DE2450819A1 - Verfahren zum hydraulischen abbau von kohle - Google Patents

Description

• Verfahren zum hydraulischen Abbau von Kohle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydraulischen Abbau von Kohle von einem Kohleabbaufeld mit einer vorgewählten durchschnittlichen Stärke.
• Hydraulisches Abbauen von Kohle bietet einige potentielle Vorteile. Wenn es richtig betrieben wird, ist es möglich, eine vollständigere Gewinnung eines gegebenen Kohlenbestandes zu bewirken und die Kosten des Abbauens von Kohle erheblich zu reduzieren, indem weniger Arbeit und Ausrüstung als in anderen Kohlenabbauverfahren verwendet wird.
• Eine vo]lständigere Gewinnung des Kohlenbestandes ergibt sich aus der Möglichkeit, die abzubauenden Bereiche in der KohJengrube genauer auszuwählen, so daß es möglich ist, die abgebaute Kohle zu einem Fördersystem zu entfernen und das hydraulische Abbauen zu beenden, wenn die Kohle in einem bestimmten Bereich oder einer Zone eines Flözes erschöpft und der Schiefer oder Fels erreicht ist.
• Wenn man Kohle hydraulisch abbaut, ist es wünschenswert, einen nach oben ansteigenden Eingang durch einen Kohlenflöz zu erstellen. Diese Arbeitsweise ist als Ausbilden des Einganges bekannt. Dann wird ein Wasserstrom unter hohem Druck, d.h. ein Strahl gegen die Front, das Dach und die Seiten des ausgebildeten Eingangs gerichtet, wodurch der Kohlenflöz abgebrochen und ein Kohlenschlamm gebildet wird. Der Kohle/ Wasserschlamm fließt den abfallenden Eingang hinunter, wonach er teilweise entwässert werden kann und dann in geeigneter Weise zu einem weiteren Ort transportiert wird, um entwässert und weiteren Behandlungen, wenn gewünscht, unterzogen zu werden.
• Andere größere Vorteile des hydraulischen Abbaus liegen in der Möglichkeit, einen Kohlenflöz abzubauen, der ein solch schweres Obergestein aufweist, daß es unpraktisch ist, die Grube wegzufüllen. Auch ein Kohlenflöz, der sich auf einem relativ steilen Abhang oder einer STeigung befindet, ist dem hydraulischen Abbau zugänglich im Gegensatz zu einem mechanischen Abbau, bei welchem die Kosten der Ausrüstung und des Betriebes untragbar sind. Stollen oder Eingänge, welche o,3 m (1 fvot) über eine Entfernung von o,91m(3 feet) bis 1,22 m (4 feet) ansteigen, können aus praktischen Gründen nicht mit mechanischen Maschinen bearbeitet werden, da es an einer verhältnismäßig ebenen Oberfläche fehlt. Im Gegensatz dazu ist das hydraulische Abbauen für solche ansteigenden Flöze unabhängig vo Grad der Steigung besonders geeignet und möglicherweise das einzige wirtschaftlich durchführbare Verfahren. Arbeitskosten und die langsame Produktionsgeschwindigkeit lassen einen manuellen Abbau von der Betrachtung ausscheiden.
• Bisher ist es recht schwierig gewesen, Kohle von relativ großer Härte hydraulisch abzubauen. Dies wird dadurch verursacht, daß der Hochdruckschneidstrahl die Kohle gewöhnlich in Stücke und Klumpen schneidet, die zu groß sind, um wirtschaftlich vom Abbauort abtransportiert zu werden, insbesondere wenn hydraulische Transportmittel benutzt werden.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zum hydraulischen Abbau von Kohle von einem Kohleabbaufeld zu schaffen, mit welchem Kohle von einem Flöz mit einer hohen Produktionsgeschwindigkeit unter minimalem Arbeitseinsatz gewonnen werden kann, während eine maximale verfügbare Gewinnung von Kohle aus dem Bestand erzielt wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß mindestens ein Eingang aufwärts durch das Abbaufeld bis zu einem vorbestimmten Endpunkt mit einer durchschnittlichen Steigung von mindestens 50 vorangetrieben wird, ein Strahlrohr innerhalb des Einganges angeordnet wird, das eine Düse mit einem Durchmesser von ungefähr 18 bis ungefähr 40 mm aufweist, für eine senkrechte und waagerechte DRebbewegung ausgelegt ist und mit Mitteln zur Aufnahme von Druckwasser verbunden ist, ein Hochdruckwasserstrahl mit einem Druck von ungefär 35,2 at (500 psi) bis ungefähr 21o,9 at (3ovo psi) und einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 1892 1/min (500 Gallonen/min) bis ungefähr 11355 1/min (3000 Gallonen/min) von der Düse gegen das Kohleabbaufeld ausgestoßen wird, um die Kohle von dem Frontbereich des Abbaufeldes abzuschneiden und die Kohle in Stücke unterschiedlicher Größe zu brechen, die geschnittene und gebrochene Kohle durch eine weitere Brecllvorrichtung vor ihrem Abtransport von dem Frontbereich gefördert wird, um die Kohlenstücke auf einen maximalen Querschnitt von kleiner als ungefähr 15,3 cm (6 Zoll) zu reduzieren und die Kohle zu einem Kanalsystem gefördert wird, das innerhalb des Eingangs angeordnet ist, um einen Transport der abgebauten Kohle mit dem Wasser von der Düse als eine Kohle-Wasseraufschlä.mmung mit einem Kohle-rtasserverhältnis von ungefähr 1 : 2 bis ungefähr 4 : 1 zu ermöglichen.
• Dieses hydraulische Abbauverfahren ist wirtschaftlich hinsichtlich seiner Kosten und kann in stark ansteigenden oder geneigten Flözen von Kohle unterschiedlicher Härte, die sonst von einem praktischen wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht bearbeitet werden kann, ausgeführt werden.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung wird im folgenden so beschrieben, wie es in verschiedenen Anwendungen benutzt werden kann, die eine Gewinnung von Kohle aus einem Flöz von "Balmer"-Kohle einschließen. Selbstverständlich kann das vorliegende Verfahren auch zur Gewinnung anderer Kohlearten eingesetzt werden, abhängig von deren Härte sowie deren Befestigungs-, Spalt- und Brecheigenschaften.
• Gemäß der Erfindung wird so vorgegangen, daß zunächst zwei parallele Eingänge, die in ansteigender Richtung von der Horizontalen aus geneigt sind, durch einen Flöz der abzubauenden Kohle vorangetrieben werden, wie z.B. der Kohle, die in dem Balmer Nr. lo Flöz in der Natal-Gegend von Fernie Basin, Britisch Columbia gefunden wirdç was in der Druckschrift 68-35 des "Geological Survey of Canada, Department of Energy, Mines and Resources, 19G8, mit dem Titel "The Petrology of the No. lo (Balmer) Coal Seam in the NRTAL Area of the Fernie Basin, British Columbia" beschrieben ist.
• In einem größeren Abschnitt des besonderen Balmer-Flözes, der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung abgebaut worden ist, beträgt die durchschnittliche Stärke des Kohlenflözes ungefähr 15,2 m (50 feet) und die durchschnittliche Steigung ungefahr 30°.
• Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ihre Effektivität in solch relativ mächtigen und ansteigenden Kohlenflözen, daß diese eine Wirksamkeit des Schneidstrahles unter groBen Winkeln sowohl in der Horizontalen wie auch in der Vertikalen ermöglichen. Das Strahlrohr kann z.B. zu seiner Rechten und Linken innerhalb eines Bereiches von 1800 von seinem Standort in dem Eingang arbeiten,und es kann Kohle unter einem verviralen Winkel kopfüber bis zu 900 schneiden, wobei die Begrenzung im letzteren Falle durch die Sicherheit des Bedienungsmannes gegeben ist. Die große Breite des Balmer-Flözes und seiner Steigung von 30° oder mehr bietet daher eine ausgezeichnete Möglichkeit für die wirkungsvolle Verwendung der vorliegenden Erfindung.
• Die parallelen Eingänge werden aufwärts durch den Flöz bis zu einem vorbestimmten Endpunkt vorangetrieben, bei einer durchschnittlichen Steigung von ungefähr 7°, wobei die Eingänge horizontal zueinander in einem durchschnittlichen Abstand von ungefähr lo,6 m (35 feet) angeordnet sind. Der Abstand kann jedoch so groß wie 60,8 m (200 feet) und so nah wie 6,1 m (20 feet) sein, was von den Eigenschaften der Kohle, des Strahldruckes und dgl. abhängt. Je höher der Druck und je größer die Menge des Wasserstrahles ist, desto größer ist der Abstand, in welchem Kohle von vorgegebenen Befestigungs-Spalt- und Brecheigenschaften abgebaut werden kann.
• Je größer die Entfernung zwischen benachbarten ausgebildeten Eingängen und folglic'n je gröber die Größe der Abbaufelder zwischen den Flözen rist, desto größer sind die Einsparunben an Arbeit und Zeit, die bei einem hydraulischen Abbaubetrieb verwirklicht werden können, da die größeren Kosten in der Ausbildung der Eingänge liegen, obwohl die Eingänge durch hydraulisches Abbauen oder Kombinationssysteme, die herkömmliches Schneiden und Kanalisieren auSeisen, ausgebildet werden können.
• Nachdem die Eingänge vorgetrieben worden sind, wird innerhalb eines der Eingänge ein Strahlrohr angeordnet, welches in vertikaler und horizontaler Richtung gedreht werden kann, wie oben beschrieben, und das Düsenmittel zum Ausstoß eines Hochdruckwasserstrahles aufweist. Druckwasser wird zu der Düse gefördert. Abseits liegende Einrichtungen sind vorgesehen, um die Richtung des Strahles zu steuern.
• Ein zweites Strahlrohr, wie das erste ausgebildet, wird innerhalb des benachbarten parallelen Einganges angeordnet.
• Während des Betriebes wird Wasser steuerbar von der Düse des Strahl rohres mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von mindestens ungefähr 3785 1/min (looo Gallonen/min) gegen die Oberflächen des Abbaufeldes der abzubauenden Kohle ausgestoßen. Die Wassermengen, die verwendet werden können, variieren von 1892 bis 11355 l/min (500 bis 3000 Gallonen/min), abhängig von den Bedingungen in der Grube.
• Der Druck des Wasserstrahles, der das Strahlrohr in der Balmer-Grube verläßt, liegt durchschnittlich zwischen 133,6 und 154,7 at (1900 und 2200 psi). Der Druckbereich, der verwendet werden kann, kann jedoch von 35,2 bis 210,9 at (500 bis 3000 psi) variieren, abhängig von der Härte der Kohle und den Befestigungs-, Spalt- und Becheigenschaften der Kohle.
• Eines der wesentlichsten Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, wie oben erwähnt, die Verwendung von hohen Schneiddrücken möglich ist und daß zur gleichen Zeit das Problem, die groben Kohlen stücke und Klumpen, die normalerweise nicht transportierbar sind, wirkungsvoll zu entfernen, gelöst ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird die geschnittene Kohle von einem sich bewegenden Rost aufgenommen, auf welchen die Kohle strömt, wobei der Rost die Kohle zu einem Brecher fördert, welcher die Kohle in Stücke mit einem maximalen Querschnitt von kleiner als 15,3 cm (6 Zoll) bricht.
• Diese Förder-Brechmaschine lagert die Kohle auf einem Kanal bzw. einer Rinne ab mit feiner Kohle und anderen Stücken von einer Größe, die normalerweise nicht gebrochen oder verkleinert werden miissen. Die Kohle befindet sich in einer aufgeschlämmten Form aufgrund des Wassers des Schneidstrahles.
• Nachdem die verfügbare Kohle in dem Abbaufeld abgebaut worden ist, wird das Strahlrohr, wie oben erwähnt zurückgezogen und im Eingang eine durchschnittliche Strecke von ungefähr 12,2 bis 15,2 m (40 bis 50 feet) zurückbewegt. Die tatsächliche Entfernung hängt in der Praxis von der Natur der Kohle ab und kann in einem Bereich von 3,o bis 30,4 m (lo bis loo feet) längs des Einganges liegen, um so einen neuen Arbeitsplatz in der Nachbarschaft des Kohleabbaufeldes zu schaffen.
• Währenddessen wirct das zweite Strahl rohr in dem benachbarten parallelen Eingang betätigt, um einen ähnlichen Abbauvorgang durchzuführen. Die oben erwähnte Schrittfolge wird im folgenden mit "Differentialrückziehung" bezeichnet.
• Die sich ergebende AuEschJämmung von Kohle und Wasser wird in einen Kanal geleitet und in einen Bereich außerhalb des abgebauten Gebietes zum Entwässern und dgl. transportiert.
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemm'wen Verfahrens anhand der beiliegenden Figuren beschriezein. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht einer geo'ogischen Formation mit einer Kohlenader oder einem Kohlenflöz und einer Anordnung von Öffnungen, welche im nachfolgenden als "Entwicklungsorte" bezeichnet werden, die bei der praktischen Durchführung des vorliegenden Verfahren benutzt werden, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen der Entwicklungsorte gemäß Fig. 1, in welcher die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Strahlrohres, das bei dem vorliegenden Verfahren verwendet wird, und Fig. 4 einen Querschnitt einer Düsenspitze, wie sie bei dem vorliegenden Verfahren verwendet wird In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Teil der geologischen Formation dargestellt, welcher den RohlenflBz Balmer Nr. lo enthält, der im Natal-Gebiet von Fernie Basin, Britisch Columbia, liegt. Der Kohlenflöz ist ungefähr 300 geneigt und durchschnittlich ungefähr 15,2 m (50 feet) dick.
• Bei Ausführung des vorliegenden hydraulischen Abbauverfahrens bei Balmer-Kohle wird ein Paar von Entwicklungseingängen 11 und 12 mit einer durchschnittlichen Steigung von 70 + 20 gebildet. Die Eingänge sind im wesentlichen parallel zueinander und erstrecken sich um eine durchschnittliche Entfernung von mindestens ungefähr 6,1 m (20 feet) und häufiger von 15,2 bis 18,2 m (50 bis 6o feet), wie oben beschrieben. Die Eingänge sind im allgemeinen, wie im Schnitt in Fig. 1 gezeigt, mit Bögen auf einer 1,5 m Grundlinie (5 Fuß) /geformt und jeweils mit einem Hauptstollen oder Eingang durch die Grube (nicht gezeigt) verbunden.
• Ein Strahlrohr 13 ist innerhalb des Einganges 11 angeordnet und ein ähnliches Strahlrohr (nicht gezeigt) ist innerhalb des Einganges 12 angeordnet. Das Strahlrohr 13, gezeigt in Fig. 3, weist eine Vorrichtung für einen Hochdruckwasserstrahl mit einer entfernbaren Düse auf und ist mit einer Leitung verbunden, welche Wasser unter hohem Druck von einer Pumpe (nicht gezeigt) zu dem Rohr leitet.
• Bei einem wirkungsvollen Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens beträgt der Wasserdruck an der Strahlrohrdüse 14 ungefähr 133,6 bis 154,7 at (19ovo bis 2200 psi),und das Wasser wird aus der Düse mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4163 1/min (lloo Gallonen/min) ausgestoßen. Das Strahlrohr 13 ist an einem Punkt indem Eingang unmittelbar in der Nähe der Front des Abbaufeldes der Kohle, welche zu gewinnen ist, angeordnet und entfernt die Kohle vom Abbaufeld, die innerhalb des wirksamen Bereiches des Strahlrohres liegt, welcher ungefähr 18,2 bis 21,3 m (60 bis 70 feet) betragen kann, oder auch so groß wie 60,8 m (200 feet) sein kann, abhängig von den Bedingungen.
• Das Strahlrohr 13 kann Drehbewegungen ausführen und wird vertikal und horizontal von entfernten Mitteln 16 zur Bewirkung dieser Drehbewegungen gesteuert.
• Die in Fig. 4 gezeigte Düse 14 ist aus Metall geformt und kann mit dem Strahlrohr 13 durch eine Schraubverbindung verbunden werden. Die Düse hat eine Spitze 24 mit einem sich verjüngenden Durchgang 23. Der Durchgang 23-kann sich bei einem nützlichen System, wie in Fig. 4 gezeigt, über eine Entfernung von ungefähr 12G mm von einem Durchmesser von ungefähr 50 mm auf einen Durchmesser an der Spitze 24, der in einem Bereich von 18 bis 30 mm variieren kann, verjüngen. Die Düsenabmessungen hängen jedoch von dem gewünschten Druck und der Menge des auszustoßenden Wassers ab und können entsprechend variieren. So kann der Düsendurchmesser z.B. für bestimmte besondere Anwendungen 40 mm betragen.
• Unter den verwendeten Typen der Strahlrohrdüsen hat sich eine Düse mit einem inneren Durchmesser von ungefähr 24 mm an der Spitze als nütalich zum Schneiden von Kohle in einem Abstand von ungefähr 12,2 bis 21,3 m (40 bis 70 feet) erwiesen. Die Eigenschaften der Kohle in dem Abbaufeld steuern im wesentlichen die Dicke des Kohle/Wasserschlammes und daher die Menge des zu verwendenden Wassers. In weitem Abstand kann das GewichtsverhEltnis daher 1:2 betragen (d.h., die festgelegte Wasserströmungsgeschwindigkeit beträgt ungefähr 4 Tonnen/min und die Kohlegeschwindigkeit ungefähr 2 Tonnen/min). Bei relativ nahen Abständen kann das Kohle/ Wassergewichtsverhältnis von 1:2 bis 4:1 variieren, so daß man 4 Tonnen Kohle pro Tonne Wasser bei sehr leicht abzuscherender Kohle erhalten kann.
• Eine 22 mm Düse kann für äußerst harte Kohle bei allen Abständen bis zu ungefähr 6,1 m (20 feet) verwendet werden, wobei die Kohle/Wassergewichtsverhältnisse zwischen ungefähr 1:4 und 1:3 verlaufen. Unter extrem schlechten Bedingungen würde eine gute Produktion in 400 Minuten (loo% der verfügbaren Schichtzeit) ungefähr 600 Tonnen betragen. Zum Vergleich wird bei weicher Kohle und bei Verwendung der großen 24 mm Düse ein Ergebnis in der Größenordnung von 2200 Tonnen pro Schicht in 400 Minuten Betriebszeit erzielt, Im folgenden werden die Schritte und Techniken, die bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung benutzt werden, weiter im einzelnen beschrieben.
• Wenn das Strahlrohr 13 seinen Platz eingenommen hat, wird die Düse 14 gegen die Front des Abbaufeldes gerichtet, welches, wie oben erwähnt, in unmittelbarer Nähe der Düse liegt. Anschließend wird das Wasser unter einem Druck von ungefähr 133,6 bis 154,7 at (lSoo bis 2200 psi) angedreht.
• Das Wasser, welches die Düse 14 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3407 bis 5677 l/min (9oo bis 1500 Gallonen/min) und vorteilhafterweise insbesondere 41G3 l/min (lloo Gallonen/ min) verläßt, wird steuerbar gegen das Abbaufeld gerichtet und ausgesto;Sen. Das aufeinanderfolgende Bewegungsmuster des Strahles gegen das Abbaufeld kann sich verändern.
• Bei einer Folge wird z.B. der Unterschneide-Schritt so ausgeführt, daß er nicht mehr als 10% einer gesteuerten hydraulischen Abbauzeitperiode umfa fl,t. Der Deckenkoh le-und Pfeilerentfernungsschritt umfaßt ungefahr 60% dieser Zeitperiode und der Aufkochschritt betrugt daher nicht mehr als 30% dieser Periode.
• Die Schrittfoige, die beim Betrieb des STrahlrohres 33 verwendet wird, ob manuell oder automatisch, verändert sich mit den Eigenschaften der Kohle. Die Bedienungsperson kann es für erforderlich halten, zunächst das Abbaufeld zu unterschneiden, dann die hängende Schicht oder Deckenkohle und Pfeiler zu entfernen un schließlich einen Aufkochschritt anzuschließen, um die Kohle mit dem Hochdruckstrahl weiter zu zerkleinern. Abänderungen dieser Folgen werden häufig verwendet. Zerkleinerungsschritte müssen nicht erforderlich sein, oder Unterschneiden muß nicht Immer durchgeführt werden.
• Das durchschnittliche Verhältnis von Feststoffteilchen zu Wasser in der Kohleaufschlämmung, welche gemäß dem bisher beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, reicht von einem Verhältnis von ungefähr 1:4 bis zu einem Verhältnis von ungefähr 1:0,5. Die Kohleaufschlämmung kann dann entwässert werden.
• Je größer das Verhältnis von Kohle zu Wasser ist, desto größer ist die Effektivität des Abbaubetriebes.
• Beim Betrieb ist es notwendig, mit Eingängen zu arbeiten, die ansteigen, um eine Schwerkraftströmung des Kohle/Wasserschlammes aus dem Bereich, in welchem der Abbauvorgang durchgeführt wird, und entlang der Kanäle zu dem Entwässerungssystem zu gewährleisten. Der Kanal bzw. die Rinne kann aus jedem haltbaren Material hergestellt sein Bei dem hier erläuterten Betrieb werden Stahlkanäle benutzt und die 7°-Neigung (welche um ungefähr 20 schwanken kann) sorgt für ausreichende von der Schwerkraft induzierte Strömungsgeschwindigkeiten, so lange die Kohle in Teilchen gebrochen wird, deren größter Querschnitt im allgemeinen nicht die Hälfte der Breite des Kanals überschreitet Wenn andere Materialien für die Kanäle benutzt werden, kann die Neigung des Kanals aufgrund von Reibungseffekten variieren So ist z.B. ein Kanal aus Glasfiber betriebsbereit für Kohle/Wasseraufschlämmungen, wie hier betrachtet, mit einer geringeren Neigung als der von Stahl, z.B. mit einer 4°-Neigung # 2° Für den Kanal und die Kanalauskleidung können verschiedene Materialien verwendet werden, abhängig von den Abbaubedingungen, den Kosten, der Haltbarkeit und anderen Faktoren, wie sie vom Fachmann leicht in Rechnung gestellt werden können.
• Ein Kanalsystem zur Entfernung von abgebauten Kohle sorgt für einen weiteren Vorteil, der mit dem hydraulischen Abbauverfahren verwirklicht werden kann, im Gegensatz zu anderen kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Abbauverfahren, in welchen Bandförderer zum Transport der Kohle von dem Abbaubereich benutzt werden Bandförderer sind bezüglich ihrer Installation und Unterhaltung sehr kostspielig, Darüber hinaus sind Förderbänder unhandlich, da die Länge des Förderbandsystems schwierig einzustellen ist Das System wird unpraktischv wenn relativ schnelle Rückstellungen entlang eines Einganges geschehen wie bei dem hier erläuterten hydraulischen Abbauverfahren. tlenn relativ scharfe Richtungsänderungen erforderlich sind, wie zoB. eine 300-Krümmung von einem Eingang zu einem anderen Durchgang in der Grube, ist eine kostspielige Transportausrtist-ung für das Förderbandsystem erforderlich Im Gegensatz hierzu sind die Kanalsysteme nicht nur haltbarer, sondern für Längenänderungen in kostensparender Weise leicht auseinandernehmbar und wieder zusammensetzbar. Im allgemeinen besteht das Kanalsystem aus einzelnen Abschnitten0 oder trogartigen Einheiten, mit einer Länge von-3po bis 3,65 m (lo bis 12 feet) und einer Breite von ungefähr o,61 m (24 Zoll), so daß die Länge des Kanals durch die Bedienungsperson während des Abbaubetriebes durch Hinzufügen oder HerausnelImen einer Einheit in die oder aus der Leitung eingestellt werden kann.
• In ähnlicher Weise können die Mittel des Kanalsystems an Verbindungsstellen, an welchen sich die Strömungsrichtung des Schlammes ändert, leicht mit Hand eingestellt werden, um die Änderung in der Strömungsrichtung zu bewirken.
• Ein anderes neues Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung einer konventionellen Abbaumaschine in Kombination mit einem Kanalsystem Trotz der Nachteile einer kontinuierlichen Abbaumaschine unter bestimmten Umständen gibt es andere Bedingungen, unter denen das kontinuierliche Abbauen und der von dem Kanal erstellte, hydraulische Transport recht vorteilhaft sein können Z.B in Gruben, in welchen die Steigung des Flözes nicht sehr groß ist, d.h. in der Größenordnung von 7 bis eg liegt und in welchen der Kohlenflöz keine große Dicke aufweist, d.h. ungefähr 0,91 bis 3,04 m (3 bis 10 feet), kann das kontinuierliche Abbauen mit großer Wirksamkeit durchgeführt werde, da die abgebaute Kohle mit einer befriedigenden Größe direkt zu dem Kanal gefördert werden kann mit einem Wasserstrom von genügendem Volume um eine Aufschlämmung zu bilden zum Transport der Kohle zu dem Punkt in der Grube zur Entwässe rung und/oder zum weiteren Abtransport von der Grube , Dies Kombinationssytem verringert die Anzahl des Betriebspersonals, d.h. Arbeitskosten in der Grube,und vermeidet die Notwendigkeit einer kostspieligen Ausrüstung, wie z.B. das Pendelwagens und des Bandförderers, welche normalerweise zu Transportzwecken in einem kontinuierlichen Abbausystem verwendet werden. Es ist möglich, dieses Kombinationssys-em in Entwicklungseingängen in hydraulischen Gruben zu benutzen Es wird angemerkt, daß das hier beschriebene System in Gruben betrieben werden kann, in welchen sich der Bergwerkseingang entweder oberhalb oder unterhalb des Abbaubetriebs befindet. Der Abbaubetrieb, hier im Zusammenhang mit dem Balmer Nr. 10-Flöz beschrieben, wird oberhalb des Bergwerkeinganges durchgeführt, so daß der Kohle/Wasserschlamm allein aufgrund der Schwerkraft entlang des Kanals und aus der Grube fließt. Wenn der Eingang der Grube oberhalb des Abbaubetriebes liegt, strömt der Schlamm entlang des Kanales zu einer Pumpstation, die an einem geeigneten Ort unter Tage (im allgemeinen der ni#drigte Punkt in der Grube) gelegen ist, wo die Kohle teilweise entwässert werden kann, wenn gewünscht, von wo aber in jedem Falle der Schlamm (ob teil weise entwässert oder nicht) aus der Grube transportiert wird Dies kann durch einen Punpvorgang über Rohrleitungen durch den Grubenschacht oder andere geeignete Verfahren durchgeführt werden. Offensichtlich können die Kosten der Entfernung durch eine solche Pumpanordnung höher sein als lediglich durch eine Schwerkraftströmung Es kann jedoch trotzdem noch vorteilhaft sein, das hydraulische Abbauverfahren mit dem Pumpsystem zu benutzen aufgrund der anderen wesentlichen Kostenvorteile bei dem hydraulischen Abbauverfahren Der Schlamm kann zu der Oberfläche herunterfließen, wenn der zu hearbeitende Bestand auf einem höheren Niveau als das Entwässerungswerk an der Oberfläche liegt Wo die Kohlenablagerungen unterhalb des Grubeneinganges liegen, kann die Kohle teilweise unter Tage entwässert werden und dann ausgepumpt werden, oder der gesamte Kohle/Wasserschlamm kann ausgepumpt werden Entscheidend hierfür ist die Größe der Kohle. Bekannte Verfahren werden zum Transport des Kohle/Wassergemisches benutzt Die Operationsfolge hangt von der Art der Bedingungen ab, die im Grubenbereich vorherrschen, wie z0B Weichheit der Kohle, Obergesteingewicht, NachEalltåtigkeit der Decke und dgl. Die Produktionsgeschwindigkeiten können variieren zwischen einem unteren Punkt von ungefähr 1400 bis 1500 Tonnen Kohle pro Tag zu einem oberen Punkt von ungefähr 4500 bis 5000 Tonnen Kohle pro Tag, wobei ein typischer Betrieb eine durchsdhnittliche Produktionsgeschwindigkeit von ungefähr 2500 Tonnen pro Tag ergibt Im folgenden wird eine durchschnittliche Schnittfolge beschrieben, die für Balmer-Kohle verwendet worden ist: 1. Unterschneiden des Flözes verbraucht ein Minimum von 10% der verfügbaren Zeit Das-Kohle/Wasserverhältnis ist 1:4, für solch eine geringe Produktionsrate.
• 2. Der Deckenkohle- und pfeilerentfernungsschritt, welcher 60% der verfügbaren Zeit verbraucht und ein Kohle/Wasserverhältnis von 1:2 bis 1:1 benutzen kann.
• 3 Das Auf wochen und Auskochen und der Transport der nachgefallenen Kohle auf den Förderer Brecher verbrauchen 30% der verfügbaren Zeit Das Sohle/Wasserverhältnis reicAlt von 1:1 bis 4:1.
• Als Ergebnis der oben beschriebenen Schritte strömt die Kohle/Wasseraufschlämmung, welche gebildet worden ist, abwäfts (aufgrund der Eingangsneigung von 7 - 2°) und wird von einem oder mehreren Dämmen 17, 18, die aus hölzernen Planken oder Stahlblech gebildet sind, in einen Kanal 19 gerichtet, von wo sie zu einem weiteren Verarbeitungsbereich (nicht gezeigt) geleitet wird.
• Die gesteuerte hydraulische Abbauperiode, die oben erwähnt worden ist, ist die Zeitperiode, während welcher ein wesentlicher Teil der verfügbaren Kohle durch das Strahlrohr von dem Abbaufeld entfernt worden ist, während das Strahlrohr von einer Position aus betrieben wird. Nach einer solchen Periode, in welcher ein wesentlicher Teil des Kohleabbaufeldes "ausgeräumt" worden ist, wird das Strahlrohr 13 um eine Entfernung von 6,1 bis 18,2 m (20 bis 6o feet) zurückbewegt und der Vorgang wird wiederholt. Die Bewegung des Strahlrohres erfordert eine Entkopplung und Entfernung von geeigneten Abschnitten des hydraulischen Rohres 15 und den Kupplungen.
• Nach der Bewegung wird das Strahlrohr wieder angeschlossen.
• Andere Ausrüstungselemente wie z.B. ein Telefon 22 (vergleiche Fig. 2), entfernte Steuerungen 16, der Förderer-Brecher 21 und die Dammkonstruktion 17, 18 werden ebenfalls um die gleiche Entfernung zurückbewegt.
• Sobald der Abbau eines Abbaufeldes und der Abtransport in den Nr. J Eingang oder der Unterstufe vollendet worden ist, beginnt der Abbau jn dem benachbarten N 2 Eingang oder der Unterstufe. Das Verfahren wird abwechselnd betrieben, urn eine stufenweise Differentialruckstellung, wie oben beschrieben, zu bewirken.
• Ein Ausführungsbeispiel, in welchem ein vollständiger Zyklus der Vorbereitung und des Abbaues in einer Unterstufe (unter Bezugnahme auf Fig. 2) durchgeführt wird, arbeitet wie folgt, unter der Voraussetzung, daß die benachbarte Unterstufe (z.B. Kr. 1) abgebaut worden ist, die Decke nachgefallen ist und das Strahlrohr mit der zugehörigen Ausrüstung um eine Entfernung von lv;8 m (42 feet) zurückbewegt werden soll: 1. Entferne angehäuftes Gestein von dem Strahlrohr und dem Förderer-Brecher.
• 2. Entkopple das Strahlrohr von der hydraulischen Rohrleitung.
• 3. Entferne genügend hydraulische Rohrleitung und Kupplungen, um eine Rückwärtsbewegung des Strahlrohres zu ermöglichen.
• 4. Kupple das Strahlrohr wieder an die Rohrleitung an.
• 5. Bewegte die Strahlsteuerungen zurück und bringe sie in einen betriebsbereiten Zustand.
• 6. Entferne eine entsprechende Länge der Abflußrinne.
• 7, Ziehe den Förderer zurück.
• 8. Entferne ungefähr die gleiche Länge der Deckenbögen 9. Staple alle Rohre, Kupplungen, Bögen und Planken hinter das Strahlrohrsteuergerät.
• 10. Bewege die Luftleitungen und das Grubentelefon rückwärts.
• 11. Ordne den Damm oder Trog vor dem Strahlrohr an.
• Nun kann der Abbau fortschreiten. Sobald der Abbau in einer Unterstufe beendet ist, wird der Abbau in der benachbarten Unterstufe begonnen und das oben beschriebene Verfahren in dieser Unterstufe wiederholt.
• Eine andere Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein 2-Strahlrohr- oder Doppelsystem in jedem Eingang benutzt werden kann Bei diesem Doppelsystem werden ein Schneidstrahlrohr und ein Brechstrahlrohr benutzt. Das Schneidstrahlrohr, das mit einem verhältnismäßig hohen Druck arbeitet, der zum Schneiden der Kohle in einem wirksamen Bereich geeignet ist, wird verwendet, um die Kohle e von dem abzubauenden Abbaufeld zu entfernen oder zu schneiden. Das zweite Strahlrohr in dem gleichen Eingang wird dann betätigt, um die großen felsenartigen Kohlen stücke zu zerbrechen und zu zer kleinern, d.h., um den oben erwähnten Aufkochschritt durchzufuhren. Der Druck der Nr. 2 e oder des Aufkochstrahlrohres hängt von der Größe und der Natur der zu zerkleinernden Stücke ab, aber er braucht normalerweise nicht so groß zu sein wie der des Schneidstrahlrohres oder der WrO 1. Die beiden Strahlrohre können nacheinander arbeiten oder gleichzeitig, abhängig von den Abbaubedingungen.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Verfahren zum hydraulischen Abbau von Kohle von einem Kohleabbaufeld mit einer vorgewählten durchschniitichen Stärke, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Eingang aufwärts durch das Abbaufeld bis zu einem vorbestimmten Endpunkt mit einer durchschnittlichen Steigung von mindestens 5° vorangetrieben wird, ein Strahlrohr innerhalb des Einganges angeordnet wird, das eine Düse mit einem Durchmesser von ungefähr 18 bis 40 mm aufweist, für eine senkrecnte und waagerechte Drehbewegung ausgelegt ist und mit Mitteln zur Aufnahme von Druckwasser verbunden ist , ein Hochdruckwasserstrah mit einem Druck von ungefähr 35a2 at (500 psi) bis ungefähr 210,9 at (3000 psi) und einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefahr 1892 1/min (500 Gallonen/min) bis ungefähr 1355 l/min (3000 Gallonen/min) von der Düse gegen das Kohleabbaufeld ausgestoßen wird, um die Kohle von dem Frontbereich des Abbaufeldes abzuschneiden und die Kohle in Stücke unterschiedlicher Größe zu brechen, die geschnittene und gebrochene Kohle durch eine weitere Brechvorrichtung vor ihrem Abtransport von dem Frontbereich gefördert wird, um die Kohlen stücke auf einen maximalen Querschnitt von kleiner als ungefähr 15,3 cm (6 Zoll) zu reduzieren und die Kohle zu einem Kanalsystem gefördert wird, das innerhalb des Einganges angeordnet ist, um einen Transport der abgebauten Kohle mit dem Wasser von der Düse als eine Kohle-Wasseraufschlämmung mit einem Kohle-Wasserverhältnis von ungefähr 1:2 bis ungefähr 4:1 zu ermöglichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Brechvorrichtung ein mechanischer Förderer/Brecher ist,

3. Verfahren nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Strahles, der das Strahlrohr verläßt, in einem Bereich von ungefähr 133,6 bis 154,7 at (1900 bis 2200 psi) liegt.

4 velfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Wasserausstoßes von dem Strahlrohr in einem Bereich von ungefähr 3407 bis 5677 l/min (9oo bis 1500 Gallonen/min) liegt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallele benachbarte Eingänge in ein Kohleabbaufeld vorgetrieben werden und die Kohleentfernung und der Rückzug der Abbauausrüstung in alternierenden Differenzstufen bewirkt wird, so da,3 die Kohle von einem Ort in einem Eingang entfernt wird, während die Abbauausrüstung in dem parallelen benachbarten Eingang zurückgezogen wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallele benachbarte Eingänge in ein Kohleabbaufeld vorgetrieben werden, wobei die Eingänge mindestens einen Abstand untereinander von ungefähr o,61 m (2 feet) aufweisen.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallele benachbarte Eingänge in ein Kohleabbaufeld vorgetrieben werden, wobei die Eingänge in einem Abstand im Bereich von 61 bis 60,8 m (20 bis 200 feet) angeordnet sind.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden und Brechen, das ton dem Strahlrohr durchgeführt wird, einer Schrittfolge folgt, welche einen Abbaufeld- Unterschneide-Schritt, einen Deckenkohlen- und Pfeilerentfernungsschritt und einm Aufkochschritt aufweist, um dadurch die Kohle zu zerbrechen und zu zerkleinern.

9 Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß Dämme in der Nahe der Arbeitsfläche angeordnet sind, um das Wasser von dem Strahlrohr zu dem Kanal zu lenken.

lo. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die weitere Brechvorrichtung einen Hochdruckwasserstrahl von einem zweiten Strahlrohr, der im Eingang im Frontbereich angeordnet ist, aufweist, welcher die großen Stücke der geschnittenen und gebrochenen Kohle einem weiteren Brech- und Zerkleinerungsvorgang unterwirft, bevor sie aus dem Frontbereich abtransportiert werden.

11. Verfahren nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die ITassexstrahlen des ersten und des zweiten Strahlrohres im wesentlichen den gleichen Druck aufweisen.