DE3306828A1 - Verfahren zum freilegen von mineralien im tagebau - Google Patents

Description

J JUDÖZO 22 646 Pa/Gß - 4 - 25. 2. 1983

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freilegen von Mineralien im Tagebau, insbesondere für Tagebaue mit großen Abraummächtigkeiten, mit Hilfe eines die von Baggern in einer oder mehreren Stufen abgebauten Abraumschicht über die Grube transportierenden und direkt auf die Kippe verstürzenden Direktversturzabsetzers sowie mindestens einer auf der Ebene des Direktversturzabsetzers oder auf einer tieferen Ebene fahrenden, tiefere Abraumschichten abbauenden und in Reichweite ihrer Ausleger direktverkippenden Baggereinheit, insbesondere Dragline.

Die Direkt förderung des Abraums auf dem möglichst kürzesten Weg über den offenen Tagebau ist die wirtschaftlichste Methode für die Freilegung der Mineralflöze in Tagebauen. Die dafür bekannten Lösungen sind das direkte Verstützen durch Löffel- oder Schürfkübelbagger (Dragline) deren Einsatz durch die relativ kurze Reicheweite begrenzt ist. Eine andere Möglichkeit besteht in dem direkten Transport mit Schürfwagen (Scrapern), was jedoch auf kurze Entfernungen und kleine Förderleistungen wegen des hohen Energieverbrauchs begrenzt ist. Ebenfalls bekannte Förderbrücken überspannen den Tagebau und liegen auf beiden Seiten auf. Sie benötigen relativ aufwendige Fahrbahnen auch auf der Kippseite. Schließlich 1st es als kombinierte Bagger-Absetzer-Technologie in verschiedenen Varianten bekannt, wenigstens eine Baggereinheit und einen über den offenen Tagebau freihängenden Abwurfbandförderer zu verwenden. In einigen Fällen beteiligen sich zusätzliche Geräte parallel an der Freilegung des Minerals.

Man kann die zuletzt genannten Geärtekombinationen in zwei Kategorien einteilen, nämlich solche, die das Vorbeifahren nur der in tieferen Schichten arbeitenden Bagger erlauben, wobei deren Einsatz durch die begrenzte Höhe des abzubauenden Abraumes eingeschränkt ist. Eine andere Gerätekombination erlaubt das Vorbeifahren sowohl der in tieferen Schichten, als auch auf der gleichen Ebene arbeitenden Baggereinheiten, diese Kombinationen können für größere Abraummächtigkeiten eingesetzt werden.

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Dies vorausschickend betrifft die Erfindung eine Direktversturztechnologie für Tagebaue mit relativ großen Abraummächtigkeiten, wobei der Einsatz mehrerer Baggereinheiten in verschiedenen Ebenen anzustreben ist. Dabei werden zumeist Löffel- oder Schürfkübelbagger (Dragline) für tiefere Schichten und eine Kombination aus Bagger und Direktversturzabsetzer für die höheren Schichten eingesetzt. Die Bedingung für einwandfreien Betrieb ist, daß die auf unterschiedlichen Ebenen befindlichen Geräte, einschließlich der Maschinen für den Abbau des Nutzminerals, unabhängig voneinander arbeiten können. Die konstruktiven Besonderheiten des DirektverSturzabsetzers sind bedeutend für die Art des Abbauverfahrens.

Eine bekannte Lösung sieht eine sehr hohe Konstruktion des Direktversturzabsetzers vor, deren Einsatzmöglichkeiten im Hinblick auf die maximale Höhe des abzubauenden Abraums beschränkt ist. Eine andere bekannte Lösung erlaubt das Vorbeifahren der auf der gleichen Ebene arbeitenden Baggereinheit durch das Schwenken des langen Abwurfauslegers um ca. 90*. Dadurch entstehen erhebliche Störungen des Betriebsablaufes, denn alle Geräte müssen in "Tandembetrieb" arbeiten und sehr genau in der Förderleistung abgestimmt werden, um ein Vorbeifahren der Geräte entlang der Strosse zu vermeiden. Die Zusammenarbeitenden Geräte (Direktversturzabsetzer und Baggereinheit) fahren, nach einem bekannten Verfahren gemeinsam bis zum Strossenende, wo sie auf relativ komplizierte Weise und mit zeitraubendem Aufwand nach Verschwenken des Direktversturzabsetzers umkehren. Die Wirtschaftlichkeit solcher Systeme ist durch unvermeidbare Zeit- und Produktivitätsverluste eingeschränkt.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß beim Einsatz der eingangs geschilderten Gerätekombination die größten Zeit- und Produktivitätsverluste dann auftreten, wenn sich infolge der Verfahrensweise die einzelnen Geräte in ihrer Fahrbewegung gegenseitig behindern, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abbaumethode zu finden, die die Zeit- und Produktivitätsverluste beim Passieren der Geräte untereinander auf ein Minimum beschränkt und damit die Wirtschaftlichkeit des Abbauverfahrens erheblich verbessert.

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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß beim Zusammentreffen von DirektverSturzabsetzer und auf gleicher Ebene fahrender Baggereinheit letztere die beiden Geräten gemeinsame Fahrspur in Richtung Abraumhochböschung verläßt und in einem Bereich hinter dem Direktversturzabsetzer das Passieren desselben abwartet, um anschließend zum verlassenen Einsatzplatz zurückzufahren. Auf diese Weise wird ein Wegschwenken des Auslegers des Direktversturzabsetzers, wie es der Stand der Technik vorsah, unnötig und der beim Stand der Technik damit verbundene "Tandembetrieb" ist nicht mehr erforderlich.

Nach einem besonderen Merkmal ist vorgesehen, daß beim Zusammentreffen von in zueinander entgegengesetzten Richtungen fahrenden Direktversturzabsetzer und Baggereinheit der Direktversturzabsetzter seine Fahrtrichtung umkehrt und gleichzeitig mit den mit ihm zusammenwirkenden Baggern einen Freiraum im Abraum schafft, in den die Baggereinheit hineinfährt, um den erneut seine Fahrtrichtung wechselnden Direktversturzabsetzer passieren zu lassen und dann zum Einsatzplatz zurückzufahren.

Diese Vorgehensweise erlaubt ein Aneinandervorbeifahren von Direktversturzabsetzer und Baggereinheit auch bei relativ schmalen Fahrplanum, denn die für das Vorbeifahren notwendige Breite wird speziell und zunächst nur an der Stelle geschaffen, wo die Vorbeifahrbewegung vorgesehen und notwendig ist. Während des Ausbaggerns des Freiraums für die Baggereinheit durch die Bagger des Direktversturzabsetzers setzt die Baggereinheit ihren Betrieb im tieferliegenden Abraum unverändert fort, so daß während dieser Zeit keine Produktionsverluste entstehen. Da während dieser Zeit der Direktversturzabsetzer in gleicher Richtung verfährt, wie die Baggereinheit, tritt auch in dieser Zeit keine Behinderung ein. Sobald ein genügend großer Freiraum geschaffen 1st, unterbricht die Baggereinheit kurzzeitig ihre Arbeit an der tieferliegenden Abraumböschung und fährt in den Freiraum hinein. Der Direktversturzabsetzer kann dann seine ursprüngliche Fahrtrichtung wieder aufnehmen und an der Baggereinheit vorbeifahren, die dann zurückfährt zur tieferen Abraumböschung. Die mit dem Direktversturzabsetzer

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zusammenwirkenden Bagger fahren dann in ihre zur Schaffung des Freiraums verlassende Abbauposition zurück und der Betrieb wird wie vor diesem Ausweichmanöver fortgesetzt.

Aufgrund der uneingeschränkten Möglichkeit der Direktversturzgerätekombination und der Baggereinheit, unabhängig voneinander in gleichen und entgegengesetzten Richtungen zu fahren, ist es möglich, den Abbauplan so zu erstellen, daß die Begegnungen der Geräte auf gleichem Fahrplanum auf ein Minimum reduziert werden können, so daß die dabei entstehenden Produktionsverluste für die gesamte Verfügbarkeit des Systems eine geringe Rolle spielen. Zu diesem Zweck ist es günstig, wenn zwei Baggereinheiten in zwei Ebenen eingesetzt werden, wobei das vorgeschlagene Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

a) Es werden zwei Baggereinheiten jeweils zum Abbau einer Strossenhälfte eingesetzt,

b) die Baggereinheiten fahren jeweils auf unterschiedlichen Ebenen und wechselweise auf gleicher Ebene wie der Direktversturzabsetzer und auf einer tieferen Ebene,

c) der Direktversturzabsetzer fährt von einem Strossenende zum anderen Strossenende und

d) alle Geräte bewegen sich mit etwa gleicher Durchschnittsgeschwindigkeit.

Da sich stets eine Baggereinheit in einer Fahrebene unterhalb des Direktver Sturzabsetzers befindet, in der eine Kollision mit dem vorbeifahrenden Direktversturzabsetzer nicht möglich ist, werden bei entsprechender Abstimmung der Fahrbewegungen nur wenige Begegnungen zwischen Direktversturzabsetzer und Baggereinheit stattfinden, die ein Ausweichen in der in den anderen Verfahrensansprüchen vorgeschlagenen Weise erforderlich machen.

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Als besonders günstig hat sich ein Verfahrensschritt herausgestellt, der dadurch gekennzeichnet 1st, daß vorzugsweise die auf der Ebene des Direktversturzabsetzers fahrende Baggereinheit den Abraum vom Zentrum zum Ende der Strosse abbaut und die in darunter liegender Ebene fahrende Baggereinheit den Abraum vom Ende der Strosse zum Zentrum abbaut.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in den Phasen A, B und C die Verfahrensschritte zum Vorbeipassieren von Direktversturzabsetzer und Baggereinheit und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Bewegungsabläufe von

Direktversturzabsetzer und zwei in zwei Ebenen arbeitenden Baggereinheiten.

In Fig. 1 ist 1n den drei Schritten A, B und C jeweils eine Draufsicht auf den abraumseitigen Teil der Grube dargestellt, in dem der Direktversturzabsetzer und die Baggereinheit jeweils auf dem gleichen PIanum fahren. Der Direktversturzabsetzer ist mit 1 beziffert, die Baggereinheit mit 2. Der Direktversturzabsetzer transportiert den Abraum über den angedeuteten Ausleger 3 auf die nicht dargestellte andere Seite des Tagebaus. Der Abraum wird durch die zwei mit dem Direktversturzabsetzer 1 zusammenwirkenden Bagger 4 und 5 in zwei Stufen abgebaut, wobei der Bagger 5 in einer Stufe über dem Bagger 4 arbeitet. Beide Bagger transportieren den abgebauten Abraum über Zwischentransportbänder 6 und 7 auf das Transportband 3 des Direktversturzabsetzers 1.

In der in Fig. IA dargestellten Phase begegnen sich Direktversturzabsetzer 1 und Baggereinheit 2, die zunächst in einander entgegengesetzten Richtungen fuhren. Das bedeutet, daß die Baggereinheit 2 in der Zeichnung von rechts nach links und der Direktversturzabsetzer in der Zeichnung von Hnks nach rechts fuhr. In der dargestellten Phase hat, wie mit dem Pfeil 8 angedeutet, der Direktversturzabsetzer 1

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1 seine Fahrtrichtung geändert, um kurzzeitig vor der Baggereinheit 2, die unbehindert ihre Arbeit fortsetzt, in Richtung des Pfeiles 9 herzufahren. Gleichzeitig mit der Fahrtrichtungsänderung haben die Bagger 4 und 5 damit begonnen, einen Freiraum 10 aus der Abraumschicht 11 herauszubaggern, und zwar auf dem Planum 12, auf dem Baggereinheit und Direktversturzabsetzer fahren.

Sobald dieser Freiraum 10 ausreichend groß ist, fährt, wie in Fig. 1 B dargestellt, die Baggereinheit 2 in diesen Freiraum 10 hinein, während der Direktversturzabsetzer 1 seine Fahrtrichtung, wie Pfeil 13 andeutet, erneut umkehrt, also in der ursprünglichen Fahrtrichtung zurück und weiterfährt. In dieser Phase kann der Direktversturzabsetzer 1, ohne seine Fahrspur zu verlassen, an der zwischen ihm und der Böschung zur Stufe 11 wartenden Baggereinheit 2 vorbeifahren, die nach Passieren des Direktversturzabsetzers 1, wie in Fig. 1 C dargestellt, zum verlassenen Einsatzplatz zurückfährt, um die kurzzeitig unterbrochene Abbauarbeit wieder aufzunehmen. Direktversturzabsetzer 1 und Baggereinheit 2 bewegen sich in Pfeil richtung, also voneinander wag, weiter.

Eine besonders günstige Verfahrensweise nach der Erfindung ist in Fig.

2 schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In der oberen Hälfte der Zeichnungsfigur ist ein schematischer Querschnitt durch die Abraumseite des Tagebaus bezeichnet. In dieser Darstellung ist die Direktversturzabsetzerkombination mit DVK bezeichnet, der auf gleichem Planum fahrende Schürfkübelbagger mit SBl und der auf tieferliegendem Planum fahrende zweite Schürfkübelbagger gestrichelt mit SB2 bezeichnet. Die höheren Schichten des Abraumes sind mit dem Buchstaben C bezeichnet, wobei die hinzugefügten Ziffern jeweils einen Teil querschnitt der Abraumschicht bezeichnen, der während einer Fahrbewegung des Gerätes über die entsprechende Strosse abgetragen wird. Die tieferen Schichten sind mit A und B bezeichnet und werden von den Schürfkübelbaggern SBl und SB2 abgebaut und verkippt. Auf der Kippenseite sind die entsprechend aufgeschütteten Teil querschnitte gleich,

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jedoch mit kleinen Buchstaben bezeichnet. Wie in der unteren Hälfte der Fig. 2 zu erkennen ist, arbeiter jeder Schürfkübelbagger SBl und SB2 in einer Hälfte des Tagebaus, die zur Unterscheidung L = links und R ■ rechts bezeichnet sind. Die Teil querschnitts Al, A2 und A3 werden stets vom Zentrum zum Ende der Strosse und die Teilquerschnitte Bl, B2, B3 vom Ende zur Mitte abgebaut. Der Ausgangspunkt jedes Gerätes wird mit O gekennzeichnet, wobei die Direktversturzabsetzerkombination DVK in der Strosse C, der Schürfkübelbagger SBl in der Strosse Al und der Schürfkübelbagger SB2 in der Strosse Bl beginnt. Die weiteren charakteristischen Zeitpunkte sind mit fortlaufenden Zahlen markiert und bezeichnen die Position der einzelnen Geräte, wenn die Schürfkübelbagger SBl und SB2 an einem Ende der Halbstrosse angelangt sind. Wesentlich für das Verfahren ist es, daß alle Geräte mit gleicher Durchschnittsgeschwindigkeit vorrücken.

Ausgehend von der Bewegung der Direktversturzabsetzerkombination DVK ist aus Fig. 2 unten erkennbar, daß während sich DVK von O nach 1 bewegt, der Schürfkübelbagger SBl auf der Ebene Al ebenfalls von O nach 1 verfährt. Hat der Schürfkübelbagger SBl das Strossenende bei 1 erreicht, befindet sich der gleichzeitig auf der Strosse Bl verfahrende Schürfkübelbagger SB2 bei 1 im Zentrum des Tagebaus. DVK ist bei 1 angelangt, ohne daß eine Behinderung mit SBl stattgefunden hat. Der Schürfkübelbagger SBl verläßt die Strosse Al, um auf der Strosse Bl zum Zentrum des Tagebaus bei 2 zurückzufahren, also in einer Ebene, in der das Vorbeifahren an der DirektverSturzabsetzerkombination DVK, die ebenfalls von 1 nach 2 verfährt, nicht behindert wird. SB2 fährt auf der Ebene A2 zum rechten Strossenende 2 zurück und behindert ebenfalls nicht DVK. Während DVK seine Bewegung nach 3 fortsetzt, wechselt SBl erneut die Fahrebene auf die Strosse A2, wo es beim Verfahren zum Strossenende bei 3 zur ersten Begegnung mit DVK kommt und das anhand der Fig. 1 beschriebene Ausweichmanöver stattfindet. Eine Kollision mit SB2 findet nicht statt, weil der Schürfkübelbagger SB2 sich in der tieferen Ebene B2 befindet. Während sich die Direktversturzabsetzerkombination DVK nunmehr in der rechten Tagebauhälfte be-

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findet, kann eine Kollision mit SBl nicht mehr stattfinden. SB2 wechselt seine Fahrebene.

Erst während der Bewegung von SB2 von der Strossenmitte bei 3 zum Strossenende 4 auf der Strosse A3 kommt es nach Rückkehr von DVK zur Begegnung und zum Ausweichmanöver entsprechend Fig. 1.

Es zeigt sich, daß während des Abbaus der Teilquerschnitte Bl₁ B2, B3 und Al, A2, A3 lediglich zwei Begegnungen von SBl bzw. SB2 und DVK stattfinden, die ein Ausweichen der Geräte erforderlich machen. Dadurch wird die Produktionseinbuße infolge kurzzeitigem Stillstandes der Abbauproduktivität auf ein Minimum reduziert, so daß eine hohe Wirtschaftlichkeit des vorgeschlagenen Abbauverfahrens zu erwarten ist.

Claims (4)

Mannesmann Aktiengesellschaft 25. 2. 1983 Mannesmannufer 2 22 646 Pa/Gß Düsseldorf Verfahren zum Freilegen von Mineralien im Tagebau Patentansprüche

1.jVerfahren zum Freilegen von Mineralien im Tagebau, insbesondere mit großen Abraummächtigkeiten, mit Hilfe eines die von Baggern In einer oder mehreren Stufen abgebauten Abraumschicht über die Grube transportierenden und direkt auf die Kippe verstürzenden Direktversturzabsetzers sowie mindestens einer auf der Ebene des Direktversturzabsetzers oder einer tieferen Ebene fahrenden, tiefere Abraumschichten abbauenden und in Reichweite ihrer Ausleger direkt verkippenden Baggereinheit, insbesondere Dragline, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Zusammentreffen von Direktversturzabsetzer und auf gleicher Ebene fahrender Baggereinheit letztere die beiden Geräten gemeinsame Fahrspur in Richtung Abraumhochboschung verläßt und in einem Bereich hinter dem Direktversturzabsezter das Passieren desselben abwartet, um anschließenden zum verlassenden Einsatzplatz zurückzufahren.

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2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß beim Zusammentreffen von In zueinander entgegengesetzten Richtungen fahrendem DirektverSturzabsetzer und Baggereinheit der Direktversturzabsetzer seine Fahrtrichtung umkehrt und gleichzeitig mit den mit 1hm zusammenwirkenden Baggern einen Freiraum im Abraum schafft, in den die Baggereinheit hineinfährt, um den erneut seine Fahrtrichtung wechselnden Direktversturzabsetzer passieren zu lassen und dann zum Einsatzplatz zurückzufahren.

3. Verfahren zum Freilegen von Mineralien im Tagebau, insbesondere für Tagebaue mit großen Abraummächtigkeiten, mit Hilfe eines die von Baggern 1n einer oder mehreren Stufen abgebauten Abraumschicht über die Grube transportierenden und direkt auf die Kippe verstürzenden Direktversturzabsetzers sowie mindestens einer auf der Ebene des Direktversturzabsezters oder auf einer tieferen Ebene fahrenden, tiefere Abraumschichten abbauenden und in Reichweite ihrer Ausleger direktverkippenden Bagger einheit, insbesondere Dragline, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Es werden zwei Baggereinheiten jeweils zum Abbau einer Strossenhälfte eingesetzt,

b) die Baggereinheiten fahren jeweils auf unterschiedlichen Ebenen und wechselweise auf gleicher Ebene wie der Direktversturzabsetzer und auf einer tieferen Ebene,

c) der Direktversturzabsetzer fährt von einem Strossenende zum anderen Strossenende,

d) alle Geräte bewegen sich mit etwa gleicher Durchschnittsgeschwindigkeit.

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4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß vorzugsweise die auf der Ebene des Direktversturzabsetzers fahrende Baggereinheit den Abraum vom Zentrum zum Ende der Strosse abbaut und die in darunterliegender Ebene fahrende Baggereinheit den Abraum vom Ende der Strosse zum Zentrum abbaut.