TY - THES

T1 - Optimierung der Bewetterung in Schaubergwerken

AU - Nöger, Michael

N1 - gesperrt bis 04-06-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Diese Arbeit befasst sich mit der Optimierung der Bewetterung in Schaubergwerken. Solch eine Optimierung umfasst mehrere Aspekte wie z.B. wirtschaftliche und sicherheitstechnische Verbesserungen. Um eventuell unzureichend gesetzte wettertechnische Maßnahmen zu eruieren, wird die Bewetterung des bestehenden Schaubergwerkes erfasst. Um den Ist-Zustand zu erfassen und eine darauf aufbauende Risikobewertungen durchzuführen wurde die Bewetterungssimulationssoftware VentSim verwendet. In dem Bergwerk herrscht vorwiegend eine natürliche Bewetterung vor. Deswegen beschreibt diese Arbeit grundlegende Literatur, nach welchen strömungsmechanischen Gesetzen sich Wetterströmungen im Bergwerk verhalten, sowie die essenziellen Einflussgrößen auf die Bewetterung im Bergwerk mit besonderem Augenmerk auf natürlicher Bewetterung. Auf Basis der Vermessungsdaten sowie durch Befahrungen des Schaubergwerks wurde mithilfe dieser Software ein dreidimensionales Modell erstellt. Als weiterführenden Schritt wurden die im Bergwerk vorhandenen Elemente zur Steuerung des Wetters in dieses Modell implementiert und diesen Elementen spezifische Attribute wie Widerstandswerte zugewiesen. Um die Eingangsparameter für die Simulation zu bestimmen wurden Vorort Messungen durchgeführt. Diese Messungen Umfassen: Die Temperaturen im Bergwerk auf den unterschiedlichen Horizonten um den thermischen Gradienten und die durchschnittliche Oberflächentemperatur abzuschätzen. Sowie Luftfeuchtigkeit und den barometrischen Druck, sowie Trocken und Feuchtkugeltemperatur. Diese und daraus berechnete Werte werden anschließend in die Simulation implementiert. Auch die Querschnitte und Wettergeschwindigkeiten wurden gemessen um die tatsächliche Wettermenge zu einer bestimmten Uhrzeit zu bestimmen. Da es sich in den meisten Fällen um eine natürliche Bewetterung handelt müssen auch die Umweltparameter außerhalb des Bergwerkes Tageszeitabhängig festgestellt werden. In weiterer Folge wurde nun die Genauigkeit der Simulation durch den Vergleich der simulierten und gemessenen Werte festgestellt. Auf Basis dieses Modells wurden Simulationen zur Risikoabschätzung im Bergwerk durchgeführt. Diese Abschätzung umfasst einerseits das Risiko von emittierten Gasen in der Grube, sowie das Risiko im Falle eines Brandszenarios. Aufgrund der geringen Wettermenge, bedingt durch eine natürliche Bewetterung, ergeben sich einige Risiken, die es gilt festzustellen und auszuschalten. Aufgrund der geringen Wettermenge kann es zu einer unzureichenden Verdünnung von Gasen kommen und somit zu einer Überschreitung von gefährlichen Konzentrationen. Zu diesem Zweck ist ein wichtiger Teil die Quantifizierung der Gase sowie deren Emissionsorte. Mithilfe der Simulation werden Abschätzungen über Gaskonzentrationen in Abhängigkeit verschiedener Einflussfaktoren getroffen. Ein relativ neues aber wichtiges Tool sind Brandsimulationen. Diese können in Echtzeit auf Basis des Grundmodells erfolgen und bieten viele Vorteile in der Risikobewertung von Brandfällen. Das Simulieren von verschieden Szenarien in dieser Arbeit zeigt eine Zeitabhängige Ausdehnung von Brandemissionen im Bergwerk. Somit können gefährliche Bereiche im Bergwerk detektiert werden auch der Einfluss auf die Emissionsausbreitung durch Öffnen und schließen von Wettertüren sowie das Ein/Ausschalten eines Lüfters können simuliert werden. Solche Simulationen dienen als Unterstützung bei der Erstellung eines Rettungs- und Evakuierungskonzeptes im Bergwerk. Durch Befahrungen des Bergwerkes und auf Basis der Simulationen werden nun sinnvolle Maßnahmen zur Verbesserung der Wetterführung im Schaubergwerk getroffen.

AB - Diese Arbeit befasst sich mit der Optimierung der Bewetterung in Schaubergwerken. Solch eine Optimierung umfasst mehrere Aspekte wie z.B. wirtschaftliche und sicherheitstechnische Verbesserungen. Um eventuell unzureichend gesetzte wettertechnische Maßnahmen zu eruieren, wird die Bewetterung des bestehenden Schaubergwerkes erfasst. Um den Ist-Zustand zu erfassen und eine darauf aufbauende Risikobewertungen durchzuführen wurde die Bewetterungssimulationssoftware VentSim verwendet. In dem Bergwerk herrscht vorwiegend eine natürliche Bewetterung vor. Deswegen beschreibt diese Arbeit grundlegende Literatur, nach welchen strömungsmechanischen Gesetzen sich Wetterströmungen im Bergwerk verhalten, sowie die essenziellen Einflussgrößen auf die Bewetterung im Bergwerk mit besonderem Augenmerk auf natürlicher Bewetterung. Auf Basis der Vermessungsdaten sowie durch Befahrungen des Schaubergwerks wurde mithilfe dieser Software ein dreidimensionales Modell erstellt. Als weiterführenden Schritt wurden die im Bergwerk vorhandenen Elemente zur Steuerung des Wetters in dieses Modell implementiert und diesen Elementen spezifische Attribute wie Widerstandswerte zugewiesen. Um die Eingangsparameter für die Simulation zu bestimmen wurden Vorort Messungen durchgeführt. Diese Messungen Umfassen: Die Temperaturen im Bergwerk auf den unterschiedlichen Horizonten um den thermischen Gradienten und die durchschnittliche Oberflächentemperatur abzuschätzen. Sowie Luftfeuchtigkeit und den barometrischen Druck, sowie Trocken und Feuchtkugeltemperatur. Diese und daraus berechnete Werte werden anschließend in die Simulation implementiert. Auch die Querschnitte und Wettergeschwindigkeiten wurden gemessen um die tatsächliche Wettermenge zu einer bestimmten Uhrzeit zu bestimmen. Da es sich in den meisten Fällen um eine natürliche Bewetterung handelt müssen auch die Umweltparameter außerhalb des Bergwerkes Tageszeitabhängig festgestellt werden. In weiterer Folge wurde nun die Genauigkeit der Simulation durch den Vergleich der simulierten und gemessenen Werte festgestellt. Auf Basis dieses Modells wurden Simulationen zur Risikoabschätzung im Bergwerk durchgeführt. Diese Abschätzung umfasst einerseits das Risiko von emittierten Gasen in der Grube, sowie das Risiko im Falle eines Brandszenarios. Aufgrund der geringen Wettermenge, bedingt durch eine natürliche Bewetterung, ergeben sich einige Risiken, die es gilt festzustellen und auszuschalten. Aufgrund der geringen Wettermenge kann es zu einer unzureichenden Verdünnung von Gasen kommen und somit zu einer Überschreitung von gefährlichen Konzentrationen. Zu diesem Zweck ist ein wichtiger Teil die Quantifizierung der Gase sowie deren Emissionsorte. Mithilfe der Simulation werden Abschätzungen über Gaskonzentrationen in Abhängigkeit verschiedener Einflussfaktoren getroffen. Ein relativ neues aber wichtiges Tool sind Brandsimulationen. Diese können in Echtzeit auf Basis des Grundmodells erfolgen und bieten viele Vorteile in der Risikobewertung von Brandfällen. Das Simulieren von verschieden Szenarien in dieser Arbeit zeigt eine Zeitabhängige Ausdehnung von Brandemissionen im Bergwerk. Somit können gefährliche Bereiche im Bergwerk detektiert werden auch der Einfluss auf die Emissionsausbreitung durch Öffnen und schließen von Wettertüren sowie das Ein/Ausschalten eines Lüfters können simuliert werden. Solche Simulationen dienen als Unterstützung bei der Erstellung eines Rettungs- und Evakuierungskonzeptes im Bergwerk. Durch Befahrungen des Bergwerkes und auf Basis der Simulationen werden nun sinnvolle Maßnahmen zur Verbesserung der Wetterführung im Schaubergwerk getroffen.

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M3 - Masterarbeit

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