-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verkippungssystem, zum Verkippen von Material, beispielsweise zum Verfüllen eines ehemaligen Tagebaus und ein Verfahren zum Verrücken des Verkippungssystems.
-
Die am häufigsten eingesetzten Systeme zur Verkippung von Material im Tagebau bestehen aus einer Kombination von Kippenband, Bandschleifenwagen und Absetzer auf Raupen.
-
Das System liegt auf dem verkippten Material und wird auf diesem vorwärts gerückt. Dabei steht der Absetzer immer nahe an der Böschungskante. Dies ist möglich solange das verkippte Material eine standfeste Böschung erzeugt. Bei instabilem Material ist besonders der schwere Absetzer an der Böschungskante gefährdet. Zumeist wird durch eine gezielte Verkippung auf den Böschungsfuß die Stabilität verbessert. Dies erfordert jedoch einen Absetzer mit langem Abwurfausleger. Wird die Böschung trotzdem nicht stabil, so muss das Material vor dem Verkippen entwässert werden, was nachteilig einen großen Aufwand verursacht.
-
Aus der
DD 242380 A1 ist ein Verkippungssystem bekannt, bei dem der zu verkippende Bereich mit Seilen überspannt wird. Das Abwurfband ruht mit seinem aufnahmeseitigen Ende über einer ebenen Auflage auf dem durch die Schüttgüter gebildeten Arbeitsplanum. Das abwurfseitige Ende des Abwurfbandes hängt an die Geländevertiefung überspannenden Tragseilen.
-
Nachteilig ist eine Anpassung an den Verkippungsfortschritt sehr aufwendig, da hierzu das Abwurfband auf dem Arbeitsplanum bewegt werden muss. Die Verkippung ist zudem nur ausgehend von der Seite, auf der das Verkippungsmaterial bereitgestellt wird, möglich.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Verkippen vorzuschlagen, mit der ein großer Bereich kostengünstig und sicher verkippt werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einem Verfahren zum Verrücken dieser Vorrichtung gemäß Anspruch 16. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Das erfindungsgemäße Verkippungssystem weist ein Förderband auf. Dieses besteht aus Bandmodulen, die an Seilen aufgehängt sind. Auf den Bandmodulen ist ein Schleifenwagen angeordnet, der in Förderrichtung verfahrbar ist.
-
Vorteilhaft ist es somit möglich, den zu verkippenden Bereich (beispielsweise eine Grube) mit Seilen zu überspannen und mittels des Bandschleifenwagens an allen Punkten der Abspannung Material abzukippen. Es ist somit nicht nötig, das verkippte Material zu befahren. Aufwendige Stabilisierungsmaßnahmen oder auch das Entwässern des zu verkippenden Materials können somit entfallen.
-
Vorzugsweise sind Tragseile über den zu verkippenden Bereich abgespannt. An diesen sind Hängeseile befestigt, die mit den Bandmodulen verbunden sind und die Bandmodule in weitestgehend waagerechter Ausrichtung halten. Die Bandmodule sind so gestaltet, dass sie das Förderband und den Bandschleifenwagen tragen können und trotzdem leicht ausgeführt sind. Die einzelnen Bandmodule sind gelenkig miteinander verbunden, damit sie sich ohne Zwangskräfte an den Durchhang der Tragseile anpassen können. Die Stellung des Schleifenwagens und die Nutzlast auf dem Förderband haben hier einen Einfluss.
-
Bevorzugt wird der Durchhang der Tragseile durch eine unterschiedliche Länge der Hängeseile ausgeglichen. Somit sind die Bandmodule weitestgehend waagerecht ausgerichtet. Vorteilhaft müssen die Tragseile daher nicht sehr hohe Zugkräfte aufnehmen um einen möglichst geringen Durchhang zu erreichen.
-
Weiterhin bevorzugt sind die Tragseile an Außenstützen befestigt. Die Außenstützen sind dabei beispielsweise auf der Böschung, oder bei einer instabilen Böschung auch dahinter angeordnet. Die Außenstützen sind weiterhin bevorzugt über Zugelemente, wie Seile oder Zugstangen abgespannt. Die Zugelemente sind beispielsweise mit Erdankern verbunden.
-
Besonders bevorzugt sind die Außenstützen als Pendelstützen ausgeführt. Das heißt die Außenstützen haben an ihrem Fuß ein Gelenk, so dass sie nur Druckkräfte aufnehmen müssen. Vorteilhaft werden so die Außenstützen nicht auf Biegung beansprucht und Zwangskräfte im System vermieden.
-
Weiterhin vorteilhaft kann zwischen den Außenstützen mindestens eine Zwischenstütze angeordnet werden, die weiterhin bevorzugt ebenfalls als Pendelstütze ausgeführt ist und auf der die Tragseile aufliegen. Vorteilhaft kann so die Dicke der Tragseile und damit auch das Systemgewicht in Grenzen gehalten werden. Weiterhin bevorzugt steht die mindestens eine Zwischenstütze auf einer Schüttung, um deren Länge und damit auch die Pendellänge zu begrenzen.
-
Weiterhin bevorzugt sind vier Tragseile vorgesehen. Dabei liegen die beiden mittleren Tragseile direkt nebeneinander und die beiden äußeren Tragseile sind beabstandet zu den mittleren angeordnet. Die Hängeseile verbinden ein jeweils äußeres und das benachbarte mittlere Tragseil mit der darunter liegenden Seite der Bandmodule. Somit sind am linken der beiden mittleren Tragseile die zur linken Seite der Bandmodule führenden Hängeseile befestigt und entsprechend am rechten der beiden mittleren Tragseile die zur rechten Seite der Bandmodule führenden Hängeseile. Vorteilhaft resultiert daraus eine dreiecksförmige Bandaufhängung, die Windbelastungen aufnimmt und ein seitliches Schwingen reduziert. Weiterhin vorteilhaft wird nur eine Seildicke für die Tragseile benötigt.
-
Alternativ sind drei Tragseile vorgesehen, wobei die äußeren beiden Tragseile beabstandet zu dem mittleren angeordnet sind. Auch hier verbinden die Hängeseile jedes äußere und das mittlere Tragseil mit der darunter liegenden Seite der Bandmodule, woraus eine dreiecksförmige Bandaufhängung resultiert. In dieser Ausführung muss das mittlere Tragseil aufgrund seiner höheren Belastung dicker ausgeführt sein.
-
Weiterhin bevorzugt ist der Abstand der äußeren Tragseile von dem oder den mittleren Tragseilen in Bereichen mit langen Hängeseilen größer als in Bereichen mit kürzeren Hängeseilen. Vorteilhaft kann so Gewicht eingespart werden, da die Seitenwindanfälligkeit mit der Länge der Hängeseile zunimmt und so ein Dreieck mit größerer Grundseite vorteilhaft ist.
-
Weiterhin bevorzugt werden die Tragseile durch Verbindungsstäbe beabstandet gehalten. Dabei kann ein Verbindungsstab die beiden äußeren Tragseile, ein äußeres mit einem mittleren oder auch die äußeren mit den mittleren Stäben verbinden. Vorteilhaft kann so die Stabilität weiter gesteigert werden.
-
Auf den Längsträgern der Bandmodule ist ein Bandschleifenwagen verfahrbar angeordnet, der das zu verkippende Material an jeder Stelle abwerfen kann. Zu diesem Zweck wird der Obergurt angehoben. Das zu verkippende Material wird an der vorderen Trommel abgeworfen und bevorzugt über eine Sattelschurre beidseitig vom Bandmodul nach unten geleitet.
-
Weiterhin ist der Bandschleifenwagen über ein Spillsystem mit zwei Seilen zu bewegen. Vorteilhaft muss der Bandschleifenwagen so keine eigenen Antriebsmittel aufweisen, benötigt keine Stromzuführung und hat ein geringeres Gewicht.
-
Weiterhin bevorzugt sind ein- oder beidseitig neben den Bandmodulen Laufstege für das Personal für Wartungs- und Revisionstätigkeiten vorgesehen. Weiterhin bevorzugt sind derartige Laufstege auch am Bandschleifenwagen vorgesehen, wobei zusätzlich eine Leiter zur Überbrückung der Höhe des Bandschleifenwagens vorhanden sein kann.
-
Ebenfalls bevorzugt weisen die Bandmodule hohe Längsträger auf, zwischen denen der Obergurt des Förderbandes angeordnet ist. Dadurch ist ein guter Windschutz gewährleistet.
-
Weiterhin bevorzugt weist der Bandschleifenwagen eine Sattelschurre auf, auf die das Material vom Förderband abgeworfen wird und die dieses beidseitig der Bandmodule verteilt.
-
Weiterhin bevorzugt ist ein Sprühgerät, beispielsweise eine Wasser-Vernebelungseinrichtung zur Staubunterdrückung in der Nähe der Abwurfstelle angeordnet.
-
Für breite zu verkippende Bereiche erscheint es sinnvoll, wenn das Verkippungssystem seitlich zu verrücken ist. Hierzu sind bevorzugt die Außenstützen und die Zwischenstütze(n) quer zur Tragseilrichtung verfahrbar ausgeführt.
-
Weiterhin bevorzugt wird die Verfahrbarkeit durch Schienenfahrwerke mit Gleisrost, Raupen oder einem anderen Fahrwerk gewährleistet. Die Wahl des konkreten Fahrwerkes wird abhängig von den äußeren Bedingungen, insbesondere der Bodenbeschaffenheit, sowie der nötigen Verfahrlänge gewählt.
-
Das Verrücken des Verkippungssytems erfolgt dann durch ein gleichzeitiges oder stückweise nacheinander ausgeführtes Verrücken der Außen- und Zwischenstütze(n).
-
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verrücken des Verkippungssystems. Das Verkippungssystem weist hierfür ein in Verrückrichtung gesehen vorderes und ein hinteres Zugelement auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
In einem ersten Schritt a) wird die Länge des vorderen Zugelements verkürzt und gleichzeitig das hintere Zugelement verlängert. Dadurch bewegt sich die Außenstütze in Verrückrichtung. Dies wird so lange ausgeführt, bis das vordere Zugelement und das Tragseil weitestgehend fluchtend ausgerichtet sind. Der Schritt wird bevorzugt gleichzeitig für beide Außenstützen durchgeführt.
-
Nun wird in einem zweiten Schritt b) das hintere Zugelement vor das vordere Zugelement gesetzt. Der Abstand entspricht dabei dem Abstand davor. Somit ist nun das ehemals hintere Zugelement das vordere und das ehemals vordere Zugelement das hintere.
-
In einem letzten Schritt c) wird nun analog zu Schritt a) die Länge des nun vorderen Zugelements (bei Schritt a) noch hinteren) verkürzt und gleichzeitig das nun hintere Zugelement (bei Schritt a) noch vordere) verlängert, bis die Außenstütze mittig zwischen den Zugelementen angeordnet ist.
-
Die Zugelemente sind bevorzugt Seile mit Seilwinden. Alternativ können auch Zugelemente mit konstanter Länge in Kombination mit Hydraulikzylindern oder Spindeln eingesetzt werden.
-
Die Zwischenstütze(n) werden vorteilhaft mitgezogen, durch eigene Antriebe bewegt, oder durch mobile Maschinen gezogen.
-
Weiterhin bevorzugt sind die Außenstützen auf Schienen verfahrbar, wobei nach dem Verrücken die Schienensegmente hinter dem Fahrwerk vor dieses gesetzt werden.
-
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verkippungssystems,
-
2 eine Draufsicht des Verkippungssystems,
-
3 eine Darstellung der Dreiecksaufhängung,
-
4 eine Seitenansicht eines Bandmoduls,
-
5 eine Draufsicht eines Bandmoduls,
-
6 eine Schnittdarstellung eines Bandmoduls,
-
7 eine Seitenansicht des Bandschleifenwagens,
-
8 eine Draufsicht des Bandschleifenwagens,
-
9 eine Seitenansicht eines verrückbaren Verkippungssystems,
-
10 eine Ansicht in Förderrichtung der Außenstütze,
-
11 eine Seitenansicht der Außenstütze, und
-
12 eine Draufsicht der Außenstütze vor dem Verrücken.
-
1 zeigt ein Verkippungssystem 1, das einen sehr tiefen Alttagebau 2 überbrückt und während der gesamten Betriebszeit nicht versetzt werden muss. Aus Gründen der Darstellbarkeit ist das Verkippungssystem 1 nur hälftig dargestellt.
-
Auf der Böschung des Alttagebaus 2 sind Außenstützen 4 angeordnet. An den Außenstützen 4 sind vier Tragseile 3 befestigt. Die Außenstützen 4 sind zudem über jeweils vier Abspannseile 8 abgespannt, die die Längskräfte der Tragseile 3 direkt weiterleiten. Die Abspannseile 8 sind über Erdanker 81 im Boden befestigt. An den Tragseilen 3 sind über Hängeseile 5 Bandmodule 7 angehängt.
-
2 zeigt eine Draufsicht des Verkippungssystems 1. Erkennbar sind die vier Tragseile 3, von denen zwei mittig direkt nebeneinander liegen. Die beiden anderen Tragseile 3 sind in einem größeren Abstand außen angeordnet.
-
Das System hat eine Stützweite von 780 m und vier Tragseile 3 mit einem Durchmesser von 100 mm. Die Tragseile 3 haben mittig einen Durchhang von ca. 60 m, die Höhe der Außenstützen beträgt ca. 68 m und die Abspannentfernung (also die Entfernung von Außenstütze zum Erdanker) ca. 136 m. Die Außenstützen 4 sind als Pendelstützen ausgebildet und haben oben eine Breite von ca. 26 m.
-
In dem Bereich der Tragseile 3, in dem die Hängeseile 5 befestigt sind, wird der Abstand zwischen den Tragseilen 3 durch Verbindungsstäbe 6 fixiert. Somit sind die Bandmodule 7 auch bei großer Länge der Hängeseile 5 durch eine stabile Dreiecksaufhängung gehalten.
-
3 zeigt eine Schnittdarstellung, in der die Dreiecksaufhängung gut erkennbar ist. Jeweils ein Hängeseil 5 führt von den äußeren Tragseilen 3 und von den benachbarten mittleren Tragseilen 3 zu der darunter liegenden Außenseite des Bandmoduls 7. In dem Bereich, in dem die Hängeseile 5 an den Tragseilen 3 befestigt sind, ist der Abstand zwischen den äußeren Tragseilen 3 durch einen Verbindungsstab 6 fixiert.
-
Aufgrund des Durchhanges der Tragseile 3 verringert sich die Länge der Hängeseile 5 zur Mitte zu. Dort werden auch die Abstände der Tragseile 3 untereinander reduziert. Vorteilhaft ergibt sich eine Gewichtsreduzierung bei den Verbindungsstäben 6 und Hängeseilen 5.
-
4 zeigt die Seitenansicht eines Bandmoduls 7, 5 eine Draufsicht und 6 eine Schnittdarstellung. In 5 wurde dabei auf die Darstellung des Förderbandes für die Sichtbarkeit der Träger verzichtet. Das Förderband hat einen Obergurt 71, der auf Tragrollen 73 gelagert ist, und einen Untergurt 72.
-
Jedes Bandmodul 7 hat eine Länge von 12 m. Zur Befestigung mit den Hängeseilen 5 hat es einen breiten Querträger 91 und zwei Längsträger 9 im Abstand der Systembreite des Förderbandes.
-
Unter den Längsträgern 9 sind Querträger 10 und Diagonalträger 11 angeordnet. Der Obergurt 71 der Bandanlage mit Abstützung durch Tragrollen 73 liegt windgeschützt zwischen den hohen Längsträgern 9. Unter den Trägern liegt der Untergurt 72.
-
Die Bandmodule 7 werden in der Nähe der breiten Querträger 91 durch Bolzen 12 miteinander verbunden. Sie können dadurch den Durchhangänderungen der Tragseile 3 ohne Zwangskräfte folgen.
-
Außen an den Längsträgern 9 der Bandmodule 7 sind Laufstege 13 mit Handläufen 131 angeordnet, von denen das Förderband kontrolliert und gewartet werden kann.
-
Auf die Längsträger 9 der Bandmodule 7 sind Vierkantstäbe 14 als Schienen aufgeschweißt. Auf diesen Schienen 14 ist der in den 7 und 8 gezeigte Bandschleifenwagen 15 verfahrbar.
-
Der Bandschleifenwagen 15 hat eine Tragkonstruktion 16, einen Bandeinlauf 17, eine Abwurftrommel 18 und eine Umlenktrommel 19. Der Obergurt 71 mit dem zu verkippenden Material wird bis zur Abwurftrommel 18 angehoben. Dort wird das Material abgeworfen und fällt auf eine Sattelschurre 20, die dachförmig über der Bandanlage und den Laufstegen 13 angeordnet ist. Das Material fällt auf beiden Seiten der Sattelschurre 20 nach unten.
-
Der Bandschleifenwagen 15 wird durch zwei Seile mit Spillantrieb bewegt und in Stellung gehalten. Er benötigt deshalb keine Fahrantriebe und muss nicht mit Strom versorgt werden.
-
Soll das Verkippungssystem das Material nicht nur in einem Streifen, sondern in einer Fläche verkippen, dann muss es von Zeit zu Zeit rechtwinklig zum Bandsystem vorrücken. Hierbei muss darauf geachtet werden, dass keine Zwangskräfte entstehen. Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel ermöglicht ein rechtwinkliges Verrücken.
-
Eine Seitenansicht eines verrückbaren Verkippungssystems ist in 9 dargestellt.
-
Prinzipiell entspricht das Verkippungssystem dem oben beschriebenen. Es ist jedoch zusätzlich eine, ebenfalls als Pendelstütze ausgebildete, Mittelstütze 33 vorgesehen. Zudem sind die Außenstützen 21 und die Mittelstütze 33 über Schienenfahrwerke und Gleisroste verfahrbar abgestützt. Um die Höhe der Mittelstütze 33 zu reduzieren, ist diese auf einer Schüttung 34 angeordnet.
-
Wie in den 10 und 11 dargestellt, steht die Außenstütze 21 auf zwei Fahrwerksgruppen 25, die über Schienen 23 getragen werden. Das Fahrwerk 25 ist als Doppelschienenfahrwerk ausgebildet und die Außenstütze 21 ist über eine Pendelachse 22 mit diesem verbunden. Die Pendelachse 22 liegt parallel zur Fahrtrichtung des Fahrwerkes 25.
-
Oben an der Außenstütze 21 werden die Kräfte der vier Tragseile 3 auf einen Knotenpunkt 29 zusammengeführt und über zwei große Seilwinden 24 und 241 zu den Ankerpunkten 26 und 27 weitergeleitet. Im normalen Betrieb steht das Verkippungssystem genau zwischen den beiden Ankerpunkten 26, 27. Jede Seilwinde 24, 241 trägt somit die Hälfte der Zugkraft der Tragseile 3.
-
Der Abstand zwischen den Ankerpunkten 26 und 27 entspricht dem Rückintervall.
-
Das Verrücken erfolgt mit leerem Förderband, was die Seilkräfte auf ca. 75% reduziert.
-
Beim Rücken wird die Außenstütze 21 nicht über Fahrantriebe vorwärts bewegt, weil dabei Zwangskräfte auftreten können. Der Vortrieb erfolgt dadurch, dass mittels der Seilwinde 24 die Seillänge verlängert wird und gleichzeitig mittels der Seilwinde 25 die Seillänge verkürzt wird. Dadurch entsteht eine Kraftkomponente in Fahrtrichtung. Während dieses Vorganges erhöht sich die Kraft der Seilwinde 25 immer mehr und die Kraft der Seilwinde 24 sinkt. Hat das Verkippungssystem die Höhe des Ankerpunktes 27 erreicht, nimmt die Seilwinde 25 die gesamte Abspannkraft auf. Die Seilwinde 24 wird nun lastfrei vom Ankerpunkt 26 gelöst und auf der anderen Seite lastfrei mit dem neuen Ankerpunkt 28 verbunden.
-
Der zuvor beschriebene Prozess wird nun mit den neuen Ankerpunkten 27 und 28 wiederholt.
-
Die Mittelstütze 33 wird automatisch durch das Verrücken der beiden Außenstützen 21 mitgezogen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verkippungssystem
- 2
- Alttagebau
- 3
- Tragseil
- 4
- Außenstützen
- 5
- Hängeseile
- 6
- Verbindungsstäbe
- 7
- Bandmodule
- 71
- Förderband/Obergurt
- 72
- Förderband/Untergurt
- 73
- Tragrollen
- 8
- Abspannseil
- 81
- Erdanker
- 9
- Längsträger
- 91
- Breiter Querträger
- 10
- Querträger
- 11
- Diagonalträger
- 12
- Bolzen
- 13
- Laufsteg
- 131
- Handlauf
- 14
- Schiene
- 15
- Bandschleifenwagen
- 16
- Tragkonstruktion
- 17
- Bandeinlauf
- 18
- Abwurftrommel
- 19
- Umlenktrommel
- 20
- Sattelschurre
- 21
- Außenstütze
- 22
- Pendelachse
- 23
- Schienen
- 24
- Seilwinde
- 241
- Seilwinde
- 25
- Fahrwerk
- 26
- Ankerpunkt
- 27
- Ankerpunkt
- 28
- Neuer Ankerpunkt
- 29
- Knotenpunkt
- 30
- Schüttung
- 33
- Zwischenstütze
- 34
- Schüttung
