DE2345863A1

DE2345863A1 - Verfahren und vorrichtung zur hydraulischen foerderung von bodenschaetzen

Info

Publication number: DE2345863A1
Application number: DE19732345863
Authority: DE
Inventors: Oliver B Kilroy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-12
Publication date: 1974-04-11
Also published as: GB1436250A; CA997380A; DE2345863B2; FR2201397A1; US3790214A; US3838886A; FR2201397B1

Description

DR. KARL TH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAOS DICKEL

PATENTANWÄLTE ? Ί Λ S R R Q

Γ ~l 2OOO Hamburg 5O

Große Bergstraße 223 Postfach SSOOeea Telefons (Ο4Π) 39621)5 TolegiOnun-Adrcset¹! Doellnerpatent

L. J

Ihr Zeichen: Unser Zeiehen: Datum

Oliver B. Kilroy

5 Galle Corta Street

Tucson, Arizona, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur hydraulischen Förderung von Bodenschätzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydraulischen Förderung von,Bodenschätzen.

Man hat gegenwärtig bei den jährlich steigenden Kosten für den Untertageabbau den Einsatz von hydraulischen Förderverfahren wieder in Betracht gezogen. Unter manchen Bedingungen kann dieses das einzig praktikable Verfahren zur Gewinnung von Bodenschätzen sein.

Die Ausbildung von unterirdischen Tunneln und anderen Hohlräumen beispielsweise als Reservoire für Wasser und im besonderen als hydroelektrisches Pumpspeicherwerk ist hinlänglich bekannt.

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i£til21£O · Itunk: ΙΙπ-ηιΙικμ' Hnnk Λ(ί, Kto.-Ni·. :i8138f)7

Es ist auch schon das Verfahren "bekannt, Gesteinsformationen durch einen Wasserstrahl loszulösen, wobei der Druck aus einer nach unten geführten Leitung zur Verfügung steht, die mit ihrem oberen Ende mit einem Speicherteich oder -see an der Oberfläche oder direkt darunter in Verbindung steht.

Die Zweckmäßigkeit, gefördertes Erz in Schlammform zu transportieren, ist ebenso bekannt wie das Hochpumpen eines erzenthaltenden Schlammes von der unterirdischen Abbaustelle bis zu einem Separator an oder direkt unter der Oberfläche.

Auch ist im Bergbau der Einsatz von Druckautoklaven bekannt, in welchen das Metall aus dem Erz ausgelaugt, das anschließend von der Lösung abgetrennt wird.

Es ist auch wichtig herauszustellen, daß der Tarif für die elektrische Energie nachts erheblich niedriger liegt als während der normalen täglichen Arbeitszeit.

Die Erfindung beruht auf der Grundlage der mechanischen Energieübertragung von einer nach unten fließenden Wassersäule auf eine Pumpe, die eine Säule erzenthaltenden Schlammes nach oben pumpt. Sie basiert auf den theoretischen Berechnungen, daß bei einem gegebenen Wasservolumen, das nach unten in das Bergwerk eingeführt wird, wo es mit Erz aufgeschlämmt und dann zur Oberfläche zurückgebracht wird, zur Unterstützung der mechanisch umgesetzten Energie ein Kraftbedarf erforderlich ist, der gegenüber den herkömmlichen I¹Or der ausrüstung en, die in Untertage-Bergwerken eingesetzt werden, zu beträchtlichen Einsparungen führt.

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Die I⁵TObIeinstellung, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, soll im folgenden aufgeführt werden:

1.) Es soll ein Verfahren zur hydraulischen !Förderung von Bodenschätzen geschaffen werden, bei welchem eine mechanisch betriebene Pumpe zur Förderung einer Säule erzenthaltenden Schlammes durch eine mechanische Energie angetrieben wird, die aus einer nach unten geführten Säule von Wasser entnommen wird, das man bei dem hydraulischen .5¹Or derbe trieb einsetzt.

2.) Dabei soll bei dem erwähnten Verfahren von dem abwärtsströmenden Wasser eine Turbine angetrieben werden, die mechanisch an eine Pumpe angeschlossen ist, mittels welcher der. erzenthaltende Schlamm nach oben gepumpt wird. Hierbei soll nach einer bevorzugten Ausführungsform dem System auch noch eine zusätzliche Energie zugeführt werden.

3.) Bei dem erwähnten Verfahren sollen Wasserstrahlen unter hohem Druck zum Herausbrechen des Gesteins der abwärtsfließenden Wassersäule entnommen werden.

4.) Weiter soll das abgebaute Erz und das dazu verwendete Wasser einem Aufschlämmungstank: zugeführt werden.

5.) Bei dem erwähnten Verfahren soll das Wasser, das für den Abbau des Erzes verwendet wird, einem Untertagereservoir zugeführt werden, in welches auch Überschußwasser von der abwärtsfließenden Säule eingeleitet wird.

6.) Das Wasser soll dann von dem Untertagereservoir in ein Reservoir an der Bodenoberfläche gefördert werden.

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7.) Die feinen Partikel sollen dann von dem Wasser, das von der Abbaustelle zu dem Untertagereservoir geführt wird, abgetrennt und dem Aufschlämmungstank zugeführt werden.

8.) Wach dem erwähnten Verfahren sollen dann die Metallbestandteile mit Hilfe eines auf oder direkt unter der Erdoberfläche angeordneten Autoklaven aus dem Schlamm herausgelöst und das verbrauchte Erz von der Lösung abgetrennt werden. Danach soll das Metall aus der Lösung abgezogen und das Wasser von diesem Trennsystem dem Reservoir an der Bodenoberfläche zurückgeführt werden.

9·) Weiterhin soll bei dem Verfahren auch das Erz mit Hilfe einer mechanischen Abbauvorrichtung abgebaut werden, worauf das Erz zerkleinert und einem Aufschlämmungstank zugeführt werden soll.

10.) Schließlich soll bei dem aufgezeigten Verfahren der Aufschlämmungstank und die Pumpe, die diesem das Wasser aus dem Untertagereservoir zuführt, mit Hilfe eines hydraulischen Motors betrieben werden, der wiederum seine Energie aus der abwärtsfließenden Wassersäule bezieht.

11.) Außerdem soll noch eine Vorrichtung geschaffen werden, mittels welcher das oben aufgezeigte Verfahren durchführbar ist.

Die Problemstellung wird auch im einzelnen ebenso wie die Vorteile, die durch die Erfindung erreicht werden, anhand der nachfolgenden Beschreibung deutlich.

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Die Lösung der oben aufgezeigten Aufgabe wird nach der Erfindung auf die folgende Weise gelöst:

Man sieht ein Wasserreservoir in der Form eines Sees oder Reiches auf oder direkt unterhalb der Bodenoberfläche vor. Von diesem Eeservoir erstreckt sich,vorzugsweise in einer im wesentlichen senkrechten Richtung, ein Rohr nach unten, das mit dem unteren Ende in ein Untertagereservoir mündet, das an der tiefsten Stelle des Abbauortes vorgesehen ist. Innerhalb dieses Rohres, und zwar ziemlich in der Bähe des Untertagereservoires, ist eine Turbine angeordnet, die von der innerhalb des Rohres abwärtsfließenden Wassersäule angetrieben wird. Diese Turbine ist mechanisch mit einer Pumpe verbunden, die in einem aufwärtsführenden Rohr eine Schlammsäule fördert. Zusätzlich zu dieser mechanisch angetriebenen Pumpe ist noch ein System zur Unterstützung des Fördervorganges für den Schlamm vorgesehen. Dies ist dort erforderlich, wo das Untertagereservoir nicht groß genug ist, um das zusätzliche Wasservolumen aufzunehmen, dessen Energieübertragung für den Fördervorgang erforderlich ist. Das Zusatzsystem kann durch elektrische Energie, Gas, flüssigen Brennstoff oder andere Energieformen angetrieben werden. Das untere Ende des nach oben führenden Rohres steht mit einem Aufschlämmungstank in Verbindung, während das obere Ende an ein Erztrennsystem angeschlossen ist, zu welchem auch ein Druckautoklav gehört. Das aus diesem System abgezogene Wasser wird vorzugsweise mit Hilfe der Schwerkraft zu dem Reservoir an der Erdoberfläche geführt. Von einem Fahrzeug werden Wasserstrahlen auf das herauszubrechende Gestein gerichtet, die über ein flexibles Rohr direkt unterhalb der Turbine an das abwärtsführende Rohr angeschlossen sind und aus diesem gespeist werden. Das abgebaute Erz und das Wasser werden durch eine andere flexible

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Leitung dem Aufschlämmtank mittels einer Pumpe zugeführt, die von einem Motor angetrieben wird, der von einer der oben erwähnten Zusatzenergieformen gespeist wird. Das überschüssige Wasser von dem Abbauvorgang fließt infolge der Schwerkraft durch ein Eohr in das Untertagereservoir hinein. Dieses Kohr wird durch einen Absetztank unterbrochen, um die feinen Partikel aus dem Wasser abzutrennen, die dann dem Aufschlämmtank zugeführt werden. Das für den Aufschlämmtank erforderliche Wasser wird aus dem Untertagereservoir mit Hilfe einer Pumpe abgezogen, die von einem Motor angetrieben wird, der von einer der oben erwähnten Zusatzenergieformen gespeist wird. Das Überschußwasser aus dem Untertagereservoir wird mittels einer Pumpe in das Oberflächenreservoir zurückgeführt, die ebenfalls von einem Motor angetrieben wird, der von einer der oben erwähnten Energieformen gespeist wird, wobei jedoch Elektrizität eine bevorzugte Energieform darstellt»

Bei einer etwas abgeänderten und vielleicht etwas einfacheren Ausführungsform der Erfindung wird das Erz mittels herkömmlicher Abbauvorrichtungen abgebaut, zerkleinert und dem Aufschlämmtank zugeführt. Die Abbauvorrichtung, die Anordnung zum Zerkleinern des Erzes und die Transportvorrichtung werden von Motoren angetrieben, die durch eine oder mehrere der oben erwähnten Zusatzenergieformen gespeist werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden alle Untertage, tätigkeiten einschließlich des Gesteinsabbauvorganges mittels Wasserstrahlen, deren Transport zum Aufschlämmtank und der Betrieb des Aufschlämmtankes von einem hydraulischen Motor durchgeführt, der durch den Druck des Wassers betätigt wird,

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das in dem Rohr nach, unten strömt. In dem letzteren Falle sollten beide Reservoire hinreichend groß sein, um die Zurückbeförderung des Wassers von dem Untertagereservoir zum Oberflächenreservoir-nachts zu ermöglichen für den Fall, daß die elektrische Energie des Nachts weniger kostet. Darüber hinaus wird das Wasservolumen, das erforderlich ist, um die zusätzliche Energie zuzuführen, die nach einer anderen Aus führung s form durch andere Energieformen zur Verfugung gestellt wird, erheblich größer sein als bei der erwähnten Ausführungsform.

Die Erfindung soll im folgenden anhand verschiedener Ausführungaformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 einen teilweise unterbrochenen Vertikalschnitt durcheine Bodenformation sowie in schematischer Darstellung die Abbauyorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der in,den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.

Bevor im einzelnen auf die Vorrichtung gemäß der Fig. 1 eingegangen werden soll, ist zunächst noch herauszustellen, daß bei jeder der drei Ausführungsformen ein Rohr für den Abwärtsstrom sowie ein Rohr für den Aufwärtsstrom vorgesehen ist. In der zeichnerischen Darstellung laufen diese beiden Rohre weit auseinander. Hierzu ist jedoch zu bemerken, daß sich dieser Winkel jeweils mit den entsprechenden Bodenformen verändern kann und daß es in manchen Fällen sogar praktisch ist, diese gemeinsam

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in einer einzigen Leitung oder Bohrung, die sich, von der Bodenoberflache "bis zum Untertagereservoir erstreckt, zu führen.

In den Zeichnungen sind -bei allen Figuren die sich jeweils entsprechenden Gegenstände mit den gleichen Bezugziffern versehen. In 3Fig. 1 ist ein Bergwerk i'O als Schnitt durch eine Erdformation 11 dargestellt mit einer Oberfläche 12 und einem etwas schrägliegenden Stollen 13 im unteren Bereich, wo die eigentliche Äbbautätigkeit vorgenommen wird. Der Personaleiüetiegsschacht ist nicht dargestellt.

An der Bodenoberfläche 12 oder direkt darunter ist ein See oder ein Teich vorgesehen, der das Oberflächenreservoir 14- bildet. Dieses Reservoir sollte ein großes Volumen besitzen und viel größer sein als dessen relative Darstellung in der schematischen Zeichnung. Es sollte eine Kapazität besitzen, die ausreicht, eine hinreichende Wassermenge für die nachfolgend beschriebenen Betriebsvorgänge zur Verfügung zu stellen, wobei das Was servolumen ausreichen soll, ein vorgegebenes Erzvolumen aufzuschlämmen, das Betriebssystem anzufüllen und einen bestimmten Überschuß als Sicherheitsfaktor zu bilden. Von dem Oberflächenreservoir 14- führt eine Leitung 15 nach unten, die hier als im wesentlichen senkrechtstehend angeordnet ist, wobei sie jedoch von der Vertikalen abweichen kann. Das untere Ende der Leitung 15 steht mit einem Untertagereservoir 16 in Verbindung, das in bezug auf das Oberflächenreservoir 14- ebenfalls eine große Kapazität besitzt. In die Leitung 15 ist kurz oberhalb des Untertagereservoirs 16 eine Turbine 17 eingebaut, die hier nur in schematischer Darstellung gezeigt ist. Diese Turbine wird durch das in der Leitung 15 abströmende Wasser angetrieben.

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JFür den Schlamm ist eine nach oben führende Leitung 18 vorgesehen. Das untere Ende der Leitung 18 steht mit einem Aufschlämmtank 19 in Verbindung, während das obere Ende an einen Erzseparator 20 angeschlossen ist, zu dem auch ein Druckautoklav gehört.

Das Erz oder im wesentlichen das AbfallmaterM, das von dem Schlamm getrennt wird, verlä'ßt den Separator 20, wie durch den Pfeil 21 angedeutet ist. Die wertvollen metallischen und chemischen Bestandteile werden von der Lauge abgetrennt, worauf das übrigbleibende Wasser über die Leitung 22, die vorzugsweise ein leichtes Gefälle besitzt, von dem Separator 20 dem Oberflächenreservoir 14- zugeführt wird.

In dem Schlammrohr 18 unmittelbar oberhalb des Aufschlämmtankes 19 ist eine Pumpe 23 eingebaut. Die Pumpe 23 wird mechanisch von der Turbine 17 über ein Vorgelege 24- angetrieben. Es ist nicht erforderlich, die Einzelheiten des Vorgeleges zu beschreiben, da ein solches allgemein bekannt sein dürfte. Das System zur Zuführung zusätzlicher Energie ist an die mechanische Pumpe 23 angeschlossen, wobei auch hier eine nähere Beschreibung überflüssig erscheint, da solche Systeme hinlänglich bekannt sind. Ein solches Zusatzsystem kann beispielsweise die Form des Elektromotors 6 annehmen, der mechanisch an die Pumpe 23 angeschlossen ist.

Dem Aufschlammtank 19 wird Wasser über eine Rohrleitung 25 zugeführt, in welcher sich eine Pumpe 26, die von einem Elektromotor 27 angetrieben wird, befindet, ' deren unteres Ende mit dem üntertagereservoir 16 in Verbindung steht.

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Die abzubauende Erzformation 28 befindet sich am Ende eines leicht geneigten Stollens 13· In den meisten Fällen enthält das Erz große Mengen an Felsgestein, das bei der hier beschriebenen Ausführungsform von einem Wasserstrahl aufgebrochen wird, der von einer Düse austritt. Eine derartige Düse 29 ist stellvertretend für eine Anzahl von vorhandenen Hochdruckdüsen dargestellt. Die Düsen 29 sind auf einem !fahrzeug 30 angeordnet, und das Druckwasser wird über einen unterteilten, flexiblen Schlauch 31 zugeführt, der über den Anschluß 32 mit dem nach unten führenden Rohr 15 in Verbindung steht. Der Anschluß 32 befindet sich zwischen der Turbine 17 und dem Untertagereservoir 16. Ein anderer unterteilter flexibler Schlauch 33 ist mit einem Ende an dem Fahrzeug 30» und zwar direkt in der Nähe der Düsen 29 befestigt, während das andere Ende über einen Anschluß 34- mit dem Aufschlämmtank 19 in Verbindung steht. An den Schlauch 33 ist eine Pumpe 35 angeschlossen, die von einem Elektromotor 36 angetrieben wird. Die Pumpe 35 und der Motor 36 sind zwar nur schematised dargestellt; sie sind jedoch auf dem Fahrzeug 30 befestigt.

Obwohl die hochentwickelten und fortschrittlichen Strahlrohre in der Lage sind, das Gestein hinreichend zu zerkleinern, daß es in einen Schlamm verwandelt werden kann, der für den Transport bis zur Erdoberfläche geeignet ist, kann eine zusätzliche Zerkleinerungsmaschine vorne am Fahrzeug befestigt sein und den dort angeordneten Löffel ersetzen, wenn es erforderlich sein sollte, die Partikelgröße noch zu vermindern. Diese Maschine würde eine sich drehende Gruppe von Löffeln besitzen, die das Material auf zwei gegeneinanderlaufende Transportbänder fallen läßt, die das Material in die Mitte des Fahrzeuges 3° leiten wurden. Das Material xiriirde dann einem dritten Transportband zu-

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geführt,, das in einem Winkel von 90 zu den anderen beiden steht. Das Material würde dann zum rückwärtigen Ende des Fahrzeuges gefördert, wo es in einer Kugelmühle 9 zerkleinert würde, die entweder "b-exveglich wie das Fahrzeug ist oder auch einer solchen, die fest angeordnet ist, von wo es dann dem Mischstrang zugeführt würde. Diese wahlweise .einsetzbaren Vorrichtungen würden durch Elektromotoren angetrieben.

Ein Abzugsrohr 37 mündet mit seiner oberen Öffnung 38 im Boden des Stollens 13, wo es· das die Düsen 29 verlassende Wasser aufnimmt. Das Abzugsrohr 37 besitzt ein leichtes Gefälle, so daß das Wasser hierdurch bis zum Untertagereservoir 16 geführt wird. Das Abzugsrohr 37 wird durch einen Absetztank 39 unterbrochen, in welchem die feinen Partikel, die in dem das Abzugsrohr 37 durchlaufenden Wasser suspendiert sind, gesammelt werden. Ein Verbindungsrohr 4-0 ist mit einem Ende über den Anschluß 4-1 mit dem Absetztank 39 und am anderen Ende über einen Anschluß 4-3 mit dem Aufschlämmtank 19 verbunden. In das Verbindungsrohr 4-0 ist eine Pumpe 4-3 eingebaut, die von einem Elektromotor 44- angetrieben wird.

Eine Eückführungsleitung 4-5 steht mit ihrem unteren Ende über einen Anschluß 4-6 mit dem Untertagereservoir 16 in Verbindung, während ihr oberes Ende über einen Anschluß 4-7 in das Oberflächenreservoir 14- führt.SicLe Eückführungsleitung 4-5 ist eine Pumpe 4-8 eingebaut, die von einem Elektromotor 4-9 angetrieben wird.

Obwohl die Art und Weise, in welcher die oben beschriebene Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ar-

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"beitet, anhand der Erläuterungen der Fig. 1 deutlich wird, soll der Verfahrensablauf nachfolgend noch einmal kurz erläutert werden:

Das Oberflächenreservoir 14- enthält eine hinreichende Menge Wasser, um den erforderlichen Druck und die Strömungsmenge für die nachfolgend beschriebenen Arbeitsvorgänge zur Verfügung zu stellen. Das V/asser strömt durch das rückwärts gerichtete Rohr 1? nach unten und treibt die Turbine 17 an. Außerdem führt es unter Druck stehendes Wasser dem Schlauch 31 zu, der wiederum die Düsen 29 speist. Der Druck innerhalb des Schlauches 31 entsteht durch das frei herabfließende Wasser, das die Turbine 17 durchläuft und in einer solchen Weise über den Anschluß 32 in den Schlauch hineintritt, ohne daß sich dabei soviel Eückdruck bildet, daß der Energieübergang bei der Turbine 17 in einem bemerkenswerten Grad vermindert wird. Jegliche Energieverluste werden jedoch durch zusätzliche Energiequellen ersetzt. Für eine andere wahlweise durchführbare Arbeitsweise und für Notfälle ist eine zweite Pumpe 7 vorgesehen mit einer Umgehungsleitung 8 von dem Reservoir 16 bis zu dem Schlauch 31· Die Pumpe wird vorzugsweise von einem Elektromotor angetrieben, bei welchem es sich um den dargestellten Motor 6 handeln kann. Die Formation 28 wird von dem hohen Druck der Wasserstrahlen aufgebrochen, worauf die gelösten Erzstücke zusammen mit etwas Wasser von dem offenen Ende des Schlauches 33 an dem Fahrzeug 30 mit Hilfe der Pumpe angesaugt werden, oder das Material und das Wasser werden, wie oben beschrieben, entfernt und abtransportiert, worauf diese Mischung von Erzbrocken und Wasser dem Aufschiämmtank 19 über den Schlauch 33 zugeführt wird. Hinter dem Aufschlämmtank 19 wird das Erz weiter zerkleinert, und es wird über die Leitung 25 aus dem Untertagereservoir 16 weiteres Wasser zugeführt. Auf diese

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Weise wird der das Erz enthaltende Schlamm von dem unteren Ende des Schlammführungsrohres 18 mit Hilfe der Pumpe angesaugt, die von der Turbine 17 über das Vorgelege 24 und das zusätzliche Energiezuführungssystem angetrieben wird« Der unter Druck befindliche Schlamm wird dem Separator 20 zugeführt, in welchem das Abfallmaterial und das Metall von dem Wasser getrennt werden. Die Abfälle verlassen den Separator, wie durch den Pfeil 21 angezeigt ist, während das geklärte Wasser über das Rohr 22 dem Oberflächenreservoir 14 wieder zugeführt wird.

Von dem Abbauvorgang stammendes, überschüssiges Waseer wird in einem am Ende 38 des Abzugrohres 37 vorgesehenen Sammelbehälter, der von einem Host bedeckt ist, gesammelt und fließt durch das Rohr dem Untertagereservoir 16 zu. Feine Partikel werden in dem Absetztank 39 gesammelt und über das Verbindungsrohr 40 dem Aufschlämmtank 19 mit Hilfe der Pumpe 43 zugeführt. Das Wasser von dem Untertagereservoir wird-mit Hilfe der Pumpe 48 durch die Rückführungsleitung 45 dem Oberflächenreservoir 17 wieder zugeführt.

Die Pumpen 26, 28, die Zusatzpumpe 23 und der Schlauch 31 mit der Pumpe 7 können zur Bekämpfung von unterirdischen Feuern ein-, gesetzt werden.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ebenfalls die Grundelemente der Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit dem einen Unterschied, daß die Erzformation 50 am Ende des Stollens 13 mittels einor herkömmlichen Förderausrüstung 51 abgebaut wird. Daß abgebaute Erz wird einem Brecher 52 zugeführt, von wo es auf ein Förderband 53 fällt, das es dem Aufschlämmtank 19 zuführt. Die Förderausrüstung 51," der Brecher 52 und das Förder-

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band 53 werden vorzugsweise elektrisch, angetrieben, obwohl die Antriebsvorrichtungen nicht im einzelnen dargestellt sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Verbindungs leitung en J1, 33? 40 und die damit in Verbindung stehenden Teile gemäß E¹Xg. 1 weggelassen, da sie nickt mehr erforderlich sind.

Die Betriebsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche, wie die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene. Der einzige bemerkenswerte Unterschied besteht darin, daß die Förderausrüstung 51 das Erz von der Formation löst, das anschließend in dem Brecher 52 zerkleinert und mittels des Förderbandes 53 dem Aufschläm^fcank 19 zugeführt v/ird. In dem letzteren wird der Schlamm gemischt und durch, das Schlammführungsrohr 18 mit Hilfe der Pumpe 23 in der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise nach oben befördert.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind einige Merkmale der Fig. 1 mit denen der Fig. 2 verbunden, während zusätzlich noch der Unterschied besteht, daß der Aufschlämmtank hydraulisch betrieben wird.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß Fig. 3 wird die Erzformation 28 durch Druckwasserstrahl aus den Düsen 29 abgebaut, wobei die Düsen durch den flexiblen Schlauch 31 beschickt werden, zu dem auch eine Umgehungsleitung 8 mit einer entsprechenden Pumpe aus dem Reservoir 16 führt. Die Düsen 29 sind auf einem Fahrzeug 54 angeordnet, das eine Transportvorrichtung ^J> trägt, die das abgebaute Erz dem Förderband 56 zuführt. Das letztere transportiert das Erz zu dem Aufscxilämmtank 19.

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Die Pumpe 26 wird durch einen hydraulischen Motor 57 angetrieben, der über ein Verbindungsstück 58 an das abwärtsführende Rohr 15 direkt unterhalb der Turbine 17 angeschlossen ist.

Die Betriebsweise der Vorrichtung gemäß I¹Ig. 3 ist nahezu vollständig hydraulisch. Das Erz wird hydraulisch abgebaut, der Auf schlämmtank wird hydraulisch betrieben, und der Schlamm wird mittels der Pumpe 23, die von der hydraulisch betätigten Turbine 17 angetrieben wird, hochgepumpt. Dementsprechend sind die einzigen, vorzugsweise elektrisch betriebenen Vorrichtungen die Transportvorrichtung 55? das Transportband 56 und die Pumpe 43 für den Absetztank 39-

Wenn die Reservoire 14 und 16 eine hinreichende Kapazität besitzen, daß die zusätzlich zuzuführende Energie hydraulisch' erzeugt werden kann, ist es äußerst praktisch und erstrebenswert, die Abbauarbeiten während des Tages durchzuführen, wenn die elektrische Energie teuer ist, während man das Wasser von dem Untertagereservoir 16 zu dem Oberflächenreservoir 14- nachts zurückbefördert, wenn die elektrische Energie wesentlich billiger ist. Auf diese Weise können beträchtliche Einsparungen bei der Durchführung des Abbauverfahrens erreicht werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur hydraulischen Förderung von Bodenschätzen, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) Wasser in einem Oberflächenreservoir speichert,

b) eine Wassersäule einem Untertagereservoir zuführt,

c) die Bodenschätze unter Tage abbaut,

d) die Bodenschätze unter Tage in einen Schlamm verwandelt, indem man sie mit dem Wasser aus dem Untertagereservoir mischt, und

e) den Schlamm zur Oberfläche mittels einer Pumpe befördert, die mechanisch von einer Turbine angetrieben wird, die von der abströmenden Wassersäule betrieben wird, wobei noch eine zusätzliche Energie zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenschätze hydraulisch mittels Wasserstrahlen abgebaut werden, deren Druckwasser von der abströmenden Wassersäule entnommen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser mittels einer von einem Motor angetriebenen Pumpe von dem Untertagereservoir in das Oberflächenreservoir befördert.

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4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm unter Druck einem an der Oberfläche befindlichen Erzseparator mit einem Druckautoklaven zugeführt wird, während das von dem Separator stammende Wasser dem Oberflächenreservoir zugeführt wird.

5· Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckwasser von der abströmenden Wassersäule den Düsen mittels eines flexiblen Schlauches zugeführt wird, während das Wasser und das abgebaute Erz mittels eines zweiten flexiblen Schlauches einem Aufschlämmtank zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das überschüssige Wasser aus dem Bereich der Düsen dem Untertagereservoir zugeführt wird.

7- Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Partikel aus dem Wasser,das aus dem Bereich der Düsen zu dem Untergrundreservoir geführt wird, abgetrennt und in den Aufschlämmtank geleitet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenschätze hydraulisch mit Hilfe von Wasserstrahlen abgebaut werden, deren Druckwasser mittels einer Pumpe über eine Umgehungsleitung zugeführt wird.

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9. "Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach, den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch.

a) ein Oberf Iächenreservoir(i4) unmittelbar unter der Bodenoberfläche (12),

b) ein Untertagereservoir (16) unterhalb des Stollens (13),

c) ein abführendes Wasserrohr (15) zwischen dem Oberflächenreservoir (14) und dem untertagereservoir (16),

d) eine Turbine (17) innerhalb des Bohres (15) unmittelbar oberhalb des Untertagereservoirs (16),

e) einen Auf schlämmtank (19) im Bereich des Stollens (13),

f) eine von dem Aufschiämmtank (19) t>is zur Bodenoberfläche (12) führende Schlammleitung (18),

g) eine Pumpe (13) innerhalb der Schlammleitung (18),

h) ein mechanisches Torgelege (24-) zwischen der Turbine (17) und der Pumpe (23),

i) einen Motor (6) zur Zuführung zusätzlicher Energie zur Pumpe (23),

j) eine Erzabbauvorrichtung (29, 51) im Bereich des Stollens (13),

k) eine Anordnung (33, 56) zum Transport des Erzes von dem Bereich der Abbauvorrichtung (29, 51) zn dem Auf schlämmtank (19) und

l) ein Verbindungsrohr (25) zwischen dem Untertagereservoir (16) und dem Aufs chi ämmtank (19)·

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß an der Bodenoberfläche (12) ein Separator (20) mit einem Druckautoklaven angeordnet ist, der an das Schlammführungsrohr (18) angeschlossen ist, während ein Verbindungsrohr (22) zwischen dem Separator (20) und dem Oberflächenreservoir (14) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9_? dadurch gekennzeichnet, daß die Abbauvorrichtung Düsen (29) aufweist, die über einen flexiblen Schlauch (31) mit dem abwärtsführenden Rohr (15) verbunden sind, wobei der Anschluß (32) des Schlauches (31) zwischen der Turbine (17) und cL_em Untertagereservoir (16) angeordnet ist, während für die Zuführung des abgebauten Erzes zu dem Aufschlämmtank (19) ein flexibler Schlauch (33) mit einer Pumpe (35) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis "11? dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereich der Strahldüsen (29) und dem Untertagereservoir (16) ein Abzugsrohr (37) vorgesehen ist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,. daß das Jbzugsrohr (37) von einem Absetztank (39) unterbrochen wird, wobei zwischen dem Absetztank (39) und dem Jufschlämmtank (19) eine mit einer Pumpe (43) versehene Verbindungsleitung (40) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 his 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Untertagereservoir (16) und dem Oberflächenreservoir (14) eine Sückführungsleitung (45) mit einer elektrisch angetriebenen Pumpe (48) vorgesehen isb.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Anbauvorrichtung (51 > 52) vorgesehen ist, während für den Transport des Erzes von der Abbauvorrichtung (51, '52) zu dem lufschlämmtank: (19) ein mechanisches Förderband (53) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß als Abbauvorrichtung Düsen (29) vorgesehen sind, die mit dem abwartsführenden Bohr (15) über einen flexiblen Schlauch (31) verbunden sind, während für den Transport des abgebauten Erzes zu dem Jiifschlämmtank (19) ein mechanisches Förderband (56) vorgesehen ist, wobei das Wasser von dem Untertagereservoir (16) zu dem Äufschlämmtank (19) mit Hilfe einer von einem hydraulischen Motor (57) angetriebenen Pumpe führbar ist, der zwischen der Turbine (17) und dem Untertagereservoir (16) an das abwärtsführende Rohr (15) angeschlossen ist.

17. Vorrichtung nach Jaispruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Untertagereservoir (16) und dem Oberflächenreservoir (14) eine Eückführungsleitung (45) vorgesehen ist, innerhalb welcher sich eine elektrisch betriebene Pumpe (48) befindet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß als Abbauvorrichtung Strahldüsen (29) vorgesehen sind, die über einen flexiblen Schlauch (31) mit dem Untertagereservoir (16) unter Zwischenschaltung einer Pumpe (7) angeschlossen sind.

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