DE3541886A1

DE3541886A1 - Verfahren zur verminderung der zuendgefahr beim vortrieb von strecken in bergbaulichen untertagebetrieben

Info

Publication number: DE3541886A1
Application number: DE19853541886
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Paurat; Roland Dipl Ing Paurat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1985-11-27
Publication date: 1987-06-19
Also published as: DE3541886C2; GB2183696A; GB8628125D0

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Verminderung der Zündgefahr beim Vortrieb von Strecken in bergbaulichen Untertagebetrieben mit Hilfe einer Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine, die zumindest ein mit Schneidmeißeln besetztes Schrämaggregat aufweist, wobei ein Wasser/Luft-Gemisch aus Düsen zerstäubt und die freigeschnittene Ortsbrust im Bereich des Schrämaggregates mit dem gebildeten Nebel beaufschlagt wird.

Derartige Schrämaggregate, die auch als Schneidaggregate bezeichnet werden, besitzen im allgemeinen einen größten Durchmesser von etwa 450 bis 1600 mm bei einer axialen, von Schneidmeißeln besetztetn Länge von 500 bis 1500 mm. Die Schneidmeißeln sind längs einer Schraubenlinie auf einem entsprechenden Steg angeordnet. Das Schrämaggregat kann als pilzförmiger Schrämkopf ausgebildet und koaxial zur Achse eines aufundnieder sowie horizontal schwenkbaren Schrämarmes auf diesem aufgesetzt sein. In einer anderen Ausführungsform ist das Schrämaggregat in Form einer Schrämwalze ausgebildet, die in einem orthogonal zum Schrämarm stehenden Ausleger gelagert und aufundnieder bewegbar angeordnet ist.

Im Rahmen der bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen (DE-PS 19 35 886) wird Wasser mit Luft aus nichtstationären, sondern mit dem Schrämaggregat rotierenden, Düsen zerstäubt. Hierbei handelt es sich um eine Einzelmeißelbedüsung. Jedem Schneidmeißel ist eine Düse zugeordnet. Der aus den Düsen austretende Zerstäubungsstrahl ist auf die Schneidspur, und zwar auf eine Stelle unmittelbar hinter dem Schneidmeißel, gerichtet.

Die Zündung von Grubengas beim Arbeiten einer Teilschnitt- Streckenvortriebsmaschine des beschriebenen Aufbaus ist ein sehr komplexes Phänomen. Es versteht sich, daß eine Zündung nur erfolgen kann, wenn ein zündfähiges Gemisch vorliegt und wenn in das zündfähige Gemisch eine zumindest der Zündenergie entsprechende Energie eingetragen wird. Im übrigen gehen aber in ganz entscheidendem Maße die geometrischen und thermodynamischen Randbedingungen und die aerodynamischen Verhältnisse ein. Es ist daher verständlich, daß es bisher nicht gelungen ist, die Zündung von Grubengas umfassend und sicher zu beschreiben. Es sind lediglich Regeln aufgestellt worden, die aus der praktischen Arbeit mit Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschinen abgeleitet wurden. Nach der gängigen Lehrmeinung sind Kühlmaßnahmen am Schneidmeißel und in der Schneidspur unmittelbar hinter dem Schneidmeißel erforderlich. Als unbedingt notwendig wird es erachtet, das Kühlwasser auf kürzestem Wege in die Schneidspur zu bringen. Die Wassermenge und die Position der Düsen wird so gewählt, daß Funken abgelöscht und die Schneidspur in einem Abstand von etwa 3 cm hinter dem Schneidmeißel gekühlt wird (vgl. "Glückauf-Forschungshefte", 1980, Seiten 17 bis 21).

Die im Rahmen der bekannten Maßnahmen vorgesehene Einzelmeißelbedüsung ist konstruktiv sehr aufwendig. Hinzu kommt eine außerordentliche große Gefahr der Verschmutzung der Düsen, da diese im unmittelbaren Arbeitsbereich der Schneidmeißel angeordnet sind. Um die Betriebssicherheit der Düsen aufrechtzuerhalten, wird daher oft mit hohem Druck zerstäubt. Bezogen auf einen Schneidmeißel wird mit großen Wassermengen gearbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß auf einfache Weise die Zündung von Grubengas verhindert wird. Dabei soll unter allen Betriebsbedingungen der Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine eine hohe Betriebssicherheit erreichbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Wasser/Luft- Gemisch aus stationären, maschinenfesten Düsen mit Abstand von dem Schrämaggregat zerstäubt wird, und zwar unter Bildung eines Sprühnebels mit einem Tropfenspektrum zwischen 1 und 100 qm, wobei der Sprühnebel durch eine an die Zahl der Schneidmeißel angepaßte Wassermenge von 0,2 bis 0,5 l/min je in Eingriff mit der Ortsbrust befindlichem Schneidmeißel hergestellt wird,
und daß die aus den Düsen austretenden Zerstäubungsstrahlen auf das Schrämaggregat gerichtet werden, und zwar vorzugsweise in Bewegungsrichtung der Schneidmeißel. - Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt keine Einzelmeißelbedüsung und wird der Zerstäubungsstrahl nicht auf die Schneidspur in der Ortsbrust gerichtet. Vielmehr wird ein gleichmäßiger Sprühnebel erzeugt und sind die Zerstäubungsstrahlen auf das Schrämaggregat gerichtet. Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, daß bei der Zerstäubung von Wasser mit Luft ein Sprühnebel erzeugt wird, der durch die Rotation des Schrämaggregates eingezogen wird. Dabei wird überraschenderweise in der Schneidspur und darüber hinaus ein zündungshemmendes Klima gebildet, sofern die erfindungsgemäßen Parameter eingehalten werden. Die Transportwendel tragen dazu bei. Vorzugsweise wird der Sprühnebel mit einer Luftmenge von 0,2 bis 1 m³/min je Schneidmeißel gebildet und das Wasser/Luft-Gemisch mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 25 bis 35 m/sec im Düsenquerschnitt zerstäubt.

Die Anordnung der Düsen ist abhängig von der Ausführungsform der Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine. Bei einer Ausführungsform mit aufundnieder sowie horizontal schwenkbarem Schrämarm und pilzförmig ausgebildetem Schrämkopf mit Transportwendel, auf die Schneidmeißel aufgesetzt sind, sind die Düsen in einem Düsenring angeordnet, der den Schrämarm umfaßt und an dem Schrämarm befestigt ist. Bei einer anderen Ausführungsform der Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine mit aufundnieder bewegbarem Ausleger und darin gelagerter Schrämwalze, ebenfalls mit Transportwendel und auf die Transportwendel aufgesetzten Schneidmeißeln, sind die Düsen in einer Düsenleiste angeordnet, die sich längs der Schrämwalze erstreckt und an dem Ausleger befestigt ist. Zweckmäßigerweise ist die Düsenleiste gabelförmig ausgebildet und ist ein erster Düsenleistenabschnitt oberhalb der Schrämwalze sowie ein zweiter Düsenleistenabschnitt unterhalb der Schrämwalze angeordnet. Je nachdem, ob die Schrämwalze unterschlächtig oder oberschlächtig arbeitet, erfolgt die Zerstäubung mit den Düsen der einen oder anderen Düsenleiste.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei Verwirklichung der Lehre der Erfindung bei einer Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine des beschriebenen Aufbaus mit ausreichender Sicherheit eine Zündung von Grubengas verhindert wird, und zwar ohne konstruktiv aufwendige Einzelmeißelbedüsung. Die Düsen sind mit Abstand von den Schneidmeißeln angeordnet und befinden sich somit nicht im unmittelbaren Arbeitsbereich der Schneidmeißel. Ihre Verschmutzungsanfälligkeit ist daher gering. Dies läßt die Verwendung kleiner Düsendurchmesser und die Zerstäubung mit geringem Druck zu. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Sprühnebel erzeugt, durch den im Bereich der Schneidspur und darüber hinaus ein zündungshemmendes Klima hergestellt wird. Überraschenderweise breitet sich, positiv beeinflußt durch die Transportwendel und die darauf angeordneten Schneidmeißel, auch im Umfeld des Schrämaggregates ein Klima aus, welches eine Zündung des Grubengases verhindert. Dieser Klimaraum erstreckt sich von der Ortsbrust bis zu der hinter dem Schrämaggregat stehenden Staubwand, die durch die Anordnung der Lutten festgelegt ist. Infolge dieses Klimaraumes besteht eine große Betriebssicherheit, auch dann, wenn das Grubengas aus sogenannten Bläsern austritt, was in grubengasführenden geologischen Schichten häufig der Fall ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 die erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung an einer Teilschnitt- Streckenvortriebsmaschine, und zwar in einer Ausführungsform mit aufundnieder sowie horizontal schwenkbarem Schrämarm und pilzförmig ausgebildetem Schrämkopf, in der Seitenansicht,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerstäubungsvorrichtung für eine Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine mit aufundnieder bewegbarem Ausleger und darin gelagerter Schrämwalze, in der Seitenansicht.

In Fig. 1 erkennt man eine Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine 1, die ein Raupenfahrwerk 2, einen Drehturm 3, einen aufundnieder sowie horizontal schwenkbaren Schärmarm 4 und ein als pilzförmigen Schrämkopf 5 mit Transportwendel 6 ausgebildetes Schrämaggregat aufweist. Die Transportwendel 6 ist mit zumindest 30 Schneidmeißeln 7 besetzt, die sich am größten mit einer Schnittgeschwindigkeit von 0,5 bis 4 m/sec, vorzugsweise von 2 bis 3 m/sec, bewegen und in der Ortsbrust 8 beim Hereingewinnen von Gestein und Kohle Schneidspuren 9 erzeugen. Am vorderen Ende des Schrämarmes 4 ist ein Düsenring 10 angeordnet, auf dessen Umfang eine Mehrzahl von Düsen 11 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Durch diese Düsen 11 wird ein Wasser/ Luft-Gemisch unter einem atmosphären Überdruck von 1 bis 2 bar zerstäubt. Das Wasser/Luft-Gemisch wird durch die Leitung 12 dem Düsenring zugeführt. Der aus den Düsen 11 austretende Zerstäubungsstrahl 13 ist auf den Schrämkopf 5 gerichtet. Die Zerstäubung erfolgt unter Bildung eines Sprühnebels mit einem Tropfenspektrum zwischen 1 und 100 µm, wobei der Sprühnebel durch eine an die Zahl der Schneidmeißel 7 angepaßte Wassermenge von 0,2 bis 0,5 l/min je Schneidmeißel hergestellt wird.

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung in einer Ausführungsform für ein als Schrämwalze 14 ausgebildetes Schrämaggregat. Die Schrämwalze 14 ist in einem, hier nur angedeuteten, aufundnieder bewegbaren Ausleger 15 gelagert. Auf ihrem Umfang besitzt die Schrämwalze eine Transportwendel 6, auf die Schneidmeißel 7 aufgesetzt sind. Die Schrämwalze schneidet in die Ortsbrust 8 ein, wobei eine Schneidspur 9 erzeugt wird. Die Düsen 11 der erfindungsgemäßen Zerstäubungsvorrichtung sind in einer Düsenleiste 16 angeordnet, die sich längs der Schrämwalze erstreckt und an dem Ausleger befestigt ist. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Düsenleiste 16 gabelförmig ausgebildet und besitzt einen Düsenleistenabschnitt 16 a oberhalb der Schrämwalze 14 sowie einen weiteren Düsenleistenabschnitt 16 b unterhalb der Schrämwalze. Das Wasser/Luft-Gemisch wird durch die Leitung 12 der Zerstäubungsvorrichtung zugeführt. Die aus den Düsen austretenden Zerstäubungsstrahlen 13 sind auf die Schrämwalze 14 gerichtet.

Claims

1. Verfahren zur Verminderung der Zündgefahr beim Vortrieb von Strecken in bergbaulichen Untertagebetrieben mit Hilfe einer Teilschnitt- Streckenvortriebsmaschine, die zumindest ein mit Schneidmeißeln besetztes Schrämaggregat aufweist, wobei ein Wasser/Luft-Gemisch aus Düsen zerstäubt und die freigeschnittene Ortsbrust im Bereich des Schrämaggregates mit dem gebildeten Nebel beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Wasser-Luft- Gemisch aus stationären, maschinenfesten Düsen (11) mit Abstand von dem Schrämaggregat (5, 14) zerstäubt wird, und zwar unter Bildung eines Sprühnebels mit einem Tropfenspektrum zwischen 1 und 100 µm, wobei der Sprühnebel durch eine an die Zahl der Schneidmeißel (7) angepaßte Wassermenge von 0,2 bis 0,5 l/min je in Eingriff mit der Ortsbrust befindlichem Schneidmeißel hergestellt wird,
und daß die aus den Düsen (11) austretenden Zerstäubungsstrahlen (13) auf das Schrämaggregat (5, 14) gerichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel mit einer Luftmenge von 0,2 bis 1 m³/min je Schneidmeißel gebildet und das Wasser/Luft-Gemisch mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 25 bis 35 m/sec im Düsenquerschnitt zerstäubt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2 in einer Ausführungsform für eine Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine , - mit aufundnieder sowie horizontal schwenkbarem Schrämarm und pilzförmig ausgebildetetem Schrämkopf mit Transportwendel und auf die Transportwendel aufgesetzten Schneidmeißeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11) in einem Düsenring (10) angeordnet sind,der den Schrämarm (4) umfaßt und an dem Schrämarm (4) befestigt ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2 in einer Ausführungsform für eine Teilschnitt-Streckenvortriebsmaschine , - mit aufundnieder bewegbarem Ausleger, zumindest einer daran quer angeordneten Schrämwalze mit Transportwendel und auf die Transportwendel aufgesetzten Schneidmeißeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11) in einer Düsenleiste (16) angeordnet sind, die sich längs der Schrämwalze (14) erstreckt und an dem Ausleger (15) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenleiste (16) gabelförmig ausgebildet ist und ein erster Düsenleistenabschnitt (16 a) oberhalb der Schrämwalze (14) sowie ein zweiter Düsenleistenabschnitt (16 b) unterhalb der Schrämwalze (14) angeordnet ist.