TY - BOOK

T1 - Ein Beitrag zum Verständnis der Wechselwirkung von Gebirge und Versatz

AU - Moser, Anja

N1 - nicht gesperrt

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Um Rohstoffe im untertägigen Bergbau möglichst effizient und sicher abbauen zu können, ist der Einsatz von Versatz häufig erforderlich. Unter „Versatz“ versteht man jede Art von Füllmaterial, welches in untertägige Hohlräume aus vielfachen Gründen eingebracht wird, wobei die Stabilisierung der Hohlräume meist im Vordergrund der Versatzarbeiten steht. Generell ist bekannt, dass sich die Verfüllung der Hohlräume positiv auf die Stabilität des Gebirges sowie von Abbaufesten auswirkt, Fragestellungen über die auftretenden Phänomene sowie über die Versatzwirkung im alpinen Bergbau sind jedoch weitesgehend nicht erforscht. Somit ist das Ziel der gegenständlichen Arbeit die Erforschung der Wechselwirkung von Gebirge und Versatz im alpinen Bergbau. In diesem Zusammenhang wird der Fokus auf den Einfluss von Versatz auf die Stabilität des Gebirges, insbesondere von schlanken Bergfesten, wie sie häufig im alpinen Bergbau zur Anwendung kommen, gelegt. In diesem Zusammenhang kommt auch den Versatzeigenschaften, insbesondere der Bindemittelzugabe zum Versatzmaterial eine große Bedeutung zu, da unterschiedlichste Versatzprodukte zum Einsatz kommen, es jedoch keine Information über die genaue Wirkung von unterschiedlichen Versatzeigenschaften gibt. Um die angeführten Fragestellungen zu beantworten, wurde in einem ersten Schritt die Theorie der Versatztechnologie diskutiert und eine Literaturanalyse der bereits vorhandenen Forschungsergebnisse zum vorliegenden Thema durchgeführt um noch offene Fragen aufzuwerfen und in die Forschungstätigkeiten zu integrieren. Auf Basis der theoretischen Grundlagen wurden in weiterer Folge untertägige Messungen und Laborversuche durchgeführt, welche in Kombination zum aktuellen Wissensstand im Bereich der Wechselwirkung von Gebirge und Versatz beitragen sollten. Die untertägigen Untersuchungen wurden im Bergbau Breitenau, einem in den Ostalpen gelegenen Magnesitbergbau durchgeführt, wo im tiefstliegenden Abbaurevier Magnesit mittels Kammer-Festen-Abbaus gewonnen wird. Bei den Laborversuchen handelt es sich um Modellfestenversuche, wobei Modellfesten aus Zementmörtel in einem Stahlrahmen, welcher den Gebirgsverband darstellen sollte, umgeben von verschiedenen Versatzmaterialien, unter Druck belastet wurden. Anhand der untertägigen Messungen und der Laborversuche konnte die positive Versatzwirkung auf schlanke Bergfesten eindeutig gezeigt werden. Der Einfluss von Versatz auf die maximale Festigkeit dürfte von untergeordneter Bedeutung sein, im Nachbruchbereich zeigt sich jedoch eine ausgeprägte Stabilisierung der Festen durch Versatz. Aus allen untertägigen Messungen ging hervor, dass es zur unmittelbaren Stabilisierung des Gebirges nach Versatzeinbringung kommt. Bei den Versatzeigenschaften konnte anhand der untertägigen Messungen festgestellt werden, dass die einaxiale Druckfestigkeit bei der Gebirgsstabilisierung eine untergeordnete Rolle spielt, da bereits vor Aushärten des Versatzes dessen stabilisierende Wirkung wahrgenommen werden konnte. Hier ist ein stark verdichteter beziehungsweise ein kohäsiver Versatz von Vorteil, welcher ein Abgleiten entlang von Bruchflächen verhindert und die Restfestigkeit somit erhöhen kann. Auf Basis der untertägigen Messungen und der Laboruntersuchungen wurde ein einfaches Modell zur Versatzwirkung erstellt, welches ebenfalls zeigt, dass bereits geringe Versatzdrücke in Höhe des passiven Versatzdruckes ausreichen um das Herausgleiten von Felskeilen aus dem Gebirgsverband zu verhindern.

AB - Um Rohstoffe im untertägigen Bergbau möglichst effizient und sicher abbauen zu können, ist der Einsatz von Versatz häufig erforderlich. Unter „Versatz“ versteht man jede Art von Füllmaterial, welches in untertägige Hohlräume aus vielfachen Gründen eingebracht wird, wobei die Stabilisierung der Hohlräume meist im Vordergrund der Versatzarbeiten steht. Generell ist bekannt, dass sich die Verfüllung der Hohlräume positiv auf die Stabilität des Gebirges sowie von Abbaufesten auswirkt, Fragestellungen über die auftretenden Phänomene sowie über die Versatzwirkung im alpinen Bergbau sind jedoch weitesgehend nicht erforscht. Somit ist das Ziel der gegenständlichen Arbeit die Erforschung der Wechselwirkung von Gebirge und Versatz im alpinen Bergbau. In diesem Zusammenhang wird der Fokus auf den Einfluss von Versatz auf die Stabilität des Gebirges, insbesondere von schlanken Bergfesten, wie sie häufig im alpinen Bergbau zur Anwendung kommen, gelegt. In diesem Zusammenhang kommt auch den Versatzeigenschaften, insbesondere der Bindemittelzugabe zum Versatzmaterial eine große Bedeutung zu, da unterschiedlichste Versatzprodukte zum Einsatz kommen, es jedoch keine Information über die genaue Wirkung von unterschiedlichen Versatzeigenschaften gibt. Um die angeführten Fragestellungen zu beantworten, wurde in einem ersten Schritt die Theorie der Versatztechnologie diskutiert und eine Literaturanalyse der bereits vorhandenen Forschungsergebnisse zum vorliegenden Thema durchgeführt um noch offene Fragen aufzuwerfen und in die Forschungstätigkeiten zu integrieren. Auf Basis der theoretischen Grundlagen wurden in weiterer Folge untertägige Messungen und Laborversuche durchgeführt, welche in Kombination zum aktuellen Wissensstand im Bereich der Wechselwirkung von Gebirge und Versatz beitragen sollten. Die untertägigen Untersuchungen wurden im Bergbau Breitenau, einem in den Ostalpen gelegenen Magnesitbergbau durchgeführt, wo im tiefstliegenden Abbaurevier Magnesit mittels Kammer-Festen-Abbaus gewonnen wird. Bei den Laborversuchen handelt es sich um Modellfestenversuche, wobei Modellfesten aus Zementmörtel in einem Stahlrahmen, welcher den Gebirgsverband darstellen sollte, umgeben von verschiedenen Versatzmaterialien, unter Druck belastet wurden. Anhand der untertägigen Messungen und der Laborversuche konnte die positive Versatzwirkung auf schlanke Bergfesten eindeutig gezeigt werden. Der Einfluss von Versatz auf die maximale Festigkeit dürfte von untergeordneter Bedeutung sein, im Nachbruchbereich zeigt sich jedoch eine ausgeprägte Stabilisierung der Festen durch Versatz. Aus allen untertägigen Messungen ging hervor, dass es zur unmittelbaren Stabilisierung des Gebirges nach Versatzeinbringung kommt. Bei den Versatzeigenschaften konnte anhand der untertägigen Messungen festgestellt werden, dass die einaxiale Druckfestigkeit bei der Gebirgsstabilisierung eine untergeordnete Rolle spielt, da bereits vor Aushärten des Versatzes dessen stabilisierende Wirkung wahrgenommen werden konnte. Hier ist ein stark verdichteter beziehungsweise ein kohäsiver Versatz von Vorteil, welcher ein Abgleiten entlang von Bruchflächen verhindert und die Restfestigkeit somit erhöhen kann. Auf Basis der untertägigen Messungen und der Laboruntersuchungen wurde ein einfaches Modell zur Versatzwirkung erstellt, welches ebenfalls zeigt, dass bereits geringe Versatzdrücke in Höhe des passiven Versatzdruckes ausreichen um das Herausgleiten von Felskeilen aus dem Gebirgsverband zu verhindern.

KW - rock mass

KW - backfill

KW - interaction

KW - rock mechanics

KW - underground mining

KW - Gebirge

KW - Versatz

KW - Wechselwirkung

KW - Gebirgsmechanik

KW - Untertagebergbau

M3 - Dissertation

ER -