DE4434759A1 - Sealing of hollow zones in salt mines - Google Patents

Abstract

To seal off underground hollow zones, in salt mines and workings, blocks and/or shaped bodies are used of rock salt as compressed salt fines. The brickwork is heated to at least 420 K, and the temp. is maintained so that, after cooling, a pressure is set by the accumulating rock at least at 3.5 MPa. The sealing mortar is a saturated salt solution and salt fines. The heating is applied by microwaves.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen von un­ tertägigen Hohlräumen im Salinar nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.The invention relates to a method for closing un daytime cavities in the salinar according to the generic term of Pa claim 1.

Querschnittsabdichtungen von untertägigen Hohlräumen gegenüber gasförmigen und flüssigen Medien sind nicht nur wichtige Si­ cherheitselemente für klassische Aufgabenstellungen des un­ tertägigen Bergbaus und der untertägigen Speicherung, sondern gehören auch zum Sicherheitskonzept für die untertägige Endla­ gerung von Abfallstoffen in geologischen Formationen.Cross-sectional seals of underground cavities opposite gaseous and liquid media are not just important Si security elements for classic tasks of the un day mining and underground storage but are also part of the security concept for the underground endla storage of waste in geological formations.

Querschnittsabdichtungen sind technische Barrieren in Form von Bohrlochverschlüssen, Streckenverschlüssen, Dämmen und Schachtverschlüssen und gehören zusammen zum Mehrbarrieren­ system für ein Endlager. Sie dienen sowohl der Sicherheit des Grubengebäudes während der Betriebsphase als auch der Nachbe­ triebsphase bis zu einem Zeitraum von etwa 10³ Jahren und müs­ sen die Forderungen nach sehr geringer Permeabilität, einem Sorptionsvermögen für Abfallstoffe, rißfreier Anpassung an Ge­ birgsbewegungen und Langzeitbeständigkeit unter Berücksichti­ gung eventueller Änderung der chemischen und physikalischen Bedingungen, denen diese Materialien ausgesetzt sind, erfül­ len.Cross-sectional seals are technical barriers in the form of Borehole closures, line closures, dams and Shaft closures and together belong to multi-barriers system for a repository. They serve both the security of the Mine building during the operational phase as well as afterwards drive phase up to a period of about 10³ years and must the demands for very low permeability, one Sorption capacity for waste materials, crack-free adaptation to Ge mountain movements and long-term stability taking into account possible change of chemical and physical Conditions to which these materials are exposed len.

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 41 30 658 bekannt. Bei diesem Verfahren wird zwar eine gewisse Anfangs­ dichtigkeit erzielt, bis jedoch aufgrund des natürlich ablau­ fenden Kompaktionsprozesses infolge Konvergenz eine spürbare Erhöhung der Dichtigkeit erfolgt, vergeht eine längere Zeit.A method of the generic type is known from DE 41 30 658 known. With this procedure there is a certain beginning tightness achieved, however due to the naturally blue compaction process due to convergence is noticeable Increased tightness takes a long time.

Aufgabe der Erfindung ist es das Verfahren der e. g. Art so auszugestalten, daß sich die Endfestigkeit des Verschlusses die sich durch die Konvergenz des Salzgesteins einstellt, schon nach wenigen Tagen erreicht wird. The object of the invention is the method of e. G. Kind of like that To design that the final strength of the closure which arises from the convergence of the salt rock, is reached after just a few days.  

Gelöst wird diese Aufgabe durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This task is solved by the characteristic feature of Claim 1. The sub-claims describe advantageous Embodiments of the invention.

Das wesentliche Neue der entwickelten Querschnittsabdichtung im Salz besteht darin, daß mit ihr eine sehr langanhaltende Kompaktionszeit über die Konvergenz der Strecke zur Erzielung einer abdichtenden Wirkung von Steinsalzversatz nicht mehr er­ forderlich ist.The essential novelty of the developed cross-sectional sealing in salt is that with it a very long lasting Compaction time over the convergence of the route to achieve a sealing effect of rock salt no longer is required.

Gleichzeitig kann der technische Aufwand für einen Einbau un­ ter Verdichtung vor Ort auf ein Minimum reduziert werden, der für die im Bergbau übliche Versatzeinbringung noch zusätzlich erforderlich wäre.At the same time, the technical effort for installation can be un compression on site can be reduced to a minimum for the usual offset insertion in mining would be required.

Mit Formkörpern oder Steinsalzblöcken lassen sich sowohl ein­ fache Kreuzmauerwerksverbände als auch andere Verschlußver­ bände rasch und wirksam realisieren. Dabei wird als Bindemit­ tel z. B. Salzmörtel verwendet. Diese Verbände lassen sich auch nahtlos in bestehende Abdichteinheiten wie Dämme zur Querschnittsabdichtung untertägiger Hohlräume im Salzgestein integrieren, die eine mechanische, petrophysikalische, chemi­ sche und hydraulische Integrität mit dem umgebenden Salzge­ stein besitzen. Nach der Erstellung des Mauerwerks wird eine nahe dem Salzgestein liegende Anfangsdichtigkeit und durch das Erhitzen schon nach kurzer Zeit die Wiederherstellung des ur­ sprünglichen Spannungszustands im Gebirge erreicht.With moldings or rock salt blocks can be both fold cross masonry associations as well as other fasteners Realize volumes quickly and effectively. It is used as a binding agent tel. B. salt mortar used. These associations can be also seamlessly into existing sealing units such as dams Cross-sectional sealing of underground cavities in the salt rock integrate a mechanical, petrophysical, chemi hydraulic and hydraulic integrity with the surrounding salt dome own stone. After the masonry has been created, a initial tightness close to the salt rock and through that Heat the restoration of the ur after a short time voltage level in the mountains.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now be described with reference to exemplary embodiments explained.

Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Durchführung des Verfahrens. There are basically two ways to do this Procedure.  

Einmal wird die Öffnung vor dem Erwärmen vollständig mit Mau­ erwerk oder mit einem oder mehreren mit der Öffnung des Hohl­ raumes formschlüssigen Verschlußkörper verschlossen. Bei der zweiten Möglichkeit werden jeweils ein oder wenige Ver­ schlußkörper mit der Wandöffnung des Hohlraums oder mit be­ reits mit diesem verschweißten Verschlußkörpern verbunden und dann erwärmt. Dabei muß selbstverständlich der Druck des auf­ laufenden Gebirges an den freien Flächen der Verschlußkörper kompensiert werden.Once the opening is completely covered with mau before heating or with one or more with the opening of the hollow closed form-locking body. In the the second option, one or a few ver closing body with the wall opening of the cavity or with be already connected to this welded closure body and then warmed up. Of course, the pressure of the running mountains on the free surfaces of the closure body be compensated.

Beim Erstellen eines Bohrlochverschlusses wird zuerst ein Bohrlochstopfen aus einer Lage Verschlußkörper in die Bohr­ lochöffnung eingebracht. Dann wird der Stopfen und über Wärme­ leitung auch das Salzgestein der Bohrlochwandung erwärmt. Die Temperatur des Stopfens sollte dabei in einem Bereich von 420 K ± 10 K liegen. Dies entspricht einer Temperaturerhöhung von 100°C, bei einer Anfangstemperatur von 45°C.When creating a borehole plug, first a Borehole plug from a position of the closure body into the drill hole opening introduced. Then the stopper and over heat pipe also warmed the salt rock of the borehole wall. The The temperature of the stopper should be in the range of 420 K ± 10 K. This corresponds to an increase in temperature of 100 ° C, with an initial temperature of 45 ° C.

Die Heizleistung kann über Mikrowellen mit Hilfe von Hornan­ tennen bei einer Sendeleistung von ca. 10 kW ins Material ein­ gebracht werden.The heating output can be achieved using microwaves using Hornan cut into the material at a transmission power of approx. 10 kW to be brought.

Bei einer Dauer der Heizphase von etwa 3 Tagen reicht die er­ zeugte Bohrlochkonvergenz aus, um den technologisch bedingten Ringspalt zwischen Bohrlochwandung und Stopfen zu schließen und damit die erforderliche Haltekraft für die Verschlußkörper aufzubauen. Weitere erforderliche Schichten von Verschlußkör­ pern werden in analoger Weise erzeugt. Dadurch wird erreicht, daß für den Gesamtstopfen die Bohrlochkonvergenz weiter auf­ läuft und daß langfristig keine Zugspannungen auftreten. Wäh­ rend er Heizphase steigt der durch das Gebirge auflaufende Druck bis über 10 MPa an und fällt beim Erkalten auf 3,5 MPa ab.If the heating phase lasts about 3 days, this is enough bore downhole convergence to the technological Close the annular gap between the borehole wall and the plug and thus the required holding force for the closure body build up. Other required layers of breech block pern are generated in an analogous manner. This ensures that for the entire plug the borehole convergence continues runs and that no tensile stresses occur in the long term. Wuh The heating up through the mountains increases during the heating phase Pressure up to over 10 MPa and drops to 3.5 MPa when cooling from.

Als weitere Möglichkeiten zur Erhitzung von Mauerwerksverbän­ den aus Salz-Verschlußkörpern sind neben der Verwendung von Mikrowellenenergie folgende weitere technische Lösungen ein­ setzbar.As further options for heating masonry bonds those made of salt sealing bodies are in addition to the use of  Microwave energy following technical solutions settable.

Auf die jeweils zu erhitzende Mauerwerksoberfläche werden elektrisch betriebene Heizplatten, ähnlich der eines Bügelei­ sens, aufgesetzt, die aufgrund ihres direkten Kontaktes eine sehr gute Wärmeübertragung und damit Aufheizung des Mauer­ werksverbandes gestatten. Diese elektrischen Heizplatten kön­ nen aus einem oder mehreren Systemen, entsprechend dem aufzu­ heizenden Mauerwerksquerschnitt bestehen.On the masonry surface to be heated in each case electrically operated heating plates, similar to that of an ironing plant sens, put on because of their direct contact very good heat transfer and thus heating up the wall allow union. These electric hot plates can from one or more systems, according to the heating masonry cross-section exist.

Das Aufheizen des Mauerwerksverbandes ist weiterhin über einen aufgesetzten Heizkörper möglich, der wie ein Warmwasserheiz­ körper einer Zentralheizung über eine Trägerflüssigkeit be­ heizt wird, bzw. die Wärmeenergie zugeführt bekommt.The heating of the masonry association is still over one attached radiator possible, like a hot water heater body of a central heating system via a carrier liquid is heated, or receives the thermal energy.

Eine weitere Aufheizmöglichkeit des Mauerwerksverbandes kann durch den Einsatz von Infrarotstrahlern realisiert werden. Da­ bei ist, wie bei der Mikrowellenstrahlung, ein direkter Kon­ takt mit dem Mauerwerk nicht nötig, was einbautechnische Vor­ teile bietet.Another heating option of the masonry association can through the use of infrared radiators. There with, like with microwave radiation, is a direct con clocking with the masonry is not necessary, which is technical parts offers.

Claims (4)

1. Verfahren zum Verschließen von untertägigen Hohlräumen im Salinar durch formschlüssiges Ausmauern der zu ver­ schließenden Öffnung mit aus Steinsalz bestehenden Blöcken und/oder Formkörpern aus gepreßtem Salzgrus, gekennzeichnet durch Erwärmen des Mauerwerks auf mindestens 420 K und hal­ ten dieser Temperatur so lange, daß nach dem Erkalten durch das auflaufende Gebirge ein Druck von mindestens 3,5 MPa eingestellt ist.1. A method for closing underground cavities in the salinar by form-fitting masonry of the opening to be closed with blocks consisting of rock salt and / or moldings made of pressed salt gravel, characterized by heating the masonry to at least 420 K and keeping this temperature for so long that after a pressure of at least 3.5 MPa is set after cooling through the rising mountains. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum formschlüssigen Ausmauern ein Mörtel aus gesättigter Stein­ salzlösung und Salzgrus verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for form-fitting masonry of saturated stone saline solution and saline is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erwärmung erforderliche Wärmeenergie mit Hilfe von Mikrowellenstrahlung in Mauerwerk und Gebirge einge­ bracht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal energy required for heating with the help of microwave radiation in masonry and mountains is brought. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erwärmung erforderliche Wärmeenergie mit Hilfe von Widerstandsheizung in Mauerwerk und Gebirge eingebracht wird.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal energy required for heating with the help introduced by resistance heating in masonry and mountains becomes.