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Stoßtränkgerät Es ist bekannt, beim Abbauen von Lagerstätten, namentlich
von Kohleflözen, in Bohrlöchern, welche im Frontbereich der Lagerstätte angebracht
werden, Dehnschläuche oder Druckglieder anzuordnen, die durch ein stetig oder pulsierend
auf sie einwirkendes Druckmittel gegen die Bohrlochwandung gedrückt werden und dabei
eine Sprengwirkung auf die Lagerstätte ausüben (deutsche Patentschrift 230 082,
deutsche Patentanmeldung p 55974 VI / 5 b D). Um einen schlagartigen Druck des Dehnschlauches
auf die Bohrlochwandung zu erzielen, sind bei einer bekannten Ausführung eine Pumpe
sowie ein Druckspeicher angeordnet. Die Zufuhr des Druckmittels zum Dehnschlauch
ist hierbei in der Weise gesteuert, daß das Druckmittel zunächst mit Pumpendruck
den Dehnschlauch aufweitet, bis das Brechen der Kohle eintritt. Sodann wird durch
Drehen eines Dreiwegehahnes das von der Pumpe geförderte Druckmittel dem Druckspeicher
zugeleitet. Nachdem im Druckspeicher ein bestimmter Druck erreicht ist oder nachdem
die Pumpe für eine bestimmte Zeitdauer in den Druckspeicher gefördert hat, wird
in Abhängigkeit vom Speicherdruck oder der Förderzeit ein Ventil geöffnet, welches
die unter erhöhtem Druck stehende Speicherflüssigkeit dem Dehnschlauch zuleitet,
der daher mit plötzlich erhöhtem Druck gegen die Bohrlochwandung gedrückt wird (USA.-Patentschrift
2 211243). Bei den bekannten Preßsprenggeräten kommt das Druckmittel nicht mit dem
abzubauenden Lagergut in Berührung, so daß- auch bei Verwendung von Wasser als Druckmittel
die beim Sprengen des Lagergutes auftretende Staubentwicklung nicht wirksam verhindert
werden kann. Der ausgeübte Druck ist auf die Bohrlochwandung beschränkt und daher
von einer begrenzten Sprengwirkung: Zur Behebung dieser Nachteile hat man bereits
Stoßtränkgeräte geschaffen, bei denen die Bohrlöcher durch darin eingesteckte Tränklanzen
abgedichtet werden, welche den Bohrlöchern und den von ihnen ausgehenden Rissen
und Hohlräumen in der Lagerstätte Druckwasser zuführen. Die Druckflüssigkeit bewirkt
zugleich ein Sprengen und Benetzen des Lagergutes und vermindert die Staubentwicklung
bei dessen Abbau. Zur Verbesserung der Sprengwirkung hat man die Druckflüssigkeit
bereits mit zunächst geringem und sodann schlagartig erhöhtem Druck dem Bohrloch
zugeführt, wobei zur Erzeugung des Hochdruckes ein Druckübersetzer (deutsche Patentschrift
241 996) oder ein Schlagwerk mit Tauchkolben (deutsche Patentschrift 404 168, Zeitschrift
»Glückauf«, 1956; Heft 15/16, S. 446) angeordnet ist. Bei anderen bekannten Stoßtränkgeräten
wird das mit begrenztem Druck in das Bohrloch und die davon ausgehenden Risse und
Spalte eingebrachte Wasser durch zugeführte Preßluft (deutsche Patentschrift 297
166, österreichische Patentschrift 78 805) oder durch das Explosionsgas einer gezündeten
Sprengladung (britische Patentschrift ` 743 998) auf einen schlagartig erhöhten
Druck gebracht, nachdem eine bestimmte Wassermenge dem Bohrloch zugeführt worden
ist. Beim Gebrauch der bekannten Stoßtränkgeräte hat es sich als nachteilig erwiesen,
daß die Anzahl und Ausdehnung der' vom Bohrloch ausgehenden Spalte und Risse in
der Regel unterschiedlich ist, so daß zu ihrer Auffüllung-mit der Niederdruckflüssigkeit
unterschiedlich große Flüssigkeitsmengen benötigt werden. Bei einer Tünvollständigen
Auffüllung des Bohrloches sowie der Spalte und Risse mit der Niederdruckflüssigkeit,
kann die nachfolgend schlagartig zugeführte Hochdruckflüssigkeit nicht voll zur
Wirkung kommen, weil ein Teil- der Hochdruck= flüssigkeit für die vollständige,
Auffüllung des Bohrloches sowie der Spalte und Risse verlorengeht und weil die Hochdruckflüssigkeit
nur "in den zuvor mit der Niederdruckflüssigkeit angefüllten Bereichen :des Bohrloches
und der Spalte und Risse zur Wirkung kommt. Es kann bei Stoßträukgeräten, welche
mit Niederdruck- und Hochdruckflüssigkeit arbeiten, andernteils auch der Fall eintreten;@daß
mehr Niederdruckflüssigkeit zugeführt wird; als für das Auffüllen des Bohrloches
sowie_ der. Spalte @ und Risse erforderlich ist, nämlich dann wenn -das Abbaugut
durchlässig ist und die Niederdruckflüssigkeit nach außen austritt und verläuft.
Die unvollständige Zuführung von Niederdruckflüssigkeit hat Wirkungsverluste im
Hochdruckteil des Stoßtränkgerätes zur Folge, während die übermäßige Zufuhr von
Niederdruckflüssigkeit Wirkungsverluste im Niederdruckteil des Stoßtränkgerätes
verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Stoßtränkgeräten,
welche mit einer Einrichtung zum schlagartigen Zuführen von durch eine Hochdruckpumpe
erzeugter Hochdruckflüssigkeit zu einem mit einem Tränkrohr abgedichteten und mit
Niederdruckflüssigkeit vorgetränkten Bohrloch versehen sind, Wirkungsverluste der
geschilderten Art zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
dem Tränkrohr ein dessen Umschalten von der Niederdruckleitung auf einen mit der
Hochdruckpumpe verbundenen Hochdruckflüssigkeitsspeicher bewirkendes, in Abhängigkeit
vom Druck oder von der Durchflußmenge je Zeiteinheit der zugeführten Niederdruckflüssigkeit
stehendes Schaltglied vorgeschaltet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist von der Erkenntnis
ausgegangen, daß bei der Niederdruckflüssigkeitszufuhr sich entweder eine bestimmte
Druckhöhe in der Niederdruckflüssigkeit einstellt oder bestimmte Fließmengen in
der Zeiteinheit sich ergeben, sobald das Bohrloch und die davon ausgehenden Spalte
und Risse mit der Niederdruckflüssigkeit aufgefüllt sind. Die in der Niederdruckflüssigkeit
sich dabei ergebende Druckhöhe oder die sich dabei einstellenden Fließmengen in
der Zeiteinheit werden dazu benutzt, die Zufuhr der Hochdruckflüssigkeit auszulösen.
Damit ist erreicht, daß die Hochdruckflüssigkeit stets voll zur Wirkung kommt und
ferner, daß der Aufwand an Niederdruckflüssigkeit auf das erforderliche Maß beschränkt
bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Niederdruckflüssigkeit
dem Antriebsmittelauslaß der flüssigkeitsbetriebenen Hochdruckpumpe entnommen, wodurch
das Abwasser des Antriebsteiles als Niederdruckflüssigkeit für das Auffüllen des
Bohrloches und der davon ausgehenden Risse und Spalte nutzbar gemacht ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt,
und zwar zeigt A b b. 1 eine Stoßtränkeinrichtung, die an eine im Abbaubetrieb vorhandene
Wasserleitung mit einem Druck von etwa 10 bis 20 atü angeschlossen ist, A b b. 2
eine Stoßtränkeinrichtung, welche für einen Anschluß an eine vorhandene Wasserleitung
mit einem Druck von etwa 10 bis 20 atü sowie an eine vorhandene Hochdruckflüssigkeitsleitung
mit einem Druck von etwa 150 bis 250 atü eingerichtet ist.
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In allen Ausführungsbeispielen sind im Stoß 1
einer abzubauenden
Lagerstätte Bohrungen 2 angebracht, in die abdichtende Rohre 3 für
die Zufuhr von Flüssigkeit eingesetzt sind. Die Bohrungen 2 stehen in Verbindung
mit Rissen 4, die in der abzubauenden Lagerstätte vorhanden sind und mit
Flüssigkeit aufgefüllt werden sollen, damit beim Abbau der Lagerstätte eine möglichst
geringe Staubentwicklung eintritt. Es soll ferner in den Rissen 4, von denen
in den Abbildungen einige angedeutet sind, ein verhältnismäßig hoher Flüssigkeitsdruck
erzeugt werden, um durch Auflockerung den nachfolgenden Abbau der Lagerstätte zu
erleichtern. Das Auffüllen der Bohrungen 2 und Risse 4 erfolgt mit
einer Niederdruckflüssigkeit aus der Leitung 5, welche unter einem Druck
von etwa 10 bis 20 atü steht. Nachdem das Auffüllen erreicht ist, wird der Bohrung
2 und den Rissen 4 über das Rohr 3 schlagartig eine Hochdruckflüssigkeit zugeführt,
welche im Behälter 7, der eine gasgefüllte; zusammendrückbare Blase
8 enthält, mit einem Druck von 150 bis 250 atü, erforderlichenfalls auch
höher, gespeichert ist. Der Obergang von der Nieder- zur Hochdruckflüssigkeitszufuhr
wird durch ein Ventil 9 bewirkt, welches in Abhängigkeit vom Druck oder der
Durchflußmenge in der Zeiteinheit im Rohr 3 beim Auffüllen des Bohrloches
2 und der Risse 4 aus der Niederdruckleitung 5 wirksam wird und das
Rohr 3 mit dem Behälter 7 verbindet. Bei der hierdurch eingeleiteten Hochdruckflüssigkeitszufuhr
ist die Verbindung des Rohres 3 mit der Niederdruckleitung 5 beispielsweise durch
ein Rückschlagventil unterbrochen, um eine Rückförderung der Hochdruckflüssigkeit
in die Niederdruckleitung 5 zu verhindern.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß A b b. 1 wird die Hochdruckflüssigkeit
durch eine mit dem Behälter 7
baulich vereinigte Hochdruckpumpe
6 erzeugt, welche durch die aus der Leitung 5 zugeführte Niederdruckflüssigkeit
angetrieben ist und unter Zusammendrücken der Blase 8 Flüssigkeit in den
Behälter 7
fördert und deren Druck erhöht. Die Zufuhr der Niederdruckflüssigkeit
zum Rohr 3 sowie zum Behälter 7 zwecks seiner Vorfüllung mit Niederdruckflüssigkeit
erfolgt durch die Leitung 10.
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Das Rohr 3 steht außerdem über die Leitung 15
mit dem
Auslaß des durch die Niederdruckflüssigkeit betriebenen Antriebsteiles der Hochdruckpumpe
6 in Verbindung, so daß an Stelle einer Auffüllung des Bohrloches 2 und der
Risse 4 aus der Niederdruckleitung 5 das am Auslaß austretende Antriebswasser
für die Vorfüllung der Bohrung 2 und der Risse 4
nutzbar gemacht werden
kann.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß A b b. 2 erfolgt die Vorfüllung des
Behälters 7 mit der Niederdruckflüssigkeit aus der Leitung 5 über
ein Rückschlag-. ventil 12. Die Hochdruckflüssigkeit wird von einer entfernt
vom Behälter 7 angeordneten, nicht dargestellten Hochdruckpumpe über die Hochdruckleitung
11, 13 dem Behälter 7 zwecks Speicherung zugeleitet. Zur Auffüllung des Bohrloches
2 und der Risse 4 mit Niederdruckflüssigkeit ist ein das Rohr 3 mit der Niederdruckleitung
5 verbindender Schlauch 14 vorhanden. Der Übergang von der Nieder- zur Hochdruckflüssigkeitszufuhr
zum Rohr 3 wird in beschriebener Weise durch das Ventil 9 gesteuert, welches in
Abhängigkeit vom Druck oder der Durchflußmenge je Zeiteinheit, die sich beim Vorfüllen
der Bohrung 2
und der Risse 4 im Rohr 3 einstellen, die Verbindung
des Rohres 3 mit dem Behälter 7 herstellt.
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Der vom Ventil 9 in Abhängigkeit vom Druck oder der Durchflußmenge
in- der Zeiteinheit im Rohr 3 bewirkten Umschaltung von der Niederdruckzur Hochdruckflüssigkeitszufuhr
liegt die Überlegung zugrunde, daß beim Auffüllen der Bohrung 2 und deT Risse
4 sich im Rohr 3 eine,Änderung des Druckes oder der Durchflußmenge in def@Zeiteinheit
ergibt, sobald die Auffüllung der Bohrung 2 und der Risse 4 erreicht ist. Das Ventil
9 wird daher derart eingestellt, daß es auf die Änderung des Druckes oder
der Durchflußmenge je Zeiteinheit anspricht und die Zufuhr der Hochdruckflüssigkeit
zum Rohr 3 auslöst. Dieser Vorgang kann für jede Bohrung 2 ein oder mehrmals
erfolgen. Bei mehrmaliger Hochdruckflüssigkeitszufuhr wird zwischen den einzelnen
schlagartigen Druckerhöhungen ein Nachfüllen der Bohrung 2 und der Risse
4 mit Niederdruckflüssigkeit vorgenommen.