei die Ueßergebnisse über die flexiblen Kabel (51 6) zu Anzeigegeräten, die bei den Aggregaten G) angeordnet sind, übertragen v/erden.

Hierzu 1 Ssiia Zeichnungen