State of the art of backfill technology in underground mining excavations

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Mit zunehmender Teufe der Abbautätigkeiten im untertägigen Bergbau steigen die Spannungen auf die Hohlräume stark an. Dies kann die maximale Abbaumenge einer Lagerstätte stark begrenzen, was sehr oft den Grund für die Anwendung von Versatz darstellt. Versatz wird eingebracht um die lokale Stabilität der Hohlräume zu gewährleisten und um Gebirgsbewegungen aufgrund der Abbautätigkeiten zu kontrollieren. In Österreich stellt die Versatztechnologie in vielen untertägigen Bergwerken einen wichtigen Teil der Abbautätigkeiten dar. Der Hauptgrund für das Versatzeinbringen in diesen Bergwerken ist der Grund die Abbaue zu stabilisieren. Daher sollte Versatz nicht als Ablagerung von Taubmaterial, sondern als Wiederverwendung von Material betrachtet werden, da Vorteile aus dem Materialeinbringen gewonnen werden können. Das Ziel dieser Arbeit war somit die Rolle des Versatzes als essentiellen Teil der Bergbautätigkeiten zu beschreiben und einen Überblick über verschiedene Anwendungsbereiche von Versatz zu erstellen. Da einige Autoren die Bedeutung von Bindemittelzugabe zu Versatzmischungen hervorhoben, wurde diesem Bereich ein eigenes Kapitel gewidmet. Bindemittel werden generell zugesetzt um die benötigten physikalischen Eigenschaften zu erreichen, wobei Portland Zement das in der Versatztechnologie am häufigsten verwendete Bindemittel darstellt. Während dieser Arbeit wurden verschiedene Versatz-Klassifikationsschemen betrachtet, welche sich üblicherweise auf das Material, die Produktion und den Transport von Versatz beziehen. In verschiedenen Literaturquellen werden „rock fill“ „hydraulic fill“ und „paste fill“ als die wichtigsten Versatztypen unterschieden. Weiterhin wurden verschiedene Anwendungsgründe für Versatz untersucht. Versatz wird nicht nur aufgrund seiner gebirgsmechanischen Wirkung, sondern auch aufgrund von Wetterführung, Taubmaterial-Ablagerung, Selektivität und Vermeidung von Transport angewandt. In untertägigen Abbaumethoden wird Versatz in „Supported mining methods“ angewandt, die man generell als „cut and fill mining methods“ bezeichnet. Ein besonders interessanter Faktor ist die Anwendung von Versatz in Kombination mit Bergfesten, da Versatz die Festenfestigkeit, die Nachversagens-Festigkeit und das Versagensverhalten positiv beeinflusst. Während dieser Arbeit wurden auch einige Versatzeigenschaften diskutiert, die die Leistungsfähigkeit von Versatz bezugnehmend auf die jeweiligen Einsatzgründe beeinflussen. Die Haupteinflussgrößen sind die mineralogische Zusammensetzung, die Korngrößenverteilung und der Gleichförmigkeitsindex, die Bindemittelzugabe und die Zugabe von Zementzusätzen, die Wasserzugabe und das jeweilige Wasser:Zement Verhältnis.In weiterer Folge wurden verschiedene Laborversuche diskutiert, mit denen man die genannten Eigenschaften überprüfen kann. Aus der Arbeit wurde geschlossen, dass Versatz einen erheblichen Beitrag im untertägigen Bergbau leistet, dass einige Lagerstätten ohne Versatz nicht abgebaut werden könnten und dass die Sicherheit der Abbautätigkeiten erhöht wird. Es ist jedoch wichtig zu erwähnen, dass es nicht einfach ist ein generelles Regelwerk für Versatzsysteme zu erstellen, da jedes Bergwerk und somit auch jedes Versatzsystem unterschiedlich sind und auch die Gründe für die Anwendung von Versatz stark variieren. Wichtige Punkte, die in dieser Arbeit nicht im Detail diskutiert wurden sind die Anwendung von Versatz in hoch produktiven Abbaumethoden und die Betrachtung von Abbau und Versatz als Konkurrenz-Aktivitäten.

Details

Titel in ÜbersetzungStand der Technik der Versatztechnologie im untertägigen Bergbau
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung27 März 2015
StatusVeröffentlicht - 2015