DE3911119C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau einer Mineralschicht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter "Mineralschicht" wird insbesondere auch ein Kohleflöz verstanden.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-PS 6 93 793 bekannt. Weiterhin ist aus der US-PS 42 06 840 ein Verfahren bekannt, bei dem ein Gewinnungsgerät mit einem seitlichen Grab- oder Gewinnungsorgan verwendet wird. Das abgetragene Gut gelangt über ein Auslegerband des Gewinnungsgerätes auf eine fahrbare Bandanordnung und von dieser auf eine stationäre bzw. rückbare Abförder-Bandanlage. Der Abbau erfolgt in einer waagerechten Ebene. Die fahrbare Bandanordnung besteht aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Rahmengestellen mit senkrecht zur Hauptrichtung der Bandanordnung ausgerichteten Fahrwerken. Die Bandanordnung weist ein durchgehendes Endlos-Förderband auf.

Das dort offenbarte Verfahren funktioniert aber nur bei Regelbetrieb, d. h. solange seitlich Material abzubauen ist. Zum Abbauen einer tieferen "Zeile" einer neuen "Scheibe" der Schicht muß die Zeile über die gesamte Länge der Schicht und mit mindestens der Breite des Abbaugerätes und der Bandanordnung mit besonderem, zusätzlichem Gerät angeschnitten werden, während welcher Zeit das für den Regelbetrieb vorgesehene Abbaugerät unproduktiv ist.

Aus der DE-Z. "f+h fördern und heben" 37(1987)6, S. 409 ist noch ein Abbauverfahren bekannt, bei dem ein Abbaugerät eine gegenüber einem Fahrplanum erhabene Schicht abträgt und das abgetragene Gut über ein auf dem Fahrplanum seitlich rückbares Förderband-Segment auf eine Abförderbandanlage weiterleitet wird. Auch das hier offenbarte System funktioniert nur bei Regelbetrieb, d. h. solange das mobile Förderband-Segment auf dem jeweils geschnittenen Fahrplanum nachrücken kann. Hinweise für einen "Anschnitt" der Abbaufläche, d. h. dem Abbau einer neuen "Scheibe" der Schicht, sind dieser Druckschrift jedoch ebenfalls nicht entnehmbar.

Aus der Z. "bulk solids handling" Vol. 2, No. 3, Sept. 1982, S. 464 ist es bekannt, die über einer Erzschicht liegende Abraumschicht jeweils auf einer im Verhältnis 1 : 5 geneigten Fläche durch ein über einer längs einer Neigungslinie dieser Fläche ausgerichteten Bandanlage angeordnetes "Hammerkopf"-Abtrag- oder Aushubgerät abzutragen. Der abgetragene Abraum wird von der Bandanlage über die Erzabbaustelle hinweg bis zu einer gegenüberliegenden Kippe gefördert. Die Erzschicht wird in "steilstehenden Blöcken" abgebaut und über ein weiteres Förderband auf eine rückbare Abförderbandanlage gegeben, die auf der rekultivierten Oberfläche angeordnet ist.

Ein ähnliches Abbauverfahren mit geneigter Abbaufläche für die Abraumschicht ist aus dem DD-B. "Tagebautechnik", Bd. I, Hrsg. K. Strzodka u. a., Leipzig 1979 bekannt, bei dem ebenfalls eine von der gewachsenen bis zu rekultivierten Geländeoberfläche reichende, quer verfahrbare Bandanordnung verwendet wird. Zum Abtragen des Abraums ist dort ein Gerät mit an einem Ausleger angeordneten Schaufelrad als Graborgan vorgesehen, das die Bandanlage beschickt.

Auch bei diesem Abbauverfahren ist nur der Regelbetrieb angegeben, nicht aber, nachdem das Abbaufeld einmal quer überfahren worden ist, wie der Anschnitt für das Abtragen der nächsten "Scheibe" vorgebbarer Schnittiefe erfolgen soll.

Weiterhin ist aus der DE-Z. "Braunkohle" (1970) 11, S. 370-380 ein Schrägabbauverfahren für die Abraumschicht bekannt, bei dem mehrere "Abbaublöcke" stufenweise nebeneinander betrieben werden. Dabei arbeiten längs der Neigungslinien angeordnete Bandanlagen auf eine auf der gewachsenen Geländeoberfläche angeordnete Abförderbandanlage. Die "Abbaublöcke" verschieben sich quer zu ihrer Neigungsrichtung, wobei die Bandanordnungen entsprechend mit bewegt werden.

Zum Anschnitt jeweils eines neuen "Abbaublocks" muß wieder mit besonderem Aufwand eine Fläche von der Breite eines Abbaugerätes und einer Bandanordnung geschaffen werden.

Aus der DE-Z. "Bergbau" 6 (1987), Seife 268 ist schließlich im Zusammenhang mit einem linear und kontinuierlich arbeitenden Abbaugerät ein mobiles Bandsystem mit einzelnen voneinander unabhängigen Sektionen mit jeweils drehbar an ihnen befestigten Fahrwerken bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem ein weitgehend vollständiger Abbau der Mineralschicht ohne zusätzliches Gerät zum Anschneiden einer neuen Schicht und ohne Stillstand des für den Regelbetrieb vorgesehenen Abbaugerätes erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die im Tagebau schräg angeschnittene Abbaufläche der Mineralschicht können durch unterschiedliche Höhe bedingte Zusammensetzungsunterschiede (z.B. Qualitätsunterschiede) ausgeglichen werden, indem jeweils entlang einer Neigungslinie Material abgebaut wird. Im übrigen ergibt sich mit dem linienförmigen Abtragen die Möglichkeit, Mineralschichten unterschiedlicher Dicke bzw. Mächtigkeit mit dem gleichen Verfahren abzubauen. Bei einer größeren Mächtigkeit ergibt sich lediglich eine größere Länge der schrägen Fläche und damit ggf. ein größerer Bedarf für die bewegliche Bandanordnung. Durch das Umsetzen der Bandeinheiten unmittelbar nach dem Zeitpunkt, wo das Abbaugerät deren Bereich verlassen hat, können die durch das Nachrücken der gesamten Bandanordnung bedingten Betriebsunterbrechungen wesentlich verringert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So ist es nach Anspruch 2 vorteilhaft, gleichzeitig und in derselben Weise ggf. auch eine über der Mineralschicht liegende Abraumschicht abzutragen und das abgetragene bzw. abgebaute Gut zum Abfördern auf die die beiden Schichten trennende Fläche bzw. die obere Fläche der Mineralschicht zu leiten. Dabei stellt die die beiden Schichten trennende Fläche auch einen Abstand der schrägen Flächen der beiden Schichten dar. Das beim Abbaufortschritt notwendige Versetzen der Abförderbandanlagen kann so in einfacher Weise koordiniert werden.

Anspruch 3 gibt vorteilhafte Neigungsverhältnisse für die Gestaltung der Abbauflächen an.

Bei der nach dem Stand der Technik aus einem Abbaugerät und einer auf eine Abförderbandanlage fördernde Bandanordnung mit Fahrwerken bestehenden Geräteausrüstung weist das Abbaugerät ein linear und kontinuierlich in Fahrtrichtung abtragendes Graborgan auf, dessen Breite mindestens gleich der Breite über die Fahrwerke des Abbaugerätes ist und dessen Unterkante unterhalb der Fahrspur des Abbaugerätes absenkbar ist. Ein solches z.B. aus der US-PS 38 97 109 an sich bekanntes Abbaugerät ist in der Lage, unmittelbar am Rand der schrägen Fläche einer Schicht ein neues Planum zu erzeugen, auf das die Bandanordnung umgestellt werden kann. Um das Umsetzen der Bandanordnung ohne Unterbrechung des Abbauvorgangs zu ermöglichen, besteht diese aus mehreren Bandeinheiten.

Die Aufteilung der Tragkonstruktion der einzelnen Bandeinheiten der Bandanordnung in mehrere hintereinander angeordnete, jeweils durch ein Gelenk verbundene Rahmenteile erlaubt es, eine durch die schräge Abbaufläche und ein anderes Planum gebildete Kante zu überfahren, wozu im Einzelfall auch eine Höhenverstellbarkeit der Fahrwerke beitragen kann. Außerdem wird durch die Höhenverstellbarkeit der Fahrwerke ermöglicht, daß die Bandeinheiten mit ihrem Abwurfende jeweils über dem Aufgabeende der folgenden Bandeinheit angeordnet werden können.

Durch die Schwenkbarkeit der Fahrwerke um eine senkrechte Achse ist die Beweglichkeit der Bandeinheiten außerordentlich günstig, wobei eine Unterbrechung zur Richtungsänderung vermieden werden kann, wenn der Schwenkwinkel der Fahrwerke 360° beträgt.

Als vorteilhafte Baulänge der Bandeinheiten ergibt sich ein Bereich von 48 bis 75 m. Als vorteilhafte Baulänge werden 60 m angesehen.

Schließlich ist es vorteilhaft, die Länge des Abwurfbandes des Abbaugerätes - quer zu dessen Bewegungsrichtung gesehen - größer als eine Schneidbreite zu bemessen, um die Anzahl der Nachrückbewegungen der Bandanordnung zu reduzieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Abbaustelle in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 ein Abbaugerät in einer Seitenansicht,

Fig. 3 eine Bandeinheit einer Bandanordnung in einer auszugsweisen Seitenansicht,

Fig. 4 die Bandeinheit in einem Querschnitt in vergrößerter Darstellung, wobei ein Fahrwerk parallel und ein Fahrwerk um 90° geschwenkt dargestellt ist, und

Fig. 5 bis 7 verschiedene Stadien des Abbaus eines Flözes vom Rand aus.

Zunächst wird eine über einem im wesentlichen waagerecht ausgerichteten Kohleflöz 10 liegende Deck- oder Abraumschicht 11 mit beliebigen Mitteln derart schräg angeschnitten, daß die so entstandene schräge Oberfläche 12 unter einem Verhältnis von etwa 1 : 8 gegen die natürliche Geländeoberfläche 13 bzw. die Oberfläche 14 des Kohleflözes 10 geneigt ist. Dabei verlaufen die (gedachten) Neigungslinien 15 dieser schrägen Fläche 12 jeweils in einer (gedachten) senkrechten Längsebene 16 durch das Flöz 10. Die geneigte Fläche 12 bildet jeweils mit der natürlichen Geländeoberfläche 13 bzw. der Oberfläche 14 des Kohleflözes 10 eine Kante 17 bzw. 18.

Auf der freigelegten, natürlichen Oberfläche 14 des Kohleflözes 10 wird eine erste rückbare Abförder- oder Strossenbandanlage 20 aufgesetzt. Auf der schrägen Fläche 12 wird eine erste auf die Abförderbandanlage 20 fördernde mobile Bandanordnung 21 eingesetzt, die durch ein erstes Oberflächenabbau- bzw. Gewinnungsgerät 22 beschickt wird. Dabei muß die Abförderbandanlage 20 so weit von der Kante 18 weg sein, daß ein Wenden des Abbaugerätes 22 auf der waagerechten Fläche 14 möglich ist.

Das für den Abbau vorgesehene Abbaugerät 22 weist ein frontal angeordnetes walzenartiges Graborgan 23 und ein um eine waagerechte Achse schwenkbares Abwurfband 24 auf. Ein solches Gerät ist ausführlicher beispielsweise in der US-PS 38 97 109 beschrieben. Ein solches Gerät vermag gegenüber einer Ebene einen grabenartigen Aushub vorzunehmen. Das Graborgan 23 ist breiter als alle übrigen Teile des Abbaugerätes, so daß das Gerät in der vom Graborgan geschnittenen bzw. ausgehobenen Spur oder Graben fahren kann.

Zur Vorbereitung eines geregelten Abbaus des Kohleflözes 10 wird dieses mit beliebigen Mitteln dergestalt schräg aufgeschlossen (angeschnitten), daß die so entstandene schräge Oberfläche 25 unter einem Verhältnis von etwa 1 : 8 gegenüber seiner Hauptrichtung bzw. seiner ursprünglichen Oberfläche 14 bzw. seiner Grundfläche 26 geneigt ist. Dabei verlaufen die (gedachten) Neigungslinien 27 dieser schrägen Fläche 25 jeweils in einer (gedachten) senkrechten Längsebene 16 des Flözes 10 bzw. in seiner Hauptrichtung. Die geneigte Fläche 25 bildet gegen die obere ursprüngliche, natürliche Oberfläche 14 des Flözes 10 und dessen Grundfläche 26 bzw. die (gedachte) Ebene, auf der das Flöz 10 aufliegt, jeweils eine Kante 28 bzw. 29.

Parallel zu der oberen Kante 28 wird eine zweite Strossen- bzw. Abförderbandanlage 30 auf der natürlichen Oberfläche 14 des Flözes 10 angeordnet.

Auf der schrägen Fläche 25 des Flözes 10 wird eine zweite mobile Bandanordnung 31 eingesetzt, die im wesentlichen senkrecht zur Abförderbandanlage 30 ausgerichtet und - von dieser ausgehend - bis über die Kante 29 der geneigten Fläche 25, d.h. bis auf die Grundfläche 26 reicht, auf der das Flöz 10 aufliegt. Die Bandanordnung 31 wird durch ein zweites Oberflächenabbau- bzw. Gewinnungsgerät 32 beschickt, das im wesentlichen wie das Abbaugerät 22 ausgebildet. Dabei ist die Abförderbandanlage 30 so weit von der Kante 28 entfernt, daß ein Wenden des Abbaugerätes 32 auf der waagerechten Fläche 14 möglich ist.

Jede der mobilen Bandanordnungen 21 bzw. 31 besteht aus einzelnen Bandeinheiten oder -modulen 33 mit je einem eigenen Endlosförderband 34. Jede Bandeinheit 34 ist etwa 60 m lang und weist eine aus zwei hintereinander angeordneten Teilen 35, 36 bestehende fachwerkartige Tragkonstruktion auf, die auf antreibbaren Fahrwerken 38 abgestützt ist. Die Fahrwerke 38 können je nach Bodenbeschaffenheit Luftreifen aufweisen oder als Raupenfahrwerke ausgebildet sein und diesel-elektrisch oder diesel-hydraulisch angetrieben sein. Die Fahrwerke sind über Hydraulikzylinder 39 an den Teilen 35, 36 der Tragkonstruktion abgestützt, so daß die Übergabepunkte der Teile 35, 36 an unterschiedliche örtliche Gegebenheiten angepaßt werden können. Ferner sind sie jeweils mit einem Abstand "E" versetzt um eine senkrechte Achse 40 drehbar gelagert, so daß jedes Fahrwerk 38 separat auch im Stand gelenkt werden kann. Die beiden Teile 35, 36 der Tragkonstruktion sind untereinander mit einer kardanartigen Gelenkverbindung 41 derart verbunden, daß ein Knicken der beiden Teile 35, 36 sowohl um eine waagerechte als auch um eine senkrechte Achse möglich ist. Das Aufgabeende 42 des hinteren Teils 36 ist niedriger als das Abwurfende 43 des vorderen Teils 35, damit das abgebaute Material von einer zur anderen Bandeinheit übergeben werden kann.

An Stelle der Hydraulikzylinder 39 kann auch ein Elektroverstellgetriebe eingesetzt werden.

Während des kontinuierlichen Abbaus bzw. des Gewinnungsbetriebes wird das Gewinnungsgerät 32 auf der Fläche 25 entlang jeweils einer Neigungslinie 27 abwechselnd auf- und - nachdem es auf der Fläche 14 bzw. 26 gewendet hat - abwärts gefahren, wobei die Bandanordnung 31 als ganze im Sinne des Abbaufortschritts entsprechend nachgerückt bzw. nachgefahren wird.

Mit der letzten Schneid- oder Abbaubewegung des Abbaugerätes 32 am Rand 45 des Flözes 10 ist (theoretisch) wieder eine neue Ebene 25 entstanden.

Zum Abtragen einer neuen "Scheibe" 44 von vorgebbarer Schnittiefe des Flözes 10 fährt das Abbaugerät 32 zum Wenden von der schrägen Fläche 25 - ggf. an der Abförderbandanlage 30 vorbei - auf die waagerechte Zwischenfläche 14. Sollte der Platz zum Wenden des Abbaugerätes 32 nicht ausreichen, kann die im Bereich der Kante 28 befindliche Bandeinheit 33 kurzfristig zurück bzw. zur Seite gefahren werden. Sofern der letzte "Schnitt" am Rand 45 des Flözes nach unten in Richtung auf die Kante 29 gefahren wird, ist diese Maßnahme sogar entbehrlich, da auf der Fläche 26 ausreichend Platz vorhanden ist.

Nach dem Wenden setzt das Gewinnungsgerät 32 an der nächstliegenden Kante 28 bzw. 29 der schrägen Fläche 25 an und hebt entlang der Kante 45 eine grabenartige Vertiefung 46 gegenüber der schrägen Fläche 25 aus (Fig. 5). Das Gewinnungsgerät- bzw. Abbaugerät 32 arbeitet also unterhalb der bisherigen Fläche 25, auf der die Bandanordnung 31 noch steht. Das dabei ausgehobene Material wird fortlaufend über das Abwurfband 24 des Abbaugerätes 32 auf die (gebenüber dem letzten aufwärts gerichteten Schnitt in ihrer Position unverändert gebliebene) Bandanordnung 31 gegeben und von dieser zur Abförderbandanlage 30 transportiert. Das Abwurfband 24 ist vorteilhafterweise so lang, daß das Beschicken der Bandanordnung 31 auch über mindestens zwei Schnittbreiten hinweg möglich ist. Dabei ist die Schnittbreite im wesentlichen durch die Breite des Graborgans 23 gegeben.

Nachdem das Abbaugerät 32 die schräge Ebene 25 vollständig entlang gefahren ist, werden alle Bandeinheiten 33 der Bandanordnung 31 gleichmäßig seitlich, d. h. quer zu ihrer (gemeinsamen) Längsrichtung und parallel zu der Abförderbandanlage 30 bzw. den Kanten 28, 29 auf der schrägen Abbaufläche 25 verfahren. Währenddessen wird das Abbaugerät 32 für die aufwärts gerichtete Abbaurichtung gewendet.

Bei der entgegengesetzten Bewegung des Abbaugerätes 32, d. h. beim zweiten "Schnitt", wird das Material des Flözes 10 mit gleicher Mächtigkeit bzw. Schnittiefe abgetragen wie beim ersten, abwärts gerichteten Abbauvorgang und über die Bandanordnung 31 auf die Abförderbandanlage 30 geleitet. Die hierbei nach dem Abtragen des Materials entstandene Fläche ist demnach (geometrisch) identisch mit der durch den ersten Schnitt bzw. den ersten Aushub 46 entstandenen neuen Teil-Oberfläche.

Nachdem das Abbaugerät 32 beim zweiten, dritten oder einem weiteren, in Richtung auf die Abförderbandanlage 30 vorgenommenen "Schnitt" den Bereich der am weitesten von der Abförderbandanlage entfernten, untersten Bandeinheit 33 verlassen hat, wird diese Bandeinheit zunächst in eigener Längsrichtung von den übrigen Bandeinheiten und damit von der Bandanordnung 31 weg auf die untere waagerechte Fläche 26 gefahren (vgl. Pfeil "a" in Fig. 6), dort durch Lenken der Fahrwerke 38 quer versetzt (vgl. Pfeil "b" in Fig. 6) und von dort wieder parallel zur ursprünglichen Längsrichtung über die zuvor durch Abtragen entstandene neue Spur oder Fläche parallel zur Bewegungsrichtung des Abbaugerätes 32 bzw. parallel zur Kante 45 bis zur Abförderbandanlage 30 verfahren (vgl. Pfeil "c" in Fig. 6 und Fig. 7). Das Überfahren der Geländekanten 28 und 29 durch die Bandeinheit 33 wird dabei durch das Gelenk 41 ermöglicht.

In der gleichen Weise werden die übrigen Bandeinheiten 33 der Bandanordnung 31 verfahren, wenn das Abbaugerät 32 deren jeweiligen Bereich verlassen hat und in Richtung auf die Abförderbandanlage 30 an die bereits stehenden Bandeinheiten herangefahren.

Wenn das Abbaugerät 32 die bereits umgestellte(n) Bandeinheit(en) 33 erreicht hat, wird der Ausleger des Abwurfbandes 24 über die Längsebene des Abbaugerätes hinweg auf diese Einheit(en) 33 umgeschwenkt (vgl. Fig. 7).

Die noch stehenden, nicht mehr beschickten Bandeinheiten 33 laufen entsprechend ihrer Bandgeschwindigkeit leer und können in der beschriebenen Weise beschleunigt umgestellt werden, ohne daß das Abbaugerät 32 angehalten werden muß.

Nach den folgenden parallelen Grabbewegungen werden die Bandeinheiten 33 jeweils quer zu ihrer eigenen Längserstreckung im Sinne des Abbaufortschritts verfahren.

Der geregelte Abbau der Abraum- oder Deckschicht 12 erfolgt in gleicher Weise wie der des Kohleflözes 10 mit dem Abbaugerät 22 und der Bandanordnung 21.

Claims (3)

1. Verfahren zum Abbau einer Mineralschicht an einer geneigten Fläche durch ein sich längs der Neigungslinien der Fläche bewegendes Abbaugerät, das das abzubauende Gut in der Flucht der eigenen Spur erfaßt, wobei das von diesem abgebaute Material von einer Abförderbandanlage abgefördert und von dem Abwurfband des Abbaugerätes zu der Abförderbandanlage über eine im wesentlichen senkrecht zur Abförderbandanlage ausgerichtete, verfahrbare Bandanordnung geleitet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mineralschicht (10) derart aufgeschlossen wird, daß die Neigungslinien (27) der geneigten Fläche (25) jeweils in einer parallel zur Hauptrichtung der Mineralschicht (10) verlaufenden, senkrechten Ebene (16) verlaufen,
daß das Anschneiden der geneigten Fläche (25) am seitlichen Rand (45) der Mineralschicht (10) durch Ausheben einer grabenartigen Vertiefung gegenüber dieser Fläche (25) durch das Abbaugerät (32) selbst erfolgt,
daß als Bandanordnung (31) einzelne, unabhängig voneinander verfahrbare Bandeinheiten (33) verwendet werden, die jeweils beim Anschneiden einer Scheibe der schrägen Fläche (25) auf der von dem nahe gelegenen Rand (45) wegweisenden Seite und bei Erreichen des anderen, gegenüberliegenden Randes der schrägen Fläche (25) auf der dem ersten Rand (45) zugewandten Seite des Abbaugerätes (32) angeordnet werden,
daß die einzelnen Bandeinheiten (33), nachdem das Abbaugerät (32) jeweils deren Bereich bei einer in Richtung auf die Abförderbandanlage (30) gerichteten Abbaubewegung verlassen hat, über eine sich an die schräge Fläche (25) anschließende, von der Abförderbandanlage (30) entfernt liegende Fläche (26) auf die andere Seite des Abbaugerätes (32) bis an die Abförderbandanlage (30) herangefahren werden und
daß das Abwurfband (24) des Abbaugerätes (32) bei Erreichen der bereits umgestellten Bandeinheiten (33) auf diese übergeschwenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in derselben Weise auch eine über der Mineralschicht (10) liegende Abraumschicht (11) abgetragen wird, wobei zwischen der schrägen Fläche (12) der Abraumschicht (11) und der schrägen Fläche (25) der Mineralschicht ein durch die beiden Schichten (10, 11) trennende Fläche (14) gebildeter Abstand belassen wird und das abgetragene bzw. abgebaute Gut zum Abfördern auf die beiden Schichten (10, 11) trennende Fläche (14) geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen bzw. der Abbau auf einer schrägen Fläche (12, 25) mit einer Neigung von 1 : 10 bis 1 : 6,4, vorzugsweise 1 : 8 erfolgt.