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Verfahren zum Zementieren von Hohlräumen
Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Zementieren von Hohlräumen. Dieses Verfahren wird z.
B. angewendet, um den Ausbaumantel von Schächten, die in wasserführenden Gebirgsschichten
stehen, wasserdicht zu machen oder um den Ausbaumantel gegen Gebirgedruck zu kräftigen.
Es wird bekanntlich derart ausgeführt, daß man hinter den Ausbaumantel ein flüssiges
Zementwassergemisch Einlaufen läßt oder einpreßt. Da das Gemisch, um es mit Hilfe
von Pumpen fördern und unter Druck setzen zu können, sehr dünnflüssig sein muß (Zementmilch),
so enthält es außerordentlich hohe Überschußmengen Wasser, die wieder abgeschieden
werden müssen, ehe der Zement abbindet. Geschieht dies nicht, so setzt -sich der
spezifisch schwerere Zement im Wasser ab. Dabei erreicht der Zement -zwar einen
bindungsfähigen Zustand, er bildet aber eine lockere Masse, die etwa der Schichtung
von lose eingelaufen« entspricht, durch deren Abbindung ein mangelhafter, nämlich
wasserblasendurchsetzter, poröser und wenig druckfester Zementstein entsteht. Durch
die Überschußwasser verzögert sich der Zementniederschlag, das Wasser läuft durch
Gebirgsspalten und Klüfte zu weit von der Zementierstelle ab und führt einen großen
Teil des Zements mit fort, so daß ganz erhebliche Zementmengen nutzlos verbraucht
werden. Schließlich besteht noch der große Nachteil, daß durch das Einbringen des
flüssigen Zementw assergemisches den zu zementierenden Räumen große überschußmengen
zugeführt werden, obwohl es in den meisten Fällen, z. B. beim Abdichten von Schächten,
gerade auf die Bekämpfung des Wassers ankommt.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt die geschilderten Mängel dadurch,
daß für das mit dem Zementwassergemisch im Überschuß in das Gebirge eingelaufene
oder eingedrUkte Wasser ein künstlicher Ablauf geschaffen wird, der nur Wasser,
aber keinen Zement durchläßt. Zu dem Zwecke «erden an einer oder mehreren der Einlauf-
oder Eindrückstelle benachbarten Stellen Öffnungen zum Ablauf des Wassers
angebracht, und diese Üffnungen werden zur Verhinderung des Austritts von Zement
mit Sandfiltern ausgestattet. Die Ablauföffnungen können sich je nach Bedarf über
oder unter der Einlauf-oder Eindrückstelle oder auch seitlich davon befinden, und
ihre Entfernung von der Einlaufsteile kann je nach den Verhältnissen größer oder
kleiner sein. Durch das neue Verfahren wird eine beschleunigte Entwässerung des
in das Gebirge eingeführten Zements und damit erreicht, daß der Zement in kurzer
Zeit in den zum Abbinden erforderlichen erdfeuchten Zustand und unter Druck kommt.
Er bindet dann schnell ab, und es entsteht ein Zementstein von dichtem Gefüge, so
daß Wasserporen und damit eine Durch-
lässigkeit des Zementsteins vermieden
und zugleich eine hohe Druckfestigkeit erreicht ist. Das neue Verfahren ermöglicht
somit ein ununterbrochenes Arbeiten und eine Abkürzung
der für
das Zementieren aufzuwendenden Zeit, während zugleich ein besserer Erfolg des Zementierens
erreicht wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht. darin, daß dem eingelaufenen
oder eingedrückten Zementwassergemisch durch die Schaffung eines künstlichen Ablaufs
für das Überschußwasser zwangsläufig der Weg durch diejenigen Teile des Gebirges
gewiesen wird, die zementiert werden sollen. Ein Verlaufen des Geinisches an entfernte
Stellen ist damit vermieden oder wenigstens ganz beträchtlich eingeschränkt, so
daß der Zement vollständig oder doch zum größten Teil tatsächlich in diejenigen
Spalten und Hohlräume gelangt, die versteint werden sollen. Damit -ist eine wesentliche
Ersparnis an Zement erreicht und zugleich die für das Zementieren erforderliche
Zeit weiterhin abgekürzt.
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Das an den künstlich geschaffenen Ablauföffnungen austretende Überschußwasser
kann durch Rohr- oder Schlauchleitungen an Stellen geführt werden, wo es unschädlich
ist oder nutzbringend verwandt werden kann. Z. B. kann es zu der Stelle zurückgepumpt
werden, wo das Zementwassergemisch hergestellt wird, um dort erneut verwendet zu
werden. Das Überschußwasser kann auch unbedenklich durch gewöhnliche Wasserpumpen
unmittelbar an den Sandfiltern abgesaugt werden, da es infolge Durchgangs durch
den Sandfilter frei von festen Beimengungen ist. Durch die Absaugung xvird der Wasserabzug
beschleunigt und der Arbeitsfortschritt gefördert.
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Um den Abzug des Überschußwassers noch weiter zu fördern, kann man
nach dem Einlaufen oder Eindrücken des Zementwassergemisches durch die Einlauföffnung
hindurch Preßluft einströmen lassen. Die Preßluft treibt, ohne selbst weitere Wassermengen
hinzuzubringen, das etwa noch im Zement über die Erdfeuchte hinaus enthaltene Wasser
zur Ablauföffnung.
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Das neue Verfahren ist bei Schächten @ sowohl beim Zementieren der
Schachtwandungen als auch dann anwendbar, wenn es sich darum handelt, beim Abteufen
das Gebirge unter der jeweiligen Schachtsohle zu zementieren.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur
Ausführung des neuen Verfahrens dargestellt. An der zum Einlaufen oder Eindrücken
des Zementwassergemischesdienenden Öffnung wird das übliche, an der Schachtwand
abgedichtet befestigte Einlaufrohr d mit Absperrhahn b benutzt, dem durch eine Leitung
c das flüssige Gemisch zugeführt wird. Die Zuführung kann dabei je nach den Verhältnissen
durch freien Einlauf oder mit Hilfe einer Pumpe unter einem mehr oder weniger hohen
Druck erfolgen. An der oder den zum Ablauf des überschüssigen Wassers dienenden
Öffnungen werden dagegen Sandfilter angebracht, die lediglich das Wasser durchlassen,
den Zement dagegen zurückhalten. Diese Filter bestehen aus einem Gehäuse d, das
mittels eines Flansches unmittelbar an den Tübbings oder bei Mauerschächten an in
das Mauerwerk eingelassenen und abgedichteten Rohrstutzen befestigt wird. Das Gehäuse
d ist an jedem Ende mit einem Sieb f versehen, und sein Innenraum g ist mit Sand
gefüllt. An das Gehäuse ist eine gegebenenfalls mit einer Pumpe ausgestattete Leitung
h angeschlossen, die den Wasserablauf beschleunigt und das ablaufende Wasser fortführt.
Wenn sich im Verlaufe des Zementierens die Abzugöffnung für das Überschußwasser
durch Erhärten des dort abgelagerten Zements verstopft, wird sie wieder aufgeschlagen,
wie dies jetzt schon bei den Einlauföffnungen geschieht.
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Natürlich sind auch noch andere Ausführungsformen möglich. So könnte
das Überschußwasser auch an der Einlauf- oder Eindrückstelle selbst wieder abgezogen
werden, indem in eine gemeinsame Öffnung ein verzweigtes Röhr eingeführt wird, an
dem sowohl die Zuführungsleitung für das Zementwassergemisch als auch ein Filter
zum Austritt des Überschußwassers angeschlossen sind.