PDF, 15 MB, Datei ist nicht barrierefrei - Asse II

B IfG 19/2003 Rev. 02
Tragfähigkeitsanalyse des Gesamtsystems der Schachtanlage Asse
in der Betriebsphase
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4.3 Laborversuche an den im Bergwerk Asse eingebrachten Versatzarten zur
Ermittlung des Kompaktionsverhaltens im trockenen Zustand und unter
Lösungseinfluss
Im Forschungsbergwerk Asse wurden die Abbaue im Carnallititbaufeld mit
Rückstandsmaterial aus der Verarbeitung (Altversatz) und die Abbaue im Staßfurt- und
Leine-Steinsalz mit Auffahrungssalz (Eigenversatz) sowie mit Blasversatz der Halde
Ronnenberg (Fremdversatz) verfüllt. Im Zuge der Schließung wird in das Grubengebäude ein
Schutzfluid (hochmineralisierte MgCl 2 -Lösung) eingeleitet. Im Einleitungsverlauf ist mit einer
Versatzsackung und der Ausbildung eines Firstspaltes zu rechnen. Die Versatzsackung führt
zu einer höheren Dichte und damit einem stärkeren seitlichen Ausbauwiderstand. In der
Nachbetriebsphase wird der Versatz mit seinem schutzfluiderfüllten Porenraum infolge der
Konvergenzprozesse weiter kompaktiert und Schutzfluid aus dem Porenraum ausgepresst.
Zur Untersuchung des Kompaktionsverhaltens (Abhängigkeit der mittleren Versatzspannung
von der volumetrischen Verdichtung) im trockenen Zustand und nach der Befeuchtung mit
Schutzfluid wurden umfangreiche Laborversuche in einer Versatzdruckzelle mit einem
Füllvolumen von ca. 5,3 Liter (Querschnitt 190 cm 2 , Höhe 28 cm) und einer
Versatzdruckzelle mit einem maximalen Füllvolumen von 160 l (Querschnitt 2000 cm 2 , Höhe
80 cm) durchgeführt.
Beide Zellen bewirken eine annähernd vollständige Querdehnungsbehinderung. Die sich
demzufolge aufbauende Horizontalspannung wird mittels Dehnungsmessstreifen erfasst. Die
Zellen sind oben mit Stahldeckeln verschlossen, über welche die vertikale
Prüfmaschinenbelastung in weg- oder kraftgeregelter Fahrweise eingeleitet wird. In
Abhängigkeit von den verwendeten Prüfmaschinen wurden in der kleinen Zelle maximale
Vertikalspannungen von 13 MPa und in der großen Zelle von 23 MPa erreicht. Ein Teil dieser
eingeleiteten Vertikalspannungen geht durch Reibung zwischen Versatz und Zellenwand
verloren. Diese Anteile werden mittels einer Druckzelle am Versatzboden gemessen bzw.
analytisch mit der Siloformel berechnet. In den Anlagen 29 und 30 sind die beiden
Versatzzellen abgebildet. Das Verhältnis zwischen Durchmesser D und Höhe H von 0,5 bis
0,6 weicht von den in der Bodenmechanik üblichen Oedometerzellen mit einem D/H-
Verhältnis von bis zu 6 ab, da mit dem Equipment vorwiegend das Versatzverhalten in den
hohen Abbaukammern des Salzbergbaus untersucht werden soll.
Die Einbaudichten für den Versatz orientieren sich an den In-situ-Verhältnissen und lassen
sich sohlenbezogen als mittlere Dichten vorgeben. Gemäß der Beziehung
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