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Verfahren zur fortschreitenden unterirdischen Vergasung von Kohle
unter Verwendung eines ortsbeweglichen Schachtes Verfahren der unterirdischen Kohlenvergasung
sind bereits praktisch erprobt worden; man erhoffte sich davon zunächst die Nutzbarmachung
von Kohlenvörkommen ohne Bergbau. Bisher haben sich allerdings diese Erwartungen
nicht erfüllt. Es hat sich für eine regelmäßige Vergasung als unerläßlich erwiesen,
Strecken und Stollen unter Tage aufzufahren und außerdem, entsprechend den Fortschritten
der Vergasung, Bohrlöcher von der Tagesoberfläche in das Flöz zu treiben, um Verbrennungsluft
zuzuführen und die Verbrennungsgase abzuleiten. Auch das zusätzliche Niederbringen
von Bohrlöchern vermag aber noch keine Gewähr zu geben für ein gleichmäßiges Fortschreiten
der Vergasung, das für die Verwertbarkeit der gewonnenen Gase von entscheidender
Bedeu= tung ist. -Erfindungsgemäß soll nun die unterirdische Vergasung von Braunkohlenflözen
zu einem so zuverlässigen Verfahren gemacht werden, daß man sowohl die Richtung
der Vergasung wie auch die Qualität der Gase bestimmen kann. Das Mittel dazu ist
ein ortsbeweglicher Wetterschacht, der entsprechend der unterirdischen Vergasung
vorrückt. Erreicht wird die Ortsbeweglichkeit durch Zusammenbau des über Tage fahrbaren
Wetterschachts mit Vorrichtungen zur Beseitigung des durch geringe Festigkeit gekennzeichnetenAbraums
in der Breite des Schachtquerschnitts.
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Wenn es auch beim Abbau von Erzen bekanntgeworden ist, - ein Gerät
für die Gewinnung der Mineralien dadurch fahrbar zu machen, daß es mit einem Grabenbagger
zusammengebaut ist, der die dem Vorrücken entgegenstehenden Schichten wegräumt,
so fehlt der bekannten Ausführungsart doch das Merkmal eines verfahrbaien Schachtes
für die Förderung des abgebauten Minerals. Mithin ist die bekannte Anordnung auch
für die Unterbringung der Luft- und Gasführung
| innerhalb eine@s.verfahrJ),n Schachtes nicht |
| . - .. _ t, - |
geeignet. Nach einem bereits erfolgten ' orschlag wird der erfindungsgemäß
für die Gas-und Luftzuführung vorhandene Schacht bereits beim Abbau fester Mineralien
für die Unterbringung der Fördereinrichtungen für das gewonnene Mineral verwendet.
Aber auch bei diesem Vorschlag ist nicht daran gedacht, den verfahrbaren Schacht
für Führung von Luft und Gas bei der unterirdischen Kohlenvergasung zu verwenden.
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Um das Vorrücken des Wetterschachtes mit dem Fortschreiten der unterirdischen
Vergasung zu ermöglichen, kann beispielsweise der Abraum bis über Tage gefördert
werden durch Geräte an sich bekannter Art, um dann unmittelbar hinter dem Wetterschacht
wieder in den entstandenen Graben abgeworfen zu werden. Die Breite der Baggereimer
kann dabei geringer sein als die vordere Stirnfläche; die Eimerleiter ist deshalb
in diesem Falle seitlich verschiebbar. Der luftdichte Abschlüß des Grabens unmittelbar
hinter dem Wetterschacht ist besonders wichtig, weil das Eindringen von Luft oder
das Entweichen von Verbrennungsgasen außer durch den vorgesehenen Wetterschacht
unbedingt vermieden werden muß.
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Um beim Vorrücken das Ablösen der Schachtseitenwände zu erleichtern,
können sie in bekannter Weise eine veränderliche Vorspannung erhalten, durch die
der Querschnitt zeitweilig vermindert wird.
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Zweckmäßigerweise wird nun, insbesondere bei größerer Teufe, dem Schacht
ein Grundriß gegeben, der bei Vortrieb ein dauerndes selbsttätiges Lösen vom Deckgebirge
und damit eineAusnützung des Seitendruckes für die Vorwärtsbewegung des Schachtes
gewährleistet, und zwar dadurch, daß die Seitenwände des Schachtes spitzwinklig
nach dem Alten Mann hin zusammenlaufen.
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Man wird allerdings meist die Seitenwände nicht zusammenkommen lassen,
sondern eine senkrecht zur Vortriebsrichtung stehende gerade oder gewölbte Wand
errichten, so daß im Grundriß ein Keilstumpf entsteht, dessen breitere Stirnfläche
vorn an der Vortriebsfront liegt. Die Rückenwand kann ebenfalls eine Vorspannung
erhalten.
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Dieser keilstumpfförmige Grundriß hat einen günstigen Einfluß auf
die zum Vorwärtsbewegen der ganzen Anlage notwendige Irraft. Man kann durch geschickte
Wahl des Winkels erreichen, daß der rückwärtige Druck, der sich aus dem hinterfüllten
Deckgebirge ergibt, völlig ausreicht, um die ganze Anlage in gewünschter Richtung
vorwärts zu bewegen.
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Zwecks Ausnutzung des Gebirgsdrucks und der geringen Standfestigkeit
der Deckschichten zeigt die Abbildung verschiedene Formen des Schachtgrundrisses.
a und b stellt die eigentliche Keilform dar, c den Keilstumpf, d und e den Keilstumpf
mit veränderlichem Keilwinkel, f zeigt einen verschiebbaren Wetterschacht innerhalb
des keilstumpfförmigen Gehäuses, das hier aus verschiedenen ineinander schiebbaren
Einzelwänden besteht, g einen Keilstumpf mit abgerundeter Rückwand und parallelen
Wandteilen beiderseits des Abraumförderers. Sie verhüten ein vorzeitiges Zusammenfließen
des Grabens und beschränken das umzulagernde Deckgebirge auf den eigentlichen Querschnitt.
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Die Reibungsflächen am Gebirge sind am kleinsten, wenn der Schacht
senkrecht steht und auch das Abraumfördergerät senkrecht arbeitet. Bei sehr nachgiebigem
Deckgebirge wird man aber das Abraumfördergerät stärker nach vorn geneigt arbeiten
lassen und man wird den Seitenwänden Trapezform geben oder besondere Wandteile 8
von dreieckiger Form einfügen. Die Bildung eines Einsinktrichters, der über die
Breite des Schachtquerschnittes hinausgeht, wird durch die Wände oder Wandteile
8, die u. U. auch über das Abraumfördergerät hinausragen, verhindert.
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Die dadurch bedingte Vergrößerung der Reibungsflächen am Gebirge wird
vor allem bei größeren Teufen aufgewogen durch die Wirkung des Gebirgsdruckes auf
die Rückwand des Schachtes. Schließlich kann es zweckmäßig sein, die mit dem Schacht
fest verbundenen Seitenwände bis etwa zum Böschungswinkel des Abraums vorzuziehen.
Dann kann man die Arbeitsweise des Abraumförderers den im Tagebau verwendeten Geräten
weitgehend anpassen und beispielsweise Kratzbagger sowie auch die Schrägförderung
verwenden, die in der Regel wirtschaftlicher ist als Senkrechtförderung. Man, kann
dann schließlich auch den Abraumförderer über Tage aufstellen, also den Abraumförderer
von dem fahrbaren Schacht abtrennen und sogar absatzweise mit mehreren Abraumbaggern
arbeiten.
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Dann kann es zweckmäßig sein, nicht nur die Abraumförderung, sondern
auch den Gasschacht tonnlägig auszubilden.
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Die Ausführungsformen h und i kommen zur Anwendung bei stark
fließendem oder rolligem Gebirge, das nur schmale Schichten von größerer Festigkeit
enthält. Hier erfolgt die Beseitigung des Deckgebirges nicht durch Grabenbagger
oder ähnliche Abbaugeräte, sondern gemäß der Schnittzeichnung 1, nach der Schnittachse
S-S selbsttätig mit Hilfe ruhender 5 oder bewegter 6 Leitbleche, die auch die festeren
Schichten, die unter dem Druck des losen Materials stehen, mit herein-g e
winnen und so das ganze e Deckgehirge nach
hinten einem Abwärtsförderer
q. zuführen. Der an der vordexen Grabenfront weggenommene Abraum wird unmittelbar
bis in den durch Vergasung ausgekohlten Raum befördert und dient hier gewissermaßen
als Teilversatz. Dieses Verfahren erleichtert die Gewinnung des Abraumes. Das Wiederauffüllen
des Grabens hinter dem Wetterschacht wird überflüssig; durch die Eigenart der Schichten
schließt sich der Graben hinter dem vorgerückten Schacht von selbst wieder. Es wird
also eine maschinelle Bewegung des Abraumes fast völlig entbehrlich.
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Durch elektrisch gesteuerte Verschlußklappen 7 können die einzelnen
durch Leitbleche gebildeten Stockwerke in zweckmäßiger Reihenfolge zur Abraumförderung
herangezogen werden. Dadurch kann den verschiedenen Härten und Unterschieden in
der Lagerung des Deckgebirges Rechnung getragen werden, indem an der Vorderseite
das Deckgebirge in dem Maße und in der Richtung weggenommen wird, daß eine gleichmäßige
Vorwärtsbewegung der ganzen Anlage sichergestellt ist. In dem Schachtquerschnitt
liegt hinter der Baggeranlage i der Luftzufuhrkanal z, dahinter jener für die Abführung
der Brenngase 3. Der Brenngaskanal kann auch ganz von dem Luftkanal umgeben sein.
Luftzufuhr und Brenngasabführung erfolgen abwechselnd oder auch gleichzeitig. Die
Luftzuführung erstreckt sich unten nach beiden Seiten in das Flöz hinein. Bei Anwendung
eines Abwärtsförderers q. ist besondere Rücksicht darauf genommen, daß durch den
Kanal des Abwärtsförderers nicht Brenngas entweicht.
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Alle maschinellen Einrichtungen zur Bewegung des Abraumes, zum Hineinpressen
der Luft in das Flöz und das Absaugen der Brenngase können untergebracht werden
in einem Maschinenhaus über Tage; das auf Mehrfachgleisen oder auf Raupen läuft.
Das Maschinenhaus kann auch in Form einer Brücke ausgestaltet sein. An dem Maschinenhaus
hängt die Schachtanlage, sie ist von über Tage so weit verstellbar, daß die untere
Schachtöffnung von der Sohle bis zürn First des Flözes gehoben werden kann. Um auch
bei größeren Teufen ein Verkippen des Schachtes aus der Senkrechten durch den unten
wirkenden stärkeren Gebirgsdruck zu verhindern, können zusätzlich schwere Winden
angesetzt werden, die mit dem oberen Schachtende durch Trossen verbunden und im
rückwärtigen Felde verankert sind. Nach Maß des Vorrückens werden sie nachgelassen.
Dabei ist es ohne weiteres möglich, diese regulierende Kraft auch an anderen Stellen
anzusetzen.
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Es ergibt sich, daß diese neue Arbeitsweise vorzugsweise anwendbar
ist auf solche Braunkohlenvorkommen, die bereits im Tiefbau teilweise abgebaut worden
sind, bei denen also ein unterirdisches Grubengebäude vorhanden ist. Es ist entsprechend
dem Vergasungsplan zur Luft- und Gasführung vorzurichten. Hier kann u. U. auch ein
vorhandener fester Schacht zur Mitwirkung herangezogen werden. Aber auch für solche
Vorkommen, bei denen der früher betriebene Tiefbau vor der Erschöpfung des Kohlenvorrats
wegen Unwirtschaftlichkeit aufgegeben worden ist und wo in der Zwischenzeit das
vorhandene Grubengebäude nur teilweise zusammengestürzt ist, wird es in Frage kommen.
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Die beschriebenen Vorrichtungen können auch Anwendung finden bei der
Gewinnung von Mineralien unter sedimentären Schichten, indem dann in dem Schacht
an Stelle des Gas- und Luftkanals die erforderlichen Fördereinrichtungen untergebracht
werden.
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Um die unterirdische Vergasung der Braunkohle zu einem wirksamen Gewinnungsverfahren
auch bei bisher unverritzten Vorkommen zu machen, wird man sich zweckmäßigerweise
nicht auf einen Schacht mit den beschriebenen Kennzeichen beschränken, sondern mehrere
anwenden, die sich entsprechend dem aufgestellten Vergasungsplan in gegenseitiger
Abhängigkeit vorwärts be-,vegen. Es kann dann u. U. ein Teil der Schächte ausschließlich
die Luftzufuhr, der andere Teil die Abfuhr der Brenngase übernehmen. Das entscheidende
Mittel zur Führung der Vergasung ist dabei eine Verbindung der 'ein- und ausziehenden
Schächte durch Verbindungsrohre, die (durch Thermoelemente gesteuert) die Zufuhr
von Luft zu den einzelnen Abschnitten der Vergasungszone zu verändern gestatten.
Ein solches zunderfestes Luttenrohr zweckmäßigen Ouerschnitts, das auch um seine
Achse drehbar oder mit Hilfsantrieb ausgeführt werden könnte, hat in der Breite
verstellbare Schlitze, durch die die Luft in das Flöz eindringt. Die Schlitze werden,
je weiter entfernt von dem senkrechten Luftschacht, immer größer, entsprechend dem
absinkenden Druck.
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Mit dem Luftzufuhrschacht ist dieses Rohr fest verbunden, es erstreckt
sich der Kanal der Luftzufuhr also gewissermaßen waagerecht in das Flöz hinein.
Dem Gasabführungsschacht strömt das Brenngas jedoch nicht etwa durch das Luttenrohr
zu, sondern nur von außerhalb. Das Luttenrohr ist deshalb an dem Brenngasabführungsschacht
verschlossen, dort nur zum Zweck der sicheren Führung nachgiebig und lösbar befestigt.
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Das Luttenrohr wird durch entsprechende Anordnung der Schlitze gewissermaßen
auf der Sohle des Flözes entlang geführt. Ähnlich
wie man mit einem
Schneidbrenner Eisen durchschneiden kann, wird die der Vorwärtsbewegung entgegenstehende
Kohle weggebrannt, so daß das Luttenrohr immer von Kohle überdacht bleibt, die Hauptvergasung
also nicht vorn, sondern nach hinten, entgegen der Richtung des Vorrückens, liegt.
Dies hat den Zweck, ein Verschütten des Rohres durch hereinbrechende Schichten des
unbrennbaren Hangenden zu verhindern. Auf das Luttenrohr fallende Kohle wird durch
die Luft verbrannt; Hindernisse, wie z. B. fossile Baumstümpfe, werden durch Verstärkung
der Luftzufuhr oder durch Zusatz von Sauerstoff beseitigt. Erforderliche Meßgeräte
und Leitungen können im Zentrum des Rohres, also umkühlt von der Frischluft oder
in einer kühlenden Flüssigkeit, liegen.
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Je nach der Betriebsweise kann es zweckmäßig sein, die im Schachtquerschnitt
anstehende Kohle mit ähnlichen Fördergeräten wie sie für den Abraum- verwendet werden,
zutage zu bringen. Das Flöz wird dann gewissermaßen in einzelne Brandfelder eingeteilt,
die durch eine Wand aus unbrennbarem, verfülltem Deckgebirgsmaterial in Breite des
Schachtquerschnitts getrennt sind.
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Sofern nicht etwa das Grubengebäude bzw. feste Einbauten von Mauerwerk
usw. das Vorrücken des Luftzuführungsrohres behindern, oder wenn das vorhandene
Grubengebäude diese Art der Luftzuführung entbehrlich macht, können auch Grubenfelder,
in denen Tiefbau bereits betrieben wurde, mit mehreren fahrbaren Schächten zur Vergasung
in Angriff genommen «erden.