Booklet FreiBERGbau 2016 - TU Bergakademie Freiberg
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FreiBERGbau 2016
2. INTERNATIONALES FREIBERGER FACHKOLLOQUIUM
Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Booklet
FreiBERGbau 2016
2. INTERNATIONALES FREBERGER FACHKOLLOQUIUM
Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
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E-Mail freibergbau@tu-freiberg.de
1FreiBERGbau 2016
2. INTERNATIONALES FREIBERGER FACHKOLLOQUIUM
Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Stand 12.08.2016
Inhalt
Dienstag 04.10.2016 ........................................................................................................................................................ 4
Eröffnung und Keynotes ............................................................................................................................................. 4
Mine Data Communications: Distilling Data into Information ........................................................................... 4
Aktuelle Diskussion von Grenzwerten für den Bergbau unter Tage am Beispiel der Stickoxide ................ 5
Vortragsblock I: Grubenbewetterung I ...................................................................................................................... 6
Expositionsminderung im Kali- und Steinsalzbergbau – Anforderungen und Maßnahmenpaket ............... 6
Bedarfsgerechte Bewetterung – Vorteile, Einsatzbeispiele, Grenzen ............................................................. 7
Bedarfsgerechte wettertechnische Planung für das Versatzbergwerk Bleicherode-Sollstedt mithilfe der
Software Ventsim Visual TM .................................................................................................................................. 8
Möglichkeiten der Steuerungen von Hauptgrubenlüftern .................................................................................. 9
Freimessen – eine wichtige Maßnahme zur Gewährleistung der Sicherheit bei Arbeiten in Behältern und
engen Räumen....................................................................................................................................................... 10
Vortragsblock II: Grubenbewetterung II .................................................................................................................. 11
Explosion in einer Kaligrube, verursacht u. a. durch Fehler in der Wettertechnik ....................................... 11
Optimierung von Wetternetzen in klein– bis mittelgroßen Betrieben ............................................................. 13
Bewetterung von Eisenbahntunneln während der Gleiserneuerung auf Schnellfahrstrecken der DB ..... 14
Versuchsstand Luttenleitungen ........................................................................................................................... 16
Vortragsblock III: Prävention und Rettung ............................................................................................................. 17
Wirkung Gase auf den Organismus, erste Hilfe ................................................................................................ 17
What can go Wrong with Mine Refuge Chambers? ......................................................................................... 17
Grubenwehrsimulator - Cinector - Engine.......................................................................................................... 18
Mittwoch, 05.10.2016 ..................................................................................................................................................... 19
Vortragsblock IV: Gasmesstechnik ......................................................................................................................... 19
Aktuelle Entwicklungen Gasmesstechnik .......................................................................................................... 19
Messung flüchtiger organischer Verbindungen mittels PID (Photoionisationsdetector) ............................. 19
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Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Gaswarneinrichtungen und -geräte - Aktuelles zu den Merkblättern T 021, T 023 und T 055 .................. 20
Vortragsblock V: Gasmessung und Maßnahmen ................................................................................................. 21
Gasmesstechnik im Untertagebergbau – Herausforderungen und Möglichkeiten ...................................... 21
Messung toxischer Schwadenbestandteile von gewerblichen Sprengstoffen .............................................. 22
Reducing nitrous gases in blast fumes by absorption – set up of a lab scale plant .................................... 23
Besondere Bedingungen in Tunneln und Vortrieben ....................................................................................... 24
Vortragsblock VI: Technische Entwicklungen und Kosten................................................................................... 25
Grenzwerte und Grenzwertfestlegung insbesondere im Hinblick auf Stickoxide ......................................... 25
Development of engine system technologies to meet increasingly challenging emission legislation ....... 26
Den Bergbau sauberer und sicherer machen mit batteriebetriebenen Geräten .......................................... 27
Computer simulation of fire scenario in a small mine....................................................................................... 28
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04. – 05. Oktober 2016
Eröffnung und Keynotes
Dienstag 04.10.2016
Eröffnung und Keynotes
Mine Data Communications: Distilling Data into Information
By Jürgen Brune, Colorado School of Mines
Modern communications technologies have enabled the mining industry to analyze mine
atmospheres, monitor mining equipment, track mobile equipment and individual miners.
Gas and air quality sensors, flow detectors, dust, fire and smoke sensors are widely used
in today’s underground mining operations. Machine productivity and health data are
transmitted to the surface and to remote maintenance analysts, and parts manual
information can be displayed directly at the repair site, using a mouse click to order a
replacement part.
The Internet-of-Things has entered the mines, and connecting the mine to the Internet
monitoring is crucial for effective and efficient operations. Today’s networking technologies
with Gigabit/s data transmission rates create a new problem: Simply installing sensors and
data highways does not get the job done – the reality is more complex. Out of the huge
flood of data, the operating engineer must distill a few bits of critical information to
determine which gearbox is showing excessive vibrations or oil temperatures, or which
motor is overloading during start-up. Intelligent data processing, trend analysis and Trigger
Action Response Plans (TARPs) can help engineers find the proverbial needle causing a
problem in a haystack of data that is mostly unnecessary and rarely analyzed.
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Eröffnung und Keynotes
During and following mine emergencies, communication systems are especially critical
and must survive so that trapped or injured miners can be located or alert management
and direct mine rescue teams. Survivable emergency communication systems often have
limited data transmission rates. This leads to a data management challenge similar to that
of mine data management: Large amounts of data must be distilled down to a few bits of
crucial information that can be transmitted through survivable communication systems that
continue to operate while mine power is down and wired systems have been cut off.
Aktuelle Diskussion von Grenzwerten für den Bergbau unter Tage am
Beispiel der Stickoxide
Diplom – Ingenieur Matthias Kuhn, Bergoberrat, Oberbergamt des Saarlandes
Der Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) hat in seiner Sitzung am 2. und 3. Mai 2016 die
Reduzierung der Grenzwerte für Stickoxide beschlossen. Die Arbeitsplatzgrenzwerte
(AGW) für NO und NO2 werden für den Bereich Bergbau für einen Zeitraum von 5 Jahren
ausgesetzt. Nach 3 Jahren werden der vorgelegte Maßnahmenplan und die erreichten
Ergebnisse überprüft. Obwohl zunächst der Unternehmer gefordert ist, müssen sich auch
die Bergbehörden mit dieser Frage befassen. Der Vortrag zeigt den rechtlichen Rahmen
auf, in dem sich die Bergbehörden bewegen. Insbesondere werden die Zusammenhänge
der Gesundheitsschutzbergverordnung und der Gefahrstoffverordnung dargestellt.
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5FreiBERGbau 2016
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Vortragsblock I: Grubenbewetterung I
Vortragsblock I: Grubenbewetterung I
Expositionsminderung im Kali- und Steinsalzbergbau – Anforderungen
und Maßnahmenpaket
Dr. Rüdiger Triebel
Die Arbeitsplatzgrenzwerte für Stickoxide sind stark vermindert worden, für den Bergbau in
Deutschland besteht eine Übergangsfrist von fünf Jahren. Die zukünftige Einhaltung der
Arbeitsplatzgrenzwerte stellt eine besondere Herausforderung für alle Grubenbetriebe in
Deutschland dar. Dies gilt insbesondere für den Einsatz von mobiler Maschinentechnik
und bei Gewinnung mit Bohr- und Sprengtechnik unter Tage. Die K+S Gruppe hat ein
entsprechendes Maßnahmenpaket erarbeitet, welches die Schwerpunkte
Dieselmotoremissionen, Wetterführung, Sprengschwaden und Arbeitsmedizin umfasst.
Der Vortrag geht auf ausgewählte Maßnahmen und deren Umsetzung in den
Grubenbetrieben der K+S Gruppe ein.
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Vortragsblock I: Grubenbewetterung I
Bedarfsgerechte Bewetterung – Vorteile, Einsatzbeispiele, Grenzen
Dr.-Ing. Sascha Noll, ERCOSPLAN Ingenieurgesellschaft Geotechnik und Bergbau mbH
Der Grundgedanke zur bedarfsgerechten Bewetterung ist, Bereichen, in denen viel
gearbeitet wird, dem Bedarf entsprechend mehr Volumenstrom zur Verfügung zu stellen
als Bereichen, in denen zur gleichen Zeit nur wenig oder gar nicht gearbeitet wird. Ziel ist
eine optimale Volumenstromsteuerung bei niedrigsten Betriebskosten auf Basis des
Mindestwettervolumenstromes in den jeweiligen Bereichen.
Bekannte Systeme für bedarfsgerechte Bewetterung wurden bislang nur für Bergwerke
der steilen Lagerung, wie z. B. für den Teilsohlenbau mit Versatz im kanadischen
Nickelbergbau in der Region um Sudbury, oder auch für Kohlenbergwerke mit Strebbau
als Abbauverfahren entwickelt. Im Fall der eingesetzten Systeme im kanadischen
Erzbergbau führte bedarfsgerechte Bewetterung dazu, dass eine zusätzliche Teilsohle
betrieben werden kann, da der Gesamtvolumenstrom für die bereits bestehenden
Abbaubereiche verringert werden konnte. Außerdem kam es in diesem Fall zu einer
Reduzierung der Gemeinkosten um bis zu 20 % und es wurde Potential erkannt,
zukünftige Bergwerksplanung zu verbessern.
Aspekte wie u.a. Sonderbewetterung oder durchschlägige Bewetterung von Arbeitsorten,
Länge der Wetterwege und resultierende Totzeit vom Zeitpunkt der
Volumenstromänderung bis dieser vor Ort wirksam wird sind wesentliche Parameter, die
die Grenzen für den Einsatz von bedarfsgerechter Bewetterung in anderen
Abbauverfahren darstellen.
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Vortragsblock I: Grubenbewetterung I
Bedarfsgerechte wettertechnische Planung für das Versatzbergwerk
Bleicherode-Sollstedt mithilfe der Software Ventsim Visual TM
Stephanie Koschnitzki1, Claudia Pawel2 , Elisabeth Clausen3
Bereits nach der Einstellung der Kaliförderung im Jahre 1990 wurde im Bergwerk
Bleicherode mit dem Einbringen von Versatzgut auf der Basis bergbaufremder Abfälle
begonnen. Mit dem Kauf des Bergwerkes Bleicherode durch die NDH
Entsorgungsbetreibergesellschaft mbH im Jahre 1996 wurden diese Aktivitäten
zielgerichtet fortgeführt und technisch sowie technologisch weiterentwickelt. Dabei werden
durch die kontinuierliche Veränderung des Grubennetzes aufgrund verschiedener
Versatztätigkeiten besondere Anforderungen an die Wettertechnik gestellt. Im Rahmen der
Langfristplanung muss einerseits die betriebsbedingte Versorgung mit der notwendigen
Frischwettermenge sowie andererseits die jeweilige Entwicklung des Grubengebäudes
berücksichtigt werden.
Aus diesem Grund bestand die Zielsetzung der dem Vortrag zugrundeliegenden Arbeit in
der Entwicklung einer bedarfsgerechten wettertechnischen Planung mithilfe der Software
Ventsim Visual TM. Hierfür wurde eine Berechnung des Wettermengenbedarfs für die
einzelnen Betriebspunkte zu den unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt und die
wettertechnische Situation aufbauend auf dem durch die TU Clausthal erstellten und
validierten Wetternetzmodell in Ventsim VisualTM nachgebildet. Auf dieser Grundlage
konnten anschließend die jeweilige wettertechnische Situation analysiert und bewertet
sowie die Einflüsse von Maßnahmen für eine bedarfsgerechte Bewetterung getestet und
eine Risikoanalyse durchgeführt werden.
Im Rahmen des Vortrags wird zunächst auf die gruben- und wettertechnischen Strukturen
der Grube Bleicherode-Sollstedt eingegangen. Anhand eines Beispiels wird das Vorgehen
und die Modellierung in Ventsim Visual vorgestellt sowie die Entwicklung von
Verbesserungsmöglichkeiten und durchgeführte Risikoanalyse erläutert.
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Vortragsblock I: Grubenbewetterung I
Möglichkeiten der Steuerungen von Hauptgrubenlüftern
Dipl.-Ing. (FH) Jens Kegenhoff, Geschäftsführer Korfmann Lufttechnik GmbH
Wechselnde Bewetterungsverhältnisse durch sich ändernde Vorgehensweisen während
des Grubenbetriebes bewirken stetige Betriebs-Veränderungen an Hauptgrubenlüftern,
ebenso die Komplexität zusammenhängender Wetternetze. Um das Verhältnis des Luft-
/Energiebedarfs optimal umsetzen, sind Steuerungs- und Regelmöglichkeiten nach
neuestem Stand der Technik erforderlich. Der Vortrag beinhaltet einen Überblick der
Zusammenhänge, Probleme in der realen Umsetzung und die Energie und
Kostenbetrachtung.
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Grubenbewetterung und Gase
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Vortragsblock I: Grubenbewetterung I
Freimessen – eine wichtige Maßnahme zur Gewährleistung der
Sicherheit bei Arbeiten in Behältern und engen Räumen
Ingenieurbüro Rainer, Wansleben am See
Eine wichtige Schutzmaßnahme bei Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen stellt
das Freimessen dar
Mit dem Freimessen wird die momentane Situation in einem Behälter oder Arbeitsbereich
hinsichtlich einer Gefahrstoffexposition, Explosionsgefahr oder Sauerstoffmangel bzw.
Sauerstoffüberschuss festgestellt. Es handelt sich dabei nicht um die Ermittlung einer
Gefährdung nach TRGS 402 "Ermitteln und Beurteilen der Gefährdungen bei Tätigkeiten
mit Gefahrstoffen: Inhalative Exposition"- sondern um die Ermittlung, ob bei einer
bestimmten Tätigkeit eine Gefahr für den Beschäftigten besteht.
Für das Freimessen bei Arbeiten in Behältern, Silos oder engen Räumen nach DGUV
Regel 113-004 (früher BGR 117-Teil1) „Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen“
wurde der DGUV Grundsatz 313-002 „Auswahl, Ausbildung und Beauftragung von
Fachkundigen zum Freimessen nach BGR 117- Teil 1“ geschaffen. Mit dem neuen
Grundsatz soll den Unternehmen ein Werkzeug in die Hand gegeben werden, welches
ihnen ermöglicht, die Mitarbeiter auszubilden und ihnen damit das Rüstzeug zu geben,
Freimessungen fachkundig durchführen zu können. Der Grundsatz wurde zwar zum
Freimessen nach DGUV Regel 113-004 gestaltet, die Forderungen nach Fachkunde
beziehen sich ebenso auf das Freimessen in explosionsgefährdeten Bereichen, so dass
die Regelungen nach dem DGUV Grundsatz 313-002 auch für diese Tätigkeiten als
Grundlage herangezogen werden können.
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Vortragsblock II: Grubenbewetterung II
Vortragsblock II: Grubenbewetterung II
Explosion in einer Kaligrube, verursacht u. a. durch Fehler in der
Wettertechnik
Prof. Dr. Tammo Redeker, IBExU Institut für Sicherheitstechnik
1997 ereignete sich eine schwere Explosion in einer Kaligrube, in der Abfallaschen in
großer Menge durch Pumpversatz eingelagert wurden. Die Grube galt durch die
Möglichkeit austretender Kluftgase als „explosionsgefährdet“. In einem Abbaufeld in ca.
470 m Teufe, in dem sich die Explosion ereignete, waren in der südwestlichen Flanke
Hangendeinmündung“ Tonaufschlüsse mit brennbarem Gasaustritt bekannt. Die
Bewetterung der Ereignisstrecke war als Sonderbewetterung ausgelegt. Die Strecke war
als nicht explosionsgefährdet eingestuft.
Oberhalb der Flanke Hangendeinmündung in nordöstlicher Richtung befand sich ein Feld
„Teilpumpversatz mit Laugenspiegel“, das seit mehreren Wochen nicht verfüllt wurde und
mit einer Luttentour (30 kW Luttenlüfter) bewettert wurde. Am Tag des
Explosionsereignisses wurde nach Firstregulierungen beschlossen, das Feld
Teilpumpversatz mit Laugenspiegel“ bezüglich der Bewetterung zu kontrollieren. Dabei
wurde festgestellt, dass die Lutte vom noch laufenden Luttenlüfter abgefallen war. Man
entschloss sich – sicherlich in bester Absicht, die Lutte wieder auf den Lüfter
aufzuklemmen.
Ca. 5 Stunden später kam es auf über 2 km Strecke zu einer Explosion mit nachweislich
bestexplosionsfähigem Grubengas, wobei die Explosion von einer Deflagration in eine
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Vortragsblock II: Grubenbewetterung II
Detonation umschlug (Detonationsgeschwindigkeit ca. 1,6 bis 2,2 km/s,
Detonationsdruckimpulse > 25 - 50 bar) und verheerende Schäden bewirkte.
Die Bewetterungstechnik, das Zustandekommen des explosionsfähigen Gemisches, die
Ursache der Zündquelle und der Übergang von der Deflagration in die Detonation werden
im Vortrag an Hand der damaligen gutachtlichen Untersuchungen durch IBExU aufgezeigt
und erläutert.
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Vortragsblock II: Grubenbewetterung II
Optimierung von Wetternetzen in klein– bis mittelgroßen Betrieben
Dipl.- Ing. Toni Müller, Prof. Dr.- Ing. Helmut Mischo, Dr.-Ing. Jürgen Weyer
TU Bergakademie Freiberg
Grubengebäude kleinerer und mittelgroßer Betriebe stellen durch ihre Geometrie,
Dimensionen und oftmals Anbindung an den Altbergbau besondere Anforderungen an die
Aufnahme wettertechnischer Daten und deren Verarbeitung zur Optimierung von
Wetternetzen. Oft resultiert aus diesen Anforderungen auch eine ungünstige
Wetterführung, oder besondere Bedingungen an die Auslegung und Positionierung von
Lüftern.
Ebenso wie in großen Betrieben spielen zur Auswertung auch in kleineren
Bergbaubetrieben moderne Programme zur Wetternetzsimulation wie Ventsim Visual TM
für die wettertechnischen Planung und Problemerkennung eine immer größere Rolle.
Der Artikel thematisiert die auftretenden Schwierigkeiten bei der Aufnahme und
Verwertung von Daten zur Erstellung geeigneter Wetternetzsimulationen sowie daraus
erkannte wettertechnische Probleme. Anhand ausgewählter Projekte, welche durch die TU
Bergakademie Freiberg betreut wurden, soll auf diese Schwierigkeiten und erkannten
Probleme im Kleinbergbau eingegangen werden. Darunter finden sich im Wesentlichen,
aber nicht ausschließlich:
- Gegenseitige Beeinflussung mehrerer Hilfslüfter (Bsp. Bogala Mines, Sri Lanka)
- Schwierigkeiten beim Messen an HGL (Bsp. Reiche Zeche)
- Betrachtung von Einflüssen des Altbergbau (Bogala Mines, Sri Lanka und Reiche
Zeche)
- Beeinträchtigte Wetterwegsamkeit in geplanten Anschlussbergwerken
(Königsmacker)
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Vortragsblock II: Grubenbewetterung II
Bewetterung von Eisenbahntunneln während der Gleiserneuerung auf
Schnellfahrstrecken der DB
Robby Gwizdz, DMT GmbH & Co. KG, Fachstelle für Sicherheit – Prüfstelle für
Grubenbewetterung
Die Sanierung von Eisenbahnstrecken hat in den letzten Jahren infolge des Infrastruktur-
ausbaus durch die Deutsche Bahn zugenommen. Die Arbeiten auf Schnellfahrstrecken
besitzen dabei einen hohen Stellenwert in Bezug auf Planung und Ausführungszeit.
Etwaige Stillstände oder Bauverzögerungen sind aufgrund der mehrjährigen
Vorausplanung u.a. von Streckensperrungen nicht möglich. Deshalb wird neben einer
schnellen Ausführung auch auf den Arbeitsschutz ein großes Augenmerk gelegt, um
Verzögerungen durch Stillstände infolge von Überschreitungen der Arbeitsplatzgrenzwerte
durch Dieselemissionen zu vermeiden.
Die Gleiserneuerungsarbeiten werden mit dieselbetriebenen Großgeräten mit hohen
Motorenleistungen durchgeführt. Die Dieselmotoren erzeugen Abgase, die für die
Belegschaft gesundheitliche Folgen haben können. Zum einen beinhalten die
Dieselmotoremissionen krebserzeugende partikelförmige Anteile in Form von elementaren
Kohlenstoff, welche nicht vollends durch einen Partikelfilter evakuiert werden können. Zum
anderen werden bei der Verbrennung von Diesel Abgase mit gasförmigen toxischen
Anteilen von hauptsächlich Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2), Stickstoffmonoxid
(NO) und Stickstoffdioxid (NO2) erzeugt. Des Weiteren sind die Beschäftigten bei der
Gleisbetterneuerung mit Schotterbewegung alveolengängigen (A-Stäube) und
einatembaren (E-Stäube) Stäuben ausgesetzt.
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Grubenbewetterung und Gase
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Vortragsblock II: Grubenbewetterung II
Deshalb werden Bewetterungssysteme gefordert, um die Dieselemissionen zu verdünnen,
abzuführen und die festgelegten AGWs aus den Technischen Regeln für Gefahrenstoffe
(TRGS) einzuhalten. Für die im Tunnel beschäftigten Personen ist nach TRGS 554 ein
Wetterstrom 2 m³/min je Person anzusetzen. Für die Verdünnung von Dieselemissionen
wird ein Mindestwetterstrom 4 m³/min pro kW (Dieselmotorleistung) gefordert.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Bewetterungssysteme auszulegen und zu
betreiben. Hierfür müssen verschiedene baustellen-, strecken- und
ausführungsspezifische Randbedingungen betrachtet werden, da diese das
Bewetterungssystem signifikant beein-flussen. Die Aufstellung und Arbeitsrichtung der
Ventilatoren muss auf die Arbeitsverhält-nisse der Baufirma abgestimmt werden.
Die Bewetterungsanlagen können ortsfest oder mobil, parallel oder in Reihe (bei Verwen-
dung mehrerer Ventilatoren), eingeschleust oder frei ausblasend aufgestellt werden. Alle
Varianten bieten Vor- und Nachteile.
Vermehrt wird eine Freistrahlbewetterung mittels Strahlventilatoren eingesetzt. Diese för-
dern bei großen Tunnelquerschnitten oder geringen Strömungswiderständen und bei rich-
tiger Auslegung einen größeren Wetterstrom, als sie ansaugen. Der Grund ist, dass ein
erheblicher Anteil des Gesamtwetterstroms aufgrund der Ejektorwirkung des Freistrahls in
gleicher Richtung parallel am Ventilator vorbeizieht. Das Problem bei Strahlventilatoren
be-steht darin, dass große Wetterstromänderungen durch arbeitsablaufbedingte
Strömungs-hindernisse oder der Strömungsrichtung entgegengesetzten Druckwirkungen
(z.B. Wind, Zugverkehr) auftreten können und die Ausbreitung des Freistrahls behindern.
In diesen Fäl-len kann neben dem Ventilator eine Rückströmung der Wetter auftreten.
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Grubenbewetterung und Gase
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Vortragsblock II: Grubenbewetterung II
Versuchsstand Luttenleitungen
Dr.-Ing. Jürgen Weyer, TU Bergakademie Freiberg
Joseph Lee, Colorado School of Mines, Denver
Zur Bewetterung langer, nichtdurchschlägiger Grubenbaue werden Luttenleitungen
eingesetzt, die die Wetter meist blasend vor Ort bringen. Obwohl bekannt ist, dass geringe
Luttendurchmesser zu deutlich erhöhten Bewetterungskosten führen, werden diese oft aus
Platzgründen dennoch eingesetzt. Fehler in der Luttenaufhängung, Knicke, Biegungen
oder nicht voll ausgezogenen Spirallutten können zu einer Vervielfachung des
Widerstandes. der Leistungsaufnahme und der Kosten führen. Da meist keine
Vergleichswerte bei der aktuellen Auffahrung vorliegen, werden diese Mehrkosten
gnadenlos unterschätzt. Der Luttenversuchsstand des Institutes für Bergbau gibt die
Möglichkeit, sauber verlegte Lutten mit „normal verlegten“ Lutten verschiedener
Durchmesser und Bauarten zu vergleichen. Die Ergebnisse der Messungen durch am
Aufbau und der Messung beteiligte Studenten wird vorgestellt.
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16FreiBERGbau 2016
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Vortragsblock III: Prävention und Rettung
Vortragsblock III: Prävention und Rettung
Wirkung Gase auf den Organismus, erste Hilfe
Dr. Jörg Fritsch (Landkreis Mittelsachsen)
(wird nachgereicht)
What can go Wrong with Mine Refuge Chambers?
By Jürgen Brune, Colorado School of Mines
Following the 2006 explosion at the Sago mine in West Virginia, United States, 12 miners
were trapped without communications for 47 hours in a self-made barricade. When mine
rescuers finally arrived, 11 of the 12 had died of CO poisoning. This prompted the U.S.
government to enact the MINER Act, requiring all underground coal mines to maintain
mobile underground refuge chambers that provide life support for up to 96 hours.
This paper examines some of the engineering challenges associated with refuge
chambers, including:
1. The airlock function designed to keep toxic mine gases out of the chamber
2. The dissipation of metabolic heat generated by the occupants inside the chamber
3. The resistance to withstand fires and explosions
4. The difficulty of making accurate air quality measurements in a condensating
atmosphere inside the chamber
5. The ability to communicate to the outside
6. The psychological pressures for miners inside the chambers.
Vortragsblock III: Prävention und Rettung
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17FreiBERGbau 2016
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Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Vortragsblock III: Prävention und Rettung
The paper will provide an overview of current research and suggest improvements to
overcome current limitations.
Grubenwehrsimulator - Cinector - Engine
Präsentation und Demonstration
(wird nachgereicht)
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18FreiBERGbau 2016
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Vortragsblock IV: Gasmesstechnik
Mittwoch, 05.10.2016
Vortragsblock IV: Gasmesstechnik
Sichere Detektion von brennbaren Gasen und Dämpfen
Christoph Feyerabend, Dräger
Sensoren für brennbare Gase und Dämpfe sind seit langer Zeit in unterschiedlichen
Anwendungsfällen im Bergbau und anderen Industrien im Einsatz. Dennoch kommt es hier
auch heute noch häufig zu Problemen und sogar Unfällen, die sich durch einfache
Maßnahmen vermeiden lassen. Die Auswahl der richtigen Sensortechnik in Bezug auf die
Anwendung, etwaig vorhandene Sensorgifte, aber auch die Wahl des richtigen Zielgases
bei der Funktionsprüfung und Justierung spielen dabei eine entscheidende Rolle.
Aktuelle Entwicklungen Gasmesstechnik
GfG
(wird nachgereicht)
Messung flüchtiger organischer Verbindungen mittels PID
(Photoionisationsdetector)
Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens und Erläuterung des Messverfahrens des
ALTAIR5X PID - das PID-Messgerät neuester Generation mit Bluetooth Wireless Standard
Frank Simon, MSA Deutschland GmbH
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19FreiBERGbau 2016
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Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Vortragsblock IV: Gasmesstechnik
Gaswarneinrichtungen und -geräte - Aktuelles zu den Merkblättern T
021, T 023 und T 055
Björn Poga, BGRCI
Im 1. Quartal 2016 wurden die von der Projektgruppe Mess- und Warngeräte für
gefährliche Gaskonzentrationen im Sachgebiet Explosionsschutz des Fachbereiches
Rohstoffe und chemische Industrie der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung
grundlegend überarbeiteten Merkblätter T 021 "Gaswarneinrichtungen und –geräte für
toxische Gase/Dämpfe und Sauerstoff – Einsatz und Betrieb", T 023
"Gaswarneinrichtungen und –geräte für den Explosionsschutz – Einsatz und Betrieb" und
T 055 "Gaswarneinrichtungen und –geräte für den Explosionsschutz – Antworten auf
häufig gestellte Fragen" veröffentlicht. In einer zusammenfassenden Darstellung wird in
dem Vortrag über die zahlreichen Änderungen und deren Hintergründe berichtet.
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20FreiBERGbau 2016
2. INTERNATIONALES FREIBERGER FACHKOLLOQUIUM
Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Vortragsblock V: Gasmessung und Maßnahmen
Vortragsblock V: Gasmessung und Maßnahmen
Gasmesstechnik im Untertagebergbau – Herausforderungen und
Möglichkeiten
Dr.-Ing. Hendrik Schläper, K+S
Gasmessungen im Untertagebergbau müssen Ergebnisse liefern, die entweder die
Einhaltung gesetzlich geforderter Randbedingung (z.B. Arbeitsplatzgrenzwerte)
ermöglichen, oder dem Anwender Erkenntnisse für eigene Untersuchungen liefern sollen.
Gemäß eingangs definierter Aufgaben ergeben sich für den Messenden verschiedenste
Fragestellungen bezüglich der Auswahl der einzusetzenden Technik, deren Grenzen
sowie vor allem der Untertagetauglichkeit. Der Vortrag vermittelt dem Anwender von
Gasmessgeräten einen Eindruck von der Vielzahl der zu erfüllenden Randbedingungen
und Herausforderungen, die sich, je nach Art und Anspruch an eine Gasmessung, für ihn
ergeben. Lösungen für den Einsatz hochwertiger Gasmesstechnik unter rauen
Umweltbedingungen werden an Hand von zwei Beispielen aufgezeigt
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2. INTERNATIONALES FREIBERGER FACHKOLLOQUIUM
Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Vortragsblock V: Gasmessung und Maßnahmen
Messung toxischer Schwadenbestandteile von gewerblichen
Sprengstoffen
Dr. S. Schwarz, Dr. H. Krebs
Die quantitative Bestimmung toxischer Gase, die bei der Umsetzung von Sprengstoffen
entstehen können, ist für alle unter Tage verwendeten Sprengstoffe vorgeschrieben.
In der europaweit harmonisierten Norm DIN EN 13631 Teil 16 wird die Prüfmethode
spezifiziert. Die wichtigsten Vorgaben und Anforderungen der Norm und deren
Realisierung in der BAM - Prüfmethode werden erläutert. Der Aufbau und die
Funktionsweise der BAM – Schwadenkammer, die eingesetzte Beprobungs- und
Messtechnik und die Datenauswertung werden beschrieben. Für die jeweiligen
Sprengtypen (ANFO, Emulsionen, gelatinöse Sprengstoffe) werden die gemittelten
Gaskonzentrationen für Stickoxide und Kohlenmonoxid diskutiert, die aus den bisher
durchgeführten Prüfungen an der BAM resultieren. Die nunmehr seit mehr als 10 Jahren
an der BAM durchgeführten Schwadenprüfungen von gewerblichen Sprengstoffen zeigen,
dass die Prüfmethode verlässliche und gut reproduzierbare Ergebnisse liefert. Konstante
Prüf- und Umgebungsbedingungen ermöglichen die Vergleichbarkeit der Schwaden-
Konzentrationen verschiedener Sprengstoffe. Der Vergleich mit Werten anderer
Prüfeinrichtungen ist jedoch nur eingeschränkt möglich. Insbesondere die
Einschlussbedingungen haben einen großen Einfluss auf die
Schwadenzusammensetzung. Dies zeigte sich an den alten Prüfergebissen, die noch in
der Bergbauversuchstrecke „Tremonia“ oder im späteren Sprengbunker der DMT ermittelt
wurden, sowie beim Vergleich mit Messwerten unter Bergbaubedingungen. Zu einem
ähnlichen Fazit kam auch ein Ringversuch zwischen den Benannten Stellen, der im Jahr
2009 durchgeführt wurde. Die Messergebnisse der Schwadenprüfung in verschiedenen
Versuchseinrichtungen werden vorgestellt und Übereinstimmungen sowie Abweichungen
diskutiert.
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Grubenbewetterung und Gase
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Vortragsblock V: Gasmessung und Maßnahmen
Reducing nitrous gases in blast fumes by absorption – set up of a lab
scale plant
Alexander Hutwalker, Elisabeth Clausen, Oliver Langefeld1
1 TU Clausthal Institut für Bergbau, Abteilung für Maschinelle Betriebsmittel und Verfahren
im Bergbau unter Tage
Dilution is the solution to pollution – up to now state of the art for dealing with blast fumes,
originating from drilling and blasting in underground drift development and production, is
ventilation. These NOx-containing blast fumes are one of the major sources for harmful
nitrous gases in underground mines. Considerations of the European Commission (EC) on
reducing the occupational exposure limits (OEL) to the recommendation of the Scientific
Committee on Occupational Exposure Limits (SCOEL) would lead to a significant
decrease of the OEL for nitrous gases of about 90 % for Germany. It is expected that
these limits will not be met in a reasonable time using ventilation solely.
The objective of this work is to determine the possibility of reducing nitrous gases in the air
by absorption, using water based spraying systems in the drifts after blasting. For this
purpose an empirical and theoretical approach is used. Based on a thorough literature
review and first underground measurements, combined with a CFD simulation for the
analysis of the behavior of the gases in the drift after blasting, a lab scale absorption plant
was planned and installed. This plant is used to measure absorption rates of nitrous gases
by different absorbents and under various conditions. This presentation will give an
overview of the work done up to now and the set-up of the lab scale absorption plant.
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Grubenbewetterung und Gase
04. – 05. Oktober 2016
Vortragsblock V: Gasmessung und Maßnahmen
Besondere Bedingungen in Tunneln und Vortrieben
Dr. Tetzner, Dieter, Dr. Joachim Brandt, DMT GmbH & Co. KG
In diesem Beitrag wird einleitend auf die Möglichen der Gasfreisetzung in
Tunnelbauwerken eingegangen - Gaszutritte aus dem Gebirge, die Entstehung von Gasen
bei technologischen Prozessen sowie die Freisetzung giftiger Gase bei Bränden.
Am Beispiel des Tunnelvortriebs für einen ca. 2 km langen Straßentunnels werden die
besonderen Maßnahmen zur Beherrschung von Methanzuströmen erläutert. Der
Maßnahmenkatalog umfasst sowohl eine Gefährdungsbeurteilung und die Erstellung
entsprechender Explosionsschutzdokumente als auch technische Sicherheitsmaßnahmen
während der Vortriebsarbeiten, wie das Erkennen gasgefährdeter Bereiche, die Belüftung
und Überwachung.
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Grubenbewetterung und Gase
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Vortragsblock VI: Technische Entwicklungen und Kosten
Vortragsblock VI: Technische Entwicklungen und Kosten
Grenzwerte und Grenzwertfestlegung insbesondere im Hinblick auf
Stickoxide
Volker Neumann, Dr. Dirk Dahmann, IGF BGRCI, Bochum
Die Exposition gegenüber gesundheitsschädlichen luftgetragenen Stoffen am Arbeitsplatz
muss staatlicherseits begrenzt und überwacht werden. Sowohl gasförmige, als auch
staubförmige/staubgebundene Gefahrstoffe müssen, soweit sie in die Atemwege gelangen
können, limitiert werden. In Deutschland besteht für die Entwicklung und Inkraftsetzung
von Luftgrenzwerten ein bestimmtes System, das einerseits den zu schützenden
Arbeitnehmern und andererseits den Unternehmen, die die Einhaltung der
entsprechenden Grenzwerte zu gewährleisten haben, gerecht werden muss.
Das System wird beschrieben. Am Beispiel der Stickoxide wird diskutiert, welche
praktischen Auswirkungen sich daraus unter besonderer Berücksichtigung für den
untertägigen Bergbau ergeben.
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Grubenbewetterung und Gase
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Vortragsblock VI: Technische Entwicklungen und Kosten
Development of engine system technologies to meet increasingly
challenging emission legislation
Stefan Schartmann (Deutz)
Over the last decades the emission legislation for off-road engines has been continuously
tightened, drastically reducing the amount of harmful gaseous and particulate emissions in
engine exhaust gas. For indoor and underground applications, the emission restrictions
place a further demand on the engine system.
A large portfolio of engine-internal and aftertreatment measures is available to reduce
emissions. Engine-internal measures include optimized piston bowl geometry, injection
nozzles, in-cylinder swirl, turbocharging and higher injection pressure. Aftertreatment
measures basically involve the SCR (Selective Catalytic Reduction) for NOx reduction and
DPF (Diesel Particulate Filter) for particulate reduction. Additionally, design and layout
measures like downspeeding and downsizing also contribute towards emission reduction.
In this paper, the development of the engine system technologies over the last years to
meet the prevalent emission norm shall be illustrated discussed. For this purpose,
examples of engines developed at Deutz AG shall be considered. Further, the potential of
technologies currently being researched and developed shall be analyzed to establish the
emission targets, which can be achieved from today’s point of view. Finally, an outlook for
engines for special applications like mining will be discussed based on the proposed
emission limits for such applications.
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Grubenbewetterung und Gase
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Vortragsblock VI: Technische Entwicklungen und Kosten
Den Bergbau sauberer und sicherer machen mit batteriebetriebenen
Geräten
Attila Baki (Atlas Copco)
Den Bergbau sauberer und sicherer machen mit batteriebetriebenen Geräten
Wenn es um mobile Ausrüstung geht, verlassen sich Bergbaubetriebe traditionell auf
Dieselmotoren, die eine große Menge an Emissionen freisetzen. Hierbei müssen
Schadstoffemissionen über teure Ventilationsanlagen abgeführt werden.
Es gibt bereits elektrische Fahrlader in Bergwerken, aber diese Maschinen müssen über
ein elektrisches Kabel an das Netz angeschlossen werden. Deswegen sind sie in Bezug
auf Reichweite und andere operative Herausforderungen stark begrenzt.
Um diese Herausforderungen zu meistern, bringt Atlas Copco sein erstes
batteriebetriebenes Produkt im untertägigem Bereich auf den Markt. Der Fahrlader
Scooptram ST7 Battery ist entwickelt worden, um Umweltstandards und moderne
Bergbausicherheitsanforderungen zu erfüllen und zu übertreffen.
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Vortragsblock VI: Technische Entwicklungen und Kosten
Computer simulation of fire scenario in a small mine
Elena Vlasseva, University of Mining&Geology “St. Ivan Rislki”, Sofia, Bulgaria
Computer simulation of mine ventilation system behavior in normal and accidental regime
can shorten the duration of design at a project stage and analysis at operation stage.
Potential accidents such as fires and gases liberation and distribution is difficult to model in
real situation. Such situations can be modelled via specialized software which is capable
to predict fire products distribution in ventilation system. Fire behavior depends on several
crucial parameters: fire location, heat and gases production, oxygen consumption. It is not
obvious where in mine and when dangerous concentrations and temperatures will reach in
the process of fire development.
This paper presents one small ventilation system, which behavior was simulated in several
cases:
In normal regime to estimate the proper air volumes distribution;
Distribution of fire products along the mine, as a result of fire with heat release rate
2860 kW.
In order to control the fire two different maneuvers and their efficiency on ventilation
system are evaluated.
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