EP0059910B1 - Verfahren zur Erschliessung sehr tief liegender Kohleflöze - Google Patents

Verfahren zur Erschliessung sehr tief liegender Kohleflöze Download PDF

Info

Publication number
EP0059910B1
EP0059910B1 EP82101531A EP82101531A EP0059910B1 EP 0059910 B1 EP0059910 B1 EP 0059910B1 EP 82101531 A EP82101531 A EP 82101531A EP 82101531 A EP82101531 A EP 82101531A EP 0059910 B1 EP0059910 B1 EP 0059910B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coal
liquid
explosive
seam
hose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP82101531A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0059910A3 (en
EP0059910A2 (de
Inventor
Karl Dr. Wisseroth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP0059910A2 publication Critical patent/EP0059910A2/de
Publication of EP0059910A3 publication Critical patent/EP0059910A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0059910B1 publication Critical patent/EP0059910B1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/263Methods for stimulating production by forming crevices or fractures using explosives
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/29Obtaining a slurry of minerals, e.g. by using nozzles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/29Obtaining a slurry of minerals, e.g. by using nozzles
    • E21B43/292Obtaining a slurry of minerals, e.g. by using nozzles using steerable or laterally extendable nozzles

Definitions

  • the invention relates to a method for developing and conveying coal from deep-lying seams, in which a cavern in the seam or in the layer guiding the seam is traversed by a liquid through at least one borehole, the area of the cavern through which the liquid flows and explosives and agents for the same Ignition are supplied and the pieces of coal detached from the seam during the blasting are conveyed to the surface of the earth with the aid of the liquid.
  • Coal both as lignite and hard coal, is mined in the open pit or mined from more or less large depths. In the latter case, the temperature increasing with the depth (on average an increase of approx. 3 ° C per hundred meters depth) limits the penetration into greater depths. Mountain temperatures of 50 ° C and higher no longer allow mining work. Changed weather conditions or the use of very complex cooling units on site let the depths drift down a little further, but the access limit in Ruhr mining, for example, is currently around 1,200 m.
  • the explosive in a method of the type described above, is conveyed with the aid of a propellant, which is ignited after reaching the cavern and carries the explosive up to the site in the coal seam to be mined, and the density of the conveying liquid at least equal to that of the coal, but smaller than that of the loosened rock.
  • the mode of operation of coal extraction according to the invention with the continuous loss of coal is advantageously distinguished from the conventional technology in mine mining by avoiding cavities in the mountain.
  • the latter require - not least to prevent or limit possible damage to the mountain by subsidence on the earth's surface - an intensive bracing technique in the tunnel.
  • all sections of the mine i. H. Holes for the supply of the conveying liquid and for the coal discharge with the conveying liquid as well as the cavern in the seam, in which the crushing work takes place by blasting, are consistently filled with material.
  • Coal from very deep seams can be brought to the surface of the earth by means of a conveying liquid if it is in an underground, an explosion is triggered in the coal-bearing layer by the liquid flowing through the cavern, by means of which the coal is split off and comminuted. Because of its lower density, the coal is discharged with it to the surface of the earth compared to the liquid being pumped. During the flowing transport, a separation of blasted and crushed rock occurs due to the higher density of the latter compared to coal. Above ground, the usually finely divided coal is separated from the production liquid by sieving, which is then returned to the underground for reuse.
  • the flow of the conveying liquid which is fed back to the coal-bearing layers serves at the same time to transport the explosives to be ignited on site and also to supply filler materials into the mined layers in order to fill the cavities again.
  • the coal separated from the flow by sieving adheres to a certain amount - about 1 to 2 percent by weight - of substances that are added to the liquid to adjust its density. These can either be easily removed by washing with water or left on the coal after partial evaporation of the solvent, which is usually water, whereby the reactivity is increased when calcium chloride is used in a later coal gasification.
  • other substances such as. B. sodium sulfate, magnesium chloride or zinc sulfate are suitable for adjusting concentrated aqueous solutions of the required specific weight.
  • the weight of the liquid to be pumped is roughly equal to the amount of coal to be pumped.
  • the generally high density of the deep layers of the earth limits the loss of production fluid as a result of occasional seepage to an acceptable level.
  • the usual weather explosives in mining such.
  • B. ammonites or explosive explosives, such as hexogen, dynamite, or explosive gelatin can be used, since they lead to smaller explosives compared to the slow-reacting ammonites.
  • the usual weather hazard in conventional mining does not exist with this type of mining, since the explosions are carried out without exception under water or in aqueous solutions.
  • the liquid is used to transmit a shock wave to the coal to be crushed.
  • coal can be shredded more easily than the accompanying rock under comparable blasting conditions.
  • the mechanical shock correlates completely with the thermal shock that can be generated by forcing a suitably high temperature gradient in a coal or rock sample.
  • the amount of explosives required to detonate and crush the coal is relatively small. As was found in tests, depending on the explosive nature of the explosive, the need is around 1 to 5 kg of explosive per ton of coal.
  • the ignition of the explosive supplied to the caverns in the seams with the conveying liquid can be effected by time detonators or by overpressure, possibly with a delay.
  • a weighting ballast may be required for the explosive to be transported with the liquid.
  • thermosiphon effect will take effect between two holes that connect the underground cavern to the surface of the earth. This effect means a reduction in the performance of the mechanical pumping devices for the circulation flow of the liquid flowing through the underground cavern.
  • additional energy can be drawn from the liquid / coal stream on the surface of the earth by cooling. With a conveying capacity of, for example, 100 to / h coal, an additional heat output of around 5 megawatts is obtained by heating the fluid flow in the deep layers - but at a relatively low temperature (around 100 ° C).
  • the range of mining by blasting can be increased significantly if the explosive charges are carried to the seam to be mined with the help of additional propellant charges - a type of underwater rocket.
  • this explosive device is automatically brought into the position of its direction of propulsion, which determines the angle of inclination, by means of its keel arrangement during or after reaching its working sole, which takes place via the supply of the transport liquid. This will mostly be within an almost horizontal level.
  • the propellant charge is ignited and the explosive charge carried on site by means of a pressure detonator, possibly with a delay.
  • an initial ignition e.g. B. lead azide, mercury, aluminum / barium peroxide mixture, which finally detonates the explosive charge.
  • the explosive charge can be ignited particularly advantageously by a detonator which can be arranged at the head of the propellant charge.
  • the underwater rocket is equipped with axial fins to stabilize the orbit. Their weight is also carefully balanced to approximate the state of suspension in the transport liquid.
  • the mining front in the seam can now be reached immediately. Because of the relatively low weight of the hose materials, the hose floats in the liquid-filled cavern. The circulating flow of means of transport can be fed through the hose or loaded with detached coal and returned to the surface of the earth. It is generally sufficient if only the section penetrating the seam is made of highly flexible material. The portion remaining in the borehole can be a rigid material - possibly even metal - which facilitates the mobility of this additional line.
  • Hoses of about 30 cm in length made of normal red soft rubber, foam rubber, plasticized polyvinyl chloride, high-pressure polyethylene and polytetrafluoroethylene under water in a 12 liter hobbock exposed to the explosive effect of 60 grams of ammonium nitrate explosive. The steel container was completely destroyed by the explosion, while all the hoses remained undamaged.
  • the liquid can also be brought directly to the site when the liquid is supplied via a hose line. In this case there is no need to use an additional rocket-like propellant.
  • the risk of premature detonation of the explosive device, which would lead to the destruction of the hose, can be countered by adequately delaying the detonator charge.
  • the two functions are separated, i. H. Removing the shredded coal through the hose and bringing the explosive charge to the site, for example using an additional propellant charge, the risk of hose damage is low.
  • the location of the explosion and the location of the hose are usually noticeably separate from each other. The position of the hose will in no way remain constant, but will change more or less strongly from blasting to blasting.
  • Another way to protect the hose from damage is to take the measure that the hose is pulled back a few meters immediately after the explosive has been supplied and only after the explosion, which is observed above ground via pressure pulse registration, until before Place for the removal of the shredded coal or for the supply of further transport liquid and possibly also explosives is advanced.
  • the liquid can also be used to supply fillers to fill the mountain sections cleared of coal.
  • the drawing shows a vertical section of seam deposits in geologically solid forma tions, e.g. B. the Upper Carboniferous or Perm and Zechstein, as they are found in the Palatinate-Saarland coal mountains.
  • the coal is e.g. T. penetrated by mountain inclusions, which has since affected their economic extraction according to conventional technology. Deep drilling up to 3000 meters and 300 millimeters in diameter penetrates a larger number of seams, the individual thickness of which is a few to many meters, with a total thickness of several hundred meters.
  • the mining of the deposit which begins at the bottom, has progressed to a depth of 2,000 meters, and the deepened cleared deposit has been replenished with mountain offset 10.
  • the reference number 11 designates the seam that is being mined, the excavation range being driven approximately symmetrically to the central borehole 12 up to a width of approximately 25 meters.
  • a flexible hose 13 made of plasticized polyvinyl chloride with a clear width of approximately 150 millimeters and a wall thickness of 6 millimeters connects the mining front in the region of the cleared seam to a pipe 14 arranged in the borehole.
  • the direction of flow of the transport liquid can also be reversed, i. H. the liquid to be fed is passed through the hose line together with the explosives - to the site. Coal production then takes place in the borehole outside the hose or pipeline. 835 grams of explosive 17 are added to the backflow at intervals of about half a minute.
  • a propellant charge 100 grams of black powder in a propellant charge 20 equipped with axial fins 18 and a keel 19, which is ignited by an overpressure detonator delayed by three seconds, the explosive charge is carried to the site. for example from a barium peroxide-aluminum powder mixture, is detonated and leads to renewed blasting and crushing of coal.
  • the detonation does not take place in its immediate vicinity.
  • the distance between the blasting site and the hose position can be further increased in order to avoid damage to the hose due to the blasting effect.
  • the explosive supplied is ignited in the borehole at the seam level by means of a time-delayed pressure detonator, the end of the hose line remaining a few meters from the point of detonation. In this case, no additional propellant charge is necessary.
  • the end of the hose is inserted into the seam in order to ensure thorough flushing and thus extensive removal of the shredded coal.

Landscapes

  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erschließung und Förderung von Kohle tief liegender Flöze, bei dem eine Kaverne im Flöz oder in der Flöze führenden Schicht über mindestens ein Bohrloch von einer Flüssigkeit durchströmt wird, dem von der Flüssigkeit durchströmten Bereich der Kaverne Sprengstoff und Mittel zu dessen Zündung zugeführt werden und die bei der Sprengung aus dem Flöz gelösten Kohlestücke mit Hilfe der Flüssigkeit zur Erdoberfläche gefördert werden.
  • Kohle, und zwar sowohl als Braunkohle wie auch als Steinkohle, wird im direkten Tagebau gewonnen oder bergmännisch aus mehr oder weniger großen Teufen gefördert. Im letzteren Fall beschränkt die mit der Tiefe zunehmende Temperatur (im Mittel eine Zunahme von ca. 3 °C je hundert Meter Tiefe) das Vordringen in größere Tiefen. Bergtemperaturen um 50 °C und höher lassen bergmännische Arbeit nicht mehr zu. Geänderte Wetterführungen oder die Verwendung von sehr aufwendigen Kühlaggregaten vor Ort lassen die Teufen noch etwas weiter niedertreiben, jedoch liegt beispielsweise im Ruhrbergbau die Zugriffsgrenze derzeit bei etwa 1 200 m.
  • Der größte Teil - etwa 80 % - der sehr reichlich vorhandenen mitteleuropäischen Steinkohle liegt aber in Tiefen von 1 500 bis 2000 m, unter der Nordsee sogar in Tiefen bis zu etwa 5 000 m.
  • Die angespannte Energiesituation in den letzten Jahren, insbesondere der hoch industrialisierten Länder veranlaßte bereits eine Reihe von Versuchen, diese bisher unerschlossenen Energievorräte verfügbar zu 'machen. Mehrere Untertagevergasungsverfahren wurden entwickelt. Daneben hat man auch schon erwogen, die Kohle selbst aus diesen großen Tiefen zu fördern. Erhitztes Lösungsmittel, beispielsweise Anthracenöl, soll unter hohem Druck über Bohrlöcher in die Lagerstätte gepreßt werden, so daß die Kohle unter partieller Lösung in (z. T.) kleine Teilchen zerfällt und mit dem Lösungsmittel an die Erdoberfläche gepumpt werden kann. Durch anschließende Aufarbeitung des Gemisches separiert man dann die Kohle.
  • Bekannt ist auch, eine chemische Zerkleinerung der Kohle Vorort mit Hilfe flüssiger Chemikalien, beispielsweise flüssiges Ammoniak, durchzuführen. Das Gelingen dieser Technik ist allerdings sehr vom Verunreinigungsgrad der Kohle abhängig, so daß ihre Anwendung nicht generell möglich ist.
  • Aus der US-A-3 964 792 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Kohle aus tief liegenden Flözen bekannt, bei dem eine am Ende eines Bohrlochs liegende Kaverne im abzubauenden Flöz von einer Flüssigkeit durchströmt und dabei der Kaverne Sprengstoff in Form von Sprengkapseln zugeführt wird, die am Boden der Kaverne durch einen Zünder zur Detonation gebracht werden. Die bei der Sprengung aus dem Flöz gelöste Kohle wird mit Hilfe der Flüssigkeit durch einen Schlauch und eine im Bohrloch angeordnete Rohrleitung nach der Erdoberfläche gepumpt. Der Druck der durch die Flüssigkeit übertragenen Schockwellen nimmt jedoch mit der Entfernung vom Explosionsort rasch ab, so daß das sichere Losbrechen von Kohlestücken auf einen im Hinblick auf die übliche Größenordnung bei der Kohlegewinnung kleinen Umkreis beschränkt ist. Eine wirtschaftliche Kohlegewinnung ist bei diesem Verfahren daher nicht gegeben.
  • Desweiteren ist aus der US-A-3 993 146 ein Kohlegewinnungsverfahren bekannt, bei dem die im Flöz losgelöste Kohle mit Hilfe eines Magnetit-Schlammes als Transportflüssigkeit durch das Bohrloch zur Erdoberfläche gefördert wird, wobei die Dichte des Magnetit-Schlammes größer ist als die der Kohle.
  • Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Förderflüssigkeit wegen der relativ hohen Zähigkeit des Schlammes erhebliche Schwierigkeiten bereitet, und zwar sowohl beim Transport des Sprengstoffes als auch bei der späteren Trennung der Kohle vom Magnetit-Schlamm. Darüberhinaus ist der Magnetit-Schlamm teuer, so daß auch hier die Wirtschaftlichkeit der Kohleförderung in Frage gestellt ist.
  • Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Erschließung und Förderung von Kohle tief liegender Lagerstätten der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, durch das ein leistungsfähiger und wirtschaftlicher Abbau möglich wird.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art der Sprengstoff mit Hilfe eines Treibsatzes befördert wird, der nach Erreichen der Kaverne gezündet wird und den Sprengstoff in dem abzubauenden Kohleflöz bis vor Ort heranträgt, und die Dichte der Förderflüssigkeit mindestens gleich der der Kohle, aber kleiner als die des mitgelösten Gesteins ist.
  • Die erfindungsgemäße Arbeitsweise der Kohleförderung unter laufender Lossprengung von Kohle zeichnet sich gegenüber der herkömmlichen Technik im Stollenabbau vorteilhaft aus durch Vermeidung von Hohlräumen im Berg. Letztere erfordern - nicht zuletzt zur Verhinderung bzw. Einschränkung möglicher Bergschäden durch Absenkungen an der Erdoberfläche - eine intensive Verstrebungstechnik im Stollen. Bei der vorliegenden Fördertechnik sind dagegen alle Abschnitte des Bergwerks, d. h. Bohrungen für die Zuführung der Förderflüssigkeit und für den Kohleaustrag mit der Förderflüssigkeit sowie die Kaverne im Flöz, in der die Brecharbeit durch Sprengung erfolgt, durchweg materiell ausgefüllt.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung.
  • Kohle sehr tief liegender Flöze kann mittels einer Förderflüssigkeit an die Erdoberfläche gebracht werden, wenn in einer unterirdischen, von der Flüssigkeit durchströmten Kaverne in der kohleführenden Schicht eine Sprengung ausgelöst wird, durch die eine Absplitterung und Zerkleinerung der Kohle bewirkt wird. Die Kohle wird dabei wegen ihrer geringeren Dichte im Vergleich zur Förderflüssigkeit mit dieser zu Erdoberfläche ausgetragen. Während des fließenden Transportes erfolgt gleichzeitig eine Separation von abgesprengtem und zerkleinertem Gestein aufgrund höherer Dichte des letzteren im Vergleich zur Kohle. Übertage wird die in der Regel feinstückige Kohle durch Absieben von der Förderflüssigkeit getrennt, welche anschließend zur Wiederverwendung nach Untertage zurückgeleitet wird. Der den kohleführenden Schichten wieder zugeführte Strom der Förderflüssigkeit dient gleichzeitig dem Transport des vor Ort zu zündenden Sprengstoffes wie auch der Zufuhr von Versatzmassen in die abgebauten Schichten, um die entstehenden Hohlräume wieder auszufüllen.
  • Der durch Sieben vom Förderstrom abgetrennten Kohle haftet eine gewisse Menge - etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent - von Stoffen an, die der Förderflüssigkeit zur Einstellung ihrer Dichte beigegeben werden. Diese können entweder durch Waschen mit Wasser leicht entfernt werden oder aber nach teilweisem Verdunsten des Lösungsmittels, welches in der Regel Wasser ist, auf der Kohle belassen werden, wobei bei Verwendung vom Calciumchlorid bei einer späteren Kohlevergasung die Reaktionsfähigkeit erhöht wird.
  • Es wurde gefunden, daß sich insbesondere Calciumchlorid gut zur Einstellung einer Förderflüssigkeitsdichte von etwa 1.35 bis 1.40 g/cm3 eignet, um vor allem Steinkohle (jüngere Steinkohlen : Dichte = 1.25 bis 1.35 g/cm3, Fett-und Magerkohlen : Dichte = 1.30 bis 1.40 g/cm3) in den schwimmfähigen Zustand zu überführen. Aber auch andere Stoffe, wie z. B. Natriumsulfat, Magnesiumchlorid oder auch Zinksulfat eignen sich zur Einstellung konzentrierter wäßriger Lösungen vom benötigten spezifischen Gewicht.
  • Der Bedarf an Förderflüssigkeit gleicht gewichtsmäßig etwa der zu fördernden Kohlemenge. Die im allgemeinen hohe Dichtheit der tiefen Erdschichten schränkt den Verlust an Förderflüssigkeit als Folge gelegentlichen Versickerns auf ein annehmbares Maß ein.
  • Zur Sprengung können die im Bergbau üblichen Wettersprengstoffe wie z. B. Ammonite oder auch die brisanteren Sprengstoffe, wie etwa Hexogen, Dynamite, oder Sprenggelatine eingesetzt werden, da diese im Vergleich zu den langsam reagierenden Ammoniten zu kleineren Sprengstücken führen. Die im konventionellen Bergbau übliche Gefahr schlagender Wetter besteht bei der vorliegenden Abbauweise nicht, da die Sprengungen ausnahmslos unter Wasser bzw. in wäßrigen Lösungen ausgeführt werden. Die Förderflüssigkeit dient dabei der Übertragung einer Schockwelle auf die zu zerkleinernde Kohle. Versuche haben gezeigt, daß unter vergleichbaren Sprengungsbedingungen Kohle leichter als das begleitende Gestein zerkleinert werden kann. Der mechanische Schock korreliert hierbei völlig mit dem thermischen Schock, den man durch Erzwingen eines geeignet hohen Temperaturgradienten in einer Kohle- bzw. Gesteinsprobe erzeugen kann. So wurden beispielsweise bei Einwerfen von vortemperierten Probestücken in flüssigen Stickstoff folgende Ergebnisse erhalten : Kohle und Gestein, insbesondere Sandstein und/oder Tonschiefer, von Zimmertemperatur zerspringen nicht und zeigen auch kaum Rissbildung. Auf 200 °C vortemperierte Kohle zerplatzt in kleine Teilchen, eine auf 200 °C vorerhitzte Gesteinsprobe dagegen nicht. Bei Vortemperierung auf 300°C zerplatzt die Kohle feinpulverig, das Gestein dagegen immer noch nicht.
  • Die zur Lossprengung und Zerkleinerung der Kohle benötigte Menge Sprengstoff ist verhältnismäßig gering. Wie in Versuchen festgestellt wurde, liegt der Bedarf je nach Brisanz des Sprengstoffes bei etwa 1 bis 5 kg Sprengstoff je Tonne Kohle.
  • Die Zündung des mit der Förderflüssigkeit den Kavernen in den Flözen zugeführten Sprengstoffes kann durch Zeitzünder oder aber durch Überdruck, gegebenenfalls mit Verzögerung, bewirkt werden. Je nach Dichte des eingesetzten Sprengstoffes (Ammonite : 1.30 g/cm3 ; Hexogen : 1.70 g/cm3) ist unter Umständen ein beschwerender Ballast für den mit der Förderflüssigkeit zu transportierenden Sprengstoff erforderlich.
  • Die durch den Abbau der Kohle entstehenden Hohlräume sind zunächst noch mit Förderflüssigkeit gefüllt, um dann schließlich durch eingebrachte Versatzmassen wieder geschlossen zu werden. Als Vorsatzmassen eignen sich alle gesteinsartigen Materialien in zerkleinertem Zustand bzw. Materialien mit höherer Dichte als die des Fördermittels. So können z. B. Gesteinsschotter, Seesand oder gar Bauschutt und schwere Müllrückstände verwendet werden.
  • Die in große Tiefen geleitete Förderflüssigkeit erfährt eine erhebliche geothermische Erwärmung. In 2000 m Tiefe können bereits Temperaturen herrschen von etwa 80 bis 100 °C. Auch ein Teil der Detonationsenergie des Sprengstoffes wird in Wärme umgewandelt, was eine weitere - allerdings nur noch geringfügige - Erhitzung des Fördermediums verursacht. Es wird also die aus den Tiefen kommende Flüssigkeit eine höhere Temperatur und mithin eine niedrigere Dichte als die zuströmende Flüssigkeit haben. Insgesamt wird zwischen zwei Bohrungen, die die unterirdische Kaverne mit der Erdoberfläche verbinden, ein Thermosyphoneffekt zur Wirkung kommen. Dieser Effekt bedeutet eine leistungsmäßige Entlastung der mechanischen Pumpeinrichtungen für die Zirkulationsströmung der die unterirdische Kaverne durchfließenden Flüssigkeit. Gleichzeitig kann dem Flüssigkeits/Kohle-Strom an der Erdoberfläche durch Kühlung zusätzlich Energie entnommen werden. Bei einer Förderleistung von beispielsweise 100 to/h Kohle wird eine zusätzliche Wärmeleistung von etwa 5 Megawatt durch Erwärmung des Förderflüssigkeitsstromes in den tiefen Schichten erhalten - allerdings bei relativ niedriger Temperatur (etwa 100 °C).
  • Die Reichweite des Abbaues durch Sprengung kann merklich erhöht werden, wenn die Sprengladungen mit Hilfe zusätzlicher Treibladungen - einer Art Unterwasser-Rakete - an den abzubauenden Flöz herangetragen werden. Zu diesem Zwecke wird dieser Sprengsatz während oder nach Erreichen seiner Arbeitssohle, was über die Zufuhr der Transportflüssigkeit erfolgt, automatisch durch seine Kielanordnung in die Position seiner den Neigungswinkel bestimmenden Vortriebsrichtung gebracht. Dies wird überwiegend innerhalb einer nahezu waagerechten Ebene sein. Durch Überdruckzünder, gegebenenfalls mit Zündverzögerung, wird der Treibsatz gezündet und die Sprengladung vor Ort getragen. Nach Abbrand des Treibsatzes wird eine Initialzündung, z. B. Bleiazid, Knallquecksilber, Aluminium/Bariumperoxid-Mischung, ausgelöst, die schließlich die Sprengladung zur Detonation bringt. Besonders vorteilhaft kann die Sprengladung durch einen Aufschlagzünder gezündet werden, der am Kopf des Treibsatzes angeordnet werden kann. Zur Bahnstabilisierung ist die Unterwasser-Rakete mit achsialen Flossen versehen. Ebenso ist ihr Gewicht sorgfältig auf annähernden Schwebezustand in der Transportflüssigkeit abgeglichen.
  • Durch Einführung eines Schlauches in das Bohrloch kann nun die Abbaufront im Flöz unmittelbar erreicht werden. Wegen des relativ geringen Gewichtes der Schlauchmaterialien schwimmt der Schlauch in der flüssigkeitsgefüllten Kaverne auf. Die zirkulierende Transportmittelströmung kann sowohl durch den Schlauch zugeführt, als auch mit losgelöster Kohle beladen, zur Erdoberfläche zurückgefördert werden. Es genügt im allgemeinen, wenn nur der in das Flöz eindringende Abschnitt aus hochflexiblem Material besteht. Der im Bohrloch verbleibende Anteil kann ein starres Material - evtl. sogar Metall - sein, was die Bewegbarkeit dieser zusätzlichen Leitung erleichtert.
  • Es hat sich nämlich gezeigt, daß hochelastische Materialien wie Weichgummi den Detonationsschock selbst in unmittelbarer Nähe des Explosionszentrums in der Regel unbeschädigt überstehen. So wurden z. B. Schläuche von etwa 30 cm Länge aus normalem rotem Weichgummi, Schaumgummi, weichgemachtem Polyvinylchlorid, Hochdruckpolyethylen und Polytetrafluorethylen unter Wasser in einem 12-Liter Hobbock der Sprengwirkung von 60 Gramm Ammonsalpeter-Sprengstoff ausgesetzt. Durch die Sprengung wurde der stählerne Behälter völlig zerstört, während alle Schläuche unbeschädigt blieben.
  • Der gleiche Versuch in Gegenwart von Gesteinschotter und stückiger Kohle ausgeführt zeigte lediglich bei Schaumgummi einen merklichen Effekt, indem dieser Schlauch in mehrere Teile zerfiel, und zwar insbesondere dort, wo er stirnflächig zusammengeklebt war. Überraschenderweise zeigten Hochdruckpolyethylen und Polytetrafluorethylen keinerlei Beschädigung, weichgemachtes Polyvinylchlorid wies nur oberflächliche Kratzer durch Gesteins- und Kohlesplitter auf. Offensichtlich vermögen hochelastische und viskoelastische Stoffe nicht nur einer Schockwelle in flüssigem Medium auszuweichen, sondern sogar den hochbeschleunigten Festkörpersplittern erfolgreich zu widerstehen.
  • Da der zur Sprengung erforderliche Sprengstoff mit der der Abbauzone zugeführten Flüssigkeit transportiert wird, gelingt bei Zuführung der Flüssigkeit über eine Schlauchleitung auch gleichzeitig das unmittelbare Herantragen des Sprengstoffes bis vor Ort. In diesem Falle erübrigt sich die Verwendung eines zusätzlichen raketenartigen Treibsatzes. Dem Risiko einer vorzeitigen Zündung des Sprengsatzes, was zur Zerstörung des Schlauches führen würde, kann durch angemessene Verzögerung des Zeitzünders der Sprengladung begegnet werden. Bei Trennung der beiden Funktionen, d. h. Abtransport der zerkleinerten Kohle durch den Schlauch und Heranbringen der Sprengladung bis vor Ort etwa mittels zusätzlicher Treibladung, ist das Risiko einer Schlauchbeschädigung gering. Insbesondere schon deswegen, weil Ort der Sprengung und Lage des Schlauches räumlich in der Regel merklich voneinander getrennt sind. Dabei wird die Lage des Schlauches keinesfalls ortskonstant bleiben, sondern von Sprengung zu Sprengung sich mehr oder weniger stark verändern.
  • Eine weitere Möglichkeit, den Schlauch vor Beschädigungen zu schützen, besteht in der Maßnahme, daß der Schlauch unmittelbar nach der Zuführung des Sprengstoffes bis vor Ort um einige Meter zurückgezogen wird, und erst nach erfolgter Sprengung, die oberirdisch über Druckimpulsregistrierung beobachtet wird, wieder bis vor Ort zum Abtransport der zerkleinerten Kohle bzw. zur Zufuhr weiterer Transportflüssigkeit und gegebenenfalls auch Sprengstoff vorgeschoben wird. Die Zufuhr von Versatzstoffen mittels der Flüssigkeit kann ebenfalls über die Schlauchleitung erfolgen, um die von Kohle geräumten Bergabschnitte wieder zu füllen.
  • Die Verwendung von Schlauchleitungen vereinfacht die Kohleförderung erheblich, indem einerseits die Zuführung und Rückführung der Transportflüssigkeit durch die raumteilende Schlauchleitung in einer einzigen Bohrung erfolgen kann, und andererseits der Aufschluß einer Lagerstätte ausgehend von einer zentralen Bohrung bis zu beträchtlichen Ausdehnungen gelingt. Die erheblichen Bohrkostenbelastungen der bisherigen in-situ-Techniken entfallen somit.
  • Ein anhand der Zeichnung nachstehend erläutertes Ausführungsbeispiel verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Beispiel
  • Die Zeichnung zeigt einen Vertikalschnitt von Flözeinlagerungen in geologisch festen Formationen, z. B. des Oberkarbon bzw. Perm und Zechstein, wie sie etwa im pfälzisch-saarländischen Kohlegebirge angetroffen werden. Die Kohle ist z. T. von Gebirgseinschlüssen durchsetzt, was ihre wirtschaftliche Gewinnung nach herkömmlicher Technik seither beeinträchtigte. Eine Tiefbohrung bis 3000 Meter und von 300 Millimetern Durchmesser durchdringt eine größere Anzahl von Flözen, deren Einzelmächtigkeit einige bis viele Meter beträgt, bei einer Gesamtmächtigkeit von mehreren hundert Metern.
  • Der von unten beginnende Abbau der Lagerstätte ist bis zu einer Teufe von 2000 Metern fortgeschritten, und die tiefer liegende geräumte Lagerstätte mit Bergversatz 10 wieder aufgefüllt. Mit der Bezugszahl 11 ist das im Abbau befindliche Flöz bezeichnet, wobei die Abbaureichweite etwa symmetrisch zum zentralen Bohrloch 12 bis zu einer Weite von etwa 25 Metern vorgetrieben ist. Ein flexibler Schlauch 13 aus weichgemachtem Polyvinylchlorid mit einer lichten Weite von etwa 150 Millimetern und einer Wandstärke von 6 Millimetern verbindet die Abbaufront im Bereich des ausgeräumten Flözes mit einer im Bohrloch angeordneten Rohrleitung 14. Der Schlauch und die Rohrleitung dienen der Förderung der abgebauten und zerkleinerten Kohle mit Hilfe einer konzentrierten Calciumchloridlösung (Dichte = 1.40 g/cm3) als Transportflüssigkeit nach Übertage. Mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,5 Metern/Sekunde werden stündlich mit Hilfe einer Umwälzpumpe 15 etwa 50 Tonnen zerkleinerte Kohle gefördert, die über eine Austragsvorrichtung 16 von etwa stündlich 40 Kubikmetern der Transportflüssigkeit getrennt werden. Letztere wird zur Wiederverwendung nach Untertage zurückgeführt.
  • Selbstverständlich kann die Strömungsrichtung der Transportflüssigkeit auch umgekehrt werden, d. h. die zuführende Flüssigkeit wird gemeinsam mit dem Sprengstoff durch die Schlauchleitung geleitet - und zwar bis vor Ort. Die Kohleförderung geschieht dann im Bohrloch außerhalb der Schlauch- bzw. Rohrleitung. Dem Rückstrom werden in Abständen von etwa einer halben Minute 835 Gramm Sprengstoff 17 zugefügt. Mit einer Treibladung von 100 Gramm Schwarzpulver in einem mit achsialen Flossen 18 und einem Kiel 19 ausgestatteten Treibsatz 20, die durch einen zeitlich um drei Sekunden verzögerten Überdruckzünder gezündet wird, wird die Sprengladung bis vor Ort getragen, die nach Abbrand des Treibsatzes durch einen Initialzünder, beispielsweise aus einer Bariumperoxid-Aluminiumpulver-Mischung, zur Detonation gebracht wird und zum erneuten Absprengen und Zerkleinern von Kohle führt. Da sich dabei die Sprengladung vom Ende der Schlauchleitung entfernt, erfolgt die Detonation nicht in ihrer unmittelbaren Nähe. Durch teilweises Zurückziehen der Schlauchleitung vor der Sprengung und Wiedervorschieben nach der Sprengung kann der Abstand zwischen Sprengort und Schlauchlage zusätzlich weiter vergrößert werden, um eine Beschädigung des Schlauches durch die Sprengwirkung möglichst zu vermeiden.
  • Zu Beginn einer Flözaufsprengung wird der zugeführte Sprengstoff im Bohrloch in Höhe des Flözes mittels zeitlich verzögertem Überdruckzünder gezündet, wobei das Ende der Schlauchleitung einige Meter vom Ort der Sprengung entfernt bleibt. In diesem Falle ist keine zusätzliche Treibladung notwendig. Nach der Detonation wird das Schlauchende bis in das Flöz eingefahren, um gründliche Durchspülung und damit weitgehenden Abtransport der zerkleinerten Kohle zu bewirken.

Claims (3)

1. Verfahren zur Erschließung und Förderung von Kohle tief liegender Flöze, bei dem eine Kaverne (21) im Flöz (11) oder in der Flöze führenden Schicht über mindestens ein Bohrloch (12) von einer Flüssigkeit durchströmt wird, dem von der Flüssigkeit durchströmten Bereich der Kaverne Sprengstoff (17) und Mittel zu dessen Zündung zugeführt werden und die bei der Sprengung aus dem Flöz gelösten Kohlestücke mit Hilfe der Flüssigkeit zur Erdoberfläche gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff (17) mit Hilfe eines Treibsatzes (20) befördert wird, der nach Erreichen der Kaverne (21) gezündet wird und den Sprengstoff in dem abzubauenden Kohleflöz (11) bis vor Ort heranträgt, und die Dichte der Förderflüssigkeit mindestens gleich der der Kohle, aber kleiner als die des mitgelösten Gesteins ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung (13) vor der Sprengung zurückgefahren und danach wieder vor Ort vorgefahren wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auffüllen der bei dem Kohleabtrag entstehenden Hohlräume (21) dem Flüssigkeitsstrom Versatzmassen zugesetzt werden, deren Dichte größer als die der Flüssigkeit ist.
EP82101531A 1981-03-06 1982-02-27 Verfahren zur Erschliessung sehr tief liegender Kohleflöze Expired EP0059910B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813108425 DE3108425A1 (de) 1981-03-06 1981-03-06 Verfahren zur erschliessung sehr tief liegender kohlefloeze
DE3108425 1981-03-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0059910A2 EP0059910A2 (de) 1982-09-15
EP0059910A3 EP0059910A3 (en) 1984-04-04
EP0059910B1 true EP0059910B1 (de) 1986-05-07

Family

ID=6126449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP82101531A Expired EP0059910B1 (de) 1981-03-06 1982-02-27 Verfahren zur Erschliessung sehr tief liegender Kohleflöze

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4451088A (de)
EP (1) EP0059910B1 (de)
AU (1) AU543253B2 (de)
DE (2) DE3108425A1 (de)
DK (1) DK96782A (de)
IN (1) IN156662B (de)
NO (1) NO158516C (de)
ZA (1) ZA821463B (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125108A1 (de) * 1981-06-26 1983-01-13 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen "anordnung zur kursausrichtung von in fluessigkeiten bewegten raketen"
DE3211459A1 (de) * 1982-03-27 1983-10-13 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Foerderfluessigkeit zum transport von kohle aus grossen tiefen
US4648450A (en) * 1985-11-27 1987-03-10 Amoco Corporation Method of producing synthesis gas by underground gasification of coal using specific well configuration
US4903772A (en) * 1987-11-16 1990-02-27 Johnson James O Method of fracturing a geological formation
US5139312A (en) * 1991-04-09 1992-08-18 Jackson Daryl L Method and apparatus removing a mineable product from an underground seam
US5531507A (en) * 1995-05-09 1996-07-02 Jackson; Daryl L. Method of removing a minable product from an underground seam and bottom hole tool
US8261820B2 (en) 2006-01-12 2012-09-11 Jimni Development LLC Drilling and opening reservoirs using an oriented fissure
US7647967B2 (en) * 2006-01-12 2010-01-19 Jimni Development LLC Drilling and opening reservoir using an oriented fissure to enhance hydrocarbon flow and method of making
AU2010227086B2 (en) * 2010-10-11 2012-09-13 Crc Ore Ltd A Method of Beneficiating Minerals
WO2012101478A1 (en) * 2011-01-24 2012-08-02 Chuluun Enkhbold A method of mineral fuel beneficiation with subsequent delivery to the consumer by pipeline transportation
GB2528581A (en) * 2014-07-21 2016-01-27 Aj Lucas Pty Ltd Improvements to recovery of hydrocarbons
CN106869897A (zh) * 2017-01-20 2017-06-20 徐斌 煤层地下松动方法及装置
CN113153297B (zh) * 2021-04-27 2023-06-30 中国地质大学(武汉) 一种深煤层开采覆岩非爆破预裂卸压防控动力灾害的方法
PE20241928A1 (es) * 2021-12-22 2024-09-20 Daniel B Palmer Metodos de mineria subterranea a traves de sondeos y barrenos multilaterales
CN116696342B (zh) * 2023-06-09 2025-12-16 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司 一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3072054A (en) * 1958-05-20 1963-01-08 Gun Products Co Oil well shooting projectile and method
US3070361A (en) * 1960-09-02 1962-12-25 Gen Crude Oil Company Fluid mining of underground ore deposits
US4044563A (en) * 1973-01-26 1977-08-30 The Dow Chemical Company Subsidence control
US3993146A (en) * 1973-08-29 1976-11-23 Continental Oil Company Apparatus for mining coal using vertical bore hole and fluid
US3874733A (en) * 1973-08-29 1975-04-01 Continental Oil Co Hydraulic method of mining and conveying coal in substantially vertical seams
US3964792A (en) * 1975-01-28 1976-06-22 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Explosive fluid transmitted shock method for mining deeply buried coal

Also Published As

Publication number Publication date
AU8115782A (en) 1982-09-09
ZA821463B (en) 1983-02-23
EP0059910A3 (en) 1984-04-04
NO158516C (no) 1988-09-21
EP0059910A2 (de) 1982-09-15
DE3270947D1 (en) 1986-06-12
NO820684L (no) 1982-09-07
AU543253B2 (en) 1985-04-04
NO158516B (no) 1988-06-13
IN156662B (de) 1985-10-12
DK96782A (da) 1982-09-07
DE3108425A1 (de) 1982-09-23
US4451088A (en) 1984-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0059910B1 (de) Verfahren zur Erschliessung sehr tief liegender Kohleflöze
DE69125010T2 (de) Verfahren und gerät zum kontrollierten zerbrechen von hartem kompakten gestein und von betonmaterialien
DE3873407T2 (de) Verfahren zum zementieren eines foerderrohres in einem unterirdischen gekruemmten bohrloch.
DE2641426A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum brechen von hartem material, wie z.b. gestein
DE2011823A1 (de) Verfahren zur Erzeugung wasserdichter Barrieren
DE3110198A1 (de) "bohrloch fuer den abbau- bzw. bergbau"
DE10245394C1 (de) Schrämförderwalze für ein kontinuierliches Tagebaugewinnungsgerät
DE2630979A1 (de) Abbauverfahren
DE10393535T5 (de) Bergbausystem
US3070010A (en) Drilling boreholes with explosive charges
DE69615912T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen eines Bodenschatzes aus einer Lagerstätte
US3130797A (en) Methods and apparatus for drilling bore holes
DE2226367C3 (de) Zerkleinerungsvorrichtung für Festkörper
DE851488C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung und Foerderung von Mineralien
DE3037807C2 (de) Verfahren zur Erweiterung eines Gebirgshohlraumes
AT522402B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial
DE4226324A1 (de) Verfahren und einrichtung zum abbau eines untertage-vorkommens
CN113669064A (zh) 自然崩落采矿法
EP0273441B1 (de) Verfahren zur Beseitigung von Abraum
DE935781C (de) Verfahren zum Abbau maechtiger Lagerstaetten, z. B. von Braunkohle od. dgl.
Hagan Initiation sequence-vital element of open pit blast design
Ahlbrecht Experiences and Outlook for Machine Sinking of Shafts and Developments in Conventional Sinking with Drilling and Blasting.
DE2350422C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Bohrungen im Erdreich
DE19849953C1 (de) Verfahren zum Lösen von Rohstoff aus einer Rohstofflagerstätte
SU991052A1 (ru) Способ отбойки сближенных пологих пластов,разделенных прослоем низкой прочности

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): BE DE FR GB NL

17P Request for examination filed

Effective date: 19821211

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Designated state(s): BE DE FR GB NL

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): BE DE FR GB NL

REF Corresponds to:

Ref document number: 3270947

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19860612

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 19890117

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Payment date: 19890123

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 19890228

Year of fee payment: 8

Ref country code: GB

Payment date: 19890228

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19890303

Year of fee payment: 8

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Effective date: 19900221

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Effective date: 19900227

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Effective date: 19900228

BERE Be: lapsed

Owner name: BASF A.G.

Effective date: 19900228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Effective date: 19900901

NLV4 Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee
GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Effective date: 19901031

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST