DE4315858C2 - Kontinuierliches Verfahren zur Tiefenmelioration von Böden mittels Schaufelrad - Google Patents

Description

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Rekultivierung von Kippen oder Haldenflächen im Bergbau sowie zur Urbarma­ chung, Bodenverbesserung und Erhöhung der Fruchtbarkeit sonstiger Böden dar.

Sollen Böden in ihrer Fruchtbarkeit erhöht werden, müssen ihnen innerhalb des Wurzelbereiches der Pflanzen Nährstoffe zugeführt werden. Bekannt ist das oberflächenhafte Einbrin­ gen von Substraten und bodenverbessernden Zusatzstoffen mit­ tels landwirtschaftlicher oder forstwirtschaftlicher Gerä­ te.

Bei der Verwendung von Pflügen, beschrieben z. B. in den DD-PS 1 31 219 und DD-PS 2 73 761, wird der Boden in Form von ausgehobenen Schollen nur gewendet. Es erfolgt keine aus­ reichende Durchmischung des Bodens mit den Zusatzstoffen, die als Linie zwischen den Schollenlücken liegenbleiben. Pflüge oder ähnliche Maschinen zum Bearbeiten der unteren Bodenschicht bzw. zum Heben der unteren Bodenschicht sind wegen ihrer fehlenden Durchmischungswirkung ungeeignet. Um den Boden nachhaltiger aufzulockern, wurden an den Pflug­ scharen verschiedenartig geformte Arbeitselemente in unter­ schiedlicher Art und Weise angebracht. Erprobt wurden dabei sowohl passive als auch aktive Arbeitselemente, die durch eigenständige Antriebe gekennzeichnet sind. Passive Arbeits­ elemente, wie Meißel, Dorne, Schnecken, Scheiben, Grubber­ zinken und ähnliches, können direkt am Pflugkörper oder an besonderen Halterungen angebracht werden (DD-PS 20 843, DD-PS 45, 039, DD-PS 51 142 und DD-PS 2 38 313), wobei diese Halterungen auch nach den DE 31 28 362 A1 und US 405 021 hydraulisch anhebbar gestaltet sein können. Auch seitlich angebrachte Streichbleche (DE 41 06 749 A1 und DE 35 18 775 A1) sollen dazu dienen, die vom Pflug aufge­ nommenen Erdballen aufzunehmen, zu wenden, zu zerkleinern und zu verteilen.

Als aktive Arbeitselemente werden vorwiegend Fräsen einge­ setzt (DD-PS 91 145, US 361 173, USA 4 102 402). Auch Kombinationen von Arbeitselementen, wie Vorschneider und Lockerungswerkzeug (DD-PS 2 88 742) und Schneidensech und Schneckenwalze (DD-PS 2 73 958) sollen der Verbesserung der Auflockerung und Durchmischung dienen. Mit all diesen zu­ sätzlichen Arbeitsmitteln wird zwar die Auflockerung des Bodens verbessert, jedoch gestaltet sich dieser Aufbruch, bedingt durch die Arbeitsweise der zusätzlich am Pflug an­ gebrachten Mittel und der unterschiedlichen Dichte und Mäch­ tigkeit des zu behandelnden Bodens, unregelmäßig und ohne Durchmischung oder Verlagerung des Bodens. Die Arbeitsmittel sind einem hohen Verschleißverhalten unterworfen. Neben der ungenügenden Homogenität der Durchmischung sind die Arbeits­ tiefen dieser Geräte in der Regel unzureichend und erreichen maximal 1 m.

Mit den in den DE 37 40 081 C2, DE 34 12 552 A1, DE 31 28 736 C2, DE-OS 26 07 364 und DE 38 27 170 A1 darge­ stellten Verfahren und Vorrichtungen versuchte man, durch Anbringen von Rechen, Dornen, Sechen und Gründeln, eine Tie­ fenlockerung zu erreichen. Als besonders vorteilhaft wurden dabei wiederum Kombinationen von unterschiedlichen Arbeits­ mitteln hervorgehoben, die nacheinander bei der Bodenbear­ beitung zum Einsatz kamen, wobei der Pflug als Vorschnitt­ gerät für die oberste Bodenschicht fungierte und die Ar­ beitsmittel das tieferliegende, verdichtete Erdreich auf­ lockerten. Auch wurde der Pflug mit unterschiedlich gestal­ teten, teilweise versetzt angeordneten Pflugkörpern verse­ hen. Trotz dieser Maßnahmen genügen diese Geräte und Verfah­ ren nicht den an die Rohbodenbearbeitung speziell auf Berg­ bauflächen gestellten Anforderungen. Zudem sind sie beson­ ders anfällig sowohl beim Einsatz in schweren Böden als auch beim Vorhandensein von Fremdkörpern, wie z. B. Steinen. Ähnliche Nachteile ergeben sich bei um die eigene Achse ro­ tierenden Arbeitselementen wie z. B. Spaten. Auf schweren Böden ist der Einsatz von Waldfräsen bekannt, die hydrau­ lisch analog schwerer Raupentechnik gesteuert werden. Durch das vor dem Trägergerät in Fahrtrichtung angeordnete Arbeitsmittel tritt der Nachteil ein, daß das Trägergerät die tiefgelockerte Fläche selbst überfährt und wieder ver­ dichtet. Speziell zur Melioration von Bergbauflächen, Hal­ den und Kippen ist jedoch die Tiefenwirkung der Melioration von entscheidender Bedeutung. In der DD-PS 49 070 wird zwar das Meliorationsmittel , bestehend aus Kesselhausbraunkohlen­ asche und Düngemittel, oberflächlich verteilt und mit die­ ser Oberflächenschicht vermischt, aber dann in einen mit­ tels Bodenmeißel und Streicheisen geöffneten Spalt zuge­ führt, so daß weder eine Tiefendurchmischung noch eine Auf­ lockerung des Bodens erfolgt.

In der DD-PS 91 145 wird, um eine größere Tiefe der Boden­ auflockerung mit gleichzeitiger Einmischung von Zusatzstof­ fen zu erreichen, der zu bearbeitende oder zu meliorierende Boden mittels Fräse als Erdbalken ausgehoben, zerkleinert und mit dem bereits vorher auf den Boden aufgebrachten Me­ liorationsmitteln vermischt und abgelegt. Entsprechend der gewünschten Arbeitstiefe ist dieser Vorgang zu wiederholen. Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß das Fräsen in der zwei­ ten Tiefenstufe auf der bereits bearbeiteten Fläche einen hohen Zugkraftbedarf erfordert, damit bei nasser Witterung fast nicht durchführbar ist und auch hier wiederum maximal eine Arbeitstiefe von 1 m erreicht wird.

In der DD-PS 98 010 wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem das mittels Ausstreugerät aufgebrachte Meliorationsmittel durch ein Schleudergerät gleichmäßig auf bereits vorhandene Pflugfurchen verteilt wird, diese eingeebnet werden und die gesamte Fläche mittels Meliorationsgrubber rechtwinklig zur Pflugrichtung aufgelockert wird. Dabei wird nur eine Tiefe bis 50 cm erreicht. Auch sind die verwendete Schleuder so­ wie der Grubber bei feuchter Witterung, tiefgepflügtem Bo­ den und Steineinlagerungen nicht mehr einsetzbar. Bei trockener Witterung dagegen ist der Einsatz der Schleuder mit einer hohen Staubbelästigung verbunden.

Bei dem in der DD-PS 1 31 219 beschriebenen Verfahren er­ folgt nach dem oberflächigen Einarbeiten der Meliorations­ mittel das Pflügen mit zwei oder mehreren Pflugkörpern in der Form, daß der nachfolgende Pflug um die ganze Arbeits­ breite des ersteren versetzt arbeitet. Durch Gestaltung der Pflugscharen sind sowohl Arbeitstiefe als auch Schnittbrei­ te vorgegeben. Es wird damit zwar eine gute Durchmischung des Bodenhorizontes mit dem Meliorationsmittel in einem Ar­ beitsgang erreicht, jedoch ist die dabei zu verwendende Vorrichtung sehr kompliziert, somit störanfällig, und es wird nur die gleiche Arbeitstiefe erreicht, wie bei einem allgemein bekannten Pflug.

Bekannt sind Untersuchungen zum Einsatz von Tagebaugeräten, wie Eimerketten- und Schaufelradbagger im Direktversturz, die den Boden im Hochschnitt gewinnen und über das Austrags­ band bzw. einen zusätzlichen nachgeschalteten Bandwagen wie­ der verteilen. In der DE-OS 41 05 595 wird das Meliorations­ mittel, hier speziell Kalk für schwefelsaure Tagebaukippen, mengendosiert auf die Kippenoberfläche aufgebracht, dann wird erfindungsgemäß mittels eines Schaufelradbaggers eine Abbauscheibe von der Mächtigkeit der benötigten Durchwurze­ lungstiefe im Block- oder Seitenblockverhieb aufgenommen und diese so verstürzt, daß ein geschlossenes und geebnetes kalkmelioriertes Direktversturzkippenmassiv entsteht. Nach­ teilig bei diesem Verfahren ist der kostenaufwendige Trans­ port des Bodengemisches über die Geräte sowie die kompli­ zierte Steuerung der Massenverteilung mittels Schwenken des Abwurfbandes.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt das technische Problem zugrunde, die Fruchtbarkeit von Böden durch Einmischung bo­ denverbessernder Substrate unter Verwendung von Schaufelrad­ baggern bei minimaler Bodenbewegung in einer vertikalen Mächtigkeit so weit zu erhöhen, daß das Gedeihen tiefwur­ zelnder Pflanzen gewährleistet ist, das Verfahren kosten­ günstig gestaltet wird und sich durch breite Einsatzmöglich­ keiten sowie hohe Produktivität und Wirtschaftlichkeit aus­ zeichnet.

Dieses technische Problem wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung geht aus dem Unteranspruch hervor.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß der zu meliorierende Boden gleichmäßig mit dem der Bodenverbesserung dienenden Substrat auf die notwendige Tiefe durchmengt wird, dabei gleichzeitig sowohl eine Auf­ lockerung als auch eine Durchlüftung erfährt. Das zum Ein­ satz kommende Schaufelradprinzip ist technisch und kon­ struktiv ausgereift und unter schweren Bergbaubedingungen erprobt. Es können ohne Schwierigkeiten und wesentliche Kostenerhöhungen Meliorationstiefen von 2 m und größer er­ reicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend unter Ein­ satz eines Schaufelradbaggers an einem Ausführungsbeispiel gemäß der zwei Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Detaildarstellung des Wirkungsprinzips,

Fig. 2 das Einsatzschema des Schaufelradbaggers.

Der verwendete Schaufelradbagger steht auf der Oberfläche des zu meliorierenden Bodens und arbeitet im Tiefschnitt. Die Schaufeln 1 des Schaufelrades 2 gewinnen das in Menge und Qualität vorher bestimmte und auf die Oberfläche des zu meliorierenden Bodens aufgetragene Substrat 3 und den Bo­ den 4 durch Drehung des Schaufelrades 2 entgegen dem Uhr­ zeigersinn gemeinsam herein und transportieren die so ent­ standene Substrat-Boden-Mischung, wobei der Boden 4 durch die Schaufeln 1 in Form eines Spans von oben nach unten in der gewünschten Mächtigkeit geschnitten wird, zur Schaufel­ radschurre 5. Infolge der auftretenden Gravitationskräfte wird diese auf den seitlich unterhalb der Schaufelradschur­ re 5 angeordneten Fördergurt 6 abgeworfen. Sowohl bei der Aufnahme als auch beim Abwurf der Substrat-Boden-Mischung erfolgt deren intensive Vermengung, so daß ein homogenes Bodengemisch 7 entsteht. Der Fördergurt 6 bewegt sich ent­ gegengesetzt der Fahrtrichtung und wirft das Bodengemisch 7 in Fahrtrichtung gesehen, direkt hinter dem Schneidkreis 8 des Schaufelrades 2 wieder ab. Der Transport der Substrat- Boden-Mischung ist zur Verdeutlichung mit Pfeilen in Fig. 1 gekennzeichnet. Die Pfeile in Fig. 2 dagegen zeigen das Schwenken des Schaufelrades 2 sowie das Verfahren des Schaufelradbaggers, um eine kontinuierliche Arbeitsweise zu erreichen und zu sichern.

Claims (2)

1. Kontinuierliches Verfahren zur Tiefenmelioration von Böden mittels Schaufelrad, wobei das zur Bodenverbesse­ rung eingesetzte Substrat auf die Oberfläche des zu me­ liorierenden Bodens aufgegeben wird, dieser gleichmäßig mit dem Substrat auf die notwendige Tiefe durchmengt und gleichzeitig dabei aufgelockert und durchlüftet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (1) eines Schaufelrades (2) im Tiefschnitt das aufgebrachte Sub­ strat (3) und den Boden (4), in Form eines Spanes der gewünschten Mächtigkeit, gewinnen, die dabei entstandene Substrat(3)-Boden(4)-Mischung zur Schaufelradschurre (5) transportiert, der Schaufelinhalt auf einen seitlich zur Schaufelradschurre (5) angeordneten, entgegengesetzt der Fahrtrichtung laufenden Fördergurt (6) entleert, dabei nochmals durchmischt und das so entstandene homogene Bodengemisch (7) vom Fördergurt (6) in Fahrtrichtung gesehen direkt hinter dem Schneidkreis (8) der Schau­ feln (1) wieder abgeworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich sowohl der Schaufelradausleger geschwenkt als auch das Schaufelradgerät bei Änderung der Schwenk­ richtung des Schaufelradauslegers verfahren werden.