DE4442004C1 - Verfahren zur Klimatisierung eines Gewinnungsstrebs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung eines Gewinnungsstrebs zwischen einer Wetterstrecke, durch welche die Wetter zuströmen, und einer Förderstrecke, über die die verbrauchten Wetter wieder abströmen, in bergbauli­ chen Untertagebetrieben des Steinkohlenbergbaus, insbesonde­ re in Untertagebetrieben großer Teufe. - In einem Gewin­ nungsstreb arbeiten eine Gewinnungsmaschine für das Herein­ gewinnen der Kohle und ein Förderer zum Abfördern der her­ eingewonnenen Kohle zur Förderstrecke hin. Der Grubenraum wird mit Hilfe von Schreitausbaugestellen aufgehalten, die nach Maßgabe des fortschreitenden Abbaus nachgeführt werden.

In bergbaulichen Untertagebetrieben nimmt bekanntlich die Temperatur aus geothermischen Gründen mit zunehmender Teufe zu. Im übrigen weisen die Wetter in einem Gewinnungsstreb eine verhältnismäßig hohe relative Luftfeuchtigkeit auf, was insbesondere dann der Fall ist, wenn mit sogenannter Stoß­ tränkung gearbeitet wird. Bei der Stoßtränkung wird Hoch­ druckwasser in den Kohlenstoß eingeführt, um die Staub­ bildung beim Hereingewinnen der Kohle zu unterdrücken. Hohe Temperatur und hohe relative Luftfeuchtigkeit in einem Ge­ winnungsstreb beeinträchtigen erheblich die Arbeitsbedingun­ gen in dem Gewinnungsstreb.

Um die Arbeitsbedingungen in dem Gewinnungsstreb zu verbes­ sern, ist es bekannt, den Gewinnungsstreb zu bewettern. Dar­ unter versteht man, daß Frischluft von über Tage über ge­ eignete Einrichtungen und gekühlt durch Wetterkühler in den Gewinnungsstreb eingeleitet wird. Befindet sich der Gewin­ nungsstreb in großer Teufe, so liegt die Temperatur dieser Wetter bei der Einführung in den Gewinnungsstreb bei etwa 30°C. Die relative Luftfeuchtigkeit dieser Wetter ist schon bei Einführung in den Gewinnungsstreb störend hoch und steigt im Streb durch Feuchtigkeitsaufnahme auf 80% und mehr an. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn mit Stoß­ tränkung gearbeitet wird. Die insoweit bekannten Maßnahmen bewirken folglich zwar eine Kühlung, können aber wegen der ungesteuerten und dadurch hohen Luftfeuchtigkeit nicht als Klimatisierung bezeichnet werden. Die erreichten Verbes­ serungen der Arbeitsbedingungen genügen, jedenfalls in großer Teufe, den Anforderungen nicht mehr.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Gewinnungsstreb des Steinkohlenbergbaus zu klimatisieren, worunter eine die Arbeitsbedingungen beachtlich verbessernde Einstellung der Wettertemperatur und der relativen Luft­ feuchtigkeit in den Wettern verstanden wird. Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Klimatisierung eines Gewinnungsstrebs zwischen einer Wetterstrecke, durch welche die Wetter zuströmen, und einer Förderstrecke, über die die verbrauchten Wetter ab­ strömen, in bergbaulichen Untertagebetrieben des Stein­ kohlenbergbaus, insbesondere in Untertagebetrieben großer Teufe, mit den folgenden Verfahrensstufen:

• 1.1) In der Wetterstrecke werden die zuströmenden Wetter zuerst durch einen mit Wasser gekühlten Wetter-Vor­ kühler geführt und auf eine Vorkühl-Temperatur bis zu 12°C gekühlt,
• 1.2) die gemäß Verfahrensstufe 1.1) vorgekühlten Wetter werden danach durch einen mit Eis gekühlten Wetter- Tiefkühler geführt und auf eine Endkühltemperatur im Bereich von 3 bis 10°C, vorzugsweise von etwa 50°C heruntergekühlt, wobei Kondenswasser entsteht und die relative Luftfeuchtigkeit auf etwa 100% ansteigt,
• 1.3) in Verbindung mit der Verfahrensstufe 1.2) wird mit Hilfe eines Wasserabscheiders das Kondenswasser abgeschieden,
• 1.4) die auf Endkühltemperatur gekühlten und von Kondens­ wasser weitgehend befreiten Wetter werden bei Einfüh­ rung in den Gewinnungsstreb durch die geothermischen Verhältnisse im Gewinnungsstreb und die im Gewin­ nungsstreb strömenden Strebwetter auf eine für den Gewinnungsstreb vorgegebene Arbeitstemperatur von bis etwa 20°C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 35% oder weniger eingestellt und dadurch wird der Gewinnungsstreb klimatisiert,

wobei der Wetter-Tiefkühler von einem Kühlmittel durchströmt wird, welches aus einer Fluid-Feineis-Mischung besteht, deren Eisanteil im Wetter-Tiefkühler schmilzt, wobei der Wetter-Vorkühler von dem Fluid durchströmt wird, welches den Wetter-Tiefkühler verläßt, und wobei das Fluid, welches den Wetter-Vorkühler verläßt, in eine Eismaschine mit zugeordne­ tem Kälteerzeuger eingeführt wird, in der die Fluid-Feineis- Mischung wiederhergestellt und aus der sie in den Wetter- Tiefkühler wiedereingeführt wird. Die Erfindung erreicht auf diese Weise die Einstellung der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit in dem Strebbetrieb und damit eine Klimatisierung, die die Arbeitsbedingungen beachtlich verbessert.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß mit Hilfe der be­ schriebenen zweistufigen Kühlung mit Vorkühlung und Endküh­ lung eine Kühlung der strömenden Wetter auf eine sehr tiefe Temperatur erreicht werden kann, wobei durch Kondensation das in den zuströmenden Wettern enthaltene Wasser ausfällt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese auf eine sehr tiefe Temperatur gekühlten Wetter, die eine Luftfeuch­ tigkeit von 100% aufweisen, eingeführt in den Gewinnungs­ streb dort nichtsdestoweniger eine Klimatisierung bewirken, weil die im Gewinnungsstreb unvermeidbare Erwärmung dieser Wetter eine Reduzierung der relativen Luftfeuchtigkeit be­ wirkt und folglich angenehme Arbeitsbedingungen schafft. In dem Merkmal 1.4) des Patentanspruches 1 liegt eine Abstim­ mungsregel in bezug auf die Mengenströme bzw. die Volumen der in den Gewinnungsstreb eintretenden, auf Endtemperatur gekühlten, und von Kondenswasser befreiten Wetter einerseits und der im Streb stehenden oder strömenden Wetter anderer­ seits. Es versteht sich, daß auch die Temperatur der gekühl­ ten Wetter steuerbar ist. Die Abstimmung nimmt der Fachmann unter Berücksichtigung der geothermischen Verhältnisse und unter Berücksichtigung der Einflüsse, die gegebenenfalls aus der Stoßtränkung resultieren, ohne Schwierigkeiten vor.

Ist der Gewinnungsstreb nicht zu lang, so erreicht man über die gesamte Streblänge durch die beschriebenen Maßnahmen eine ausreichende Klimatisierung und angenehme Arbeits­ bedingungen. In der Ausführungsform für die Klimatisierung eines als Langstreb ausgeführten Gewinnungsstrebs lehrt die Erfindung, daß, an der Wetterstrecke beginnend, ein Ab­ schnitt des Gewinnungsstrebs nach Maßgabe der Verfahrens­ stufen 1.1) bis 1.4) klimatisiert wird, bis die relative Luftfeuchtigkeit in Längsrichtung des Gewinnungsstrebs zur Förderstrecke hin etwa 70% erreicht, wobei im Anschluß daran zur Förderstrecke hin der verbleibende Abschnitt des Gewinnungsstrebs mit Hilfe von mit einer Fluid-Feineis-Mi­ schung gekühlten Gebläsekühlern und/oder Wirbelrohrkühlern, die z. B. in die Ausbaugestelle eingebaut sind, klimatisiert wird.

Im allgemeinen wird man sowohl die Vorkühlung als auch die Endkühlung in der Wetterstrecke durchführen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Schema eines Gewinnungsstrebs, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren klimatisiert wird, in der Draufsicht.

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab einen Wetter-Tiefkühler aus dem Gegenstand der Fig. 2 im Schnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Gewinnungsstreb 1 ist zwischen einer Wetterstrecke 2 und einer Förderstrecke 3 angeordnet. Durch die Wetterstrecke 2 strömen die Wetter dem Gewinnungs­ streb 1 zu. Über die Förderstrecke 3 strömen die verbrauch­ ten Wetter wieder ab. Es handelt sich um einen bergbaulichen Untertagebetrieb des Steinkohlenbergbaus in großer Teufe.

Man erkennt in der Wetterstrecke 2 zunächst einen mit Wasser gekühlten Wetter-Vorkühler 4 und außerdem einen mit Eis ge­ kühlten Wetter-Tiefkühler 5. In der Wetterstrecke 2 werden die zuströmenden Wetter zuerst durch den Wetter-Vorkühler 4 geführt und dadurch auf die angegebene Vorkühltemperatur ge­ kühlt. Die vorgekühlten Wetter gelangen in den Wetter-Tief­ kühler 5 und werden dort auf eine Endkühltemperatur im Be­ reich von 3°C bis 10°C, vorzugsweise von etwa 5°C, herun­ tergekühlt. Dabei entsteht Kondenswasser und die relative Luftfeuchtigkeit liegt bei etwa 100°C. Das Kondenswasser wird mit Hilfe eines Wasserabscheiders 6 abgeschieden.

Man entnimmt aus der Fig. 1, daß die gekühlten Wetter mit ihrer Endtemperatur in den Gewinnungsstreb 1 eintreten. Bei der Einführung und durch die Einführung in den Gewinnungs­ streb 1 werden die auf Endtemperatur gekühlten Wetter durch die geothermischen Verhältnisse im Gewinnungsstreb 1 und durch die im Gewinnungsstreb strömenden Strebwetter auf die für den Streb vorgegebene Arbeitstemperatur mit der angege­ benen relativen Luftfeuchtigkeit eingestellt und durch diese Maßnahme wird der Gewinnungsstreb 1 klimatisiert. Die be­ triebsmäßige Einstellung im einzelnen führt der Fachmann ohne weiteres aus, zumal die dazu erforderlichen Aggregate an sich bekannt sind.

Die Fig. 2 zeigt zwei mögliche Ausführungsformen eines Wetter-Tiefkühlers 5. Links in der Fig. 2 erkennt man, daß der Wetter-Tiefkühler 5 mit den Wetterführungsrohren 5a von einem Kühlmittel 7 durchströmt wird, welches aus einer Fluid-Feineis-Mischung besteht, deren Eisanteil im Wetter- Tiefkühler 5 schmilzt oder praktisch vollständig schmilzt. Der Wetter-Vorkühler 4 wird von dem Fluid 8 durchströmt, welches den Wetter-Tiefkühler 5 verläßt. Das Fluid 9, wel­ ches den Wetter-Vorkühler 4 verläßt, wird in eine nicht gezeichnete Eismaschine mit Kälteerzeuger eingeführt, in der die Fluid-Feineis-Mischung 7 wiederhergestellt und aus der sie in den Wetter-Tiefkühler 5 wieder eingeführt wird. Die Erfindung erreicht so die Einstellung der Lufttemperatur einerseits und der relativen Luftfeuchtigkeit im Gewinnungs­ streb 1 andererseits und bewirkt auf diese Weise eine Klima­ tisierung. In der Fig. 2 rechts sind die Wetterführungsrohre Doppelmantelrohre mit Außenmantel 5a und Innenmantel Sb. Im Doppelmantelzwischenraum strömt das aus einer Fluid-Feineis­ mischung bestehende Kühlmittel 7. Die zu kühlenden Wetter strömen dort, wo die Schnittansicht rechts in Fig. 2 weiß geblieben ist. Auf diese Weise steht für die zu kühlenden Wetter eine große Wärmetauscheroberfläche zur Verfügung, sie strömen mit geringem Druckverlust (vgl. DE 44 05 192 A1).

In der Fig. 1 ist die linke Hälfte des Gewinnungsstrebs 1 wie beschrieben eingerichtet. Nach rechts schließt sich ein Abschnitt des Gewinnungsstrebs an, der mit Hilfe von mit einer Fluid-Feineis-Mischung gekühlten Gebläsekühlern 10 und/oder Wirbelrohrkühlern 11, die in die Schreitausbauge­ stelle 12 eingebaut sind, gekühlt sind. Die Grenze zwischen den beiden unterschiedlichen Klimatisierungsmaßnahmen wird zweckmäßigerweise von der Luftfeuchtigkeit abhängig gemacht, die sich in den Wettern, die durch den Gewinnungsstreb 1 von der Wetterstrecke 2 zur Förderstrecke 3 hin fließen, ein­ stellt. Die Grenze liegt zweckmäßigerweise bei einer relati­ ven Luftfeuchtigkeit von etwa 70%.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, die in dem Wetter-Tiefküh­ ler 5 gekühlten Wetter mit ihrer Temperatur von z. B. 5°C und ihrer relativen Feuchte von etwa 100% nicht unmittelbar in den Gewinnungsstreb einzuleiten, sondern unter Zwischen­ schaltung "eines Wärmetauschers". Der Wärmetauscher kann z. B. eine Wetterlutte sein, die in der Wetterstrecke und/oder in den Gewinnungsstreb hineingeführt ist. Über die Wand die­ ses Wärmetauschers in Form der Wetterlutte findet der Wärme­ austausch statt, bis die angestrebte Temperatur von z. B. 20°C erreicht ist. An der Wand der Wetterlutte kondensiert außen Feuchte aus den Wettern in der Wetterstrecke bzw. im Gewinnungsstreb, was den Wärmeübergang verbessert.

In bezug auf den Wetter-Vorkühler, den Wetter-Tiefkühler und die Eismaschine wird verwiesen auf die Literaturstellen DE 36 11 696 C2, DE 43 41 024 A1, DE 44 05 192 A1, DE 42 39 226 C1, DE 40 05 426 C2 und DE 39 15 774 C2.

Claims (3)

1. Verfahren zur Klimatisierung eines Gewinnungsstrebs zwi­ schen einer Wetterstrecke, durch welche die Wetter zuströ­ men, und einer Förderstrecke, über die die verbrauchten Wetter abströmen, in bergbaulichen Untertagebetrieben des Steinkohlenbergbaus, insbesondere in Untertagebetrieben großer Teufe, mit den folgenden Verfahrensstufen:

• 1.1) In der Wetterstrecke werden die zuströmenden Wetter zuerst durch einen mit Wasser gekühlten Wetter- Vorkühler geführt und auf eine Vorkühl-Temperatur bis zu 12°C gekühlt,
• 1.2) die gemäß Verfahrensstufe 1.1) vorgekühlten Wetter werden danach durch einen mit Eis gekühlten Wet­ ter-Tiefkühler geführt und auf eine Endkühltemperatur im Bereich von 3 bis 10°C, vorzugsweise von etwa 5°C heruntergekühlt, wobei Kondenswasser entsteht und die relative Luftfeuchtigkeit auf etwa 100% ansteigt,
• 1.3) in Verbindung mit der Verfahrensstufe 1.2) wird mit Hilfe eines Wasserabscheiders das Kondenswasser abgeschieden,
• 1.4) die auf Endkühltemperatur gekühlten und vom Kondens­ wasser weitgehend befreiten Wetter werden bei Einfüh­ rung in den Gewinnungsstreb durch die geothermischen Verhältnisse im Gewinnungsstreb und die im Gewin­ nungsstreb strömenden Strebwetter auf eine für den Gewinnungsstreb vorgegebene Arbeitstemperatur von bis etwa 20°C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 35% oder weniger eingestellt und dadurch wird der Gewinnungsstreb klimatisiert,

wobei der Wetter-Tiefkühler von einem Kühlmittel durchströmt wird, welches aus einer Fluid-Feineis-Mischung besteht, deren Eisanteil im Wetter-Tiefkühler schmilzt, wobei der Wetter-Vorkühler von dem Fluid durchströmt wird, welches den Wetter-Tiefkühler verläßt, und wobei das Fluid, welches den Wetter-Vorkühler verläßt, in eine Eismaschine mit zugeordne­ tem Kälteerzeuger eingeführt wird, in der die Fluid-Feineis- Mischung wiederhergestellt und aus der sie in den Wetter- Tiefkühler wiedereingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 in der Ausführungsform für die Klimatisierung eines als Langstreb ausgeführten Gewinnungs­ strebs, wobei an der Wetterstrecke beginnend ein Abschnitt des Gewinnungsstrebs nach Maßgabe der Verfahrensstufen 1.1) bis 1.4) klimatisiert wird, bis die relative Luftfeuchtig­ keit auf dem Weg der Wetter von der Wetterstrecke zur För­ derstrecke eine relative Luftfeuchtigkeit von 70% erreicht, und wobei im Anschluß daran zur Förderstrecke hin der ver­ bleibende Abschnitt des Gewinnungsstrebs mit Hilfe von mit einer Fluid-Feineis-Mischung gekühlten Gebläsekühlern und/oder Wirbelrohrkühlern, die in Ausbaugestelle eingebaut sind, klimatisiert wird.