DE19708879A1

DE19708879A1 - Ventilating and air-conditioning system for underground mine

Info

Publication number: DE19708879A1
Application number: DE1997108879
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr Schwetje; Robert Schmelzer; Volker Dertmann
Original assignee: Hese Maschf Ernst GmbH
Current assignee: Hese Maschf Ernst GmbH
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1998-09-10

Abstract

The ventilation system is for an underground mine. Air from outside (1) passes through a filter and dryer (2) and passes down a vertical ventilation shaft (3). Some of the air may pass directly through a continuation (5) of the ventilation shaft to a first working face or working gallery (7). Some of the air may pass through horizontal passages (4) leading to second, third, etc. downward-extending passages leading into further working galleries. The air enters each gallery through a humidifying device (6) and then flows horizontally through the gallery to the main shaft (13) through which mined material is hoisted to the surface. There may be an airlock at the top of the shaft. Air from the galleries flows downward through the shaft to a horizontal tunnel (8) leading to a shaft (9) through which the used air passes to an extractor fan (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung von Gruben.The invention relates to a method for air conditioning Pits.

Bei der Bewetterung oder Wetterführung von Bergwerken wird nach dem Stand der Technik Frischluft von Übertage mit Hilfe von Ventilatoren über einen sogenannten Wetterkanal in den Wetter schacht, danach über Wetterschleusen (Wettertüren) zur Wetter sohle und dem Wetterbunker vor der Fördersohle eingebracht und gleichermaßen die verbrauchte Luft - das Abwetter - und schäd liche Gase bzw. Schlagwetter über Ventilatoren am Ausgang abge saugt. Grubenbauen mit nur einem Zugang, wie Strecken oder Tun nel, benötigen Wetterlutten bzw. dünnwandige Röhren, in denen die Wetter mittels Ventilatoren transportiert werden. Die geschilderten Verfahren der normalen Bewetterung ergeben Unter tage in Kohle- und Erzbergwerken Lufttemperaturen von ca. 28°C bis 32°C, bei einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, ergänzend zur vorbeschriebenen Bewetterung mit Hilfe von Kompressorkühlaggregaten die Unter tage-Temperatur abzukühlen, wobei die relativ hohe Feuchte ebenfalls nicht absenkbar ist. Schließlich ist bekannt, daß Temperaturen, auch Untertage dadurch abgesenkt werden können, in dem man Kaltwasser, zum Teil mit Eis versetzt, vor Ort zur Kühlung sendet. Dies führt jedoch zu einer weiteren Feuchtig keitserhöhung Untertage.When ventilation or weather management of mines is followed the state of the art fresh air from above ground with the help of Fans in the weather via a so-called weather channel shaft, then over weather locks (weather doors) to the weather sole and the weather bunker in front of the conveyor bed and equally the used air - the weather - and damage gases or firedamp are vented via fans at the outlet sucks. Building pits with only one access, such as stretching or doing nel, need weather flutes or thin-walled tubes in which the weather is transported by fans. The described methods of normal ventilation result in sub days in coal and ore mines air temperatures of approx. 28 ° C up to 32 ° C, with a relatively high humidity. It is also already proposed, in addition to the above Ventilation with the help of compressor cooling units days temperature to cool, the relatively high humidity is also not lowerable. Finally, it is known that Temperatures, also underground, can be reduced in which cold water, partly with ice, is added on site to the Cooling sends. However, this leads to further moisture Increase underground.

Es ist schließlich auch bekannt, Flöze mit Wasser beim Abbau zu besprühen, um eine Staubentwicklung von vornherein zu verhin dern bzw. einzudämmen. Ist vor Ort Wasser (Grubenwasser) vor handen, kann unter Verwendung einer Wasserhaltungsmaschine der betreffende Schachtsumpf abgesaugt und das betreffende Wasser vor Ort versprüht werden. Finally, it is also known to seam with water during mining spray to prevent dust from developing in the first place change or contain. There is water (pit water) on site can be used using a water drainage machine aspirated shaft sump and the water in question be sprayed on site.

Die vorbeschriebenen Bewetterungen und Luftkühlungsverfahren schaffen durch erreichbare Temperaturabsenkungen für die vor Ort tätigen Personen eine wesentliche Erleichterung. Allerdings kann das vor Ort vorhandene Raumklima, worunter die Regelung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit verstanden wird, weiter verbessert werden. Ein behagliches Raumklima kann dann als lei stungsfördernd angesehen werden, wenn die Entwärmung des Kör pers, die über die Temperaturempfindung bemerkt wird, fast unbemerkt vor sich gehen kann. Die Wärmeproduktion des Menschen ist von der Tätigkeit abhängig, wobei die Aufteilung in Konvek tions-, Strahlungs- und Verdunstungswärmeabgabe sich nach dem Luftzustand der Umgebung richtet. So wird eine Wärmeabstrahlung an höher temperierte Flächen als Wärmebelästigung empfunden. Die ideale Lufttemperatur soll je nach Tätigkeit der Menschen einen Bereich zwischen 18 bis 24°C, bei Ruhezustand der Perso nen zwischen 22 und 26°C betragen. Ein anderes Behaglichkeits kriterium ist die relative Luftfeuchtigkeit, die vorzugsweise zwischen 35 und 65% liegen sollte. Je höher die Lufttemperatur ist, desto niedriger sollte die relative Luftfeuchtigkeit sein, um eine Erhöhung der Wärmeabgabe durch Verdunstung zu fördern. Die vorstehenden Bemerkungen zeigen, daß alleine eine Tempera turerniedrigung Untertage nicht ausreicht, um leistungsför dernde Arbeitsbedingungen zu schaffen, da die in der Praxis erreichbaren Temperaturen in Verbindung mit der hohen Luft feuchtigkeit, verursacht durch Schachtsümpfe oder Untertage eingesetzte Sprühanlagen relativ hoch ist und als "schwül" emp funden wird. Es reicht auch nicht aus, Übertage produzierte Kälteenergie über entsprechende Leitungen vor Ort zu bringen, da auf dem Transportweg Wärme aufgenommen wird, so daß vor Ort nur ein unzureichender Kühlungseffekt erreichbar ist. Eine Luftführung von Übertage abgekühlter Luft in gut isolierten Transportwegen würde zwar die Wärmeaufnahme während des Trans portes verringern, jedoch sind die aufzuwendenden Mittel zur Isolation kostenintensiv. Vor Ort durch Kompressoren erzeugte Kälte hat wiederum den Nachteil, daß die bei der Kompression erzeugte Wärme abgeführt werden muß. The ventilation and air cooling procedures described above create through achievable temperature drops for the People make a significant relief on the spot. Indeed can the existing indoor climate, including the regulation temperature and humidity is understood be improved. A comfortable room climate can then be considered lei to promote performance if the cooling of the body pers, which is noticed about the temperature sensation, almost can go unnoticed. Human heat production is dependent on the activity, the division into convex tion, radiation and evaporation heat release after the Air condition of the environment. So there is heat radiation perceived as heat nuisance on surfaces with higher temperatures. The ideal air temperature should depend on the activity of the people a range between 18 to 24 ° C, when the person is at rest between 22 and 26 ° C. Another comfort The criterion is the relative humidity, which is preferred should be between 35 and 65%. The higher the air temperature the lower the relative humidity should be, to promote an increase in heat emission through evaporation. The above remarks show that a tempera alone Lowering of the door underground is not sufficient to to create changing working conditions as in practice achievable temperatures in connection with the high air moisture caused by manhole swamps or underground spraying equipment used is relatively high and "sultry" emp will be found. It is also not enough to produce above ground Bring cooling energy on site via appropriate lines since heat is absorbed on the transport route, so that on site only an insufficient cooling effect can be achieved. A Airflow from above ground cooled air in well insulated Transport routes would admit the heat during the trans reduce portes, however, the means to be used are Isolation is expensive. Generated on site by compressors Cold has the disadvantage that the compression generated heat must be dissipated.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein angenehmes Klima vor Ort in Gruben geschaffen werden kann, wobei die verfahrenstechnischen Maßnah men einfach und kostengünstig durchführbar sind. Der apparative Aufwand soll hierbei gering sein.It is therefore an object of the present invention to provide a method to indicate with a pleasant climate on site in pits can be created, the procedural measure can be carried out easily and inexpensively. The apparative Effort should be low.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß entfeuchtete Luft (mit einem minimierten Feuchtigkeitsrestge halt) nach adiabatischer Befeuchtung Untertage versprüht wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß gleichermaßen die Tempe ratur und die relative Luftfeuchte durch die Wetterführung abgesenkt werden. Das Verfahren arbeitet prinzipiell nach einem "offenen Sorptionsklimatisierungssystem". Die Erfindung ver folgt das Prinzip, Luft mit relativ hohem Feuchtegehalt über hygroskopische Substanzen, den Sorbentien, zu entfeuchten und die erzeugte trockene Luft wieder zu befeuchten bis zu einem Feuchtegehalt, der adäquat der Temperatur innerhalb einer als behaglich empfundenen Zone liegt. Durch die Befeuchtung wird die trockene Luft abgekühlt. Die jeweilige Lufttrocknung und die adiabate Befeuchtung sind an sich bekannt und werden bei spielsweise bei Luftzerlegungsanlagen und bei Gewächshausberie selungen eingesetzt. Überraschend hat sich jedoch herausge stellt, daß ein offenes Sorptionssystem auch zur Wetterführung Untertage geeignet ist. Grundsätzlich ist es möglich, Untertage oder Übertage sowohl die Entfeuchtung der Luft, vorzugsweise mittels Sorbentien, als auch die anschließende adiabatische Befeuchtung vorzunehmen, wobei (bei einer Übertage-Befeuchtung) das erzeugte gekühlte Wetter anschließend Untertage befördert wird. Vorzugsweise wird jedoch Übertage Frischluft (Außenluft) getrocknet, die Luft ohne zusätzliche Isolierungsmaßnahmen mit Ventilatoren in Röhren vor Ort Untertage befördert und an der Stelle, wo die Kälte benötigt wird, adiabatisch mit dort vorhandenem Wasser befeuchtet oder mit dem Wassersprühsystem der Staubminderung eingeblasen, wobei sich die Luft abkühlt und gleichzeitig einen Teil der vorhandenen Feuchte aufnimmt. Als Mittel zum Trocknen der Frischluft werden feste oder flüssige Substanzen der Sorbentien, insbesondere die Fest stoffe der Alumosilikate mit mittlerem und weitem Porendurchmesser und großem Porenvolumen verwendet.This object is achieved by the method specified in claim 1 solved, which is characterized according to the invention in that dehumidified air (with a minimized halt) is sprayed underground after adiabatic humidification. This method has the advantage that the tempe temperature and the relative humidity through the weather be lowered. The process works in principle according to one "open sorption air conditioning system". The invention ver follows the principle of air with a relatively high moisture content hygroscopic substances, the sorbents, to dehumidify and to re-humidify the generated dry air up to one Moisture content that is adequate as the temperature within a comfortable zone. By moistening the dry air cooled. The respective air drying and the adiabatic humidification are known per se and are used in for example in air separation plants and in greenhouse areas Selections used. Surprisingly, it turned out represents that an open sorption system also for weather management Is suitable underground. Basically, it is possible underground or above ground both dehumidifying the air, preferably by means of sorbents, as well as the subsequent adiabatic Humidification, whereby (with an above-ground humidification) the chilled weather generated then transported underground becomes. However, fresh air (outside air) is preferred above ground dried, using the air without additional insulation measures Fans transported in tubes on site and at the underground Where the cold is needed, adiabatically with there existing water is moistened or with the water spray system of dust reduction, which cools the air and at the same time part of the existing moisture records. As a means of drying the fresh air, solid or liquid substances of the sorbents, especially the solid fabrics of aluminosilicates with medium and wide Pore diameter and large pore volume used.

Wird die Frischluft Übertage mittels der Sorbentien getrocknet und über Rohrleitungen, gleich welchem Materials, mit Ventila toren direkt vor Ort Untertage gebracht, so kann energetisch vorteilhaft ausgenutzt werden, daß der Anteil der relativen Feuchte in der Frischluft nicht zusätzlich Untertage transpor tiert werden muß. Trockene Luft hat zudem den Vorteil, daß sie sich weniger gut aufheizen läßt, so daß Rohrleitungsisolierun gen (des Transportweges) entfallen können. Bei dem erfindungs gemäßen Verfahren entsteht auch keine zusätzliche Abwärme wie z. B. bei Untertage eingesetzten Kompressorkältemaschinen.The fresh air is dried above ground using the sorbents and via pipelines, no matter what material, with Ventila gates brought underground directly on site, so energetically be used to advantage that the proportion of the relative Do not additionally transport moisture in the fresh air underground must be tiert. Dry air also has the advantage that it can be heated up less well, so that pipe insulation conditions (of the transport route) can be omitted. In the invention According to the method, there is no additional waste heat such as e.g. B. Compressor refrigerators used in underground.

Vorteilhafterweise kann weiterhin zur Regeneration der einge setzten Sorbentien Übertage anfallende Abwärme niedrigen Tempe raturniveaus verwendet werden, was dem Gesamtenergiehaushalt der Grubenklimatisierung zugute kommt.Advantageously, the regeneration can continue place sorbents above ground at low temp rature levels are used, which corresponds to the total energy balance mine air conditioning benefits.

Unter dem Aspekt, daß Wasser sowohl im Schachtsumpf zur adiaba tischen Befeuchtung Untertage vor Ort vorhanden ist, als auch beim Strebabbau Wasser für die Staubbindung notwendigerweise verwendet werden muß, wird keine zusätzliche Wasserzufuhr benö tigt, womit der Gesamtwasserhaushalt reduziert werden kann.Under the aspect that water both in the shaft sump to the adiaba table humidification is available on site, as well water required for dust binding during longwall mining no additional water supply is required with which the total water balance can be reduced.

Je nach Gegebenheit der Grube mit seinem Gesamtwasserhaushalt kann es von Vorteil sein, gänzlich auf die Wasserzufuhr für die Befeuchtung bzw. Kühlung zu verzichten. In diesem Fall wird die erzeugte und vor Ort geleitete trockene Luft von sich aus den Befeuchtungszustand annehmen und den gewünschten Kühleffekt bewirken. Depending on the conditions of the pit with its total water balance it can be entirely beneficial to the water supply for the To avoid humidification or cooling. In this case the generated and directed dry air on its own Accept humidification and the desired cooling effect cause.

Die Erfindung wird im weiteren anhand eines konkreten Ausfüh rungsbeispieles und der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Verfah rens.The invention is based on a specific embodiment Example and the drawing explained. The drawing shows a schematic view of the inventive method rens.

Die Übertage angesaugte Frischluft (Frischwetter) 1 wird im Absorber mittels Sorbentien 2 getrocknet und in den einziehen den Wetterschacht 3 angesaugt, über die Wettersohlen 4 und die Verteilerwetterschächte 5 mit Rohrleitungssystemen vor Ort 7 geführt, dort mit dem Wassersprühsystem gegen Staub verteilt und ggf. über Befeuchter 6 in den Fördersohlen 7 nachbefeuch tet. Die Abluft (Abwetter) 8 wird über die abführende Wetter sohle und den ausziehenden Schacht 9 über den Wetterkanal und Lüfter 10 nach außen Übertage gesaugt. Die mit Wasser gesät tigte Sorptionssubstanz wird in einem Desorber 11 mit Abwär me 12 regeneriert. Für den Fall, daß die Luft vor Ort in der Fördersohle getrocknet wird, kann die gesättigte Sorptionssub stanz im Förderschacht 13 der Desorption zugeführt werden. Der Schaftsumpf 14 mit der Wasserhaltungsmaschine 15 bietet sich als weitere Quelle für die Befeuchter an.The fresh air sucked in above ground (fresh weather) 1 is dried in the absorber by means of sorbents 2 and sucked in by the weather shaft 3 , passed over the weather soles 4 and the distribution weather shafts 5 with piping systems on site 7 , there with the water spray system against dust and, if necessary, over Humidifier 6 nachgefeuch tet in the soles 7 . The exhaust air (weather) 8 is sucked through the laxative weather sole and the extracting shaft 9 via the weather channel and fan 10 to the outside surface. The saturation substance saturated with water is regenerated in a desorber 11 with waste heat 12 . In the event that the air is dried on site in the conveyor sole, the saturated sorption substance can be supplied in the conveyor shaft 13 for desorption. The shaft sump 14 with the water holding machine 15 offers itself as a further source for the humidifiers.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß einfache Vorrichtungen, energetisch günstige Abläufe und anwen dungstechnisch flexible Möglichkeiten ausgenutzt werden können, wobei ein gleicher, meist höherer Wirkungsgrad als mit bekann ten Verfahren erzielt wird.The advantage of the method according to the invention is that simple devices, energetically favorable processes and applications manure-flexible options can be exploited, an equal, usually higher efficiency than with th method is achieved.

Im einzelnen sind folgende Versuche durchgeführt und die nachstehend wiedergegebenen Ergebnisse gewonnen worden:
The following experiments were carried out and the results shown below were obtained:

Die erhaltene Kaltluft zwischen 15°C und 18°C mit einem Feuch tegehalt von ca. 90% relativer Feuchte entspricht den Werte paaren Luft von 21°C bis 24°C und der relativen Feuchte von 35% bis 55%. Die zugeführte Feuchte kann erfindungsgemäß ver fahrenstechnisch aus dem Feuchtegehalt der Grube genommen wer den. The cold air obtained between 15 ° C and 18 ° C with a humid 90% relative humidity corresponds to the values pair air from 21 ° C to 24 ° C and the relative humidity of 35% to 55%. The moisture supplied can ver according to the invention technically from the moisture content of the pit the.

Reference list

11

Frischluft
Fresh air

22nd

Sorbentien
Sorbents

33rd

Wetterschacht
Weather shaft

44th

Wettersohlen
Weather soles

55

Verteilerwetterschächte
Distribution weather shafts

66

Befeuchter
Humidifier

77

Fördersohlen
Conveyor soles

88th

Abluft
Exhaust air

99

ausziehender Wetterschacht
extending weather shaft

1010th

Lüfter
Fan

1111

Desorber
Desorber

1212th

Abwärme
Waste heat

1313

Förderschacht
Production shaft

1414

Schachtsumpf
Manhole sump

1515

Wasserhaltungsmaschine
Drainage machine

Claims

1. A method for air conditioning pits, characterized in that dehumidified air (with a minimized residual moisture content) is sprayed underground after adiabatic humidification.

2. The method according to claim 1, characterized in that Fresh air (outside air) is dried above ground, preferably detected by substances from the sorbents and underground adiabatic humidification is sprayed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the air ent to a water content of ≦ 3 g / kg air is moistened before it is adiabatically moistened.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that the dehumidified air to ≧ 90% relative humidity is moistened, preferably Air temperatures of 15 ° C to 18 ° C can be reached.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized through the use of solid or liquid substances of sorbents, preferably solid aluminosilicates.

6. The method according to claim 5, characterized in that Aluminum silicate crystalline structure with a pore through knife from 0.3 to 1 nm and an average pore volume of 02, ml / g and / or aluminosilicates with amorphous structure a pore diameter of 2.0 to 12.5 nm and a Pore volumes of 0.37 to 0.95 ml / g are used before preferably amorphous sol-gel with aluminosilicates a pore diameter of 2.0 to 2.5 nm and a pore volume from 0.37 to 0.5 ml / g.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized that the surface dried air above Uninsulated pipelines mined underground becomes.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized that underground for humidifying the air existing pit water or other available on site relatively high humidity is used.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the sorbents also occur in the mine lender waste heat can be regenerated.