DE19621666C2 - Anordnung zum Abwärtsfördern von mineralischem Schüttgut mittels Schwerkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abwärtsfördern in Rinnen im Tagebau mittels Schwerkraft.

Bei der Gewinnung und Weiterverarbeitung von mineralischem Schüttgut muß dieses oftmals über größere Höhenunterschiede und/oder Strecken abwärts gefördert werden. Dies ist zum Beispiel in Tagebauen/Steinbrüchen der Fall, kann jedoch auch in anderen Bereichen, wie etwa Staudammbaustellen erforderlich werden. Die Förderung allein mit Hilfe der Schwerkraft, d. h. unabhängig von Fahrzeugen oder angetriebenen Fördermitteln, erfolgt bislang in erster Linie mittels geschlossener Rollöcher, Schrägschächten oder Wendelrutschen. Auch mit Gefälle verlegte Rutschenprofile sind bekannt geworden.

Die Herstellung der Hohlräume für Rollöcher, Schrägschächte oder Wendelrutschen in festem Gestein ist sehr kostenaufwendig. Außerdem ist mit dem Betrieb derartiger Anlagen mit allseits geschlossenem Querschnitt stets die Gefahr einer Verstopfung infolge von Brückenbildung verbunden. Die Behebung solcher Verstopfungen ist schwierig und gefährlich und führt wegen des damit verbundenen Zeitaufwands oft zu beträchtlichen Betriebsstörungen. Auch metallische/betonierte Rutschen sind wegen des erforderlichen Unterbaus teuer und darüber hinaus mit einem hohen Planungsrisiko verbunden, was dazu führen kann, daß sich das Gut entweder in ihnen staut oder mit nicht beherrschbarer Geschwindigkeit talwärts gleitet.

Der in Tagebauen vielfach übliche Transport des Gutes mit Schwerlastkraftwagen (SLKW) ist wegen des vergleichsweise hohen Treibstoffverbrauchs energieaufwendig und umweltbelastend.

Aus der DE 37 10 854 A1 ist eine Bunkereinrichtung zur Aufnahme und zum Weitertransport von Material aus Tagebauen bekannt, die einen mit Seitenwänden versehenen Bunker und einen das Brechgut abfördernden Endlosförderer umfaßt. Die Seitenwände der Bunkereinrichtung werden dabei durch eine Nische in der Terrassenwand gebildet, wobei die Schräge der Seitenwände den natürlichen Böschungswinkel des aufzugebenden Materials nicht unterschreiten soll. Der in dem anstehenden Gestein ausgebildete Raum dient dabei ausschließlich zur temporären Aufnahme des Materials und erstreckt sich maximal über eine Arbeitsebene des Tagebaus. Die Beschickung erfolgt durch SLKW, die Abförderung durch einen in Förderrichtung ansteigenden Plattenbandförderer.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur energiesparenden, umweltschonenden Abwärtsförderung von Gesteinshaufwerk mittels Schwerkraft in Tagebauen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hiernach ist die Rinne im anstehenden Gestein in einer geringfügig größeren Neigung als der eine Gleitreibung ermöglichenden Neigung ausgebildet und erstreckt sich über mehrere Arbeitsebenen des Tagebaus. Das Schüttgut wird am oberen Ende oder im oberen Bereich der Rinne aufgegeben und bewegt sich in dieser gleitend oder rollend abwärts.

Durch geeignete Bemessung des Neigungswinkels der Rinne, geringfügig über dem Winkel der inneren Reibung des zu fördernden Schüttgutes, läßt sich eine ausreichend gleichmäßige Bewegung des Gutes erreichen, ohne daß es zu Stauungen oder Verstopfungen kommt. Hierzu trägt weiter eine zweckentsprechende Bemessung des Rinnenquerschnittes bei. Vorzugsweise beträgt die Breite des Rinnenbodens und die Höhe der Rinnenseitenwände jeweils mindestens das Dreifache der größten Stückkantenlänge des zu fördernden Schüttgutes. Die Rinnenseitenwände sind zweckmäßigerweise in einem Winkel von 45° bis 75° gegenüber dem Rinnenboden geneigt.

Der Boden der Rinne kann glatt und eben oder auch in der Gefällerichtung mit Stufen ausgebildet sein. Letztere können je nach örtlichen Gegebenheiten, insbesondere auch den vorliegenden geologischen Lagerungsverhältnissen, die Herstellung der Rinne im Gestein vereinfachen. Darüber hinaus ergeben sich auch Vorteile in der Förderung, da sich die Stufen mit losem Schüttgut anfüllen, durch welches das darüber hinwegrollende Schüttgut abgebremst wird.

Sollte sich erweisen, daß an bestimmten Stellen der Rinne Einzelstücke des Schüttgutes in übermäßig schnelles Rollen kommen, so daß die Gefahr eines Herausspringens aus der Rinne besteht, so kann dies durch quer über die Rinne gehängte Seile oder Ketten verhindert werden. Die Bremswirkung der Seile wird verstärkt, wenn sie durch daran gehängte Altreifen beschwert werden.

Im unteren Bereich der Rinne wird vorzugsweise durch eine Vergrößerung des Querschnitts ein Stauraum oder Bunker gebildet, in dem sich das Schüttgut sammelt, um in geeigneter Weise abtransportiert zu werden. Der Boden im Bunker kann dabei ein stärkeres Gefälle besitzen als der Rinnenboden, damit das Schüttgut auch aus dem ruhenden Zustand sicher nachrutscht.

Die erfindungsgemäße Rinne eignet sich insbesondere für grobstückiges Schüttgut, dessen 5 Einzelstücke Kantenlängen von 1 m und mehr aufweisen. Sie kann jedoch ebenso erfolgreich für Schüttgut mit kleineren Korngrößen eingesetzt werden. Ein möglicher, jedoch nicht ausschließlicher Anwendungsbereich sind Tagebaue/Steinbruchbetriebe, um die gewonnenen Massen von den einzelnen Abbausohlen zur untersten Sohle zu fördern und dort zu sammeln.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 den Grundriß einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rinne in einem Tagebau/Steinbruch,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Rinne entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Rinne entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Bunker entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Rinne mit einer abgewandelten Ausbildung des Bodens in Fig. 1.

Fig. 1 stellt schematisch einen Ausschnitt aus dem Grundriß eines Tagebaus/Steinbruch­ betriebes dar. Die Sohlen bzw. Förderebenen sind mit S3 bis S9 bezeichnet; die dazwischen liegenden Böschungen bzw. Strossen sind mit Böschungssignaturen dargestellt. Die Sohlen S4 bis S9 sind die Gewinnungssohlen, auf denen das Gestein durch Sprengen hereingewonnen wird. Es muß dann von jeder der Sohlen bis auf die dritte Sohle S3 abwärts gefördert werden, auf der sich die Aufbereitungsanlage befindet.

Die auf den Sohlen anfallenden Gesteinsbrocken haben Kantenlängen von bis zu 1 m und mehr und können z. B. in dieser Größe im Wasserbau verwendet werden.

Der Transport der Rohsteine von den einzelnen Sohlen zur untersten Sohle S3 erfolgt in einer Rinne 1 die in das anstehende Gestein eingearbeitet ist. Sie verläuft geradlinig und schneidet sämtliche Sohlen S4 bis S9. Das gelöste Rohgestein wird auf jeder Sohle durch geeignete Fördermittel, beispielsweise SLKW, aufgenommen und zu einer Kippstelle transportiert, an der es in die Rinne 1 übergeben wird. Die Kippstellen auf den Sohlen sind in Fig. 1 mit 4, 5, 6, 7, 8, 9, sowie 6a, 7a, 8a bezeichnet.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besitzt die Rinne 1 einen ebenen Rinnenboden 2 und Rinnenseitenwände 3, die nach oben auseinanderlaufen. Der optimale Winkel zwischen der Ebene des Rinnenbodens 2 und den Rinnenseitenwänden 3 hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab; in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt er 60°. Abweichend hiervon kann es auch zweckmäßig sein, die Rinnenseitenwände 3 im unteren Teil im wesentlichen senkrecht zu dem Rinnenboden 2 ausbilden und ab einer bestimmten Höhe, beispielsweise oberhalb 5 m, stärker nach außen zu neigen, etwa in einem Winkel von 45° gegenüber der Waagerechten.

Der Rinnenboden kann auch gemuldet ausgebildet sein.

Fig. 5 zeigt eine andere Gestaltung des Rinnenbodens 2, die je nach örtlichen Verhältnissen vorteilhaft sein kann. Der Rinnenboden 2 der Rinne 1 verläuft hier in der Gefälle- bzw. Förderrichtung nicht eben, sondern stufen- bzw. absatzförmig. Die hinteren Wände 15 der Stufen sind dabei nicht senkrecht ausgebildet, sondern besitzen gegenüber der Waagerechten einen Winkel von 70° bis 80°. Die Generalneigung der Rinne 1 ist jedoch gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 2 unverändert.

Die stufenförmige Ausbildung des Rinnenbodens 2 kann vorteilhaft sein, wenn beim Herstellen der Rinne durch Sprengen das Einbringen der Bohrlöcher im Gefälle der Rinne Schwierigkeiten bereitet. Die Neigung der Stufenwände 15 und damit der zu ihrer Erzeugung notwendigen Bohrlöcher entspricht dagegen dem auch im Abbau üblichen Bohrwinkel. Darüber hinaus werden auch fördertechnische Vorteile erzielt, weil die Absätze oder Zwickel in dem gestuften Rinnenboden 2 sich zumindest teilweise mit losem Schüttgut füllen, welches die darüber rollenden Steine abbremst und deren kinetische Energie vermindert.

Die stufenförmige Ausbildung des Rinnenbodens 2 gemäß Fig. 5 kann sich über die gesamte Länge der Rinne 1 oder auch nur über einen Teil erstrecken.

Die Breite des Rinnenbodens 2 ist ausreichend groß bemessen, daß keine Stauungen auftreten können. Dies wird erreicht, wenn die Breite des Rinnenbodens 2 mindestens das Dreifache der größten Stückkantenlänge des zu fördernden Schüttgutes beträgt. Bei dem hier erläuterten Beispiel mit großen Stücken von 1 m Kantenlänge und beträgt die Breite des Rinnenbodens 10 m.

Desgleichen müssen auch die Rinnenseitenwände 3 eine Höhe haben, die eine zuverlässige Führung des Gutes gewährleistet und ein Herausspringen von einzelnen Stücken nach Möglichkeit verhindert. Eine lichte Höhe von mindestens dem Dreifachen der größten Stückkantenlänge ist hier ebenfalls zweckmäßig.

Die Rinne 1 ist so in den Abbau gelegt, daß sie geradlinig verläuft und ihr Rinnenboden 2 ein bestimmtes Gefälle hat, das vorab durch Berechnungen und Versuche festzulegen ist. Das Gefälle ist so zu bemessen, daß der Winkel der inneren Reibung des zu fördernden Rohgesteins um ein geringes Maß überschritten wird, d. h. die Neigung der Rinne in Längsrichtung muß etwas größer sein, als es zur Aufrechterhaltung der Gleitreibung nötig ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die einmal in Bewegung geratenen Massen einerseits nicht zum Stillstand kommen, andererseits keine zu hohe Geschwindigkeit annehmen. In einem Anwendungsfall hat sich eine Neigung von 42° als geeignet erwiesen.

Wenn eine Ladung Rohstein an einer Kippstelle in die Rinne 1 gestürzt wird, werden die Steine aufgrund des ihnen erteilten Anfangsmomentes sich in der Rinne 1 abwärts bewegen, wobei sie teils gleiten, teils rollen. Insbesondere bei rollender Bewegung besteht die Gefahr, daß einzelne Stücke eine zu hohe Geschwindigkeit annehmen, wodurch die Begrenzungen der Rinne 1 beschädigt werden können. Außerdem könnten einzelne Steine aus dem Querschnitt der Rinne herausspringen. Um eine zu hohe Geschwindigkeit zu vermeiden, können dort, wo diese Gefahr besteht, Brems- oder Beruhigungseinrichtungen vorgesehen werden. Diese können aus starken Seilen oder Ketten 10 bestehen, die lose in den Querschnitt der Rinne hineinhängen. Eine zusätzliche Bremswirkung läßt sich erzielen, wenn die Seile durch Altreifen 11 beschwert werden.

Der untere Bereich der Rinne 1 ist als ein Stauraum oder Hangbunker 12 ausgebildet, in dem sich der Rohstein sammelt, um von dort zur Aufbereitung abgefördert zu werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Bunker 12 eine deutlich größere Grundfläche und ist im übrigen in seiner Längsrichtung gegenüber der Rinne 1 abgewinkelt. Zumindest ein Teil des sich in der Rinne 1 abwärts bewegenden Rohsteins wird daher in der Bewegungsrichtung abgelenkt und verliert dadurch seine kinetische Energie.

Um eine sichere Ablenkung des auftreffenden Rohsteins zu gewährleisten, ist die in der Bewegungsrichtung liegende Seitenwand 13 des Bunkers 12 steiler als die Rinnenseitenwände 3 der Rinne 1. In dem dargestellten Beispiel beträgt die Neigung der Seitenwand 13 70°. Auch der Boden 14 des Bunkers 12 ist steiler als der Rinnenboden 2, um sicherzustellen, daß das angesammelte Schüttgut beim Laden nachrutscht.

Beim Betrieb kann das in dem Bunker 12 angesammelte Schüttgut im Niveau der dritten Sohle S3 beispielsweise von einem Radlader aufgenommen und - ggf. unter Zwischenschaltung eines weiteren Förderers - zu der Aufbereitung transportiert werden. Es empfiehlt sich, den Bunker nicht ganz zu entleeren, um eine gewisse Pufferwirkung zu erzielen, und zwar sowohl hinsichtlich des Betriebsablaufs als auch der bewegten Massen. Eine Entleerung bis maximal zur Hälfte des Gesamtfassungsvermögens des Bunkers 12 hat sich als zweckmäßig erwiesen.

Durch eine geeignete, empirisch zu ermittelnde Anordnung und Ausbildung des Bunkers 12 kann vermieden werden, daß einzelne Gesteinsbrocken aus der Rinne 1 bis zu der Aufnahmestelle durchrollen und dort tätige Personen gefährden. Sollte eine solche Gestaltung des Bunkers 12 aufgrund der örtlichen Gegebenheiten nicht möglich sein, so ist durch entsprechende Sicherheitseinrichtungen dafür Sorge zu tragen, daß während des Kippens von Schüttgut der Ladebereich des Bunkers 12 gesperrt wird.

Die im Mittel relativ langsame, kornschonende Bewegung des Schüttgutes in der Rinne 1 und die geringen Kipphöhen über die Rinnenseitenwände 3 haben zur Folge, daß die Lärm- und Staubentwicklung gegenüber einem üblichen Tagebau/Steinbruchbetrieb deutlich herabgesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Rinne ermöglicht ferner in vorteilhafter Weise eine selektive Gewinnung und Abförderung des Haufwerks in einem Tagebau/Steinbruchbetrieb, da das auf jeder Gewinnungssohle hereingewonnene Material getrennt aufgegeben und aus dem Bunker abgezogen werden kann.

Eine übermäßige Staubentwicklung läßt sich im Bedarfsfall auf bekannte Weise durch Berieselung unterbinden. Die angestrebte Eliminierung des Einsatzes von SLKW zur Abwärtsförderung führt zu einer erheblichen Einsparung von Dieselkraftstoff.

Claims (21)

1. Anordnung zum Abwärtsfördern in Rinnen im Tagebau mittels Schwerkraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (1) im anstehenden Gestein in einer geringfügig größeren Neigung als der eine Gleitreibung ermöglichenden Neigung ausgebildet ist und daß die Rinne sich über mehrere Arbeitsebenen des Tagebaus erstreckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (1) geradlinig verläuft.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Rinnenbodens (2) mindestens das Dreifache der größten Stückkantenlänge des zu fördernden Schüttgutes beträgt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rinnenboden (2) eben ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rinnenboden (2) gemuldet ausgebildet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rinnenboden (2) in Längsrichtung der Rinne stufenförmig ausgebildet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Wände (15) der Stufen gegenüber der Vertikalen geneigt sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der hinteren Wände (15) der Stufen 70° bis 80° beträgt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnenseitenwände (3) der Rinne (1) vom Rinnenboden (2) aus nach außen geneigt sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Rinnenseitenwände (3) gegenüber dem Rinnenboden (2) 45° bis 75° beträgt.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Höhe der Rinnenseitenwände (3) mindestens das Dreifache der größten Stückkantenlänge des zu fördernden Schüttgutes beträgt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß über der Rinne (1) quer verlaufende Seile oder Ketten (10) angeordnet sind, um springende Stücke abzufangen.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile oder Ketten (10) lose durchhängen.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile oder Ketten (10) mit Altreifen (11) o. dgl. beschwert sind.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile oder Ketten (10) gleichmäßig über die gesamte Länge der Rinne (1) verteilt sind.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile oder Ketten (10) an Stellen angeordnet sind, an denen aufgrund empirischer Ermittlungen die Gefahr springenden Schüttgutes besteht.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endbereich der Rinne (1) zur Bildung eines an der Oberseite offenen Bunkers (12) verbreitert und vertieft ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14) des Bunkers (12) ein stärkeres Gefälle aufweist als der Rinnenboden (2).

19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrichtung des Bunkers (12) gegenüber der Rinne (1) abgewinkelt ist und die Seitenwand (13) steiler als die Rinnenseitenwände (3) ist.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Rinne eine Aufgabestelle (9) für das zu fördernde Gut ausgebildet ist.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Rinne seitlich mindestens eine Aufgabestelle (4, 5, 6, 6a, 7, 7a, 8, 8a) für das zu fördernde Gut ausgebildet ist.