DE3520774A1

DE3520774A1 - Method and apparatus for cooling the atmosphere of an underground excavation

Info

Publication number: DE3520774A1
Application number: DE19853520774
Authority: DE
Inventors: Andrzej Prof. Dr.-Ing.habil. Gleiwitz/Gliwice Frycz; Kornel Dipl.-Ing.-Mech. Gleiwitz/Gliwice Olender; Edward Dipl.-Ing.-Mech. Katowitz/Katowice Rozmus; Wojciech Dipl.-Ing.-Mech. Katowitz/Katowice Skoczynski; Wojciech Dipl.-Ing.-Mech. Rybnik Skolik; Jan Dipl.-Ing.-Bergmann Leszczyny Spyra; Helmut Dipl.-Ing.-Bergmann Ziegler
Original assignee: CT KT MASZYN GORNICZYCH KOMAG
Current assignee: CT KT MASZYN GORNICZYCH KOMAG
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1986-12-11

Abstract

The invention of a method for cooling the atmosphere of an underground excavation is based on the utilisation of the hydraulic medium used to drive the equipment in the working space as a heat-dissipating agent. For this purpose, the hydraulic medium is cooled in the container from which it is drawn. The cooling is effected by means of ice, in particular with the use of dry ice. The apparatus used for this method is used in working spaces where high temperatures prevail. Located in the roof caps are the containers connected in series via which the medium drawn from the container is delivered by means of a separate pump and the lines. The medium in the container can be cooled down by means of the refrigeration set. Therefore the container is set up in the air flow coming out of the working space.

Description

Verfahren und Einrichung zur Kühlung Process and device for cooling

der Atmosphäre eines unterirdischen Gruben raums Beschreibung Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Kühlung der Atmosphäre eines Grubenraums, insbesondere eines Strebraumes durch Wärmeabfuhr aus dem Strebraum unter Anwendung einer Kühlflüssigkeit. Gegenstand dieser Erfindung ist weiterhin die Einrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens. the atmosphere of an underground mine room Description Subject This invention is a method for cooling the atmosphere of a mine room, in particular a face area by heat dissipation from the face area using a coolant. This invention also relates to the device to use this procedure.

Bekannt ist das Verfahren zur Kühlung einer Atmosphäre des unterirdischen Grubenraumes an Hand der Benutzung zu diesem Zweck eines Luftstrahles, unter dessen Einwirkung dieser Grubenraum belüftet wird. Der Grundsatz der Führung eines Abbauraumes unter Anwendung des vollmechanischen Strebbausystems beruht auf der Tatsache, daß an beiden Enden des Strebs Flözstrecken, welche parallel gegeneinander gelagert sind und zu welchen der Strebraum sich in transversaler Lage befindet, geführt werden. Es entsteht in diesem Zusammenhang ein System dreier miteinander verbundener Kanäle. In diesen Kanälen findet eine Luftdurchströmung erzwungener Natur statt und im Falle wenn die Temperatur im Abbauraum zu hoch ist, wird die Grenze, bei welcher die menschliche Arbeit im Abbauraum zu mühselig wird, überschritten. In diesem Falle wird die dem Strebraum zugeführte Luft vorzeitig gekühlt.The method for cooling an atmosphere of the underground is known Pit room on the basis of the use for this purpose of an air jet, under which Action this pit space is ventilated. The principle of managing a mining area using the fully mechanical longwall system is based on the fact that seams at both ends of the longwall, which are parallel to each other and to which the longwall is in a transverse position. In this context, a system of three interconnected channels is created. In these channels, air flow of a forced nature takes place and in the event if the temperature in the mining room is too high, the limit at which the human Work in the mining area becomes too cumbersome, exceeded. In this case the dem Air supplied to the face area is prematurely cooled.

Dieses Verfahren wird verwirklicht, indem in der Flözstrecke eine Kühleinrichtung angebracht wird, d.h. in der Strecke durch welche die frische Luft dem Strebraum zugeführt wird. Dank dieser Tatsache wird der Strebraum mit kühlerer Luft versorgt. This process is implemented by installing a Cooling device is placed, i.e. in the route through which the fresh air is fed to the face. Thanks to this, the longwall space becomes cooler with it Air supplied.

Nachteil der bekannten Kühlungsmethode ist der sich ändernde und mit der Zeit entstehende ziemlich große Abstand des Kühlungsaggregats vom Strebraum, wobei sich dieser Abstand stufenweise mit dem Fortschritt des Strebraums infolge der Kohlenförderung aus dem Flöz vergrößert. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die in der Kühlungsanlage gekühlte Luft, welche über einen langen Streckenabschnitt hinweg muß, nur die Wärme von dem Streckengestein auf, so daß die Temperatur der Kühl luft beim Eingang in den Strebraum höher als erwünscht ist. Demzufolge müßte entweder im Aggregat die Luft bis auf eine entsprechend niedrigere Temperatur herabgekühlt, oder die Menge der durchgedrückten Luft erhöht werden. In jedem dieser Fälle bedeutet das einen höheren Energieaufwand.The disadvantage of the known cooling method is the changing and with the cooling unit is at a fairly large distance from the face, which is due to the time, This distance increases gradually with the advancement of the face as a result the coal extraction from the seam increased. At this point, the in the Cooling system cooled air, which over a long stretch of road must, only the heat from the route rock on, so that the temperature of the cooling air at the entrance to the face is higher than desired. So either would have to the air in the unit is cooled down to a correspondingly lower temperature, or the amount of air forced through can be increased. In each of these cases means that requires a higher expenditure of energy.

Ziel dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Kühlung der Atmosphäre im unterirdischen Abbauraum in Zechen, welches den Verbrauch zusätzlicher Energiemengen im Laufe des Strebfortschritts nicht erfordern würde.The aim of this invention is a method for cooling the atmosphere in the underground mining area in collieries, which reduces the consumption of additional amounts of energy would not require in the course of the longwall advance.

Dieses Ziel wurde durch die Kühlung der Luft direkt im Strebraum erreicht und zwar durch die Verwertung der hydraulischen Flüssigkeit, welche der Versorgung der im Abbauraum installierten bergmännischen Anlagen dient und welches Medium für die Wärmeabfuhr aus dem Strebraum ausgenutzt wird. Dies wird durch die Abkühlung dieses Mediums im Behälter vollbracht, aus welchem es durch die Pumpe geschöpft und weiter durch jene zu den einzelnen Empfängern im Streb gefördert wird. Insbesondere wird dies durch die periodische Zugabe von Eis , eines künstlich vereisten Kohlendioxids, welcher Trockeneis genannt wird, in das hydraulische Medium im Behälter erreicht. Die Abkühlung des hydraulischen Mediums im Behälter erfolgt ebenfalls mit Hilfe einer Kältemaschine, deren Wärmeentnahmeelement mit dem Behälter verbunden ist, wobei in jedem dieser Fälle der Behälter mit dem hydraulischen Medium in der Strecke gelegen ist, durch welche die verbrauchte Luft aus dem Strebraum herausströmt. Die Einrichtung zur Anwendung dieser Methode beinhaltet Wärmeaustauscher in Form von mit dem hydraulischen Medium ausgefüllten Kammern, welche in den Hangendkappen des Grubenausbausystems untergebracht sind. In spezieller Ausführung sind diese Wärmeaustauscher aus den Wänden des Kastenprofils der Kappen hergestellt worden und bilden eine integrale Einheit mit diesen Hangendkappen. Die Wärmeaustauscher sind miteinander durch Leitungen verbunden, und der erste Austauscher, welcher streckenseitig in der Kappe angeordnet ist und über welchen die frische Luft strömt, ist mit der das Medium aus dem Behälter schöpfenden Pumpe mittels einer Leitung verbunden. Der letzte von den Wärmeaustauschern, untergebracht in der Kappe bei der Strecke, durch welchen die verbrauchte Luft aus dem Strebraum herausströmt, ist mit dem Behälter des hydraulischen Mediums verbunden und dient als Abflußleitung.This goal was achieved by cooling the air directly in the face namely through the utilization of the hydraulic fluid, which is the supply the mining equipment installed in the mining area and which medium is used for the heat dissipation from the face is used. This is done by cooling down this medium is accomplished in the container, from which it is scooped by the pump and is further promoted by them to the individual recipients in the face. In particular this is achieved through the periodic addition of ice, an artificially iced carbon dioxide, which is called dry ice, reaches the hydraulic medium in the container. The hydraulic medium in the tank is also cooled with the aid a refrigeration machine, the heat extraction element of which is connected to the container, in each of these cases the container with the hydraulic medium in the route is located, through which the stale air flows out of the face. the Device for applying this method involves heat exchangers in the form of chambers filled with the hydraulic medium, which are located in the hanging end caps of the Pit lining system are housed. These heat exchangers are specially designed made from the walls of the box section of the caps and form an integral Unity with these hanging end caps. The heat exchangers are connected to each other by pipes connected, and the first exchanger, which is arranged on the track side in the cap is and over which the fresh air flows, is with that of the medium from the container scooping pump connected by means of a line. The last of the heat exchangers, housed in the cap at the route through which the stale air is from flows out of the face is connected to the container of the hydraulic medium and serves as a drain pipe.

Der Gegenstand der Erfindung am Beispiel der Anwendung der Methode und am Beispiel der Herstellung der Einrichtung wird an Hand einer Zeichnung dargestellt, auf welcher die Draufsicht des Strebraums gezeigt wird, wobei Bild 1 die Hauptinstallation und Bild 2 die Installation mit Zusatzpumpe veranschaulicht.The object of the invention using the example of the application of the method and using the example of the manufacture of the device is shown on the basis of a drawing, on which the top view of the walling room is shown, with picture 1 being the main installation and Figure 2 illustrates the installation with an additional pump.

Die Flözstrecken 1 und 2 wurden parallel zueinander hergestellt.Seam stretches 1 and 2 were built parallel to one another.

Zwischen den Strecken 1 und 2 befindet sich der Strebraum mit der Abbaufront 3. In den Strebraum wurde der Grubenausbau eingebracht, welcher aus den Ausbaueinheiten 4 besteht. In der Flözstrecke 2 wurde die Kammer 5 hergestellt, in welcher der Behälter 6 mit dem hydraulischen Medium aufgestellt wurde. Das Aggregat 7 ist mit dem Behälter 6 verbunden, aus welchem es das Medium schöpft und dieses zum Leitungspaar 8, welches die Ausbaueinheit 4 versorgt, befördert. Eine der Leitungen 8 ist die Druckleitung, die andere hingegen erfüllt die Rolle der Abflußleitung. In der Kammer 5 überdies ist das Kühlaggregat 9 installiert, dessen Kühlelement 10 im Behälter 6 steckt.Between the routes 1 and 2 is the longwall space with the Mining front 3. The pit lining, which consists of the Expansion units 4 consists. Chamber 5 was constructed in seam section 2, in which the container 6 was set up with the hydraulic medium. The aggregate 7 is connected to the container 6, from which it scoops the medium and this to the line pair 8, which supplies the expansion unit 4, promoted. One of the lines 8 is the pressure pipe, while the other is the drain pipe. In the chamber 5, moreover, the cooling unit 9 is installed, its cooling element 10 is in the container 6.

Dieses prinzipielle Schema der Kühleinrichtung hat in seiner besonderen Ausführung, welche in Bild 1 dargestellt ist, eine Druckleitung 8a, durch welche das hydraulische Medium dem Verteilersystem 15 zugeführt wird, welches vor der Ausbaueinheit 4a seitens der durch die Strecke 1 zum Abbauraum zuströmenden Luft, angebracht ist.This basic scheme of the cooling device has in its special Execution, which is shown in Figure 1, a pressure line 8a, through which the hydraulic medium is fed to the distribution system 15, which is located in front of the expansion unit 4a on the part of the air flowing through the section 1 to the excavation space is attached.

Das Verteilersystem 15 verteilt den Strahl des hydraulischen Mediums, indem einer der Strahlen der die Mechanismen des Ausbausystems versorgenden zentralen Leitung 14 zugeleitet wird. Das Medium aus der Einheit 4b kehrt in den Behälter 6 über eine der Leitungen 8 zurück. Der zweite Strahl wird der Hauptleitung 14a zugeführt, welche die in den Hangendkappen der Ausbaueinheiten 4a, 4, 4b untergebrachten Wärmeaustauscher versorgt. Aus den Wärmeaustauschern fließt das hydraulische Medium in den Behälter 6 über die zweite der Leitungen 8 heraus. In Fällen, wenn der Abbauraum einer besonders intensiven Kühlung bedarf, wird das in Bild 2 dargestellte System verwendet, in welchem der Kreislauf des Kühlungsmittels von dem der Versorgung der Mechanismen, insbesondere der Ausbaueinheit dienendem Kreislauf, getrennt ist. Dem Behälter 5 wird die Zusatzpumpe 11 nachgeschaltet, welche mit den Leitungen 12 und 13 verbunden ist. Die Leitung 13 ist eine Druckleitung, deren zweites Ende der Ausbaueinheit 4a zugeführt ist, welche sich von der Seite der Flözstrecke 1 befindet und die Wärmeaustauscher über die Zentralleitung 14a versorgt. Die Leitung 12 ist eine Abflußleitung. Sie ist mit der Ausbaueinheit 4b verbunden, die flözstreckenseitig 2 angeordnet ist. Die Mechanismen der Ausbaueinheit werden aus dem Aggregat 7 versorgt. Zwischen den einzelnen Ausbaueinheiten 4 befinden sich die Leitungen 14, welche mit den Ausbaueinheiten 4a, 4, 4b zwecks Versorgung der Mechanismen verbunden sind. Dem Strebraum wird die frische Luft über die Flözstrecke 1 zugeführt. Die verbrauchte Luft strömt aus dem Abbau raum durch die Flözstrecke 2 heraus.The distribution system 15 distributes the jet of hydraulic medium, by placing one of the beams from the central ones supplying the mechanisms of the extension system Line 14 is fed. The medium from the unit 4b returns to the container 6 back via one of the lines 8. The second beam becomes the main line 14a supplied, which are housed in the hanging end caps of the expansion units 4a, 4, 4b Heat exchanger supplied. The hydraulic medium flows out of the heat exchangers into the container 6 via the second of the lines 8 out. In cases when the dismantling space requires particularly intensive cooling, the system shown in Figure 2 used, in which the circuit of the coolant differs from that of the supply of the Mechanisms, in particular the expansion unit serving circuit, is separated. To the Container 5, the additional pump 11 is connected downstream, which with the lines 12 and 13 is connected. The line 13 is a pressure line, the second end of which is the expansion unit 4a, which is located from the side of the seam path 1, and the heat exchanger Supplied via the central line 14a. The line 12 is a drain line. she is connected to the expansion unit 4b, which is arranged on the seam section side 2. The mechanisms of the expansion unit are supplied from the unit 7. Between individual expansion units 4 are the lines 14, which with the expansion units 4a, 4, 4b are connected to supply the mechanisms. The face will be the fresh air is supplied via seam section 1. The used air flows out of the Extraction space through seam section 2.

Die Methode laut Erfindung beruht auf der Wärmeabfuhr aus dem Strebraum durch Ausnutzung zu diesem Zweck des hydraulischen Mediums für die Versorgung der Ausbaumechanismen, welches in diesem Falle gleichzeitig als Medium für den Wärmetransport aus dem Abbauraum verwendet wird. Die Verwirklichung dieser Methode beruht auf der Übernahme der Wärme aus dem im Behälter 6 sich befindenden hydraulischen Medium. Die Wärmeabnahme aus dem Medium im Behälter 6 erfolgt insbesondere durch die Hereinschüttung von Eis in den Behälter 6 oder durch Belegen des Behälters 6 mit Eis. Zu diesem Zweck wird erfolgreich gefrorenes Kohlendioxid, auch Trockeneis in dieser Form genannt, verwendet. Das im Behälter 6 abgekühlte hydraulische Medium wird durch das Aggregat 7 über die eine der Leitungen 8a zu den hydraulischen Elementen gefördert, welche Bestandteil der Ausbaueinheiten 4, 4a, 4b sind. Das die hydraulischen Elemente der Ausbaueinheit ausfüllende hydraulische Medium übernimmt die Wärme von der Umgebung im Strebraum, und transportiert diese Wärme dann zum Behälter 6, wo sie vom Medium übernommen wird. Bei hohen im Strebraum herrschenden Temperaturen wird eine entwickelte Form der Einrichtung für die Abkühlung der Strebraumatmosphäre verwendet. Hauptelemente dieser Einrichtung sind Behälter, welche in den Hangendkappen der Ausbaueinheiten 4, 4a, 4b untergebracht sind. Die Pumpe des Aggregats 7 fördert das aus dem Behälter 6 geschöpfte hydraulische Medium, wo es auch abgekühlt wurde, diesen Behältern zu. Das Medium wird dem Behälter in der Ausbaueinheit 4a, die am nächsten zur Flözstrecke 1 aufgestellt ist über welche die frische Luft strömt, zugeführt. Der Behälter in der Ausbaueinheit 4a ist über die Leitung 14a mit dem Behälter in der Ausbaueinheit 4 welche mit der Ausbaueinheit 4a benachbart ist, verbunden. Dieselben Verbindungen bestehen zwischen den Behältern in allen nächstfolgenden Ausbaueinheiten 4 bis zur Ausbaueinheit 4b, wodurch die Behälter in allen Ausbaueinheiten eine Reihe bilden, durch welche das hydraulische Medium fließt. Das über die Behälter in den Ausbaueinheiten fließende Medium übernimmt die Wärme aus der Atmosphäre des Abbauraumes und über die Leitung 8 in den Behälter 6, herunterfließend, transportiert es die Wärmeenergie in diesen Behälter. Im Behälter 6 wird die Wärme abgenommen, was entweder durch die Abkühlung des Mediums mit Eis geschieht, oder durch die Abnahme der Wärme vom Medium mit Hilfe des Kältesatzes 9, dessen Kühlelement 10 sich im Behälter 6 befindet. In diesem Falle übergibt der Kältesatz 9 die aus dem Medium im Behälter 6 übernommene Wärme der Umgebung.The method according to the invention is based on the dissipation of heat from the face by utilizing for this purpose the hydraulic medium for the supply of the Expansion mechanisms, which in this case also act as a medium for heat transport from the mining area is used. The realization of this method is based on the Transfer of the heat from the hydraulic medium in the container 6. The heat is removed from the medium in the container 6 in particular by pouring it into it of ice in the container 6 or by covering the container 6 with ice. To this Purpose is successfully frozen carbon dioxide, also called dry ice in this form, used. The hydraulic medium cooled in the container 6 is passed through the unit 7 promoted via one of the lines 8a to the hydraulic elements, which Part of the expansion units 4, 4a, 4b are. That the hydraulic elements of the The hydraulic medium filling the expansion unit takes on the heat from the surroundings in the longwall, and then transports this heat to the container 6, where it is removed from the medium is taken over. At high temperatures in the face, one is developed Form of device used for cooling the atmosphere of the face wall. Main elements of this facility are containers which are in the hanging end caps of the expansion units 4, 4a, 4b are housed. The pump of the unit 7 conveys this out of the container 6 scooped hydraulic medium, where it was also cooled, to these containers. The medium is in the tank in the expansion unit 4a, which is closest to the seam section 1 is set up through which the fresh air flows, supplied. The container in the expansion unit 4a is via the line 14a with the container in the expansion unit 4, which is adjacent to the expansion unit 4a, connected. Same connections exist between the containers in all subsequent expansion units 4 to Expansion unit 4b, whereby the containers in all expansion units form a row, through which the hydraulic medium flows. That via the containers in the expansion units flowing medium takes over the heat from the atmosphere of the mining room and flowing down via the line 8 into the container 6, it transports the Thermal energy in this container. In the container 6, the heat is removed, which is either happens by cooling the medium with ice, or by the decrease in heat from the medium with the aid of the refrigeration unit 9, the cooling element 10 of which is located in the container 6 is located. In this case, the refrigeration unit 9 transfers the from the medium in the container 6 heat taken from the surroundings.

Aus diesem Grund ist es von wesentlicher Bedeutung, daß der Kältesatz 9 und der Behälter 6 sowie das Pumpenaggregat 7 im aus dem Abbauraum herausströmenden Luftstrom angebracht werden, und zwar, daß die diese Einrichtungen beinhaltende Kammer 6 in der Flözstrecke 2 untergebracht wird, durch welche die Luft herausströmt. Die Behälter in den Kappen der Ausbaueinheiten sind in Form von Heizkörpern ausgelegt und in die Ausbaukappen einmontiert worden; sie können aber auch als integraler Bestandteil der Kappe ausgebildet sein, wodurch die Bleche der Kappe gleichzeitig die Wände des Behälters sind.For this reason it is essential that the refrigeration unit 9 and the container 6 as well as the pump assembly 7 in the flowing out of the mining space Air flow are attached, namely that that these facilities including Chamber 6 is housed in the seam section 2, through which the air flows out. The containers in the caps of the expansion units are designed in the form of radiators and installed in the expansion caps; but they can also be considered integral Be part of the cap, whereby the sheets of the cap at the same time the walls of the container are.

In Abbauräumen mit besonders hohen Temperaturen wird die im Bild 2 dargestellte Installation verwendet, wo für die Versorgung mit hydraulischem Medium der Mechanismen der Ausbaueinheiten 4c, 4, 4b das Aggregat 7 herangezogen wird. Die Wärmeaustauscher hingegen werden durch die Zusatzpumpe 11 gespeist, welche das Medium gleichfalls aus dem Behälter 6 schöpft. Dies ermöglicht einen Durchfluß des kühlen Mediums durch die Wärmeaustauscher in den Ausbaueinheiten und dadurch eine Erhöhung der Kühlungsintensität der Abbauraumatmosphäre.In mining rooms with particularly high temperatures, the in Figure 2 The installation shown is used where for the supply of hydraulic medium the mechanisms of the expansion units 4c, 4, 4b, the unit 7 is used. The heat exchangers, however, are fed by the additional pump 11, which the Medium also scoops from the container 6. This enables a flow of the cool medium through the heat exchanger in the expansion units and thereby a Increase in the cooling intensity of the extraction space atmosphere.

- Leer0eite -- Leer0eite -

Claims

Method and device for cooling the atmosphere an underground mine room 1. Procedure for cooling an underground mining room, in particular a longwall space, by removing the heat from the mining space with the help of a cooling liquid, thereby g e k e n n n -z e i c h n e t, that this is for the supply the hydraulic medium used in the mining facilities installed in the mining area is cooled in a container, from which this hydraulic medium by a it is scooped to the recipients conveying pump, the container with the hydraulic medium is set up in the route through which the consumed Air flows out of the face.

2. A method for cooling according to claim 1, thereby g e -k e n It should be noted that ice is poured into the hydraulic medium in the container.

3. A method for cooling according to claim 2, thereby g e -k e n n e i n e t that carbon dioxide, also known as dry ice, frozen as ice, is used.

4. A method for cooling according to claim 1, thereby g e -k e n It is not stated that the hydraulic medium in the container is carried out with the aid of a refrigeration machine is cooled, the heat-absorbing element of which with the container of the medium connected is.

5. Device for cooling the atmosphere of a mining room, g e k This is indicated by chambers filled with hydraulic medium and heat exchangers housed in the caps of the mining system: wherein These heat exchangers are connected in series with one another via lines and the heat exchangers in the first expansion unit in the dismantling room and the heat exchangers in the last Expansion unit in the dismantling room via lines with the hydraulic from the tank Medium scooping pump unit are connected, whereby the container is cooled and including the pump unit in the flow of the used ones flowing out of the face Air is set up.

6. Device according to claim 5, thereby g e k e n n z e i c h -nest that the heat exchanger is formed from the walls of the cap and its integral Are whole.

7. Device according to claim 5 or 6, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that with the line conveying the hydraulic medium the heat exchanger which is located in the hanging end cap closest to the side of the Face room with incoming fresh air is located, and the last heat exchanger with the drain line is connected.