DE2136346C3 - Verfahren zum Füllen von Kissen zur Streckenabsperrung und Kissen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von mittels Druckmittel verspannbaren Kissen zur Strekkenabsperrung, vorzugsweise für Expiosionssperren im Bergbau, die mit einem im unteren Kissenbereich angebrachten Füllstutzen mit Absperrventil und einem im oberen Kissenbereich angebrachten Überdruckventil versehen sind und Kissen zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits bekannt, gemäß dem Vorschlag der deutschen Patentschrift 7 28 462, elastische Behälter zum Absperren der Wetterführung in uniertägigen Strecken zu verwenden, die als Druckmittel Wasser oder eine andere Löschflüssigkeit verwenden. Solche Wasserkissen sollen bei plötzlich auftretenden Grubenbränden mit oder ohne Explosionsgefahr zum Schutz der Berg'eute und Grubenwehrmannschaften dienen, denn das Wasser würde, falls der Damm etwa durch eine Explosion zerstört werden sollte, einen guten F.xplosionsschutz bieten, weil Wasser bekanntlich eine große Kühlwirkung besitzt.

Es ist auch bereits bekannt, mit Luft als Druckmittel verspannbare Kissen zum Absperren von untertägigen Grubenräumen für wettcrtechnischc Zwecke oder als Abschirmung gegen Rauchgase zu verwenden. Derartige Luftkissen sind bereits in größerer Zahl unter Tage eingesetzt worden.

Bei luftgefüllten Kissen ist es nachteilig, daß diese im FaUe eine? Explosion dem Explosionsdruck kernen nennenswerten Widerstand bieten. - Be. den wasserge-SS Kissen hat es sich bisher als sehr schwing erwiesen diese in der Strecke zu einen, Damm aufzubauen Es gelang bisher nicht. Wasserlassen m voller S.rekkenquerschni.tshöhe mit Wasser aufzufüllen Derartige Kisstn platteten vielmehr, wie Probeversuche deutlich gemacht haben, mit zunehmender Wasserstandshohe und damit größer werdendem statischen Wasserdruck sehr s'ark ab. so daß immer nur eine Te.labsperrung der Strecke im sohlennahen Bereich erzielt wurde. Alle hUr-er eingeschlagenen Wege, diesen Schwierigkeiten Hei zu Sen. beispielsweise die Kissen durch außen angeordnete Seile am Ausbau zu befestigen oder durch innen angeordnete Längs- und Querseile zu stabilisieren haben nicht zum Erfolg geführt Ob möglicherweise tatische Stützkonstruktionen Abhilfe brachten, wie sfe von dem in der Patentschrift 83 791 beschriebenen, aufblasbaren, transportablen Sicherheit*- oder Wetierdamm her bekannt sind, sei dahingestellt; denn derartige Konstruktionen würden das Wasserkissen unhandlich machen, außerdem ist der Materialaufwand beträchtlich höher. .

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Nachteile der bekannten, durch Druckmittel verspannbaren Kissen zu vermeiden und ein Verfahren zum Füllen von Kissen mit ^lüssigkeitsfüllung zu entwickeln, bei dessen Anwendung das Kissen den Streckenquerschn.tt voll -lusfüill ohne daß eine nennenswerte Abplattung des Kissens in Streckenrichtung auftritt, und ohne daß aufwendige Stabilisierungs- oder Stützvorrichtungen benötigt werden, und sich das Kissen einwandfrei und schnell mit der Flüssigkeit füllen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst daß das Kissen zunächst mit Druckgas gefüllt wird, bis es sich dem Streckenquerschniti angepaßt hat, und •inschließend das in dem Kissen befindliche Gas durch Einfüllen von Druckflü .sigkeit bis auf einen als Druckoolster verbleibenden Druckgasrest aus dem Kissen herausgedrückt wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird ,»ine wirksame Vollabdichtung von Strecken vermittels durch Druckmittel verspannbarer Kissen erreicht. Durch die vorab erfolgende Füllung des Kissens mit Druckgas wird eine dichte Anlage des Kissens gewährleistet das sich allen Unebenheiten der Strecke gut anpaßtund ein guter Form- und Reibungsschluß der Kissenwandung an der Wandung der Strecke bewirkt dessen Standfestigkeit auch während und nach der anschließenden Füllung mit Druckflüssigkeil. Anders als bei der sofortigen Füllung solcher Kissen mit Flüssigkeit, wie dies bisher immer erfolglos versucht worden ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Füllen des Kissens vermieden, daß sich dieses unter dem Gewicht der Flüssigkeit abplattet. Die nachträglich in das bereits verspannte Kissen eingefüllte Flüssigkeit steigt in diesem in gleichem Maße an, wie das Druckgas daraus über das Überdruckventil abbläst. Über der Flüssigkeitsoberfläche befindet sich also ständig ein Druckgaspolster, das dafür sorgt, daß das Kissen seine formschlüssige Anlage an der Grubenwandung beibehält. Das höhere Flüssig' eitsgewicht kann sich nicht nachteilig auf die Kisscnforrr. auswirken, weil das Kissen durch die dichte Anlage rundherum jeder beginnenden Formveränderung infolge der Gewichtszunahme der Füllung einen sehr honen Widerstand entgegensetzt.

Ls wurde gefunden, daß zum Füllen des Kissens ein Gas- bzw. Luftüberdruek von 800 mm WS vorteilhaft

An Stelle eines wechselweise für das Gas und die Flüssigkeit vorgesehenen Füllstutzen·» kann auch je ein piJlstutzen für Gas und für Flüssigkeit am Kissen vorgesehen sein.

Der gemeinsame Füllstutzen des Kissens oder der für die Flüssigkeit können mit einen Flüssigkeitsstandsanzeiger verbunden sein, an dem der Füllstand d_er Flüssigkeit während des Füllens angezeigt wird.

Das Kissen kann an Stelle einer zylindrischen Fo. m auch eine halbzylindrische Form aufweisen, um das Kissen besser an den üblichen bogenförmigen Strekkenquerschnitt anzupassen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das erfindungsgemäße Kissen an eine linpulsleiiung angeschlossen sein, die es erlaubt, das Kissen ferngesteuert von einer zentralen Leitstelle aus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu füllen.

Die erfindungsgemäßen Kissen werden zu diesem Zweck in den dafür vorgesehenen Strecker.jbschniuen an den Stößen, an der Firste oder an der Sohle gefaltet gelagert, bis sie im Gefahrenfalle benötigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beispielhaft beschrieben, Es zeigen

Fig. 1 und 2 Schnitte in Längs- und Querrichtung durch ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes zylindrisches Kissen,

F ig· 3 eine Ansicht von vorn auf das im Streckenquerschnitt verspannte Kissen gemäß F i g. 1 und 2.

F i g. 4 und 5 ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes hylbzylindrisch ausgebildetes Kissen in Seitenansicht und Vorderansicht,

Fig.6 Weg-Zeit-Diagramme von zwei Explosionsversuchen.

In den F i g. 1 und 2 ist ein zylindrisches Kissen 1 dargestellt, das eine abgerundete Vorderseite 2 und eine ebensolche Rückseite 3 aufweist. An der Vorderwand 2 des Kissens I sind firstenseitig ein Überdruckventil 2t und sohlenseitig ein Füllstutzen 22 eingearbeitet. Durch den Füllstutzen 22 wird zunächst Druckgas 5 in das Kissen 1 eingefüllt, das dann durch Druckflüssigkeit 4 ersetzt wird, wobei das überschüssige Druckgas 5 über das Überdruckventil 21 entweicht. Das Kissen 1 ist im betriebsfertigen Zustand mit der Flüssigkeit 4 bis zu einem Flüssigkeitsstand 40 gefüllt, so daß im Kissen noch ein Gaspolster 5 übrigbleibt. Der FlüssigKcitsstand 40 im Kissen 1 wird im Beispiel über einen Flüssigkeitsstandsanzeiger 41 angezeigt.

Das Kissen 1 wird in der Praxis in einer Strecke, wie in F i g. 3 dargestellt ist, durch Beaufschlagung mit vorzugsweise Niederdruckluft 5, die unter Tage überall greifbar ist, über den Füllstutzen 22 soweit aufgeblasen. bis die Kissenwandung voll und kraftschlüssig am Ausbau 60 bzw. an den Verzugsteinen 61 oder der Strekkenwandung 6 bzw. an der Sohle 62 zur Anlage gelangt und einen dichten Abschluß der Strecke gewährleistet. Anschließend wird über den Füllstutzen 22 als Flüssigkeit Druckwasser 4. das ebenfalls überall unter Tage vorhanden ist. in das Kissen 1 eingefüllt, wobei gleichzeitig über das Überdruckventil 21 die durch das Wasser verdrängte Niederdruckluft 5 abgeblasen wird. Sobald die Wasserfüllung den Wasserstand 40 erreicht hat, wird das Einfüllen abgebrochen. Während des Fmfüllens bleibt das gesamte Kissen 1, sei es durch die Niederdruckluft 5 oder durch das Druckwasser 4. sündig an die Strecken wandung angepreßt. Die Reibung bewirkt, daß sich das Kissen 1 beim Einlullen nicht durch das ständig zunehmende Gewicht des einfließenden Druckwassers 4 in Strcckennchiung verformt und abplattet, wie dies geschieht, wenn das Kissen 1. ohne vorher durch die Niederdruckluft zur Anlage gebracht worden zu sein, von vornherein nur mit Druckwasser gefüllt wird. In diesem Fall reicht nämlich die geringe Reibkraft an den vergleichsweise kleinen Anlageflächen nicht aus, die Auswalzbewegung des Kissens ! zu verhindern.

ίο Das Kissen 1 kann, wie in F i g. 4 in Seitenansicht und F i g. 5 in Vorderansicht gezeigt ist, auch halbzylindrisch ausgebildet sein und aus einem halbrunden Fi rstenbogen 12 und einem flachen Sohlenbogen 10 bestehen, die durch flache Stirnwände 11 begrenzt sind, w οι 5 durch sich eine Kissenform ergibt, die der bogenförmigen Gestalt der üblichen Streckenquersehniue besser angepaßt ist, als beispielsweise die zylindrische Form. Im Beispiel ist neben dem Füllstutzen 22, der hier allem zum Einfüllen der Druckluft 5 verwendet w ird. ein weilerer Füllstutzen 23 vorgesehen, durch den das Druekwasser zugeführt wird.

In F i g. 6 sind Wea-Zeit-Diagramme von zwei Explosionsversuchen dargestellt, die nachfolgend erläutert werden.

In der Figur ist oben das Ergebnis eines Versuches ohne Kissen als Damm und unten das Ergebnis eir.es Versuches mit einem wassergefüllten Kissen als Damm abgebildet. Die dargestellten Kurven sind in tier Legende erklärt.

Das wassergelüllte Kissen ist bei der Vcrsiichsgrubengesellschafi in Dortmund auf seine Eignung liir den Explosionsschutz bei Abdämmungsarbeilen (.Schnellsperre) mii dem Ergebnis geprüft worden, daß derartige Kissen geeignet sind, die bisherigen Schnellspenen zuiT¹ Explosionsschutz bei Abdämmungsarbeiten zu er setzen.

Das zylindrische Kissen wurde zunächst mit Niederdruckluft und dann bis /u einer Höhe von etwa 2.35 m über der Sohle einer damit abgesperrten Strecke mit Wasser gefüllt. Die Füllung betrug rund 25 m¹ Wasser. Dieser aus dem Kissen gebildete Damm wurde einer kräftigen Kohlenstaubexplosion ausgesetzt, die 180 m vorn Kissenstandori entfernt gezündet wurde und die beim 150. Strcckenmeier vom Explosionsort aus einen Überdruck von 3.1 bar erzeugte. Die Explosionsramme erreichte den Standort des Dammes, ging aber über diesen nicht hinaus. Der Damm wurde bestimmungsgemäß zerstört

Die Wirksamkeit des Kissens als Damm geht aus einem Vergleich mit einem gleichartigen Versuch ohne Damm hervor, wie die Explosionsdhgiamme in der F i g. 6 zeigen.

Die Explosionsflamme wurde beim Versuch mit dem Kissen als Absperrdamm schon etwas früher, nämlich bei 120m schlagartig abgebremst, während ohne Damm die Flammengeschwindigkeii envas langsamer, beginnend beim 140. Meter abklang.

Erhebliche Unterschiede ergaben sich im Druckverlaul:

Beim Versuch ohne Damm breitete sich der allseitige Ιν,-uck \öllig gleichmäßig mit nur geringer Dämpfung über die ganze Strecke aus. Beim Versuch mit dem Kissen als Damm trat eine deutliche Unsieugkeit des Dna kverlaufes an der IXtmmsiclie ein. Die Druckwelle 65 winde .mi Damm tvflektieri und pllanzte sich rückwärts b's zum Streckenort fön. wobei erheblich höhere Druckwerte an den Meßsiellen erzeugt wurden als beim Versuch ohne Damm. Der Druck aiii der ό^·\' Ia-

plosionsstellc abgekehrten Seite des Dammes war dagegen etwa um den Faktor 3 gegenüber dem Vergleichswert beim Versuch ohne Damm reduziert.

Eine noch viel stärkere Verringerung als beim allseitigen Druck trat bei dem primären Winddruck iinmit- s tclbar hinter dem Damm (also schachtseitig) ein. und /war etwa um den Faktor 10. Die absolute Hohe des Winddruckes war beim 200. Sireckenmeter, also 20 m hinter dem Damm, zwar mit 13 kN/m- auch noch relativ hoch, sie betrug hier ohne Damm aber über 100 kN/m². — Ein 0,7 s später beim Versuch mit Damm auftretender erneuter Anstieg am Druckmesser auf 54 kN/m² ist nicht auf den Winddruck, sondern darauf zurückzuführen, daß das Dammwasscr gegen das Gerät geschleudert wurde.

200 bis 300 m hinter dem Damm trat noch einmal eine Erhöhung des maximalen Winddruckes auf, der beim Versuch ohne Damm nicht zu verzeichnen ist. Dies erklärt sich daraus, dip die bei beiden Explosionen etwa gleiche Energieumscizung im Versuch mit Damm verzögert verlief, d. h. der/ Anstieg des Winddruckes erfolgte wesentlich langsamer als beim Versuch ohne Damm. Es ist daraus zu folgern, dall hierdurch Menschen eher die Möglichkeil gehabt hätten, sich vor den Auswirkungen des Windes zu schützen, als es bei einem sehr plötzlichen Druckanstieg möglich gewesen wäre.

Zwar war der Damm nicht in der Lage, alle Auswirkungen der Explosion auf das schachtseitige Grubengebäude abzuschirmen, er hat aber doch eine erhebliche Milderung der Druckauswirkung bewirkt. Der Damm gebildet aus einem wasscrgefülllen Kissen, ist somit al; brauchbare Schriellspcrrc zum Schutz der bei einei Brandbekämpfung unter Tage eingesetzten Mann schaft geeignet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Füllen von mittels Druckmittel verspannbaren Kissen zur Streckenabsperrung, vorzugsweise für Explosionssperren im Be gbau, die mit einem im unteren Kissenbereich angebrachten Füllstutzen mit Absperrventil und einem im oberen Kissenbereich angebrachten Überdruckventil versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (1) zunächst mit Druckgas (5) gefüllt wird, bis es sich dem Streckenquerschnitt angepaßt hat, und anschließend das in dem Kissen (1) befindliche Druckgas (5) durch Einfüllen von Druckflüssigkeit (4) bis auf einen als Druckpolster verbleibenden Druckgasrest aus dem Kissen (1) herausgedrückt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daß zum Füllen des Kissens (1) ein Gasbzw. Luftüberdruck von 800 mm WS verwendet wird.

3. Kissen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Füllstutzen für das Gas (22) und für die Flüssigkeit (23) vorgesehen ist.

4. Kissen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Füllstutzen (22, 23) ein Flüssigkeitsstandsanzeiger (41) angeschlossen ist.

5. Kissen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine halbzylindrische Form (F i g. 4 und 5) aufweist.

6. Kissen zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es an eine Impulsleitung angeschlossen ist und sein Füllvorgang von einer zentralen Leitstelle aus fernsteuerbar ist.