DE2715694B2 - Vorrichtung zum Mischen der aus einem Kohlenflöz durch Bohrungen bzw. aus alten Kohleabbauen abgesaugten Gase - Google Patents

Description

Vorzugsweise ist am Drosselhahn eine öffnung zur Umgebung hin mit regelbarer Querschnittsfläche vorgesehen. Durch die öffnung wird Luft aus der Umgebung angesaugt, die sich mit den abgesaugten Gasen, bevor diese in die Saugvorrichtung gelangen, mischt

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise ein auswechselbares Ansatzstück auf, das in der öffnung auf dem Ausgangsrohr steckt Durch Auswechseln des Ansatzstückes gegen ein anderes mit einem anderen Außendurchmesser ändert sich die Weite und damit auch die wirksame Fläche des Ringspalts in der öffnung des Mischers. Eine Änderung der Weite des Ringspalts im Mischer beeinflußt die Zusammensetzung des Luftgasgemisches, das den Mischer verläßt weil die Arbeitsbedingungen des als Strahlpumpe arbeitenden Mischers verändert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorteilhafterweise außerdem eine lösbare Leitung auf, die mit der öffnung des Mischers, durch die das Luftgasgemisch den Mischer verläßt, verbunden ist Die Leitung kann eine beliebige Länge aufweisen und dient zur Abführung des aus dem Mischer herausströmenden Luftgasgemisches in die Grubenwetter, wobei deren Mündung an einer bezüglich der Verteilung des Luftgasgemisches ungefährlichen beliebigen Stelle der Grube installiert ist.

Wenn eine solche Leitung verwendet wird, ist sie vorzugsweise mit einer zusätzlichen Saug vorrichtung ausgerüstet Die Länge der Leitung oder deren Form kann für das durchströmende Luftgasgemisch einen beträchtlichen Widerstand darstellen, so daß sich die Leistung des Mischers als Strahlpumpe verschlechtert. Diese Nachteile der langen Leitung werden durch eine zusätzliche Saugvorrichtung, und zwar einen Ventilator oder ein pneumatisches Strahlrohr ausgeglichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt vorteilhafterweise zwei Methanmeßgeräte. Eines der Methanmeßgeräte ist im Absaugrohr angeordnet, d. h. es liegt im Strom der aus dem Kohlenflöz oder den alten Abbauen abgesaugten Gase. Das zweite ist im Strom des aus dem Mischer austretenden Luftgasgemisches, das in die umgebende Untertageatmosphäre verteilt wird, angeordnet Die beiden Methanmeßgeräte wirken mit einer die Anzeigen der Methanmeßgeräte mit vorgegebenen Parametern für die Gaszusammensetzung vergleichenden Einrichtung zusammen, die einen Servomechanismus für den einstellbaren Drosselhahn, der sich vor der Absaugvorrichtung befindet, und/oder die Größe der Querschnittsfläche der öffnung steuert, die sich im Gehäuse des Drosselhahns befindet und der Zumischung zusätzlicher Luft zum Strom aus dem Kohlenflöz oder alten Kohlenabbauen abgesaugten Gase dient.

Ein Ausführungsbeispiel der erfinoungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Prinzip zeigt, näher erläutert

In einer Bohrung 15 in einem Kohlenflöz 16 steckt ein Absaugrohr 9. Das Ende des Absaugrohrs 9 ragt aus dem Kohlenflöz 16 hervor. Am Ende des Absaugrohrs 9 ist eine Saugvorrichtung 5 angeordnet, die vorteilhaft eine pneumatische Strahlpumpe ist, die über eine Luftleitung 21 mit Preßluft versorgt wird. Das Absaugrohr 9 ist mit einem Absperrventil 20 versehen, das zwischen dem Kohlenflöz 16 und der Saugvorrichtung 5 angeordnet ist. Das Ausgangsrohr 4 der Absaugvorrichtung 5 steckt in einer öffnung 2 eines Mischers 1. Da der Aubendurchmesser des Ausgangsrohres 4 kleiner ist ab der Durchmesser der öffnung 2 des Mischers 1, entsteht ein Ringspalt §, durch den das Innere des Mischers 1 mit der Atmosphäre der Grube in Verbindung steht Der Mischer 1 besitzt eine zweite, hinter der Öffnung 2 angeordnete öffnung 3. Die Öffnung 3 öffnet sich direkt in die Umgebung oder ist mit einer Leitung 17 verbunden. Die Mündung 19 der Leitung 17 kann an einer beliebigen Stelle des Untertagebaus installiert sein. In die Leitung 17 ist eine zusätzliche Saugvorrichtung 18 eingeschaltet, z. B. ein Ventilator oder pneumatisches Strahlrohr, die unterstützend das Luftgasgemisch in der Leitung 17 weiterfördern.

In der dargestellten Ausführung des Inneren des Mischers 1 ist diese in Form einer Düse ausgebildet was die Strahlwirkung im Inneren des Mischers 1 verstärkt.

Vor der Saugvorrichtung 5 weist die Vorrichtung sowohl einen regulierbaren Drosselhahn 7 als auch eine öffnung 8 auf, die einen regulierbaren Querschnitt besitzt und den Strom der aus dem Kohlenflöz 16 abgesaugten Gase mit der Atmosphäre der Umgebung verbindet.

In den Strom der aus dem Kohlenflöz 16 abgesaugten Gase ist ein Methanmeßgerät U eingeschaltet. Ein zweites Methanmeßgerät 12 ist im Strom des Luftgasgemisches, das den Mischer 1 verläßt, angeordnet. Die Methanmeßgeräte 11 und 12 sind mit einer Einrichtung 13 verbunden, die die Anzeigen der Methanmeßgeräte vergleicht und ein Signal zum Servomechanismus 14 weitergibt. Der Servomechanismus 14 wirkt auf die Einstellung des Drosselhahnes 7 und/oder auf die Größe der Querschnittsfläche der öffnung 8.

Auf dem Ausgangsrohr 4 der Saugvorrichtung 5 sitzt ein auswechselbares Ansatzstück 10. Die auswechselbaren Ansatzstücke 10 haben verschiedene äußere Durchmesser, was es erlaubt, durch Auswechseln der Ansatzstücke 10 die Weite des Ringspaltes 6, der vorn Rand der Öffnung 2 des Mischers 1 und der Oberfläche des Ansatzstückes 10 gebildet wird, zu verändern.

Das Absperrventil 20 ist vor Inbetriebsetzung der ganzen Vorrichtung geschlossen. Nach Inbetriebsetzung der Absaugvorrichtung 5 wird das Absperrventil 20 geöffnet und von diesem Moment an werden Gase aus dem Kohlenflöz 16 abgesaugt. Die abgesaugten Gase treten durch das Ausgangsrohr 4 aus der Absaugvorrichtung 5 aus. Die aus dem Ausgangsrohr 4 ausströmenden Gase treten mit bestimmter Geschwindigkeit in den Mischer 1 ein und strömen dort in Richtung der öffnung 3 weiter. Damit bewirkt der Strom der Gase, der dem Ausgangsrohr 4 entströmt, einen Sog im Mischer 1. Infolgedessen tritt Luft aus der Umgebung durch den Ringspalt 6 ins Innere des Mischers 1. Diese Luft mischt sich im Mischer 1 mit den abgesaugten Gasen und durch die öffnung 3 verläßt ein Luftgasgemisch den Mischer, das beträchtlich ärmer an den gefährlichen Bestandteilen Methan oder Kohlendioxid ist, als die aus dem Kohlenflöz 16 abgesaugten Gase.

Das Luftgasgemisch, das aus der öffnung 3 des Mischers 1 herausströmt, kann unmittelbar in die Atmosphäre der Grube abgegeben werden. Eine oft zweckmäßigere Lösung ist allerdings das Abführen des Luftgasgemisches in die Grubenwetter an einer etwas weiter entfernten Stelle, beispielsweise in eine intensiv gelüftete Strecke. Dazu verwendet man zusätzlich die Leitung 17, deren Mündung 19 an einer günstigen Stelle angeordnet wird. Sind die Untertagebedingungen derart, daß sie eine lange Leitung 17 mit vielen

Biegungen verlangen, ist es möglich Jaß der Widerstand in der Leitung 17 die Strahlpumpenwirkung des Mischers t unmöglich macht. In einem solchen Falle verwendet man eine zusätzliche in der Leitung 17 angeordnete Vorrichtung 18, z. B. ein pneumatisches Strahlrohr.

Aus Sicherheitsgründen ist es notwendig, die Zusammensetzung des aus der öffnung 3 des Mischers 1 ausströmenden Lufigasgemisches stets so einzustellen, daß der Gehalt an Methan oder Kohlendioxid im ι Luftgasgemisch die Grenze von 2% nicht übersteigt. Das Einhalten einer solchen Zusammensetzung des Luftgasgemisches ist von folgenden Faktoren abhängig: Von der Menge der Gase, die aus dem Rohr in den Mischer 1 gefangen, von der Zusammensetzung dieser i Gase und von ^er Menge der Luft, die durch den Ringspalt 6 in den Mischer 1 gelangt. Besonders die Menge der Gase im Kohlenflöz 16 und die Zusammensetzung dieser Gase in verschiedenen Kohlenflözen 16 sind veränderlich, wobei diese Änderungen als zeitliche Schwankungen auftreten können. Das verlangt eine anpassende Regulierung der ganzen Vorrichtung.

Die Erfindung sieht drei Möglichkeiten der Regulierung vor. Die Regulierung der Menge der aus dem Kohlenflöz oder alten Kohlenabbauen zuströmenden Gase wird durch einen im Rohr 9 angeordneten, regelbaren Drosselhahn 7 erreicht. Die Regulierung der Zusammensetzung der abgesaugten Gase erfolgt durch Zuführung einer bestimmten Menge Falschluft, aus der Grubenatmosphäre in den Strom der abgesaugten Gase, was durch die Öffnung 8 erfolgt. Die Öffnung 8 weist einen veränderlichen Querschnitt auf, was es ermöglicht, die Menge der angesaugten Falschluft den Verhältnissen entsprechend zu ändern.

Der dritte Parameter, der die Zusammensetzung des Luftgasgemisches, das den Mischer 1 verläßt, beeinflußt, ist die Menge der Luft, die durch den Ringspalt 6 in den Mischer 1 eintritt. Die. Menge der durch den Ringspalt 6 zufließenden Luft wird durch Änderung der Weite des Ringspalts 6 mit Hilfe auswechselbarer Ansatzstücke 10 reguliert.

Um die durch den Ringspalt 6 in den Mischer 1 strömende Menge an Luft zu verringern, wird ein Ansatzstück 10 mit großem Außendurchmesser verwendet. Will man die Menge der in den Mischer 1 strömenden Luft vergrößern, setzt man ein Ansatzstück 10 mit kleinerem Außendurchmesser ein, oder man betreibt den Mischer sogar ohne Ansatzstück 10.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Ventil 22 im Rohr 9 auf. Das Ventil 22 arbeitet automatisch unter dem Einfluß der durch die Energieleitung 21 zur Saugvorrichtung 5 zugeführten Energie. Zu diesem Zweck ist das Ventil 22 durch eine Umwegleitung 23 mit der Energieleitung 21 verbunden. So oft der Energiezufluß zur Saugvorrichtung 5 unterbrochen wird, was durch ein bewußtes oder zufälliges Abschalten des Energiestromes in der Energieleitung 21 erfolgen kann, schließt das Ventil 22 das Rohr 9. Das Ventil 22 verhindert ein Ausströmen der Gase aus dem

55 Kohlenflöz 16 oder aus alten Abbauen in die Grubenwetter. Dieser Charakter des Ventils 22 bestimmt seine Anordnung im Rohr 9 und zwar zwischen der Öffnung 8 und dem Kohlenflöz 16.

Für eine hohe Qualität des Mischers ist eine pneumatische Strahlpumpe als Saugvorrichtung 5 am geeignetsten. Die Luft, die eine derartige Strahlpumpe antreibt, verdünnt gleichzeitig die aus dem Kohlenflöz 16 oder alten Bergabbauen abgesaugten Gase. Besonders vorteilhaft ist es, eine pneumatische Strahlpumpe mit tangentialer Luftzufuhr zu verwenden. Dieser Vorteil ergibt sich aus dem hohen Wirkungsgrad von Strahlpumpen dieser Art, wie auch aus den besseren Bedingungen für das Mischen durch den die Strahlpumpe antreibenden wirbelnden Luftstrom.

Weil die Zusammensetzung des Luftgasgemisches, das den Mischer 1 verläßt, reguliert werden muß, ist es notwendig, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Einrichtung zu versehen, die die Zusammensetzung des Luftgasgemisches kontrolliert. Dazu dienen Methanmeßgeräte 11 und 12. Die Anzeigen des Methanmeßgerätes 11 dienen der Regulierung des Zuflusses der Luft durch die öffnung 8 und den Ringspalt 6. Die Anzeigen des Methanmeßgeräts 12 dienen der Regulierung des Zuflusses der Luft durch den Ringspalt 6 und schaffen zugleich eine Bezugsmöglichkeit, um die Anzeigen des Methanmeßgerätes 11 zu vergleichen.

Bei einer automatischen Regulierung bewirken die Anzeigen der Methanmeßgeräte 11 und 12 über eine vergleichende Einrichtung 13 und einen Servomechanismus 14 die Einstellung des Drosselhahnes 7 und der Größe der Querschnittsfläche der öffnung 8. Wenn sich der Gehalt an gefährlichen Bestandteilen in den aus der Bohrung 15 abgesaugten Gasen ändert, z. B. sich vergrößert, wirkt die Anzeige des Methanmeßgeräts 11 nach der Umformung durch die Einrichtung 13 auf den Servomechanismus 14, welcher den Querschnitt der Öffnung 8 vergrößert, um die Menge der zufließenden Falschluft zu vergrößern und damit die Zusammensetzung des Luftgasgemisches, das aus der öffnung 3 des Mischers 1 ausströmt, den gewünschten Verhältnissen anzupassen. Wenn die Menge der Gase, die durch das Rohr 9 strömt, sich vergrößert, bewirkt das eine Änderung der Zusammensetzung des Luftgasgemisches, welches den Mischer 1 durch die öffnung 3 verläßt. Diese Änderung wird vom Methanmeßgerät 12 gemessen. Die Anzeige des Methanmeßgerätes 12 wirkt nach Umformung durch die Einrichtung 13 auf den Servomechanismus 14, der den Drosselhahn 7 verstellt, was eine Verringerung der Menge der durch das Rohr 9 fließenden Gase bewirkt und die Zusammensetzung des Luftgasgemisches im gewünschten Sinn verändert.

Sind die Methanmeßgeräte 11 und 12 nicht kontinuierlich messende Geräte, sondern messen nur die Zusammensetzung einzelner Gasproben, so verwendet man in der Einrichtung 13 einen Uhrmechanismus, der den Methanmeßgeräten periodisch Befehle zur Durchführung von Messungen schickt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen der aus einem Kohlenflöz durch Bohrungen bzw. aus alten Kohleabbauen abgesaugten Gase, insbesondere Methan und Kohlendioxid, mit den Grubenwettern, enthaltend ein Rohr, das in das Kohlenflöz oder die alten Grubenabbaue eingeführt ist, eine mit diesem Rohr verbundene Saugvorrichtung in Form eines Ventilators oder einer pneumatischen Strahlpumpe, und einen Mischer zum Verdünnen der Gase mit den Grubenwettern, der zwei hintereinander angeordnete öffnungen besitzt, in deren erste, durch die das Innere des Mischers mit dem eintretenden Wetterstrom verbunden ist, das Ausgangsrohr der Absaugvorrichtung reicht und durch deren zweite das Luftgasgemisch in den Wetterstrom austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer(1) ein Ejektor mit rund um das Ausgangsrohr (4) liegendem Ringspalt (6) ist, wobei Verstell-, Meß- und Regelvorrichtungen am bzw. vor und hinter dem Mischer (1) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein regulierbarer Drosselhahn (7) im Absaugrohr (9) vor der Saugvorrichtung (5) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Drosselhahn (7) eine öffnung (8) zur Umgebung hin mir regelbarer Querschnittsfiäche vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein auswechselbares Ansatzstück (10) in der öffnung (2) auf dem Ausgangsrohr (4) steckt, wobei die auswechselbaren Ansatzstücke (10) verschiedene äußere Durchmesser aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Saugrohr (9) vor der öffnung (8) ein Ventil (22) liegt, das über eine Umwegleitung (23) mit der die Saugvorrichtung (5) versorgenden Energieleitung (21) verbunden ist, wodurch das Ventil (22) nur dann offen ist, wenn Energie zur Saugvorrichtung (5) fließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine lösbare Leitung (17) mit der Öffnung (3) des Mischers (1) verbunden ist, deren Mündung (13) an einer bezüglich der Verteilung der Gase ungefährlichen Stelle der Grube installiert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Saugvorrichtung in der Leitung (17) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugvorrichtung (5) eine Strahlpumpe mit tangentialer Luftzufuhr ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Methanmeßgerät (11) im Absaugrohr (9) und ein weiteres Methanmeßgerät (12) im Strom des aus dem Mischer (1) austretenden Luftgasgemisches angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Methanmeßgeräte (11, 12) mit einer die Anzeigen der Methanmeßgeräte (11, 12) mit vorgegebenen Parametern für die Gaszusammensetzung vergleichenden Einrichtung (13) zusammenwirken, die einen Servomechanismus (14) für den Drosselhahn (7) und/oder die Größe der Querschnittsfläche der öffnung (8) steuert.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen der aus einem Kohlenflöz durch Bohrungen bzw. aus alten Kohleabbauen abgesaugten Gase, insbesondere Methan und Kohlendioxid, mit den Grubenwettern, enthaltend ein Rohr, das in das Kohlenflöz oder die alten Grubenabbaue eingeführt ist, eine mit diesem Rohr verbundene Saugvorrichtung in Form eines Ventilators oder einer pneumatischen Strahlpumpe, und einen Mischer zum Verdünnen der Gase mit den Grubenwettern, der zwei hintereinander angeordnete öffnungen besitzt, in deren erste, durch die das Innere des Mischers mit dem eintretenden Wetterstrom verbunden ist, das Ausgangsrohr der Absaugvorrichtung reicht und durch deren zweite das Luftgasgemisch in den Wetterstrom austritt

Eine derartige Vorrichtung ist aus »Schlägel und Eisen« 1952, S. 529 für die Methanabsaugung bekannt

Hierbei wurden zum Absaugen von Gasen aus Bohrlöchern Exhaustoren in Abbaunähe aufgestellt und das abgesaugte Gas mit höherem Druck durch Rohrleitungen in eine ausziehende Hauptwetterstrecke geführt und zwar in eine Verdünnungskammer, wodurch die Übergabe des konzentrierten Gases an den ireien Wetterstrom, ohne daß hochkonzentrierte Gasblasen jenseits der Verdünnungskammer auftreten, ermöglicht wurde. Das abgesaugte Gas tritt aus Düsen der Gasleitung innerhalb der Verdünnungskammer aus, in die der Wetterstrom eintritt und die an den Enden mit einem feinmaschigen Drahtnetz versehen ist, und wird vom Wetterstrom mitgerissen.

Die sich im Kohlenflöz oder in alten Kohlenabbauen befindenden Gase sind meistens Gasmischungen, deren gefährliche Bestandteile Methan und Kohlendioxid sind. Das Mischungsverhältnis von Methan und Kohlendioxid ist an verschiedenen Orten unterschiedlich. Bergbauvorschriften gestatten das Absaugen dieser Gasmischung lediglich in dem Falle, wenn der Anteil an Methan in der Gasmischung mindestens 30% beträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die Gasgemische mit beliebigem Methangehalt aus Kohlenflözen oder alten Kohlenabbauen in deren unmittelbarer Umgebung so mit Luft zu mischen erlaubt, daß der Gehalt an gefährlichen Gasen bis unter 2% sinkt, so daß das Gemisch direkt in die Grubenwetter verteilt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß der Mischer ein Ejektor mit rund um das Ausgangsrohr liegendem Ringspalt ist, wobei Verstell-, Meß- und Regelvorrichtungen am bzw. vor und hinter dem Mischer angeordnet sind. Der Mischer arbeitet bei einer solchen Anordnung der öffnungen und des Ausgangsrohres der Saugvorrichtung wie eine Strahlpumpe, in der der Strom des abgesaugten Methans und/oder Kohlendioxids als Treibstrahl der Strahlpumpe wirkt. Die zweite öffnung des Mischers verläßt ein Luftgasgemisch, d. h. ein Gemisch aus abgesaugten Gasen aus dem Kohlenflöz oder alten Kohlenabbauen und Luft, die durch den Ringspalt aus der Umgebung des Untertagebaues in die Mischerkammer angesaugt wurde.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise einen im Absaugrohr vor der Absaugvorrichtung angeordneten regulierbaren Drosselhahn auf. Mittels des Drosselhahns wird die Menge der aus dem Kohlenflöz abgesaugten Gase reguliert und gleichzeitig wird auch die Zusammensetzung des aus dem Mischer entweichenden Luftgasgemisches reguliert.