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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Grubenabbau durch Schlagen von etwa horizontalen
Teilsohlen und Verbinden dieser Teilsohlen durch einen wendel-oder spiralförmigen Stollen.
Im heutigen Untertagebau ist aus wirtschaftlichen Gründen ein Übergang zum gleislosen
Abbau sowohl im Erz- als auch im Nichterzbergbau gegeben. Während es dabei ständig zu einer
Verbesserung der Mechanisation und Konstruktion im gleislosen Abbau kommt, ist die Abbautechnolo- gie auf dem alten Standard stehen geblieben. Bis auf eine Vergrösserung der Abmessungen in Ab- hängigkeit von der grubengeologischen und geomechanischen Situation hat sich in der geometri- schen Grundform eines Abbaublocks bei der heutigen Anwendung der gleislosen Mechanisation keine grundsätzliche Änderung ergeben. Die vorhandene Mobilität im gleislosen Abbau verlangt zur Er- höhung des Nutzungsgrades eine Verbindung der einzelnen Teilsohlen mit einem wendel- oder spiralen- förmigen Stollen.
Charakteristisch für die heutige Technologie ist jedoch, dass diese Wendel nur für einen Zweck, eben für die Verbindung der einzelnen Teilsohlen untereinander ausgenützt wird.
Da diese Wendel meistens im Liegenden eines Abbaublocks angelegt wird, erhält man als Folge davon bei ihrem Vortrieb ausschliesslich nicht verwertbares Haufwerk. Sie hat also nur eine rein technologische Funktion.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren der eingangs beschriebenen
Art zu schaffen, durch welches der spiralenförmige Stollen gleichzeitig mehrere technologische
Funktionen erfüllen kann.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der wendelförmige Stollen direkt in der
Lagerstätte angelegt wird, wobei in dessen Zentrum ein Zentralschacht und zur Verbindung des wendelförmigen Stollens mit den Zentralschacht horizontale Teilsohlen angelegt werden.
Mit diesem Verfahren der Anordnung der spiralenförmigen Wendel im Abbaublock selbst kann in besonders wirtschaftlicher Weise das beim Vortrieb der Wendel anfallende Haufwerk verwertet und gleichzeitig die Wendel als Vorbereitung für den Blockabbau ausgenützt werden. Die Grösse des Abbaublocks wird durch den Durchmesser und die Höhe des spiralförmigen Stollens bestimmt.
Diese geometrische Form und diese Vorbereitung ermöglichen es, den Abbau vom spiralenförmigen Stollen aus zu führen. Da der Transport des abgebauten Materials durch den Zentralschacht des spiralförmigen Stollens erfolgt, wird das Bedienungspersonal nicht gefährdet, es handelt sich also auch um eine sichere Abbautechnologie. Weiters stören sich die einzelnen Arbeitsvorgänge, wie z. B. Abbau, Abtransport des Förderungsguts od. dgl., nicht gegenseitig, sondern ermöglichen erst die im Bergbau gewünschte Konzentration der Geräte beim Abbau der Lagerstätte. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt also die vollständige Ausnützung aller Möglichkeiten, die die gleislose Mechanisation bietet. Weiters ist es von besonderem Vorteil, wenn mehrere Blöcke untereinander verbunden werden und diese Verbindungsstrecke in der Lagerstätte selbst liegt.
Die Folge ist die Möglichkeit der Erhöhung der Kapazität und damit der Wirtschaftlichkeit, da die Maschinen zeitlich besser ausgenützt sind. Dadurch verringert sich die Zahl der benötigten Maschinen und werden die Investitionskosten gesenkt.
Durch die Bildung von horizontalen Teilsohlen wird eine wesentliche Senkung der Bewetterungskosten erzielt. Als weiterer Vorteil ist ein schnellerer Abtransport des Haufwerks von der Brust des spiralförmigen Stollens zum bereits vorher hergestellten Zentralschacht erzielbar.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass eine obere und eine untere Hauptsohle durch eine den Zentralschacht bildende Bohrung miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kann beim Vortrieb des spiralenförmigen Stollens die notwendige Bewetterung ermöglicht werden. Diese kontinuierliche Bewetterung hilft die Gesamtkosten für die Vorbereitung des spiralenförmigen Stollens zu senken. Der Vortrieb des spiralenförmigen Stollens wird von der unteren Hauptsohle beginnend, in einem vom gewählten Durchmesser abhängigen Abstand vom Zentralschacht aufsteigend durchgeführt.
Gemäss einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens ist der Abstand der Teilsohlen untereinander gleich dem Abstand von zwei um 360 um die Längsachse des Zentralschachts verdrehten Punkten des wendelförmigen Stollens. Die Verbindung der Einsatzorte beim Vortrieb der Wendel ermöglicht eine kontinuierliche Bewetterung jeder Teilsohle, d. h. ein weiterer Vortrieb der Wendel bedeutet nicht eine unbeschränkte Verlängerung der separat zu bewetternden Strecke.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens zum Ab-
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Winkel der inneren Reibung e (natürlicher Böschungswinkel) des Haufwerks sein, um den selbständigen Absturz des Materials durch sein Eigengewicht in den Zentralschacht --3-- zu ermöglichen. Der Kegel wird ständig vergrössert, bis eine Basisfläche der Querschnittsfläche des die Wendel --4-- umschliessenden Zylinders gleich ist. Nun werden von der Wendel --4-- aus fächerförmig Bohrlöcher --7-- (s. Fig. 2), die einen Winkelbereich von - ss bis +90 bestreichen, in Richtung Zentralachse--6-- gebohrt, wobei die Kegelspitze einer im Mantel des Zentralschachtes --3-liegenden Spirale folgt.
Wenn nun die Wendel--4-um 360 abgegangen wird, entsteht eine trichterförmige Fläche. Die zwei auf dem gleichen Radius liegenden Erzeugenden des Zentralschachtes --3-- und des Abbauzylinders, sowie die zwei ebenfalls auf diesem Radius liegenden Erzeugenden zweier um 3600 entlang der Wendel verdrehten Kegel bilden eine parallelogrammförmige Ebene. Ab diesem Stadium können die fächerförmig gesetzten Bohrlöcher --7-- auch nach oben gerichtet werden. Die Länge der Bohrlöcher --7-- wird aus geometrischen Gründen immer grösser und bleibt erst nach einer Runde von 3600 konstant. Ausserdem wird die oben erwähnte parallelogrammförmige Abbruchebene immer grösser, bis sie nach 360 ihre konstante Parallelogrammform behält.
Am unteren Ende der Wendel --4-- laufen alle Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab. In Fig. 2 ersieht man die für diese verfahrensgemässe Abbaumethode charakteristische Abbruchebene. Die Form dieser parallelogrammförmigen Abbruchebene muss während der gesamten Abbautätigkeit des Abbaublocks beibehalten werden, da der Winkel ss nie unterschritten werden darf.
Ihre Grösse ist durch den Parameter--Y--gegeben :
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<tb>
<tb> Y <SEP> = <SEP> Bohrlochlänge <SEP> + <SEP> a <SEP> + <SEP> b <SEP> + <SEP> c, <SEP> wobei <SEP> gilt <SEP> : <SEP>
<tb> a=--- <SEP> [m] <SEP> (D <SEP>
<tb> 2. <SEP> cosss
<tb> b <SEP> [m] <SEP> (2) <SEP>
<tb> 2. <SEP> cosys <SEP>
<tb> c <SEP> = <SEP> Abstand <SEP> vom <SEP> Boden <SEP> des <SEP> Bohrlochs <SEP> zur <SEP> Wand
<tb> des <SEP> Zentralschachtes
<tb>
weiter gilt :
EMI3.2
<tb>
<tb> D=2. <SEP> Y. <SEP> cosss <SEP> [m] <SEP> (3) <SEP>
<tb> X <SEP> = <SEP> D <SEP> tgss <SEP> [m] <SEP> (4)
<tb> 2 <SEP>
<tb> α= <SEP> arctg <SEP> X <SEP> [ ] <SEP> (5)
<tb> 1T. <SEP> D
<tb>
mit
EMI3.3
<tb>
<tb> d.... <SEP> Durchmesser <SEP> des <SEP> Zentralschachtes <SEP> [m]
<tb> e.... <SEP> Breite <SEP> des <SEP> Wendelquerschnittes <SEP> [m]
<tb> ss.... <SEP> Winkel <SEP> > <SEP> ( > , <SEP> damit <SEP> das <SEP> Haufwerk <SEP> jederzeit <SEP> abstürzt <SEP> [0 <SEP> ] <SEP>
<tb> D.... <SEP> Durchmesser <SEP> des <SEP> Abbaublocks <SEP> [m]
<tb> X.... <SEP> Teilsohlenabstand <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Drehung <SEP> um <SEP> 3600 <SEP> [m]
<tb> a....
<SEP> Steigung <SEP> der <SEP> Wendel <SEP> [0]
<tb>
Die Form des Kegels und der Abbruchebene ermöglichen, dass das abgesprengte Material zum Zentralschacht--3--geführt wird und durch diesen zur Hauptförderstrecke--1--abstürzt. Selbstverständlich kann die Wendel --4-- auch einer schrägstehenden Abbauschichte angepasst werden, jedoch muss der Neigungswinkel des Zentralschachtes grösser sein als der Winkel der inneren Reibung t des Haufwerks, um einen problemlosen Absturz durch den Zentralschacht zu gewährleisten. Wenn die geomechanischen und geophysikalischen Gegebenheiten es gestatten, kann die erfindungs-
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gemässe Abbautechnologie auch bei folgenden Gegebenheiten angewendet werden.
1. Bei bergbaulicher Anwendung sowohl für steilstehende Lagerstätten mit grosser Breite als auch für flachliegende mit grosser Höhe,
2. als Übergang vom Tagbau zum Untertagebau, sobald der Tagbau unwirtschaftlich wird,
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3. im Bauwesen für die Herstellung grosser Kavernen (z. B. Lagerkavernen für Rohstoffe aller Art), wobei diese Technologie ein gleichzeitiges Arbeiten von Bautrupp und Bohrtrupp er- möglicht, da diese sich nicht gegenseitig behindern. Dies bedeutet wieder einen wesentlich ra- scheren Baufortschritt. Weiters können Schächte grossen Durchmessers hergestellt werden.
In Fig. 3 ist ein Zentralschacht --9-- mit Hauptsohlen --10 und 11--sowie ein spiralen- förmiger Stollen --12-- ersichtlich, der eine Quaderform des Abbauraums begrenzt.
In Fig. 4 ist eine weitere Variante der geometrischen Form des Abbaublocks ersichtlich, wobei zwei Zentralschächte--13--und ein um beide Zentralschächte--13--geführter Stollen--14-- vorgesehen ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Grubenabbau durch Schlagen von etwa horizontalen Teilsohlen und Verbinden dieser Teilsohlen durch einen wendel- oder spiralenförmigen Stollen, dadurch gekennzeichnet, dass der wendelförmige Stollen direkt in der Lagerstätte angelegt wird, wobei in dessen Zentrum ein Zentralschacht und zur Verbindung des wendelförmigen Stollens mit dem Zentralschacht horizontale Teilsohlen angelegt werden.