DE2100043A1 - Verfahren und Vorrichtung, insbeson dere zur Gewinnung von Braunkohle - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung, insbesondere zur Gewinnung von Braunkohle Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum untertägigen Abbau sowie zur Abförderung von Braunkchle und anderen, unter ähnlicher Deckgebirgsmächtigkeit befindlichen Rohstoffen oder Mineralien.
• Es ist bekannt, Braunkchlelagerstätten im Untertage- und im Tagebauverfahren zu gewinnen. Mit zunchmender Entwicklung der Tagebautechnik hat die klassische Untertsgeförderung ihre Bedeutung für die Wirts@haft verloren.
• Die Kohleförd@rung in Tagebaubetrieben offenbart trotz hoher Wirtschaftlichkeit und großer Förderleistungen in zunchmendem Maße Nachteile. Zukünftige Abbaufelder haben eine größere Deckgebirgs- oder/und eine geringere Kohleflözmächtigkeit. Diese ungünstigen Verhältnis@e führen zu einer Erhöhung der Abraumkesten sowie zu einem ständig steigenden Maschinenaufwand. Der Tagebaubetrieb verlangt darüber hinaus die langfristige Inanspruchnahme land-und foretwirtschaftlicher Nutzflächen. Durch die Entwässerung der Tagebau@ wird der Wasserhaushalt auch in den umliegenden Gebieten empfindlich gestört. Für kleinere Braunkohlefelder ist der Aufschluß von Tagebauen unwirtschaftli@h.
• Es liegt nahe, Lagerstätten, die dies@n Bedingungen unterliegen, im Untertagebetri@b zu gewinnen. @oderne Verfahren und Einrichtungen zur untertägigen Kohlegewinnung sind in Steinkohlobergbau bekannt. Sie schen den teilweise automatisierten, von einer zentralen Steuerstelle gelenkten, Ab-und Ausbau, den Versatz und die Abförderung des hareingewennenen Gutes zu den Schächten vor. Dabei wird, ven einer Grenzstreoke ausgehend, das Flöz in streifenf@rmigen Kurzstreben aufgefahren. Wenn auch diese Arbeiten im wesentlichen mannlos zu verrichten sind, so muß doch ein weitverzweigtes Netz von Förderstrecken aufgefahren, ausgebaut und ständig unterhalten werden. Die bekannten Verfahren und Einrichtungen gehen von den Verhältnissen im Steinkohlebergbeu aus. Sie sind mit denen des Braunkohlebergbanes aus verschiedenen Gründen, insbesondere aber deshalb nicht vergleichbar, weil zusätzlich hydrologische Probleme zu losen sind. Eine generelle Übertragung der bekannten Technik würde die gesamte Entwässerung des Gebirges voraussetzon und danit den Nutzeffekt der untertägigen Braunkohlegewinnung erheblich beeinträchtigen.
• Die Erfindung bes@itigt diese @achteile. Mit ihr soll ein leistungsfähiger, mannloser Untertagebetrieb erreicht werden, der zur zeitlich und räumlich geringfügigen Inanspruchnahme von Landschaftegebieten ohne Beeinträchtigung des Wasserhaushaltes im Bereich dieser und der umliegenden Territorien führt. Die Erfindung vorfolgt weiterhin das Ziel, den Maschinen- und Arbeitskräfteaufwand für die Gegewinnung der @raunkohle zu redusieren. D@@@@er hinaus können die im Tagebauverfahren nicht abbauwürdigen Lagerstätten gewonnen werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lagerstätten unter Ausnutzung des Grundwassers untertägig in @bbaustreifen so zu gewinnen, daß die Abbaustreifen von über Tage gesteuerten Gewinnung@systemen aufgefahren warden und ein ausbau- und versatzloser Untertagebetrieb nur im unmittelbaren Bereich jedes dieser Gewinnungssysteme erfolgt.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Unterwasser-Gewinnungsverfahren gelöst. Im unentwässerten Gebirge fahren Schlitsgeräte an den Grenzen der Abbaustreifen bis zum Liegenden geteufte Schlitsgräben auf, in denen Schächte eingelessen sind, die Übertage von Schachtfahrz@ugen gehalten und geführt werden. Jeweils zwei, einen Abba@streifen begrenzende Schächte, sind im unter Wasserdruck stehenden Abbauraum durch ein horizontal angeordnetes, röhrenförmiges Abbauorgan verbundan. Dar @nnenraum des Abbauorgans weist einen ständigen Unterdruck auf, so daß, unter Ausnutzung de@ Druckgefälles, @@@ v@m Abbauorgan abgetragene Gut in einem Koh@e-Was@ergerisch in das Abbauorgan gesaugt, eineg im Schacht befindlichen Abför@@fleitung aufgegeben, hydromechanisch durch den Schacht @ach Übertage geleitet und einer Trennanlage zugeführt wird. Das abgeschiedene Wasser gelangt im Rücklauf durch einen der beiden Schächte entweder in den @bbau@@um oder direkt in das Abbeuorga@. Schnittiefe und Vorschub des Abbauorgans werden durch @insenken sowie durch Ve@fahren @@@ beiden Schächte in Abbaurichtung eing@stellt.
• Für den Aufscghluß des Feldes ziehen Schlitzg@räte quer zur Abbaurichtung einen bis zum Liegenden @eteuften Aufschl@ßgraben, in dem die zu einer Gewinnung einheit gehörenden Schächte mit dem Abbau@rgan bis in de@ Bereich des oberen Flözeinschnittes eingelassen werden. Nach einer anderen Lösung schn@idet sich das Abbauorgan unter langsamen Ei@-lassen der Schächte in di@ zuvor gezegenen Schlitzgräben durch das Deckgebirge, Di@ von den Schlitzger@ten geförderten Massen werd@@ im Schlitzgrabentereich des ausgekohlten Feldes vorstürzt.
• Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Verrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Sie ist dadurch geke@nzeichnet, daß das Abbauorgan in den beiden Schächten gelagert und an p@ndelnd wirkenden Antriebsmitteln in den S@hächten angelankt ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Abbauröhre auf einer @ant@lhälfte mit dopp@lseitigen Grabwerkz@ugen bestückt. Die Mantelflächen zwischen den Grabwerkzeugen weisen Öffnungen auf, durch die das abgebaute Gut in die Abbauröhre geleitet wird.
• Das Trägermedium kann im indirekten oder direkten Kreislauf gefahren werden. Für den indirekten Kreislauf ist eine Stirnseite der Abbauröhre durch eine Abdeckscheibe verschlossen. Die entgegengesetzte Seite der Abbauröhre mündet in die Abförderleitung des Schachtes. Beim direkten Kreislauf ist eine Seite der Abbauröhre in die Abförderleitung und die andero Seite in die Rückleitung eingeführt.
• Im Abbauorgan sind außerden bekannte Dichtemeßgeräte angebracht, welohe die obere und untere Abbaugrenze nach Übertage signalisieren.
• Die Erfindung gewährleistet den untertägigen Abbau sowie die Abförderung nur im numittelbaren Bereich der Gewinnungseinheiten. Da es keine, das gesamte Feld umfassende, Streckensysteme gibt, kRnn auf den Ausbau und Versatz der ausgekohlten, wassergefüllten Räume verzichtet werden. Das Verfahren gestattet weiterhin die untertägige Gewinnung der Lagerstätten ausschließlich von Übertage aus, da alle Steuermittel und zum Teil auch die Antriebsmittel auf den Schachtfahrzeugen konzentriert sind. Damit wird die Forderung nach einer weitgehend automatisierten Gewinnung der Braunkohle erfüllt.
• Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 die Gewinnungssysteme beim Abbau und Aufschluß einer Lagerstätte in der Draufsicht Fig. 2 ein Gewinnungssystem im Schnitt nach den Linien A-A zu Fig. 1 Fig. 3 eine Gewinnungseinheit im Schnitt nach den Linien zu zu Fig. 1 Fig. 4 die Worrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Teilschnitt Fig. 5 den Antrieb des Abbauorgans in der Seitenansicht zu Fig. 4 Fig. 6 die Seitenansicht des Abbauorgans im Schnitt nach den Linien C-C zu Fig. 4 In Fig. t ist ein Ausschnitt des Abbaufeldes, das streifenförmig von Gewinnungssystemen aufgefahren wird, dargestellt.
• Zu einem Gewinnungssystem gehören Schlitzgeräte 1;1a, zwei den Abbaustreifen begrenzende, von Schachtfahrzeugen 2;2a getragene Schächte 3;3a sowie ein Abbauorgan 4, das die beiden Schächte 3;3a miteinander verbindet.
• Mehrere Abbaustreifen bilden eine Abbausektion, die durch Sektionspfeiler 5 bogrenzt ist. Die aus nicht abgebauten Flözstreifen bestehenden Scktionspfeiler 5 haben sicherheitstechnische Funktionen im Untertagebetrieb zu erfullen, insbesondere den Schutz aller in einer Sektion arbeitenden Gewinnungssysteme gegen etwaige Katastrophen in einer angrenzenden Sektion.
• Lagerstätten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zr gewinnen sind, müssen für den Einsatz der Gewinnungseinheiten sufgeschlossen werden. Zu diesem Zweck fahren die Schlitzgeräte 1 an der Grenze des Abbaufeldes einen Aufschlußgraben 6 nach dem in der Technik bekannten Schlitzfräsverfahren auf.
• Der Aufschlußgraben 6 wie auch alle weiteren Schlitzgräben 7 müssen breiter als der Durchmesser der Schächte 3 ausgeführt und durch das Deckgebirge 8 sowie das Kohleflöz 9 bis zum Liegenden 10 (Fig. 2) geteuft sein. Anschließend fahren die Schlitzgeräte 1;1a; 1b;1c auf ihren vorgeschenen Trassen 11 Schlitzgräben 7;7a;7b;7c seweit auf, daß Baufreiheit für den Einsatz der Gewinnungseinheiten besteht. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, werden mit Ausname des den Sektionspfeiler 5 begrenzenden Schlitzgraben 7 in den anderen Schlitzgräben 7a; 7b;7c jeweils zwei hintereinander angeordnete Schächte 3a; 3b und 3c; 3e geführt, um eine vollständige Auskohlung der Lagerstätte im Sektionsbereich zu gewährleisten. Diese Staffelung der Gewinnungseinheiten erfordert, daß in der ersten Phase die Sohächte 3;3a, in der zweiten Phase die Schächte 3b;3c und schließlich die Schächte 3d;3e mit ihren Abbauorganen 4 nacheinander im Aufschlußgraben 6 abgesenkt werden. Fig. 1 zeigt die Gewinnungseinheiten mit den Schächten 3;3a und 3b;3c bereits im Einsatz. Die letzte Gewinnungsoinheit befindet sich über dem Aufschlußgraben 6. Ninter dem Aufschlußgraben 6 wurden die Schachtfahrzeuge 2d;2e in Richtung der bereits gezogenen Schlitzgräben 7b;7c aufgestellt. Sie sind mit ausfahrbaren Schachtauslegern 12;12a ausger@stet, in denen jeweils die erste Schachtrohrlänge mit dem Abbauorgan 4 befestigt ist.
• Dieser Teil der Gewinnungweinheit wird in den wassergefüllten Aufschlußgrabon 6 eingelassen. Danach erfolgt die Montage sowie das Einlassen der weiteren Schachtrchrlängen einschließlich Einhauten im bekannten Vorstreckverfahren, bis sich die Schachtenden mit dem Abbauorgan 4 in Höhe des oberen Flözeinsc@nittes 13 (Fig. 2) befinden. Durch Verfahren der Schachtfahrzeuge 2d;2e über den zu diesem Zweck vorher brdckenförmig abgedeckten Aufschlußgraben 6 bei gleichzeitigem Einziehen der Schachtauslegar 12;12a ist die letzte Aufschlußphase beendet. Nachdem alle Gewinnungseinheiten einer Sektion im Einsatz sind, wird der Aufschlußgraben 6 verfüllt.
• Eine weitore Ausführung der Erfindung sieht den Einsatz der Gewinnungseinheiten im Abbaufeld ohne Aufschlußgraben 6 vor.
• Dazu fahren die Schachtfahrzeuge 2d;2@ über die zuvor gezogenen Schlitzgräben 7b;7c. Das Abbauorgan 4 wird in Betrieb genommen und schneidet sich selbst durch das Deckgebirge 8. Die abgetragenen Massen worden hydromechanisch nach Übertage gefördert. Das Vorstreckverfahren ist in gleicher Weise wie bei der ersten Ausfü@rung durchzuführen.
• Nach einer bestimmten Einsatzzeit müssen Abbau@rgane, Antriebe und andere untertägige Einbauten ausgew@chselt werden. Ähnlich wie beim Aufschluß gelangen die Gowinnungseinheiten durch Reben der Schächte in einem vorbereiteten Schlitzgraben oder durch Freischneiden des Abbauorgans nach Übertage.
• Das Prinzip der untertägigen mannlosen Kohlegewinnung ist sus den Fig. 2 und 3 ersichtlich. Die Schlitzgeräte 1;1a haben das Deckgebirge 8 und das Kohleflöz 9 mit ihrem Schlitzorgan 14 bis zum Liegenden 10 durchstoßen und geben die geförderten Massen im Schlitzgrabenbereioh das ausgekohlten Foldes hinter den Schachtfahrzeugen 2;2a auf. Da das gesamte Gebirge nicht entwässert ist, sind sämtliche, unter des Erdoberfläche befindlichen Räume wassergefüllt.
• Dadurch ergeben sich günstige Bedingungen für ein Schlitzfräsen im Saugspül-Bohrverfahren. Gleichzeitig verhindern die anstehenden Wassersäulen das Einbrechen des Deckgebirges in die Schlitzgräben 7;7a. In den Schlitzgräben 7;7a befinden sich die Schächte 3;3a, die von Schachtfahrgougen 2;2a gehalten und in Abbaurichtung hinter den Sohlitzgeräten 1;1a geführt werden. Die zu einer Gewinnungseinheit gehörenden @c@ächte 3;3a sind synchron heb- und senkbar in den Schachtfahrzeugen 2;2a angeordnet. Ein langsames Verfahren der Schachtfahrzeuge 2;2a in Abbaurichtung gewährleistet den erforderlichen Anpreßdruck, insbesondere für das Einschneiden des Abbauorgans 4 in das Kohleflöz 9 dicht unter dem Deckgebirge 8. Urter langsamem Absenken der Schächte 3;3a schneidet das Abbauorgan 4 mit seinen Grabwerkzeugen 15 über die gesamte Breite des Abbaustreifens das Flöz 9 bis annähernd zum Liegenden 10. Durch Anheben und Verfahren der Scba'chte 3;3a wird das nächste Arbeitsspiel vorbereitete Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt den im Abbauraum 16 vorhandenen Wasserdruck für die Abförderung der Kohle aus.
• Zu diesem Zweck übernchmen das als Hohlkörper ausgebildete Abbauorgan 4 und die im Schacht 3a verlegte Abförderleitung 17 die Funktion einer Saugleitung, die über eine vorzugsweise flexible Leitung 18 an ein auf dem Schachtfahrzeug 2a befindliches, in den Zeichnungen nicht dargestelltes Pumpenaggregat angeschlossen ist. Die Pumpen können auch Untertage in die Abförderleitung 17 eingebunden werden und von Übertage gesteuert werden. Das abgebaute Gut wird in einem Kohle-Wassergemisch in das Abbauergan 4 gesaugt, der Abförderleitung 17 aufgegeben und hydromechanisch über eine Druckleitung 19 einer Trennanlage 20 (Fig. 1) zugsführt.
• Hier erfolgt eine Grcbabscheidung des Wassers, das über eine Rückleitung 21 im Schacht 3 dem Abbauraum 16 für den indirekten Kreislauf des Trägermediums wieder zugeführt wird.
• Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Wasser aus dem Abbauraum im indirekten Kreislauf für die Abförderung der Kohle genutzt werden soll.
• Das Abbauorgan 4 besteht aus einer Abbauröhre 22, die an einer Stirnseite durch eine den Lagerzapfen 23 tragende Abdeckscheibe 24 abgeschlossen ist. Die andere Seite der Abbauröhre 22 ist mit einem @ing 25 ausgerüstet, der in einer Nut 26 des Lagerkörpers 27 geführt wird. Beide Lagerkörper 27;28 sind an den Innenseiten der Schächte 3;3a befestigt.
• Die Stirnseite des Lagerkörpers 27 ist flansohförmig ausgebildet und an den Krümmer 29 der Abförderleitung 17 angeschlossen. Auf dem Außenmantel der Abbaurohre 22 sind beiderseitig wirkende, versetzt angeordnete Grabwerkzauge 15 befestigt, die das Flöz 9 durch Pendolbewegung des Abbauorgans 4 abtragen. Die Abbauröhre 22 ist deshalb nur im Bereich der dem Kchleflöz 9 zugewandten Seite, etwa auf einer Hälfte des Röhrenumfanges, mit Grabwerkzeugen 15 bestückt.
• Die Mantelflächen zwischen den Grabwerkzeugen weisen Öffnungen 30 auf, durch welche die abgetragene Kohle in das Abbauorgan 4 geleitet wird. Die Antriebsmittel des Abbauorgans 4 sind in den Schächten 3;3a untergebracht. Fig. 4 und 5 zeigen als Antriebsmittal druckmittolbetricbene Arbeitszylinder 31 im Schacht 3. Durch teilweises Schlitzen des Lagerkörpers 27 können auch Antriebsstellen an der Abbauröhre 22 im Schacht 3a vorgesehen werden, die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Der Lagerzapfen 23 ist mit einem Hebel 32 verbundan, an den die beidan Arbeitszylinder 31 angelenkt sind. Durch wechselseitige, von Übertage gesteuerte Druckbeaufschlagung der Arbeitazylinder 31 wird die Pendelbewegung des Abbauorgans 4 herbeigeführt. In der Abbauröhre 22 sind an sich bekannte Dichtemeßgeräte angebracht, welche die untere und obere Abbaubegrenzung nach Übertage signalisieren.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Verfahren, insbesondere zur Gewinnung von Braunkohle durch streifenförmigen untertägigon Abbau der Lagerstätte, dadurch gekennzeichnet, daß im unentwässerten Gebirge an den Grenzen der Abbaustreifen, bis zum Liegenden (10) getoufte Schlitzgräben (7) gezogen sind, in denen von Schachtfahrzeugen (2) geführte, hob- und senkbare Schächte (3) dem Abbaufoitschritt folgen, jeweils zwei zu einem Abbaustreifen gehöronde Schächte (3;3a) im Bereich des unter Wasserdruck st@henden Abbauraumes (16) durch ein horizontal angeordnetes, röhrenförmiges Abbauorgan (4) verbunden sind, das abgetragene Gut in einem Kohle-Wassergemisch in das Abbauorgan (4) gesaugt, hydromechanisch durch einen Schacht (3a) nach Übertage gefördert und das in einer Trennanlage (20) abgeschiedene Wasser durch dan anderen Schacht (3) in den Abbauraum (16) oder das Abbauorgan (4) geleitet wird.

2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitzgeräte (1) an der Grenze der Lagerstätte quer zur Abbaurichtung einen bis zum Liegenden (10) geteuften Aufschlußgraben (6) auffahren, in den die Schächte (3) mit dem Abbauorgan (4) in Gewinnungseinheiten eingelassen werden

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbauorgane (4) das Deckgebirge (8) durchschneiden, die zu den Abbauorganen (4) gehörenden Schächte (3) in Teufgesch@indigkeit in die Schlitzgräben (7) eingelassen und die abgetragenen Massen hydromechanisch gefördert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeunseichnet, daß die von den Schlitzgeräten (1) geförderten Massen im Schlitzgrabenbereich des ausgekchlten Feldesh@@ter dan Schachtfahrzeugen (2) verstürzt werd@n.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schlitzgräben (7) zwei hintereinander angeordnete, von Schachtfahrzeugen (2) geführte Schächte (3) eingesetzt sind.

6. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontal angeordnete röhrenförmige Abbauorgan (4) in den Schächten (3;3a) einer Gewinnungseinheit gelagert sowie an pendelnd wirkenden Antriebsmitteln (31) angelenkt ist und die Abbauröhre (22) auf einer Mantelhälfte doppelseitige Grabwerkzeuge (15) und zwischen diesen Grabwerkzougen Öffnungen (30) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnseite der Abbauröhre (4) durch eine Abdeckscheibe (24) verschl@ssen ist und die andere Seite in die Abförderleitung (29;17) des Schac@tes (3a) einmündet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Abbauröhre (4) in die Abförderleitung (29;17) und die andere Seite in die Rückleitung (21) eingeführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abbauröhre (22) bekannte Dichtemeßgeräte angebracht sind.