DE3041718C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Vorrichtung gemäß dem Ober begriff des Anspruches 4.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and a device according to the Ober Concept of claim 4.
Die Erfindung bezieht sich auf die Bewetterung von berg männischen Räumen, die im folgenden allgemein mit Strecken bezeichnet werden und dabei insbesondere auf die Orts betriebe, mit denen solche Räume im Berg- und Tunnelbau aufgefahren werden. Die Bewetterung gemäß der Erfindung be trifft den Streckenabschnitt, in dem durch eine oder mehrere Frischwetterstrahlen ein freier, zur Ortsbrust gerichteter Wetterstrahl erzeugt wird, welcher an der Ortsbrust umgelenkt und durch die Strecke abgeführt wird (Bergbau 1978, S. 266 bis 272).The invention relates to the ventilation of mountain male spaces, the following generally with stretches be referred to and in particular to the local companies with which such rooms in mining and tunneling be brought up. The ventilation according to the invention be hits the section of the route where a or several fresh weather rays one free, to the face directed weather beam is generated, which on the The face is deflected and led away through the route (mining 1978, pp. 266 to 272).
Diese Abführung kann zum Teil zwangsweise durch eine Absaugung, nämlich insbesondere durch eine saugende Entstaubungsanlage herbeigeführt werden, wie sie vorzugsweise in Streckenvortrie ben mit Teilschnittmaschinen vorhanden ist und beim Schneiden in Betrieb genommen wird. Die Erfindung ist daher auf solche Bewetterungsanlagen anwendbar, in denen die Absaugung nur zeit weise in Betrieb ist und bei der deshalb die Sonderbewetterungs anlage umgestellt werden muß, damit beim Schneiden der erwähnte Wetterstrahl die Ortsbrust nicht erreicht und somit eine Beein trächtigung der Entstaubung vermieden wird. Die Wetter treten dann aus sogenannten Coanda-Wirbellutten aus und gewährleisten eine Bewetterung des sogenannen Überlappungsabschnittes, d. h. des Streckenabschnittes, in dem sich die Sonderbewetterungs- und die Entstaubungsanlage überlappen.This discharge can partly be forced through a suction, namely in particular through a suction dedusting system are brought about, as they are preferably in track driving ben with partial cutting machines and when cutting is put into operation. The invention is therefore based on such Ventilation systems applicable in which the suction is only time is in operation and therefore special ventilation plant must be converted so that when cutting the mentioned The weather beam did not reach the face and thus a leg the dedusting is avoided. The weather then occurs from so-called Coanda vertebrae and guarantee one Weathering the so-called overlap section, d. H. of Section in which the special weather and the Dust removal system overlap.
Bei diesem Bewetterungszustand, wenn also die Austrittsöffnung der Frischwetterlutte verschlossen und demgemäß der axiale Frischwetterstrahl unterbrochen ist, wird der Streckenabschnitt zwischen der Ortsbrust und der ortsnächsten Coanda-Wirbellutte nur mit dem von der Entstaubungsanlage abgesaugten Wetterstrom bewettert. Mit den heute üblichen Entstaubungsanlagen werden hierbei jedoch relativ geringe Wettergeschwindigkeiten erreicht, die ohne Berücksichtigung von Querschnittsversperrungen nur etwa halb so groß sind wie die für Flözstrecken vorgeschriebenen Mindestgeschwindigkeiten (0,5 ms -1).In this state of weathering, i.e. when the outlet opening of the fresh weather blower is closed and the axial fresh weather beam is accordingly interrupted, the section of the route between the face and the closest Coanda vortex flute is only weathered with the weather stream extracted by the dedusting system. With today's standard dedusting systems, however, relatively low weather speeds are achieved, which, without taking account of cross-sectional obstructions, are only about half as large as the minimum speeds prescribed for seam lines (0.5 ms -1 ).
Wenn man andererseits auch während des Betriebes der Ent staubungsanlage die Frischwetter im freien Strahl aus der blasenden Frischwetterlutte austreten läßt, erzeugt man an der Ortsbrust einen Wetterstrom, der eine so große Wetterbewegung verursacht, daß mit den heute üblichen Ent staubungsanlagen eine ordnungsgemäße Absaugung und Ent staubung vereitelt wird. Das beruht im wesentlichen darauf, daß die Geschwindigkeit der im Freistrahl bewegten Wetter mit zuneh mendem Abstand von der Ausblasöffnung zwar abnimmt, der insgesamt bewegte Wetterstrom jedoch zunimmt.On the other hand, if you also during the operation of Ent dust system the fresh weather in the free jet from the lets blow fresh wind blow out, one produces a current of weather on the face, which is so great Weather movement caused that with today's Ent dust extraction systems a proper suction and ent dust is thwarted. This is essentially due to the fact that the speed of the free moving weather increases with The distance from the discharge opening decreases, the total moving weather stream, however, increases.
Zur Verminderung solcher Schwierigkeiten ist es bekannt, eine Strahldüse im Abstand von der Ortsbrust von dem 1- bis 1 1/2-fachen der Wurzel aus dem Streckenquer schnitt anzuordnen. Der aus dieser Düse austretende und auf die Ortsbrust gerichtete Freistrahl treibt eine Wetter wirbelwalze an, deren Bewegung unter der Firste auf die Ortsbrust zu, vor der Ortsbrust abwärts und auf der Sohle von der Ortsbrust weggerichtet ist. Die Entstaubungsanlage saugt in einer dieser Wetterbewegung angepaßten Entfernung nicht weit über der Sohle ab. Auf diese Weise lassen sich vor der Ortsbrust zur Vermeidung von Methanansammlun gen ausreichende Wettergeschwindigkeiten einstellen, ohne daß andererseits die Entstaubung beeinträchtigt wird. Das ändert indessen nichts daran, daß auf dem Strecken abschnitt zwischen der ortsnächsten Ausblasöffnung, z. B. einer Wirbellutte in der axial verschlossenen Sonderbe wetterungsanlage und der erwähnten Strahldüse die Be wetterung nur mit dem vom Entstauber abgesaugten Wetter strom erfolgt und demgemäß die Wettergeschwindigkeit hier zu gering ist.In order to reduce such difficulties it is known, a jet nozzle at a distance from the face of the 1 to 1 1/2 times the square root of the route cross-section to arrange. The free jet emerging from this nozzle and directed towards the working face drives a weather vortex roller, the movement of which is directed under the roof towards the working face, downward in front of the working face and on the sole away from the working face. The dedusting system does not suck off far above the sole at a distance adapted to this weather movement. In this way, sufficient weather speeds can be set in front of the working face in order to avoid methane accumulations without, on the other hand, impairing the dedusting. However, this does not change the fact that on the stretch section between the nearest discharge opening, z. B. a vortex flute in the axially closed Sonderbe weathering system and the jet nozzle mentioned, the weathering only takes place with the current extracted by the dust extractor and accordingly the weather speed is too low here.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die Ein dringtiefe axialer Ausblasstrahlen verändert und auf einem bestimmten Streckenabschnitt hinter der Ausblas öffnung, d. h. insbesondere auf dem lediglich von der Absaugung bewetterten Streckenabschnitt die Durch mischung der Wetter intensiver gestaltet werden kann.The invention has for its object a method and to create a device with which the one depth of penetration of axial exhaust jets changed and on a certain section of the route behind the blow-out opening, d. H. especially on the only of the Extraction ventilated section of the route through mix the weather can be made more intense.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch das Kennzeichen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Vor richtung durch das Kennzeichen des Anspruchs 4 gelöst.With regard to the procedure, this task is performed by Characteristic of claim 1 and with regard to the front direction solved by the characterizing part of claim 4.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, daß durch die Aufteilung der aus der Frischwetterlutte austretenden Luft auf mehrere Teilstrahlen zwischen den Teilstrahlen jedenfalls am Anfang Räume geschaffen werden können, in die Umgebungsluft radial auf die Luttenachse zu mitge rissen wird und auf diese Weise in den Strahlkern hin eingelangen kann. Dadurch wird die Vorausetzung dafür geschaffen, daß an einer insgesamt größeren Strahlober fläche ein intensiver Massen- und Impulsaustausch statt findet, so daß im Ergebnis der von den Teilstrahlen mit gerissene Wetterstrom wesentlich größer als bei einem geschlossenen, d. h. einheitlichen Freistrahl ist. Durch diesen Effekt wird eine Verringerung der Eindringtiefe der Summe der Teilstrahlen von beispielsweise dem fünf fachen auf das dreifache der Wurzel aus dem Streckenquer schnitt erreicht, so daß von der Umkehrstelle des Freistrahles bis zur Ortsbrust ein etwa zweimal Wurzel aus dem Streckenquerschnitt langer Abschnitt verbleibt, in welchem die Entstaubung durch den manipulierten Freistrahl nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig wird der auf diese Weise verkürzte Streckenabschnitt mit einer sehr viel größeren Geschwindigkeit bewettert.The inventive method assumes that the division of those emerging from the fresh weather breeze Air on several partial jets between the partial jets in any case, spaces can be created at the beginning, in mitge the ambient air radially to the Luttenachse is torn and in this way into the beam core can arrive. This is the prerequisite for this created that on an overall larger beam upper intensive mass and momentum exchange instead takes place, so that the result of the partial beams with broken weather current much larger than one closed, d. H. uniform free jet is. By this effect will decrease the depth of penetration the sum of the partial beams of, for example, the five fold three times the root of the cross section cut reached so that from the reversal point of the free jet to to the face, about twice the root of the cross-section long section remains, in which the dedusting by the manipulated free jet is not impaired. At the same time the section of the route shortened in this way becomes a weathered at much greater speed.
Vorzugsweise verwirklicht man die Erfindung mit dem Merkmal des Anspruches 2, weil man durch die unbeein flußte Ausbreitung der Teilstrahlen den erwähnten Massen- und Impulsaustausch in den Teilstrahlen und der mitgerissenen Luft optimieren kann.The invention is preferably implemented with the Feature of claim 2, because one leg by the leg flowed the partial beams of the mentioned Mass and momentum exchange in the partial beams and entrained air can optimize.
Wenn man das Merkmal des Anspruches 1 verwirklicht, vermeidet man die bei der üblichen Anordnung der Frischwetterlutte in der Nähe des Streckenausbaus im Hinblick auf eine möglichst große Eindring tiefe angestrebte Abschirmung des Freistrahles und die damit ver bundene Verringerung des Massen- und Impulsaustausches, weil man die Teilstrahlen insgesamt mehr in die Streckenmitte verlegen kann.If one realizes the feature of claim 1, one avoids that with the usual arrangement of the fresh weather breeze nearby the expansion of the route with a view to the greatest possible penetration deep target shielding of the free jet and the ver tied reduction of mass and momentum exchange because one the partial beams can move more in the middle of the route.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich überall dort einsetzen, wo die Eindringtiefe von Freistrahlen verändert oder wo in einem Bereich bis zu etwa dem Dreifachen der Wurzel aus dem Streckenquerschnitt hinter der Ausblasöffnung eine besonders intensive Vermischung stattfinden soll.The device according to the invention can be used anywhere use where the penetration depth of free jets changes or where in an area up to about three times the root from the cross-section behind the exhaust opening a particularly intensive mixing should take place.
Verwirklicht man das Merkmal des Anspruches 5, so läßt sich zusätzlich die Größe der Öffnungen einstellen, aus denen die Teilstrahlen austreten.Realizing the feature of claim 5, so lets adjust the size of the openings where the partial rays emerge.
Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigtThe details, other features and other advantages the invention result from the following description Exercise of an embodiment with reference to the figures in the Drawing; it shows
Fig. 1 einen Streckenvortrieb der Ortsbrust und dem daran anschließenden Streckenabschnitt in abge brochener Darstellung im Längsschnitt und Fig. 1 shows a tunneling of the face and the adjacent section in abge broken representation in longitudinal section and
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung das Ausblasende der Frischwetterlutte des Streckenvortriebes nach Fig. 1. FIG. 2 is a perspective view of the blow-out end of the fresh-weather vent of the road jacking according to FIG. 1.
Gemäß der Darstellung endet eine blasende Frischwetter lutte 1 in einem Abstand von der Ortsbrust 2, welche dem Fünffachen der Wurzel aus dem Streckenquerschnitt entspricht. Das Ausblasende ist mit 3 bezeichnet. An dem Ausblasende sitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung 4, die im Ergebnis einen Strahlmanipulator darstellt. Je nach Stellung des Manipulators lassen sich mit diesem mehrere Teilstrahlen erzeugen, die als Freistrahlen insgesamt eine Ein dringtiefe von etwa dem Dreifachen der Wurzel aus dem Strecken querschnitt haben, oder es kann ein einziger Freistrahl zum Austritt gebracht werden, dessen Eindringtiefe dann dem Fünffachen der Wurzel aus dem Streckenquerschnitt entspricht.As shown, a blowing fresh weather ends 1 at a distance from the face 2 , which corresponds to five times the root of the cross-section of the route. The blow-out end is labeled 3 . At the blow-out end, the device 4 according to the invention sits, which as a result represents a beam manipulator. Depending on the position of the manipulator, several partial jets can be generated with it, which have a total penetration depth of about three times the root from the stretch, or a single free jet can be brought out, the penetration depth of which is five times the root corresponds to the cross-section of the route.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel befindet sich der Strahl manipulator 4 an dem ortsbrustseitigen Ende einer Lutte 5, die sich ihrerseits am Ende des Luttenstranges 13 befindet. Diese Wirbellutte hat mehrere Längsschlitze mit aerodynamisch geformten Be grenzungen, wodurch die mit gekrümmten Pfeilen angedeu teten Radialstrahlen anfangs gekrümmt verlaufen (soge nannter Coanda-Effekt) und eine Drallströmung erzeugen, die insbesondere die Streckenfirste frei von Grubengaskonzen trationen hält.According to the exemplary embodiment, the beam manipulator 4 is located at the end of a duct 5 on the face side, which is in turn at the end of the duct 13 . This vortex whip has several longitudinal slots with aerodynamically shaped borders, which means that the radial rays indicated by curved arrows are initially curved (so-called Coanda effect) and generate a swirl flow that keeps the section ridges, in particular, free of mine gas concentrations.
Der Streckenvortrieb, d. h. die Hereingewinnung des Gebirges im Streckenquerschnitt erfolgt mit einer Teilschnittmaschine 6 bekannter Bauart, die deshalb keiner näheren Erläuterung bedarf. Diese Teilschnittmaschine arbeitet jedoch mit einer Absaugeinrichtung zusammen, von der nur die saugend betrie bene Luttenleitung 7 dargestellt ist, welche hier im Bereich der Streckensohle 8 verlegt ist. Die Bewetterungsluft wird von dem ortsbrustseitigen Ende 9 dieser Leitung angesaugt.The tunneling, ie the extraction of the mountains in the cross-section of the route, is carried out with a partial cutting machine 6 of a known type, which therefore requires no further explanation. However, this partial cutting machine works together with a suction device, of which only the suction-operated ventilation line 7 is shown, which is laid here in the region of the route sole 8 . The ventilation air is sucked in from the face end 9 of this line.
Die Einzelheiten eines vereinfachten Strahlmanipulators gemäß der Erfindung sind aus der Darstellung der Fig. 2 ersichtlich. Hiernach ist auf das Ende der Wirbellutte 5 eine Scheibe 12 mit kreisförmiger Begrenzung aufgesetzt. Diese Scheibe weist drei Ausblasöffnungen 14-16 auf, wel che einen sektorförmigen Umriß aufweisen; die Öffnungen 15-16 sind bei Betrachtung im Uhrzeigersinn von der ihnen jeweils vorausgehenden Öffnung um gleiche Bogenwinkel versetzt angeordnet. Die Öffnung 16 ist jedoch um den doppelten Bogenwinkel im Gegenuhrzeigersinn gegenüber der Öffnung 14 versetzt angebracht. Dadurch entsteht ein verhältnismäßig großer, verschlossener Scheibensektor 17 unmittelbar neben dem allgemein mit 18 bezeichneten Streckenausbau infolge der Anordnung der blasenden Lutte in der Firste bzw. am rechten Streckenstoß 19.The details of a simplified beam manipulator according to the invention can be seen from the illustration in FIG. 2. Thereafter, a disc 12 with a circular boundary is placed on the end of the whorl 5 . This disc has three exhaust openings 14 - 16, wel che have a sector-shaped outline; the openings 15 - 16 are staggered when viewed clockwise from the respective preceding them opening to the same arc angle. However, the opening 16 is offset by twice the arc angle in the counterclockwise direction relative to the opening 14 . This results in a relatively large, closed pane sector 17 immediately next to the line extension generally designated 18 as a result of the arrangement of the blowing line in the roof or on the right line joint 19 .
Das hat zur Folge, daß die aus den Öffnungen 14-16 aus tretenden Teilstrahlen asymmetrisch zur Achse der blasen den Luttenleitung 3 und mehr zur Streckenmitte hin ver setzt angeordnet sind, so daß sie sich ohne stärkere Ab schirmung durch den Streckenstoß 19 ausbreiten können.As a result, the out of the openings 14 - 16 from outgoing partial rays asymmetrically to the axis of the blow the Luttenleitung 3 and more to the middle of the route are arranged ver, so that they can spread through the route joint 19 without stronger shielding.
Vor der Scheibe 12 sitzt ein Flügelrad 20, das im Grundriß nach einem sogenannten Andreaskreuz gestaltet ist und mit seinen Flügeln die sektorförmigen Öffnungen 14-16 über decken kann. Deswegen ist das Flügelrad auf einer Achse 21 drehbar und feststellbar gelagert, die durch den Mittelpunkt der Scheibe 12 verläuft. Je nach Einstellung des Flügelrades kann daher durch mindestens teilweise Abdeckung der Öffnungen 12-16 der Querschnitt der Teilstrahlen, die aus den Öff nungen 14-16 austreten, ein- bzw. verstellt werden.Before the disc 12 is seated an impeller 20 which is designed in plan view according to a so-called Andrew's cross and with its wings the sector-shaped openings 14-16 may cover about. Therefore, the impeller is rotatably and fixably mounted on an axis 21 which runs through the center of the disc 12 . Therefore, depending on the setting of the impeller of the openings can be obtained by at least partially cover 12 - 14 16, the cross section of the partial beams, the voltages from the Publ - exit 16, on or be adjusted.
Im Betrieb, d. h. bei der Hereingewinnung mit Hilfe der Teilschnittmaschine 6 ist der Strahlmanipulator 4 gemäß Fig. 2 eingestellt und auf dem ausblasenden Ende 3 der Lutte befestigt. Die Frischluft tritt dabei sowohl aus der Wirbellutte wie aus den Öffnungen 14-16 in axialen Teilstrahlen aus. Die Eindringtiefe dieser Teilstrahlen beträgt ca. das Dreifache der Wurzel aus dem Strecken querschnitt. In dem so bewetterten Streckenabschnitt ent steht eine Wetterströmung mit verhältnismäßig großen Ge schwindigkeiten und starker Turbulenz. Am Ende der gekennzeich neten Eindringtiefe verlangsamt sich die Wetterströmung jedoch so weit, daß das Ansaugen der staubhaltigen Wetter durch die Öffnung 9 der Luttenleitung 7 durch die in der beschrie benen Weise manipulierten Freistrahlen nicht behindert und somit eine einwandfreie Entstaubung gewährleistet werden kann.In operation, that is to say when extracting it with the aid of the partial cutting machine 6 , the beam manipulator 4 is set as shown in FIG. 2 and fastened on the blow-out end 3 of the duct. The fresh air occurs from both the Wirbellutte as from the openings 14 to 16 into axial partial beams. The penetration depth of these partial beams is approximately three times the root of the cross-section. In the section of the route that is weathered in this way, a weather current arises with relatively high speeds and strong turbulence. At the end of the marked penetration depth, however, the weather flow slows so far that the suction of the dusty weather through the opening 9 of the air duct 7 is not hindered by the free jets manipulated in the manner described, and thus a perfect dedusting can be guaranteed.
Sobald die Teilschnittmaschine 6 stillgesetzt wird, etwa weil die Ausbauarbeit durchzuführen ist, wird der Manipu lator 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel abgenommen. Dann tritt aus dem Ende 3 der blasenden Luttentour ein einheit licher Freistrahl aus, dessen Eindringtiefe dem Fünffachen der Wurzel aus dem Streckenquerschnitt entspricht. Die dann verstärkte Strömung an der Ortsbrust 2 ist unbedenk lich, weil bei stillgesetzter Teilschnittmaschine 6 kein Staub entsteht.As soon as the partial cutting machine 6 is stopped, for example because the removal work is to be carried out, the manipulator 4 is removed in accordance with the exemplary embodiment. Then a uniform free jet emerges from the end 3 of the blowing Luttentour, the penetration depth of which corresponds to five times the root of the cross-section of the route. The then increased flow at the face 2 is harmless Lich, because no dust is generated when the cutting machine 6 is stopped.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Verschluß des Strahlmanipulators, der aus der Scheibe 12 und dem Flügelrad 20 besteht, geteilt ausgebildet sein, so daß sich die Teile zum Öffnen des Ausblasquerschnittes z. B. nach innen klappen lassen. Die Steuerung des Verschlusses kann in gleicher Weise erfolgen wie dies bei den Absperr klappen üblich ist. Insbesondere kann man die Teilung des Verschlusses so durchführen, daß zwei gleiche Hälften ent stehen, die sich nach innen klappen lassen.Deviating from the illustrated embodiment, the closure of the jet manipulator, which consists of the disc 12 and the impeller 20 , can be divided, so that the parts for opening the blow-out cross section z. B. fold inwards. The control of the closure can be done in the same way as it is usual for the shut-off. In particular, one can carry out the division of the closure so that two equal halves are formed which can be folded inwards.
Die beschriebenen Strahlmanipulatoren 4 lassen sich überall dort einsetzen, wo die Eindringtiefe von Freistrahlen verän dert werden soll. Gemäß der Erfindung wird zwar auch eine inten sivere Wettervermischung auf der verkürzten Eindringtiefe er reicht, jedoch vor allem die Schaffung des Raumes 2 √ im Hinblick auf das Nichtbeeinträchtigen der Entstaubung gegen über dem Zustand mit offener Klappe bzw. gegenüber dem Zustand mit der verschlossenen Klappe die bessere Bewetterung in dem Bereich des manipulierten Freistrahles erzielt.The beam manipulators 4 described can be used wherever the penetration depth of free jets is to be changed. According to the invention, although an inten sivere weather mixing on the shortened penetration depth, it is sufficient, but above all the creation of the space 2 √ with regard to the non-interference with the dedusting compared to the state with the open flap or with respect to the state with the closed flap better ventilation in the area of the manipulated free jet achieved.
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