PL208252B1 - Trójkomorowy podajnik rurowy dla górnictwa podziemnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest trój komorowy podajnik rurowy dla górnictwa podziemnego, do wymiany wody kopalnianej lub wody ciepłej i wody świeżej lub zimnej i/lub do quasi ciągłego przenoszenia hydraulicznego materiałów stałych przez duże, liczące kilka tysięcy metrów różnice wysokości w górnictwie podziemnym.

Dotychczas znane jest, że w każdym odcinku głębi znajduje się, przygotowujący obieg chłodzący, trój komorowy podajnik rurowy, który zapewnia bezpośrednią i ciągłą wymianę pomiędzy wysokociśnieniowym obiegiem cieczy, umożliwiającym z jednej strony naziemne zasilanie wodą świeżą lub zimną albo klarowaną a z drugiej strony umożliwiającym transport wody kopalnianej lub ciepłej albo zawiesin i podziemnym, niskociśnieniowym obiegiem cieczy.

Taki trójkomorowy podajnik rurowy ujawniony został na przykład w DE 39 26 464 C2 lub DE 43 11 277 C2. Ciągłe, hydrauliczne przenoszenie przez duże wysokości, aby wymienić wymaganą w górnictwie podziemnym wodę zimną z powstają c ą w górnictwie podziemnym wodą ciepłą i dla przenoszenia bez trudności cieczy zawierających zawiesiny i materiały stałe, przy pomocy trój komorowego podajnika rurowego osiągnięto przez to, że organy odcinające znajdujące się na końcach komór umożliwiają, przez odpowiednie włączanie, ciągłe napełnianie i przenoszenie.

Ciągłe zwiększanie się głębokości wydobycia (np. do 4000 m) o wyższych temperaturach górotworu i wzrastająca ilość miejsc wydobycia o większych długościach wybierania i podwyższonym przetwarzaniem energii dla transportu i wydobycia, warunkują znacząco wyższą wydajność chłodniczą, która jest uzyskiwana w centralnym urządzeniu chłodniczym na powierzchni ziemi. Ze względu na warunki, których należy dotrzymać dla przewodów szybowych, które można wykonywać maksymalnie tylko do ciśnienia 160 MPa, co odpowiada granicznej wartości około 1300 m głębokości, trójkomorowe podajniki rurowe śluzują wodę zimną i ciepłą na każdej głębokości lub stopniu w bardzo dużych basenach wody zimnej i ciepłej. Mają one pojemność, przykładowo, 10 000 m³, co niesie ze sobą wysokie nakłady na wykonanie i utrzymanie, Z basenów ciepła i zimna woda jest transportowana przy pomocy pomp do następnego odcinka poziomu głębokości lub stopnia, przez przewody szybowe, aby tam zostać znów wyśluzowana. Po osiągnięciu ostatecznej głębi, przykładowo 4000 m, następuje chłodzenie miejsc pracy. Pomijając znaczące nakłady, na skutek śluzowania dochodzi jeszcze do tego to, że woda zimna w basenie wody zimnej ociepla się, a woda ciepła w basenie wody ciepłej ochładza się. Wymaga to dla koniecznej wydajności chłodniczej odpowiednio wyższego wkładu energii.

Celem wynalazku jest stworzenie podajnika rurowego trój komorowego opisanego rodzaju bez wymienionych wad, zwłaszcza charakteryzującego się zmniejszonym zapotrzebowaniem na energię i nakł ady eksploatacyjne.

Trójkomorowy podajnik rurowy do wymiany wody kopalnianej lub wody ciepłej i wody świeżej lub zimnej i/lub do quasi ciągłego przenoszenia hydraulicznego materiałów stałych przez duże, liczące kilka tysięcy metrów różnice wysokości w górnictwie podziemnym, do czego w każdym odcinku głębi znajduje się przygotowujący obieg chłodzący trójkomorowy podajnik rurowy, który zapewnia bezpośrednią i ciągłą wymianę pomiędzy wysokociśnieniowym obiegiem cieczy, umożliwiającym z jednej strony naziemne zasilanie wodą świeżą lub zimną albo klarowaną i z drugiej strony umożliwiającym przenoszenie wody kopalnianej lub ciepłej albo osadów i podziemnym, niskociśnieniowym obiegiem cieczy, charakteryzuje się według wynalazku tym, że znajdujące się na każdym poziomie głębokości trójkomorowe podajniki rurowe są ukształtowane z włączonymi w szereg, zamkniętymi obiegami chłodzenia, przy czym przewód niskociśnieniowy znajdującego się każdorazowo z przodu trójkomorowego podajnika rurowego przyłączony jest do przewodu szybowego o wzrastającym wysokim ciśnieniu następnego trójkomorowego podajnika rurowego.

Korzystnie, po każdym trójkomorowym podajniku rurowym przewidziany jest na jego stronie wody zimnej i wody ciepłej zawór bezpieczeństwa, przy czym zwłaszcza na każdym poziomie głębokości podajnik ma włączony równolegle trójkomorowy podajnik rurowy.

W rozwiązaniu według wynalazku, dzięki zwarciu trójkomorowych podajników rurowych znajdujących się na dużych głębokościach lub każdorazowych głębiach, w których na każdym poziomie głębokości korzystnie również mogą być przewidziane równolegle włączone trójkomorowe podajniki rurowe, można osiągnąć to, że woda zimna dla chłodzenia miejsc pracy może być dostarczona również do głębokich kopalń przez rurowe przewody szybowe bez pośredniego śluzowania. Jednocześnie, w obiegu powrotnym ogrzana woda, po dokonaniu chłodzenia, również bez poś redniego śluzowania, jest dostarczana znowu do ponownego chłodzenia na powierzchnię. Znane, dobre termiczne

PL 208 252 B1 współczynniki sprawności trój komorowych podajników rurowych można, więc wykorzystać, aby dostarczyć wodę zimną lub ciepłą, prawie bez strat, na duże głębokości. Dotyczy to również znanych dobrych hydraulicznych współczynników sprawności dla transportowania wody ciepłej z małą energią pomp na powierzchnię dla ponownego chłodzenia.

Za szczególnie korzystne należy jednak uważać, że dostarczona bez śluzowania na duże głębokości woda zimna, w stosunku do dotychczasowych urządzeń, przy około 2600 m jest do dyspozycji dla chłodzenia z temperaturą o około 2° chłodniejszą. W stosunku do dotychczasowych urządzeń jest, więc osiągnięty potencjał chłodzenia aż do 11% wyższy dla chłodzenia podziemnych miejsc eksploatacji. W zakładach lub miejscach wydobycia sięgających do 4000 m, sumuje się ten zysk na około 22%, albo można osiągnąć takie same temperatury jak w dotychczasowych urządzeniach ze znacznie mniejszym wkładem energii.

Dzięki temu, że po każdym trójkomorowym podajniku rurowym przewidziany jest na jego stronie wody zimnej i wody ciepłej zawór bezpieczeństwa można osiągnąć stałe niższe ciśnienie po każdym trójkomorowym podajniku rurowym, ponieważ zawory bezpieczeństwa mogą odprowadzić planową wodę wyrównującą ciśnienie lub ewentualne przecieki zaworów.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w oparciu o przykłady wykonania uwidocznione na schematycznym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia trójkomorowy podajnik rurowy z połączonymi ze sobą obiegami cieczy wysokociśnieniowej i niskociśnieniowej; fig. 2 instalację należącą do stanu techniki z trójkomorowymi podajnikami rurowymi leżącymi na różnych głębiach (głębokościach) w zastosowaniu do duż ych głębokości, z wyśluzowywaniem wody zimnej lub ciepłej; i fig. 3 - układ według fig. 2 zgodnych z wynalazkiem, włączonych w szereg, zamkniętych obiegów chłodzących, kolejnych trójkomorowych podajników rurowych.

Fig. 1 przedstawia trójkomorowy podajnik rurowy 1 z jego trzema komorami 2, 3 i 4. Jest on tak umieszczony i ukształtowany, że może łączyć w ciągłej i bezpośredniej wymianie obieg wysokociśnieniowy HD i obieg niskociśnieniowy ND, aby, z jednej strony, transportować wodę świeżą lub zimną z obszaru naziemnego do podziemnego i, z drugiej strony, wodę kopalnianą lub wodę ciepłą transportować z obszaru podziemnego do obszaru naziemnego.

Woda świeża lub zimna jest przy tym doprowadzana z obszaru naziemnego 5 przez przewód wysokociśnieniowy 6 do obszaru podziemnego 7 i do komór 2, 3, 4 trójkomorowego podajnika rurowego 1. Powiększanie i zmniejszanie ciśnienia w komorach 2, 3 i 4 trójkomorowego podajnika rurowego 1 podejmują organy odcinające 8 do 11, przyporządkowane po jednym do każdej komory i częściowo współpracują ze służącymi do ich sterowania (niepokazanymi) łącznikami i przyrządami.

Woda kopalniana lub ciepła doprowadzana jest przewodem niskociśnieniowym wody kopalnianej 14 do komór 2, 3 i 4 trójkomorowego podajnika rurowego 1 w przeciwprądzie względem wody świeżej lub zimnej. Ponieważ przez trój komorowy podajnik rurowy 1 ma miejsce ciągłe napełnianie komór 2 do 4 lub ciągły transport, przewidziany został centralny układ sterowania, w którym sygnały z członów czasowych i/lub integratorów s ą wyzwalane przez manometry stykowe, jak również przez wyłączniki krańcowe organów odcinających 8 i 11 sterowaniem nadążnym.

Podczas gdy komora 2 przenosi wodę kopalnianą lub ciepłą przez przewód wysokociśnieniowy 16 wody kopalnianej do obszaru naziemnego, komora 3 jest napełniana wodą kopalnianą lub ciepłą. Komora 4, odwrotnie, jest napełniona wodą zimną i znajduje się w gotowości do napełnienia woda kopalnianą lub ciepłą.

Woda świeża lub zimna wyprowadzona z komór 2, 3, i 4 trójkomorowego podajnika rurowego 1 do obszaru niskociśnieniowego ND dostaje się przez przewód niskociśnieniowy 17 wody świeżej do odbiornika.

Fig. 2 przedstawia zastosowanie dwóch opisanych wyżej trójkomorowych podajników rurowych 1a i 1b w obszarze podziemnym o dużych różnicach wysokości, tu o pierwszym poziomie głębokości I na głębokości 1300 m i drugim poziomie głębokości II na głębokości 2600 m, do których mogą przylegać następne poziomy głębokości, jak to uwidoczniono przy pomocy oznaczenia III. Zwykle, na każdym odcinku jednego poziomu głębokości, po stronie wody zimnej K i po stronie wody ciepłej W, przewidywano basen wody zimnej 12 i basen wody ciepłej 13 dla śluzowania wody świeżej wprowadzonej z górnego trójkomorowego podajnika rurowego la do następnego trójkomorowego podajnika rurowego 1b lub dla wody kopalnianej zawróconej z dolnego trój komorowego podajnika rurowego 1b do górnego trój komorowego podajnika rurowego 1a i dalej, do znajdującego się w obszarze naziemnym, zaznaczonego schematycznie, centralnego urządzenia chłodniczego 15. W celu wyprowadzenia z basenu wody zimnej 12 do dolnego, nastę pnego trójkomorowego podajnika rurowego 1b, po stronie

PL 208 252 B1 wody zimnej K, tak samo jak w celu zawracania wody kopalnianej po stronie wody ciepłej W, włączone są pompy 18.

Fig. 3 przedstawia na przykładzie dwóch trójkomorowych podajników rurowych 1a lub 1b, sposób pracy bez wymaganych na poziomach głębokości I (lub II, III...n) basenów wody zimnej i ciepłej (por. fig. 2).

Trójkomorowe podajniki rurowe 1a, 1b, 1...n są tu nawet ukształtowane z włączonymi w szereg, zamkniętymi obiegami chłodzenia zarówno na stronie wody zimnej K jak i na stronie wody ciepłej W. Do tego woda świeża wyprowadzona z ostatniej komory 4 przechodzi na stronie wody zimnej K przez przewód niskociśnieniowy 17 bezpośrednio do przewodu szybowego 19 prowadzącego do następnego trójkomorowego podajnika rurowego 1b, w którym to przewodzie do następnego poziomu głębokości II znowu narasta wysokie ciśnienie uwarunkowane układem, tak, że ten przewód szybowy następnie znowu jest przyłączany, jako przewód wysokociśnieniowy 6, do następnego trójkomorowego podajnika rurowego 1b.

Na stronie wody ciepłej W woda kopalniana wpływająca przy pomocy pompy 18 do przewodu niskociśnieniowego 14 i stamtąd do poszczególnych komór trójkomorowego podajnika rurowego, dostaje się z górnej komory 2 do przewodu szybowego 20 prowadzącego do góry o wysokim ciśnieniu 16. Pompa 18 znajdująca się na odcinku poziomu głębokości I na stronie wody ciepłej W, tłoczy wodę kopalnianą do komór 2 do 4 górnego trójkomorowego podajnika rurowego 1a. Stamtąd woda kopalniana dostaje się do urządzenia chłodniczego 15, w którym to celu przed nim włączona jest w przewód wysokociśnieniowy 16 pompa 18.

Po trójkomorowym podajniku rurowym 1a lub 1b, zarówno po stronie wody zimnej K jak i stronie wody ciepłej W są w przewodach zintegrowane zawory bezpieczeństwa 21a lub 21b. Zawory bezpieczeństwa 21a, 21b gwarantują stale niskie ciśnienie po każdym trójkomorowym podajniku rurowym 1a lub 1b lub 1..n i jednocześnie odprowadzają planową wodę wyrównującą ciśnienie i ewentualnie nieznaczne przecieki zaworów.

Wykonanie ze zwartymi ze sobą trójkomorowymi podajnikami rurowymi 1a, 1b, 1..n umożliwia to, że wodę zimną lub świeżą można dostarczyć do głębokich kopalni bez pośredniego wyśluzowania i na odwrót, wodę ogrzaną lub kopalnianą po przeprowadzonym chłodzeniu można przetransportować do trójkomorowych podajników rurowych, również bez pośredniego ponownego śluzowania, dla powrotnego chłodzenia do urządzenia chłodniczego 15 na powierzchnię. Zimna i ciepła woda jest w ten sposób wymieniana bezpośrednio z pierwotnych obiegów chłodzących trójkomorowych podajników rurowych 1a i 1b lub 1b i 1a z włączeniem zaworów bezpieczeństwa 21a, 21b.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Trójkomorowy podajnik rurowy dla górnictwa podziemnego, do wymiany wody kopalnianej lub wody ciepłej i wody świeżej lub zimnej i/lub do quasi ciągłego przenoszenia hydraulicznego materiałów stałych przez duże, liczące kilka tysięcy metrów różnice wysokości w górnictwie podziemnym, do czego w każdym odcinku głębi znajduje się przygotowujący obieg chłodzący trójkomorowy podajnik rurowy, który zapewnia bezpośrednią i ciągłą wymianę pomiędzy wysokociśnieniowym obiegiem cieczy, umożliwiającym z jednej strony naziemne zasilanie wodą świeżą lub zimną albo klarowaną i z drugiej strony umożliwiającym przenoszenie wody kopalnianej lub ciepłej albo osadów i podziemnym, niskociśnieniowym obiegiem cieczy, znamienny tym, że znajdujące się na każdym poziomie głębokości (I, II, III...n) trójkomorowe podajniki rurowe (1a, 1b, 1...n) są ukształtowane z włączonymi w szereg, zamkniętymi obiegami chłodzenia, przy czym przewód niskociśnieniowy (17) znajdującego się każdorazowo z przodu trójkomorowego podajnika rurowego (1a) przyłączony jest do przewodu szybowego (19, 20) o wzrastającym wysokim ciśnieniu następnego trójkomorowego podajnika rurowego (1b, 1..,n).
2. 2. Trójkomorowy podajnik według zastrz. 1, znamienny tym, że po każdym trójkomorowym podajniku rurowym (1a, 1b, 1...n) przewidziany jest na jego stronie wody zimnej i wody ciepłej (K, W) zawór bezpieczeństwa (21a, 21b).
3. 3. Trójkomorowy podajnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że na każdym poziomie głębokości (I, II, III..n) ma włączony równolegle trójkomorowy podajnik rurowy (1a, 1a; 1b, 1b; 1...n).