Bei der Erschließung neuer Feldesteile oder Tunnelauffahrungen ist in langen, sonderbewetterten Vortrieben zunehmender Aufwand für Bewetterung und Klimatisierung erforderlich. So ist unter technischen, sicherheitlichen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu prüfen, ob eine Sonderbewetterung mittels Druckluft oder unter Zuhilfenahme einer Druckluftbewetterung verbessert werden kann. Als Voraussetzung wird ein 2200 m langer Vortrieb mit seinen örtlichen und klimatischen Verhältnissen als Referenzobjekt gewählt.
Um den Einfluss einer alternativen Sonderbewetterung mit Druckluft erfassen zu können, werden die relevanten physikalisch-technischen Grundlagen der Sonderbewetterung, der KIimavorausberechnung und der Drucklufttechnik vorgestellt und die Herleitung physikalischer Zusammenhänge in wettertechnisch brauchbare Anwendungsformeln erarbeitet.
In Abhängigkeit vom Druck und Volumenstrom des Druckluftanteils an der Sonderbewetterung werden 10 Alternativen dargestellt. Für diese werden nach wirtschaftlichen Überlegungen und gegebenen Randbedingungen Rohrleitungsdurchmesser ermittelt. In einer Beschreibung der Sonderbewetterungsalternativen sind für die Luttenleitungen Druckabfälle und Förder- und und Kälteleistungen der expandierenden Druckluft berechnet worden. Zur Erreichung des vorgegebenen Klimatisierungsziels die Trockentemperatur vor Ort auf unter 28°C zu senken, werden in Abhängigkeit der abgegebenen Wärme von elektrisch betriebenen Betriebsmitteln, erforderliche Kälteleistungen ermittelt.
Zur endgültigen Beantwortung der Aufgabenstellung ein finales Sonderbewetterungskonzept festgelegt, bei dem auf zusätzliche Wetterkühlung zur Erreichung des Klimatisierungsziels verzichtet werden kann.In einer technischen Betrachtung der Alternative stellen sich Probleme dar, die in der Strömungsgeschwindigkeit und der Temperatur der expandierenden Druckluft begründet sind, so daß die Realisierung der Sonderbewetterungsalternative nicht nur in Frage zu stellen, sonder als technisch nicht beherrschbar anzusehen ist. Sicherheitlichen Vorteilen, die für den Fall eines brennenden Transportfahrzeugs feststellbar sind, stehen wirtschaftlich nicht unerhebliche Nachteile gegenüber.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Voraussetzungen
1.2 Örtliche und klimatische Verhältnisse
1.3 Kosten der Sonderbewetterung
2 Physikalisch-technische Grundlagen
2.1 Sonderbewetterung
2.1.1 Sonderbewetterungsalternativen
2.1.2 Betriebsmittel zur Sonderbewetterung
2.1.3 Strömungsverhältnisse vor Ort und Entstaubung
2.1.4 Berechnungen
2.1 5 Lüfteraufstellung
2.2 Klima
2.2.1 Klimabeeinflussende Parameter
2.2.2 Wärmeübertragung an Lutten und Rohrleitungen
2.2.3 Stoffübertragung durch Verdunstung
2.3 Drucklufttechnik
2.3.1 Verdichtung
2.3.2 Druckabfall in Rohrleitungen
2.3.3 Expansion
3 Sonderbewetterungsalternativen
3.1 Druckabfall in der Druckluftrohrleitung
3.2 Beschreibung der Bewetterungsalternativen
3.3 Festlegung einer endgültigen Alternative
4 Betrachtung unter technischen, sicherheitlichen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten
4.1 Technische Betrachtung
4.2 Sicherheitliche Betrachtung
4.3 Wirtschaftliche Betrachtung
5 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die grundlegende Untersuchung, ob eine ergänzende Druckluftbewetterung technisch möglich und sinnvoll ist, um die Sonderbewetterung bei langen Vortrieben in Bergwerken zu verbessern. Dabei wird anhand einer konkreten Referenzstrecke geprüft, ob durch den Einsatz von Druckluft die klimatischen Bedingungen optimiert werden können, ohne die technische Realisierbarkeit, Sicherheit oder Wirtschaftlichkeit zu vernachlässigen.
- Analyse der physikalisch-technischen Grundlagen der Sonderbewetterung
- Untersuchung der Klimaeinflüsse und Wärmeübertragungsprozesse
- Bewertung von Alternativkonzepten zur Druckluftbewetterung
- Technische, sicherheitliche und wirtschaftliche Gegenüberstellung der Lösungsansätze
Auszug aus dem Buch
2.1.2 Betriebsmittel zur Sonderbewetterung
In diesem Kapitel werden nicht nur die Betriebsmittel zur Sonderbewetterung vorgestellt, sondern es werden darüber hinaus Berechnungsverfahren zur Bestimmung entscheidender Kenngrößen vorgestellt.
2.1.2.1 Lutten
Bei den Luttentypen wird nach Material zwischen Kunststoff- und Stahllutten unterschieden. Kunststofflutten bestehen in der Regel aus einem Gewebe, das PVC-beschichtet ist. Das Material ist schwer entflammbar, antistatisch, reißfest und verrottungsbeständig. Entsprechend ihrer Einsatzart unterscheidet man:
• Falt- oder Flachlutten, die mit zwei Endringen pro Luttenelement ausgestattet sind,
• Bügellutten, mit zusätzlichen Bügeln, die bei abgeschaltetem Lüfter einen Teilquerschnitt der Lutte offenhalten; sie werden vorwiegend bei größeren Luttenquerschnitten eingesetzt,
• Wirbellutten, etwa zwei Meter lange, in gewöhnliche Kunststofflutten eingebaute Elemente, die eine wählbare Luftmenge entweichen lassen können; sie dienen der örtlichen Verdünnung oder der auffrischenden Bewetterung,
• Spirallutten, sie besitzen eine durchgehende Spirale zur Verstärkung und können beschränkt bei Unterdruck in der Lutte verwendet werden; sie werden meist als Krümmer in Kurven eingesetzt.
Kunststofflutten sind mit ihren Verbindungen als Einheit anzusehen. Die Enden der Luttenelemente sind mit Ringen aus Federstahl, Rohrstahl oder elastischen Drahtseilen versehen, die durch eine Kunststoffmanschette zusammengehalten werden. Die dichteste Verbindung wird erreicht, wenn die Endringe ineinander verschränkt werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in die Problematik langer, sonderbewetterter Vortriebe und Darlegung der Zielsetzung, eine Verbesserung durch Druckluftbewetterung zu untersuchen.
2 Physikalisch-technische Grundlagen: Erläuterung der theoretischen Zusammenhänge von Sonderbewetterung, Klimafaktoren und Drucklufttechnik, inklusive relevanter Berechnungsformeln.
3 Sonderbewetterungsalternativen: Aufstellung und Vergleich von zehn Varianten für ein Sonderbewetterungskonzept unter Berücksichtigung technischer Randbedingungen und Druckverhältnisse.
4 Betrachtung unter technischen, sicherheitlichen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten: Detaillierte Evaluation des gewählten Konzepts, wobei insbesondere technische Schwierigkeiten bei der Ausströmung und wirtschaftliche Faktoren analysiert werden.
5 Zusammenfassung: Abschlussbetrachtung, die zum Ergebnis kommt, dass die untersuchte Alternative zwar sicherheitliche Vorteile bietet, jedoch technisch schwer beherrschbar und wirtschaftlich nachteilig ist.
Schlüsselwörter
Sonderbewetterung, Druckluftbewetterung, Bergbau, Klimatisierung, Teilschnittmaschine, Lutten, Rohrleitungen, Wärmeübertragung, Strömungslehre, Wettertechnik, Kompressoren, Arbeitsschutz, Betriebskosten, Bergbausicherheit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die theoretische Möglichkeit und Sinnhaftigkeit, die Sonderbewetterung in langen Bergbau-Vortrieben durch den Einsatz von Druckluft zur Klimaverbesserung zu ergänzen oder zu optimieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die Schwerpunkte liegen auf der Strömungstechnik in Lutten, den klimatischen Parametern in tiefen Grubenbauen sowie den physikalischen Grundlagen der Drucklufttechnik und Kompression.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Es soll geklärt werden, ob eine Druckluftbewetterung technisch realisierbar und betriebswirtschaftlich vorteilhaft ist, um die Belastungen durch hohe Gebirgstemperaturen und Dieseleinsatz im Vorortbereich zu reduzieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf der theoretischen Modellierung und Berechnungsdarstellung für verschiedene Lüfter- und Luttenkonstellationen unter Anwendung existierender wettertechnischer Gesetzmäßigkeiten.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung physikalisch-technischer Grundlagen, die Definition von zehn Bewetterungsalternativen für ein spezifisches Referenzobjekt und deren anschließende technische sowie wirtschaftliche Bewertung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Sonderbewetterung, Bergbau, Klimatisierung, Drucklufttechnik, Luttenmanagement und Wetterberechnung.
Warum ist die Druckluftbewetterung laut Fazit der Arbeit problematisch?
Die Arbeit kommt zu dem Schluss, dass extreme Strömungsgeschwindigkeiten und die notwendige Steuerung der Expansion technisch kaum beherrschbar sind, bei gleichzeitig hohen wirtschaftlichen Nachteilen.
Welche sicherheitlichen Aspekte werden im Vergleich zur konventionellen Methode hervorgehoben?
Das alternative Konzept wird als sicherheitlich vorteilhaft eingestuft, da die Rohrleitungen unter der Firste weniger anfällig für mechanische Beschädigungen bei Brandfällen (z. B. durch Transportfahrzeuge) sind.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Dieter Wessels (Autor:in), 1995, Sonderbewetterung langer Vortriebe (ist eine Druckluftbewetterung möglich und sinnvoll?), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/433624
