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Die
Erfindung betrifft eine Trogsperre zur Eindämmung von Explosionen im Untertagebergbau oder/und
Tunnelbau, mit einer Anordnung Löschmittel
enthaltender Tröge
und einem die Tröge
aufnehmenden, in Richtung einer Strecke verfahrbaren Trägergestell.
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Solche
Trogsperren werden beispielsweise im Steinkohlenbergbau unter Tage
eingesetzt, um zu verhindern, dass sich Schlagwetterexplosionen
wesentlich über
den Explosionsort hinaus ausbreiten können. In einer Strecke im Firstbereich
angeordnete Tröge
werden durch die ankommende Druckwelle zerstört. Dabei zerstäubt das
Wasser und löscht
die nachfolgende Flammenfront.
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Aus
der
DE 322 645 und der
DE 24 61 414 A1 sind
Wassertrogsperren bekannt, bei denen die Tröge durch einen Sprengsatz zerstört werden.
Die Auslösung
der Sprengung erfolgt mit Hilfe näher am Explosionsort angeordneter
Fernfühler
unter Berücksichtigung
der Laufzeit der Flammenfront bis zur Troganordnung.
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Eine
Trogsperre der eingangs erwähnten
Art geht aus der
DE
41 38 046 A1 hervor. Ein an einer Laufschiene an der Streckendecke
verfahrbares Trägergestell
weist Ausfahreinrichtungen auf, die es ermöglichen, eine sich in ihrer
Länge quer
zur Strecke ausdehnende Troganordnung zu bilden. Die Tröge werden
durch die ankommende Druckwelle zerstört.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Trogsperre
der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, welche sich in einer Strecke nahe einem Abbauort
ohne Störung
des Abbaubetriebs oder in einem Streckenvortrieb nahe der Ortsbrust
einsetzen lässt.
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Die
diese Aufgabe lösende
Trogsperre nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine kompakte,
sich über
weniger als ein Drittel der maximalen Streckenbreite ausdehnende
Anordnung von Trögen
gebildet und durch Fernfühler
zündbare Sprengsätze zur
Sprengung der Tröge
unter Zerstäubung
des Löschmittels
vorgesehen sind.
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Eine
kompakte Troganordnung gemäß der Erfindung
lässt sich
ohne Störung
des Abbaubetriebs z.B. nahe eines Übergangs Strecke/Streb bzw.
nahe der Ortsbrust anordnen und vorteilhaft in Einrichtungen, z.B.
einen Energiezug, in der Abbaubegleitstrecke bzw. im Vortrieb integrieren.
Die Troganordnung wird kontinuierlich entsprechend dem Fortschritt
des Abbaus bzw. Streckenvortriebs mitbewegt. Trotz kompakter, auf
die Mitte der Strecke konzentrierter Troganordnung lässt sich
durch die Sprengung eine den Querschnitt der Strecke vollständig ausfüllende Zerstäubungswolke
erreichen. Die Trogsperre kann in Kombination mit einer nachgeordneten
stationären Trogsperre
eingesetzt werden, wobei im Streckenvortrieb die stationäre Trogsperre
bei sich änderndem
Abstand zum Abbauort seltener als bei alleiniger Verwendung mit
hohem Arbeitsaufwand umgesetzt bzw. neu errichtet oder ausgebaut
werden muss. Stationäre
Sperren können
in größeren Abständen zueinander
angeordnet werden.
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Zweckmäßig liegt
der Abstand der Troganordnung zu einem Übergang Strecke/Streb bei einer Streblänge von
250 m zwischen 45 und 60 m und ist bei Streblängen größer 350 m maximal 120 m von dieser Übergangsstelle
entfernt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung lässt
sich das Trägergestell zur
Erhöhung
der Trogaufnahmekapazität
erweitern und die Troganordnung dadurch vorteilhaft an unterschiedliche
Querschnittsflächen
der Strecken anpassen. Insbesondere sind die Länge und/oder die Höhe des Trägergestells
variabel.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens die Höhenposition
der Tröge
innerhalb des Trägergestells
variierbar. Die Tröge
können
dann bei Positionsänderungen
des Trägergestells
durch Kippen relativ zum Trägergestell
stets in die in bezug auf das Einfallen bzw. Ansteigen der Strecke
optimale Lage gebracht werden. Die Tröge stehen dann annähernd waagerecht
und können
somit unabhängig vom
Ansteigen bzw. Einfallen der Strecke vollständig mit Löschmittel gefüllt werden.
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Das
Trägergestell
ist vorzugsweise in einer in der Firste der Strecke verlegten Laufschiene
bzw. der Einschienenhängebahn
verfahrbar, wobei das Trägergestell
zweckmäßig über eine
am Trägergestell
quer zur Laufschiene verschiebbaren Aufhängeeinrichtung an der Laufschiene
aufgehängt
ist. Diese verschiebbare Aufhängung
ermöglicht
es, bei Abweichung der Laufschiene von ihrem Verlauf in Streckenmitte,
das Trägergestell
quer zur Laufschienenrichtung so zu verschieben, dass es stets in
der Mitte der Strecke angeordnet bleibt. Hierzu ist eine am Trägergestell,
ggf. sowohl mit einer horizontalen als auch vertikalen Kraftkomponente,
angreifende Zugeinrichtung vorgesehen, die an ihrem dem Trägergestell
abgewandten Ende mit dem Streckenausbau verbunden ist.
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Alternativ
kann das Trägergestell
auf einer Laufschiene, die auf der Streckensohle verlegt ist, beispielsweise
der Schienenflurbahn, verfahrbar sein.
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Die
Tröge können innerhalb
des Trägergestells über Randabwinklungen
in einen Halterahmen eingehängt
sein. Vorzugsweise ist ferner eine Abstützung durch einen Halteboden
vorgesehen, wobei der Halteboden über vertikale Haltestränge an dem
Halterahmen aufgehängt
ist. Zur Höhenverstellung
lässt sich
diese Anordnung aus Halterahmen und Halteboden vertikal verschieben
und relativ zum Trägergestell
kippen. Der Halterahmen und/oder Halteboden sind/ist zweckmäßig aus
Lochblech gebildet, was aufgrund seiner Öffnungen die Zerstäubung des Wassers
beim Sprengen der Tröge
nicht wesentlich behindert.
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Vorzugsweise
ist jedem Trog ein Sprengsatz zugeordnet, und jeder Trog enthält eine
Einrichtung zum Halten des Sprengsatzes in einer gewünschten Position
innerhalb des Trogs. Vorteilhaft weist der Sprengsatz eine Ummantelung,
insbesondere eine Kunststoffummantelung, auf, die ihn vor eindringendem
Wasser schützt.
Zweckmäßig sind
die Sprengsätze
innerhalb der Tröge
derart angeordnet, dass eine gegenseitige Beeinträchtigung
der Sprengwirkungen minimiert ist. Bei innerhalb des Trägergestells
in mehreren Ebenen angeordneten Trögen sind die Sprengsätze, in
Draufsicht auf das Gestell gesehen, von Ebene zu Ebene horizontal
zueinander versetzt angeordnet.
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Das
Trägergestell
kann von einem Drahtnetz umhüllt
sein, das im Explosionsfall das Fortschleudern größerer Bruchstücke verhindert.
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Es
ist möglich,
die Tröge
oder/und Abdeckungen der Tröge
mit Sollbruchstellen zu versehen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind an der Unterseite
des in mehreren Ebenen Tröge
aufnehmenden Trägergestells
Kabelführungen
vorgesehen. An dieser Stelle ist die Abschattung der Zerstäubungswolke
am geringsten.
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Der
Fernfühler
ist zweckmäßig im Firstbereich
angeordnet, wobei mehrere Fühler
vorhanden sein können.
In jedem Fall ist an einer Übergangsstelle
Strecke/Streb bzw. im Bereich der Ortsbrust ein Fühler, vorzugsweise
Thermofühler,
angeordnet, dessen empfindliche Fläche in den Streb hinein weist.
Durch Anordnung der Fernfühler
im Firstbereich können
auch Abflammungen nahe der Decke erfasst werden.
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Die
Fernfühler
und eine mit ihnen verbundene Auslöseeinrichtung für die Erzeugung
einer Zündspannung
kann mit eigensicheren, über
Tage endenden Spannungsversorgungsleitungen verbunden sein.
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Die
Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden,
sich auf diese Ausführungsbeispiele
beziehenden Zeichnungen näher
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Abbaubegleitstrecke, in der eine Trogsperre
nach der Erfindung eingesetzt ist,
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2 eine
Seitenansicht der Abbaubegleitstrecke von 1,
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3 eine
den Standort der Trogsperre erläuternde
Darstellung,
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4 eine
Schemadarstellung der Trogsperre von 1,
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5 bis 9 verschiedene
Ansichten eines in der Trogsperre von 1 verwendeten
Trägergestells,
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10 und 11 verschiedene
Anordnungen von Trögen
in dem Trägergestell
gemäß den 5 bis 9,
und
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12 eine
Querschnittsansicht gemäß 1,
die eine Vorrichtung zur Zentrierung des Trägergestells innerhalb der Abbaubegleitstrecke
zeigt.
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In
einer zu einem Streb 11 führenden Abbaubegleitstrecke 1 ist
am Streckenausbau 2 entlang dessen Firstlinie eine Laufschiene 3 verlegt.
An die Laufschiene 3 ist ein Trägergestell 4 für die Aufnahme
einer Anordnung von Wassertrögen 5 angehängt und über Rollen 36 entlang
der Laufschiene 3 verfahrbar. Das eine Rohrrahmenkonstruktion
aufweisende Trägergestell 4 ist
von einem (nicht gezeigten) Stahldrahtnetz umgeben.
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Das
Bezugszeichen 6 und 7 weist auf einen Bandübergabebock
bzw. eine Abspannung hin. Zu den betreffenden Einrichtungen hält das Trägergestell 4 einen
Abstand ein, der größer als
zwei Meter ist.
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Wie
insbesondere 2 erkennen lässt, ist das Traggestell 4 mit
den Trögen 5 an
Einrichtungen 10 der Abbaubegleitstrecke angehängt, die
eine Streckenpanzerbrücke 9 umfassen.
So wird das Trägergestell
dem Abbaufortschritt entsprechend mitbewegt.
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Wie 3 zeigt,
ist das Trägergestell 4 etwa 60
m von dem Streb 11 entfernt angeordnet. Die Länge des
Strebs ist in dem hier betrachteten Beispiel größer als 350 m.
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Wie
aus der Schemazeichnung von 4 hervorgeht,
ist in jedem der Tröge 5 ein
Sprengsatz 13 angeordnet, der einen Zünder 14 und eine Ummantelung 15 aus
Kunststoffschaum umfasst. Zur Anordnung der Sprengsätze 13 in
einer bestimmten Position sind nicht gezeigte, mit den Trögen 5 verbindbare
Halterungen vorgesehen.
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Die
Zünder 14 sind
innerhalb eines Zündkreises 16 in
Reihe geschaltet. Eine Auslöseeinrichtung 17 im
Zündkreis 16 liefert
eine Zündspannung.
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Die
Auslöseeinrichtung 17 steht
mit Fernfühler
bildenden wärmestrahlungsempfindlichen
Detektoren 18 in Verbindung, von denen wenigstens einer bei 12 nahe
am Übergang
Strecke/Streb nahe der Streckenfirste angeordnet ist.
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Es
versteht sich, dass die durch Strichlinien 19 gekennzeichnete,
die Auslöseeinrichtung 17 und die
Detektoren 18 umfassende Gesamtanordnung den Anforderungen
an den Explosionsschutz im Untertagesteinkohlenbergbau genügt.
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Die
sich selbst überwachende
Anordnung 19 steht mit einer unter Tage vor Ort installierten
optischen Warneinrichtung 20 und einer Überwachungszentrale 21 über Tage in
Verbindung, wobei Warnsignale übermittelt
werden, wenn die ordnungsgemäße Funktion
der Auslöseeinrichtung
bzw. Detektoren nicht gewährleistet
ist.
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Das
Bezugszeichen 22 weist auf einen Akkumulator hin, der bei
einer Stromabschaltung, die unter Tage ab einer bestimmten Methankonzentration erforderlich
ist, die weitere Betriebsfähigkeit
der Trogsperre für
eine bestimmte Zeit sichert. Es ist auch möglich, den Betrieb eigensicher
mit Hilfe einer von über
Tage zugeführten
Niederspannungsleitung 23 durchzuführen, so dass ein zeitlich
unbegrenzter Weiterbetrieb auch in einer explosionsfähigen Atmosphäre möglich ist.
Die Niederspannung kann zusätzlich
batteriegepuffert sein.
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Das
in 1 dargestellte Trägergestell 4 weist
ein Grundgestell 24 und ein unterhalb des Grundgestells
angeordnetes Erweiterungselement 25 auf. Während das
Grundgestell zwei Ebenen für die
Aufnahme von jeweils drei, je 80 Liter Wasser fassenden Trögen aufweist,
wird durch das Erweiterungselement 25 eine dritte Ebene
für drei
weitere solche Wassertröge
gebildet.
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Ein
an einer Stirnseite des Grundgestells anbringbares Erweiterungselement 31 zur
horizontalen Erweiterung des Grundgestells ist in 6 gezeigt. Durch
zwei solche Erweiterungselemente 31 lässt sich die Zahl der Tröge auf fünf je Ebene
steigern. In der Seitenansicht des Grundgestells 24 gemäß 5 sind
die jeweils drei, in zwei Ebenen untergebrachten Tröge 5 erkennbar.
Die Tröge
sind mit Randabwinklungen (nicht gezeigt) in einen Halterahmen 26 aus
Lochblech einhängbar,
wobei die Halterahmen 26 jeweils über vertikale Halterstränge 27 mit
einem unteren Halteboden 28, der ebenfalls aus Lochblech
hergestellt ist, verbunden sind, so dass der Trog jeweils nicht
nur über
seine Randabwinklung auf dem Halterahmen, sondern auch durch den Halteboden 28 abgestützt ist.
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Die
Gesamtanordnung aus Halterahmen 26, Haltesträngen 27 und
Halteboden 28 ist in ihrer Höhe verstellbar, wozu Laschen 29 mit
einem Langloch 30 vorgesehen sind.
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Wie
insbesondere die 7 und 9 erkennen
lassen, sind an den Längsenden
des Grundgestells bzw. der Erweiterungselemente 31 Querträger 35 angeordnet,
auf denen Rollen 36 umfassende Aufhängeeinrichtungen 37 verschiebbar
und in gewünschten
Stellungen arretierbar sind. In dem Querträger 35 ist ein Hydraulikzylinder
gebildet, welcher bei außermittiger
Anordnung der Laufschiene 3 das Traggestell 4 unter
Verschiebung der Aufhängeeinrichtung 37 in
die Streckenmitte rückt.
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Das
Bezugszeichen 38 weist auf eine Kabelführung auf der Unterseite des
Grundgestells 24 hin.
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Bei
Bestückung
des Trägergestells 4 mit
einer Reihe von Wassertrögen 5 in
jeder Ebene werden, wie aus 10 hervorgeht,
die Sprengsätze 13 von
Ebene zu Ebene horizontal zueinander versetzt an einander gegenüberliegenden
Seiten der Tröge angeordnet,
so dass sich die Sprengsätze 13 in
ihren Wirkungen gegenseitig nicht beeinträchtigen.
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11 zeigt
Anordnungen von jeweils fünf Trögen in dem
sowohl horizontal beidseitig als auch nach unten erweiterten Trägergestell.
Auch hier ist die Anordnung der Sprengsätze 13 von Ebene zu Ebene
horizontal derart versetzt, dass eine gegenseitige Beeinträchtigung
der Wirkungen der Sprengsätze
ausgeschlossen bzw. minimiert ist.
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Im
Falle einer Explosion oder anlaufenden Explosion im Streb oder an
der Übergangsstelle
Strecke/Streb liefern die Detektoren 18 ein Signal, das der
Auslöseeinrichtung 17 zugeführt wird.
Die Auslöseeinrichtung
erzeugt in Reaktion auf die empfangenen Detektorsignale eine Zündspannung,
wobei die Erzeugung der Zündspannung
zeitlich so erfolgt, dass die Zünder 14 die
Sprengsätze 13 dann
zur Explosion bringen, wenn die Flammenfront der Explosion die Troganordnung
erreicht hat. Bei der Explosion erlaubt das durchlässige Trägergestell
die Bildung einer den Querschnitt der Strecke gleichmäßig ausfüllenden
Zerstäubungswolke,
welche die Feuerfront ggf. vollständig löschen kann. Ein das Trägergestell umgebendes
Drahtnetz kann verhindern, dass größere feste Bruchstücke fortgeschleudert werden.
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Das
in seiner Aufnahmekapazität
variable Trägergestell
erlaubt es ferner, Wassertröge
in solcher Menge und Anordnung gemäß den 10 und 11 auf
dem Trägergestell
abzustellen, dass Strecken mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen bedient
werden können.
Bei sich ändernder
Streckenhöhe
kann durch Variation der Aufhängungshöhe der Träger innerhalb
des Trägergestells
in bezug auf die Ausbreitung der Zerstäubungswolke die jeweils optimale
Anordnung der Tröge
eingestellt werden.
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Die
Tröge können mit
einem Deckel versehen sein, welcher Sollbruchstellen aufweist, oder selbst
Sollbruchstellen aufweisen, so dass die Tröge in einer gewünschten
Weise zerbersten und das Wasser freigeben.
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Die
nicht gezeigte Maschendrahtumhüllung sorgt
dafür,
dass durch die Explosion keine größeren festen Bruchstücke fortgeschleudert
werden.
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Wenn,
wie in 12a gezeigt ist, die Laufschiene 3 nicht
entlang der Streckenmitte verläuft,
so rückt
der Hydraulikzylinder in dem Querträger 35 das Traggestell 4 in
die Streckenmitte. Eine mit dem Streckenausbau 2 verbundene
Zugeinrichtung oder Abspannung 39 hält das Trägergestell in der verschobenen
Position waagerecht.
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Der
mobilen Trogsperre können
in Abbaurichtung stationäre
Sperren folgen.
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Im
Rahmen der Erfüllung
heute geltender Richtlinien für
den Explosionsschutz (ARTEX-Richtlinie
94/9/EG) kann die Auslösereinrichtung 17 einen die
Zündspannung
erzeugenden Zündverstärker mit doppelter
Zündschutzart
aufweisen, in welchem IGBT-Halbleiter
verwendet sind. Ferner können
eigensichere Einrichtungen zur Datenfernübertragung und zum Anbau von
Bedienelementen enthalten sein. Von der Auslöseeinrichtung 17 aus
können
die Detektoren 18 über
eigensichere Schnittstellen überwacht
werden. Die Überwachung
wie auch die Steuerung des Zündverstärkers erfolgen über ein
Mikroprozessor. Insbesondere die Ansteuerung der Sprengelemente
erfolgt über
IGBT-Halbleiter. Zur eigensicheren Spannungsversorgung der Detektoren 18 verwendete
Leitungen können
gleichzeitig zur Informationsübertragung
verwendet werden, wozu vorzugsweise eine Frequenzmodulation durchgeführt wird.