DE2347870A1 - Wasserbehaelter fuer wassersperren zur verhinderung einer ausdehnung von kohlenstaub- und schlagwetterexplosionen in bergwerken - Google Patents
Wasserbehaelter fuer wassersperren zur verhinderung einer ausdehnung von kohlenstaub- und schlagwetterexplosionen in bergwerkenInfo
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Description
~-" 753 PFORZHEIM. 21.9-1973
WESTLICHE 31 (AM IJWHOIrDf fcATZT
TEL. (07231) 243
1O2290J
23A7870
"s.a.PBB", Societe Anonyme in Brüssel (Belgien)
Wasserbehälter für Wassersperren zur Verhinderung einer Ausdehnung
von Kohlenstaub- und Schlagwetterexplosionen in Bergwerken.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Was sei) eh älter für Wassersperren
zur Verhinderung einer Ausdehnung von Kohlenstaub- und Schlagwetterexplosionen in Bergwerken.
Zur Verhinderung einer Ausdehnung von Kohlestaub- und Schlagwetterexplosionen
in Bergweken sind von den deutschen Bergbattbehörden
Gesteinsstaubsperren vorgeschrieben. Gesteinsstaubsperren bestehen aus im First angeordneten Bühnen mit darauf gelagerten
Gesteinsstaub. Durch die Druckwelle einer Explosion werden die einzelnen Bühnen mit den darauf gelagerten Gesteinsstaubmengen
(Eauptsperre 400, lebensperre 100 kg Staub /m Streckenquerschnitt)
von ihren Sitzen herabgeworfen. Die dabei aufgewirbelten
Staubteilchen wirken kühlend auf die Explosionsflamme,
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durchmischen sich mit dem ebenfalls aufgewirbelten Kohlenstaub
und verhindern so eine Explosivität des entstandenen Staub-Luft-Gemsiches, wodurch die Explosion zum Stillstand
kommt.
Einbrettbühnen werden an den beiden Seiten einer Hauptsperre
angebracht. Nebensperren "bestehen ausschließlich aus Einbrett-"bühnen.
Eine Einbrettbühne "besteht aus nur einem Brett mit ge-'ringerer
Staubmenge (100 kg) als die Mehrbrettbühne (Dortmunder Bühne); letztere bilden den Haupteil einer Hauptsperre.
Einbrettbühnen sollen bei kleineren Explosionen ansprechen, welche
die Mehrbrettbühnen noch nicht auslösen, sondern möglicherweise
Tint erlauf en.
Als Ersatz für solche Gesteinsstaubsperren in entsprechender Anwendung und Anordnung werden von der Bergbaubehörde an besonders
feuchten Stellen im Grubengebäude auch Wasserkästen zugelassen. Beim Auslösen einer Sperre aus Wasserkästen durch die
Druckwelle einer Explosion soll ein Wasserschleier im ganzen Streckenquerschnitt entstehen, der die Explosion zum Stehen
bringt.
Beide Arten von Sperren werden ausgelöst durch die Druckwelle, die- der 3?lammenfront vorausläuft. Sie sind daher nur wirksam,
wenn die Explosionsgeschwindigkeit im Stollen einige hundert m/sec
nicht überschrdtet. Überschreitet die Explosionsgeschwindigkeit
etwa 1000 m/sec. so werden die Sperren zu spät ausgelöst und sind unwirksam.
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Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist es "bekannt, beidseitig
der Sperren in einiger !Entfernung von ihnen Druckwellendetektoren
im Stollen anzuordnen, die, wenn sie ansprechen, eine in einem mit Wasser oder Gesteinsstaub gefüllten Kasten der
Sperre liegende Sprengladung elektrisch zünden. Die Wirksamkeit auch einer so ausgebildeten Sperre ist abhängig von der Explosionsgeschwindigkeit
bzw. der Entfernung des Detektors von dem Kasten. Das Wasser bzw. der Gesteinsstaub kann - bei großer
Geschwindigkeit und kleiner Entfernung - zu spät oder - bei kleiner Geschwindigkeit und großer Entfernung zu früh versprüht
werden. Auch die Ansprechzeit des Detektors und die Verzögerungszeit in der Sperre spielt natürlich eine Bolle.
Bei Sperren mit Sprengsatz muß dafür gesorgt sein, daß ihre Auslösung - gleich ob bestimmungsgemäß durch Druckwelle oder unbeabsichtigt
durch Personen - dem Ort und die sieh dort aufhaltenden Personen nicht nachhaltig schädigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, für Sperren zu dem beschriebenen Zweck einen IFeuerlöschmittelbehälter zu schaffen,
der ohne nachhaltigen Schaden für Personen oder den Ort im Bedarfsfall platzt und das Feuerlöschmittel (Wasser) versprüht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein mit Kunststoffolie
überzogenes Kissen gelöst, das mit wassergefülltem Schaumstoffschwamm
einen detektorgezündeten Sprengsatz umhüllt.
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Solche Kissen können "beiderseits von Flammen- und/oder Druckwellendetektoren
über eine größere Länge des Stollens angeordnet sein, so daß die Sperre bei jeder Explosionsgesclrwindigkeit
wirksam "wird.
Die Zeichnung zeigt "beispielsweise schematisch und teilweise ·
im Schnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der Zeichnung ist:
F i g . 1 ein Stollenabschnitt im Längsschnitt mit einem
Behälter gemäß der Erfindung,
fig. 2 ein Schnitt nach. Linie II-II der Fig. 1,
S1Xg. 3 ein Längsschnitt durch den Behälter in gegenüber
B1Igi 1 und 2 vergrößertem Maßstab,
P i g . 4 ein Schnitt nach Linie IV-IV der Pig. 3,
Pig. 5 "bis 11 die Wiedergabe fotografischer Momentaufnahmen
eines Stollens beim Wirksamwerden einer mit Behältern gemäß der Erfindung ausgerüsteten
Sperre.
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Nach dieser Zeichnung liegt auf einer mit Ketten oder Seilen 10 am First des Stollens 1 aufgehängten Bühne 9 ein Kissen 2. Das
Kissen 2 beäbeht aus einer Schaumstoffmasse 3 (Polyurethan) mit
den Maßen 100 χ 20 χ 20 cm, die in ein beiderseits (6 und 7)
zugebundenes Rohr 5 aus Kunststoffolie, das mit Löschmittel
(Wasser) gefüllt ist, gesteckt ist. Die Masse 3 saugt sich -voll Wasser. Sie umschließt einen Sprengsatz 4, der außerhalb HHä mit
einem Zünder 8 versehen ist. Das Kissen umschließt bei den angegebenen Maßen etwa 45 1 Wasser. Es kann auf der Bühne 9,liegend
durch ein Gitter geschützt se±n.
Die Detonationsgeschwindigkeit des Sprengsatzes 4 liegt zwischen
4000und 8000 m/sec. Hiernach kann man berechnen wieviel solcher Kissen und in welcher Entfernung vom Detektor sie im Stollen angeordnet
werden müssen um die Sperre bei jeder Explosionsgeschwindigkeit
wirksam werden zu lassen.
Dies soll so verstanden werden:
Im lalle einer Schlagwetter- und/oder Kohlenstaubexplosion, die sich mit großer Geschwindigkeit ausbreitet (1000 m/sec. und mehr),
wird die aus einer Kissenreihe bestehende Sperre gleich nach Auslösung durch den Detektor funktionieren, wobei die Flammenfront
verfolgt und in Anbetracht der Detonationsgeschwindigkeit
des Sprengsatzes schließlich überholt werden. Die ganze Länge des Stollens in der die Sperre installiert ist wird dabei unter
Wasse^gesetzt. Im Falle einer ScHalgwetter- und/oder Kohlenstaub-
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explosion, die durch eine große Verzögerung der Iflammenfront
gegenüber der Druckwellenfront gekennzeichnet ist, wird der Flammendetektor die detektornahen Kissen auslösen und der Druckwellendetektor
die fe«ße?en. Dadurch verteilt sich das Wasser immer
mehr nach der detektor ferner en Seite, daß heißt in Eichtung auf die Slammenfront, die dadurch notwendigerweise einmal getroffen
werden muß.
In allen Fällen, ungeachtet der Explosion des Sprengsatzes mit
einer leistung, die an die anderen Merkmale der Kissenfüllung angepaßt ist, findet eine so wirksame Verteilung des Wassers statt,
daß sich in der Nähe des Kissens nur eine kurze Druckspitze mit begrenzter Intensität ergibt, da das Löschmittel gewissermaßen
geschichtet ist und durch das Explosionsgas durch die Poren des Schaumstoffs ausgetrieben wird.
Ausführungsbeispiel:
Ein 1 m langes mit 45 1 Wasser als Löschmittel gefülltes Kissen in einem Schlauch aus Polyäthylenfolie 3/10 mm stark, dessen
Schaumstoffüllung 20 - 25 Zellen pro laufenden cm hat, wurde
mit einem handelsüblichen Sprengsatz mit 11 Gramm Penthrit pro Meter gezündet, nachdem es in der Symmetrieachse eines gewölbten
2
Stollens von 9 m Querschnitt aufgehängt war. Die Bühne aus Metallstäben befand ach 50 cm unter der Decke. Die Explosion wurde mit Zeitraffer (4000 Bilder pro Sekunde) gefilmt, Die ■ figuren 6 bis 11 zeigen Ausschnitte aus diesem Film. Nach 20 m/ser
Stollens von 9 m Querschnitt aufgehängt war. Die Bühne aus Metallstäben befand ach 50 cm unter der Decke. Die Explosion wurde mit Zeitraffer (4000 Bilder pro Sekunde) gefilmt, Die ■ figuren 6 bis 11 zeigen Ausschnitte aus diesem Film. Nach 20 m/ser
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füllte das Wasser 18,5 % d.es Querschnitts· des Stollens
(Fig. 6) zwischen 65 m/sec (I1Ig. 7) Ms 150 m/sec. (S1Ig. 8
und 9) 50 % und ab 200 m/sec (Fig. 10) Ms 500 m/sec. (ELg. 11)
100 %. Andererseits überschritt die Druckspitze in 20 cm Entfernung
von der F0HenI1UlIe nie 1 kg/km .
Man sieht also, daß das Wasser den Stollen-Querschnitt in 150 Millisekunden vollständig ausfüllt und dass es auch nach
5OO m/sec noch nicht abgelaufen ist. Die Front der Tröpfenen
schreitet von oben nach unten fort mit einer Geschwindigkeit von grössenordnungsmässig anfangs 50 m/sec, dann mit 10 m/sec,
aber der fein verteilte Zustand des. Wassers verhindert Verletzungen. In der Tat wurde festgestellt worden, dass eine
Folie aus Polyäthylen von 0,09 mm Stärke, die in einen Eahmen in 25 cm Abstand von der Vorrichtung ausgespannt war, durch
die Explosion zerstört wurde und dass, 10 cm entfernt von dem Kissen die momentane Druckspitze (Dauer ungefähr 200 liikro—
Sekunden) um einen Faktor zwei zu schwach is=t,' um das schwächste
menschliche Trommelfell zu zerreissen (275 g/cm ; 50 % zer-
rissene Trommelfelle bei 1000 g/cm ). Den gleichen Wert erhält
man in 10 cm Abstand von einem Behälter ohne Wasser, dessen
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-Sprengsatz durch eine Prisma von 40 χ 40 cm. aus sehr feinem
S-.-hauristoff geschützt ist.
Wandnan ir. Bergwerkstollen montierte Lösclikissen gemäss der
Erfindung "behindern die Wetterführung nicht. Sie werden durch
Druckwellen unmittelbar nicht "beeinflusst und des besteht keine
Gefahr für Personen oder Sachen, wenn sie bestimmungsgemäss
oder unbeabsichtigt wirksam werden, bedroht, selbst wenn, das Wasser aus dem ein°n oder anderen Behälter entwichen
ist.
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Claims (3)
1. Wasserbehälter für Wassersperren zur Verhinderung einer
Ausdehnung von Kohlenstaub- und Sclilagwetterexplosionen
in Bergwerken mit eingebauter durch entfernt vom Benälter im
Stollen angeordnete Druckwellen- oder FlaimaeniDnt-Detelctoren
gezündeter Sprngladung, gekennzeichnet durch ein mit Kunststoffolie
(5) überzogenes Kissen (2), das mit wassergefülltem Schaumstoffschwainm (3) einen detektorgezündeten Sprengsatz (4-)
umhüllt.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der langgestreckte (z.B. 1 m lange) prismatische Schaumstoffkörper
(3) in einen beiderseits abgebundenen (6,7) ·>
wassergefüllten Kunststoffolieschlauch (5) eingeschlossen ist.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polyurethan-Schaumstoff mit 20 bis 25 Poren/
4-, Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass statt oder neben Wasser Gesteinsstaub
im Kissen.(2) eingeschlossen ist.
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L e-e r s e i t e
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| DE102021202046A1 (de) | Schienenfahrzeug mit Brandschutz |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |