DE3034072A1 - Verfahren zum abbauen eines unter einer deckgebirgsschicht liegenden mineralfloezes nach der aufschlaemm-methode - Google Patents

Description

10879/H/Mü/ga
Ü.S.-Ser. No. 103,319
Filed December 14, 1979

CONOCO INC.,

Ponca City, Oklahoma, V.St.A.

Verfahren zum Abbauen eines unter einer Deckgebirgsschicht liegenden Mineralflözes nach der Aufschlämm-

Methode

Der Abbau von Mineralien im Tagebau hat stets gewisse Probleme aufgeworfen. Normalerweise werden Lastfahrzeuge eingesetzt, doch bedeutet dies, daß in beträchtlichem Umfang Fahrbahnen gebaut werden müssen, unter denen das Mineral nicht abgebaut werden kann. Außerdem werden erhebliche Mittel zum Bau und zur Unterhaltung der Fahrbahnen benötigt. Es wurden verschiedene Systeme vorgeschlagen, um ohne Fahrbahnen auszukommen, welche beispielsweise mit unter dem Abraum liegenden Förderern oder unter dem Deckgebirge verlaufenden Lastfahrzeugen arbeiten. Derartige Systeme sind in einem Artikel der Veröffentlichung "Coal Age" vom April 1976 auf den Seiten 116-125 beschrieben. Die beiden letztgenannten Systeme machen jedoch einen ausgedehnten Stollenbau nötig, in dem die Lastfahrzeuge fahren können, oder eine abschirmende Abdeckung für den Förderer. Auch muß eine Belüftung für Menschen und Maschinen, die sich innerhalb der Stollen bewegen, vorgesehen werden. Für den Fall, daß Störungen an Lastfahrzeugen oder am Förderer auftreten, ist das gesamte Fördersystem während längerer Zeit verstopft mit der Folge, daß während dieser Zeit die gesamte Grube stillgelegt werden muß.

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Mit Hilfe der Erfindung wird ein neuartiger Einsatz einer Aufschlämm-Abbaueinrichtung geschaffen, bei der Schlammrohrleitungen von der Erdoberfläche zum Bett des Mineralflözes, das abgebaut werden soll, verlegt werden. Mit fortschreitendem Abbau werden die Schlammrohrleitungen durch den Abraum überdeckt. Mehrere Schlammrohrleitungen, und zwar je eine Wasserrohrleitung und eine Schlammleitung, werden paarweise mit Abstand dieser Paare zueinander entlang des abzubauenden Flözes verlegt. Wenn die Aufschlämm-Abbaueinrichtung den Endpunkt ihrer maximalen Reichweite erreicht, wird sie von ihrem Rohrleitungspaar getrennt und an das nächst benachbarte Rohrleitungspaar angeschlossen. Das zuvor verwendete Rohrleitungspaar wird anschließend über die Breite des bereits abgebauten Flözstreifens hinweg verlängert und vorübergehend an seinem Ende verschlossen. Jedes zunächst verwendete und dann von der Aufschlämm-Abbauvorrichtung getrennte Rohrleitungspaar wird so über den vorher abgebauten Flözstreifen hinweg verlängert. Wenn ein neuer Flözstreifen, der dem vorherigen benachbart ist, in Angriff genommen wird, wird das erste Schlammrohrleitungspaar freigelegt und mit der Aufschlämm-Abbaueinrichtung verbunden. Es beginnt dann der Abbau an dem neuen Flözstreifen in gleicher Weise wie beim vorhergehenden. Wenn der Abbau beendet ist, werden die Schlammleitungen aufgegeben, indem nur ihre Anschlüsse an der Oberfläche von der Verarbeitungsanlage gelöst, die Rohrleitungen gefüllt und aus Sicherheitsgründen verschlossen werden. Der gesamte übrige Teil der Rohre befindet sich unter dem darüber gebreiteten Abraum, kann also keinen Umweltschaden anrichten.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Grubentagebau mit fortschreitendem Abbau unter Verwendung einer AufschlämmrAbbaueinrichtung;

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Fig. 2 eine mögliche Form der Rohrverbindung im Bereich einer RohrIeitungs-Verlängerungsstelle.

In Fig. 1 ist eine Tagebaugrube gezeigt, bei der ein Teil des Deckgebirges abgeräumt ist und in die Schlammrohrleitungen in erfindungsgemäßer Weise hinein verlegt worden sind. Das Deckgebirge 10 wird mit einem Bagger 11 bis hinab zum Mineralflöz 12, der abgebaut werden soll, abgeräumt. Der Flöz kann beispielsweise ein Kohlenflöz aber auch ein anderer Mineralflöz in einer der Bodenoberfläche naheliegenden Schicht sein. Bei einer derartigen Grube wird im allgemeinen zunächst ein Flözstreifen, der mit 13 gekennzeichnet ist, durch Abräumen des Deckgebirges, welches auf einem danebenliegenden Oberflächenstreifen 14 abgelegt wird, ausgehoben. Der Abbau verläuft dabei in Richtung des Pfeils 15. Wenn der Abbau die Grubenkante 16 erreicht hat, wird mit dem Abbau eines zweiten Flözstreifens begonnen. Der besseren und vollständigen Möglichkeit der Erläuterung wegen ist daneben bereits ein dritter Flözabbaustreifen 18 gezeigt. Normalerweise wird mit dem Abbau des dritten Flözstreifens 18 jedoch erst begonnen, wenn der Abbau des zweiten Flözstreifens 17 beendet ist. Dies ist jedoch nicht zwingend, so daß ohne überschreiten des Rahmens der Erfindung auch gleichzeitig mehrere Flözstreifen abgebaut werden können, wenn dadurch nicht Schwierigkeiten für die Ablagerung des Deckgebirges in der Zwischenzeit entstehen.

Normalerweise wird, wenn der erste Flözstreifen 13 abgebaut ist, mit Räumgeräten, wie Bulldozern, das Deckgebirge des folgend benachbarten Flözstreifens in den zuerst abgebauten Grubenteil gefüllt, so daß die Bodenfläche wieder nutzbar gemacht wird. Während bei den bekannten Verfahren das Mineral üblicherweise mit Lastwagen abgefahren und zu einer Halde aufgeworfen oder zur weiteren Verarbeitung wie Waschen, Reinigen und Trennen des Minerals vom Blindgestein verbracht wird, was hier nicht näher erläutert werden soll, erfolgt der

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Transport nach der Erfindung folgendermaßen.

Auf der Bodenoberfläche neben der Grube wird ein Paar von Schlammrohrleitungen 20, 21 bis zu einem Punkt verlegt, wo diese Rohrleitungen als Abschnitte 22, 23 in den Boden mit schräg abwärts verlaufender Neigung bis zur Bodenkote des abzubauenden Mineralölflözes eingegraben werden. Ein Bereich von einer Größe, ausreichend zur Aufnahme einer Schlamm-Abbaueinrichtung 25, wird ausgehoben und diese Einrichtung am Grund der Grube installiert. Normalerweise wird die Abbaueinrichtung an Endanschlüsse 26, 27 der Rohre 20, 21 befestigt. Die Schlamm-Abbaueinrichtung, die sich mit Vorteil hier verwenden läßt, ist in der U.S.-PS 3 941 425 beschrieben. Das Mineral 12 wird normalerweise mit einem Löffelbagger 30 abgebaut und in einen Trichter 31 eingeworfen, in dem das Material zerkleinert und mit Wasser aufgeschlämmt wird, so daß es durch eine der Rohrleitungen 22 oder 23 zu einer Verarbeitungsanlage 32 gepumpt werden kann, wo Trennung von Wasser und Blindgestein in üblicher Weise vorgenommen wird. Das Wasser wird dann in die Grube zurückgepumpt und dort am Trichter 31 der AufSchlämmeinrichtung erneut verwendet. Der Trichter 31 ist in einer Ausführungsform in der U.S.-PS 3 931 936 beschrieben. Wenn der Abbau bis zu einer Stelle des Flözstreifens fortgeschritten ist, den die Aufschlämm-Abbaueinrichtung gerade noch erreichen kann, wird letztere von den Anschlüssen 26, 27 der Rohrleitung 22, 23 gelöst und mit neuen Anschlüssen 26a, 27a an Rohrleitung 22a, 23a angeschlossen, wie in Fig. 1 dargestellt. Zuvor sind bereits weitere Rohrleitungen 22b, 23b verlegt worden, die dann zum Einsatz kommen, wenn die Aufschlämm-Abbaueinrichtung abermals den Punkt ihrer maximalen Reichweite während des fortschreitenden Abbaus erreicht hat.

Wenn die Aufschlämm-Abbaueinrichtung 25 von den Anschlüssen 26, 27 der Rohrleitungen 22, 23 gelöst worden ist, werden

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dort Verlängerungsstücke 40, 41 eingeschlossen, die bis zum gegenüberliegenden Rand des im Abbau befindlichen Flözstreifens 17 reichen.Diese Verlängerungen 40, 41 enden somit an Anschlußstellen 42, 43. Die umgebende Fläche um und über den Rohrleitungen kann dann mit Abraum bedeckt werden, wie dies für den vorhergehenden Flözstreifen 13 in Fig. 1 dargestellt ist. Der anschließende weitere Abbau des danebenliegenden Flözstreifens 18 erfordert einen erneuten Ansatz von Verlängerungsstücken 44, 45 an die Rohrleitungen 40, 41. Wenn es die Verlängerung erforderlich macht, den Druck in den verlängerten Leitungen zu erhöhen, wird dies durch eine mit Pfeil 46 gekennzeichnete Druckerhöhungsstation erreicht, die auf dem Grund des abgebauten Flözstreifens aufgestellt wird und sich innerhalb eines Betonkastens 4 7 befinden kann. Das Gehäuse kann auch aus Metallringen bestehen, wenn nur sichergestellt ist, daß es den Druck von drum herum und darüber aufgeschichteten Abraummassen auszuhalten vermag. Eine Druckerhöhungspumpe 48 kann am Boden des Gehäuses 47 angeordnet sein, oder nach Belieben können die Rohre sich auch bis zur Abdeckung des Gehäuses erstrecken, und die Druckerhöhungspumpe kann auf der Oberfläche montiert sein. Wie bereits erwähnt, weisen die Rohrstücke 44, 45 Verschlußkappen 49, 50 auf, die verhindern, daß Schmutz eindringt, bevor ein neuer Flözstreifen angegriffen wird. Auch können Schieber 55 zum Abriegeln der gerade nicht benutzten und öffnen der im Einsatz befindlichen Rohrabschnitte in die Rohrleitungen eingesetzt werden.

Figur 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, wonach statt Anbringen zusätzlicher Rohre 22a, 23a an die Rohrleitungen 22 und 23 ein Paar von Rohrleitungsstücken 55, 56 angefügt werden kann, die sich in der Richtung erstrecken, in der der Flözabbau fortschreitet, so daß eine Verlängerung vorgenommen wird, wenn die Aufschlämm-Abbaueinrichtung bis zu ihrer maximalen Länge in Anspruch genommen wird, wobei die

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hinzugefügten Abschnitte 55, 56 eine Länge gleich dem Abstand zwischen den Rohren 22 und 22a haben können. Die Verlängerungen 40 und 41 können in gleicher Weise angebracht werden, so daß der Abraum über die Schlammrohre gebreitet werden kann. Mit der Ausführungsform nach Abbildung 2 ist der Nachteil verbunden, daß für das Schlammfördern längere Strecken nötig werden. Außerdem sind mehr Rohrbogen vorhanden, die im allgemeinen stärker dem Verschleiß unterliegen. Es werden dann noch eher zusätzliche Druckerhöhungspumpen benötigt.

Wenn der Abbau in der Grube beendet ist, werden die vorhandenen Druckerhöhungspumpen 48 ausgebaut und ihre Kammern aufgefüllt. Die Rohrleitungen 22 und 23 können unterhalb der Erdoberfläche abgeschnitten und aufgefüllt werden, so daß das Rohrleitungssystem nicht als Umweltbelastung betrachtet werden muß. Folgende Vorteile sind gegeben: Die Schlamm-Abbaueinrichtung ist wirtschaftlich und sicher. Es werden keine Stollen benötigt, die für die Arbeiter und die Einrichtungen Schwierigkeiten in sich bergen können. Es wird kein Abbaumaterial durch Stollen gefördert, was dann im Fall einer Störung der Förderer oder Lastfahrzeuge zu einer Verstopfung der Stollen führen könnte. Wenn der Abbau beendet oder aufgegeben wird, müssen Stollen entweder aufgefüllt oder ausgebaut werden. Das Gewicht des darüber aufgehäuften Abraummaterials macht im allgemeinen eine Bergung der Stollenbauteile durch Ausbau unmöglich, sie müssen also aufgefüllt werden, was ein sehr kostspieliger Vorgang ist.

Es versteht sich, daß andere Anordnungen von Rohren benötigt werden, wenn von der gezeigten abweichende Abbaueinrichtungen verwendet werden, wobei jedoch die Erfindung selbst nicht auf die speziell beschriebene Abbau-Methode beschränkt ist. Es ist auch klar, daß an mehr als einer Abbaufront gleichzeitig abgetragen werden kann, wenn mehrere Abbaueinrichtungen eingesetzt werden.

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Es wird mit der Erfindung also ein Abbauverfahren für Tagebau beschrieben, bei dem Schlamm- und Wasserrohrleitungspaare von einem Verarbeitungsbereich auf der Erdoberfläche neben der Grube ausgehen und Rohrleitungspaare mit Abstand zueinander entlang den abzubauenden Flözstreifen angeordnet sind. Eine Aufschlämm-Abbaueinrichtung wird zu Beginn des Abbauvorganges an die Wasser-und Schlammrohrleitungen angeschlossen. Mit fortschreitendem Abbau und bei Erreichen der maximalen Reichweite der Aufschlämm-Abbaueinrichtung wird diese von den ersten Anschlußstellen der Rohrleitungen gelöst und mit den nächsten Rohrleitungen verbunden, während das erste Rohrleitungspaar über die Breite des abgebauten Flözstreifens hinweg verlängert wird. Mit fortschreitendem Abbau in der Grube wird Abraummaterial über die Rohrleitungen gebreitet.

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Leerseite

Claims (3)

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1. Verfahren zum Abbauen eines unter einer Deckgebirgsschicht liegenden Minerals im Tagebau, bei welchem das Deckgebirge über dem Mineralflöz abgeräumt und die Fläche nach dem Abbau des Mineralflözes fortlaufend wieder urbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) ein Abbaustreifen vom Deckgebirge abgeräumt wird, bis die darunterliegende Mineralschicht freiliegt,

(b) ein erstes Rohrleitungspaar vom Boden des Mineralflözes bis zu einem Verarbeitungsort verlegt wird,

(c) am Verarbeitungsort eine Flüssigkeitsquelle an eines der Rohre und eine Schlammverarbeitungsanlage an das andere Rohr angeschlossen wird,

(d) eine mobile Aufschlämm-Abbaueinrichtung mit Brech- und AufSchlämmeinrichtung am Ende des Rohrpaares am Boden des Mineralflözes angeschlossen wird,

(e) der Mineralflöz bis zur maximalen Reichweite der mobilen Aufschlämm-Abbaueinrichtung abgebaut und das Mineral in die Brech- und AufSchlämmeinrichtung

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geworfen wird,

(f) ein anschließendes Rohrpaar in gleicher Weise

und die mobile Aufschlämm-Abbaueinrichtung an dieses angeschlossen wird,

(g) das erste Rohrpaar über den abgebauten Flözstreifen hinweg verlängert wird und

(h) die vorstehenden Schritte bis zum Erreichen des Grubenendes wiederholt werden.

2. Grubentagebau, bei welchem das Deckgebirge in Streifen bis zum Freilegen des abzubauenden Mineralflözes abgeräumt und der Abraum nach dem Flözabbau an dessen Stelle wieder ausgebreitet wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte zum Abbau des Minerals:

(a) Paare von Schlammwasserrohren werden entlang des abzubauenden Flözstreifens mit Abstand zueinander verlegt, wobei jeweils ihre auf der Erdoberfläche liegenden Enden mit einer Schlammverarbeitungsanlage verbunden sind, während die anderen Enden am Grund des abzubauenden Flözbereiches liegen;

(b) wenigstens eines der Rohrpaare wird an eine Aufschlämm-Abbaueinrichtung mit Trichter und Verkleinerungseinrichtung für die Begrenzung des abgebauten Materials angeschlossen, das durch eine Schlammrohrleitung abgepumpt wird;

(c) das Mineral wird über eine Strecke, welche die Beweglichkeit der Schlamm-Abbaueinrichtung zuläßt, abgebaut, die Schlamm-Abbaueinrichtung dann von dem mit ihr verbundenen Rohrleitungspaar gelöst und erneut mit dem nächst benachbarten Rohrleitungspaar verbunden;

(d) das zuvor verwendete Rohrleitungspaar wird über den abgebauten Mineralflözstreifen hinweg verlängert.

3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß in die Schlammleitung eine Druckerhöhungspumpe eingefügt wird.

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