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74. Bergbau und Steinbruch

Kapitel-Editoren:  James R. Armstrong und Raji Menon


 

Inhaltsverzeichnis 

Abbildungen und Tabellen

Bergbau: Ein Überblick
Norman S. Jennings

Exploration
William S. Mitchell und Courtney S. Mitchell

Arten des Kohlebergbaus
Fred W. Hermann

Techniken im Untertagebau
Hans Hamrin

Untertägiger Kohlebergbau
Simon Walker

Surface-Mining-Methoden
Thomas A. Hethmon und Kyle B. Dotson

Verwaltung des Kohlebergbaus an der Oberfläche
Paul Westcott

Verarbeitung von Erz
Sydney Allison

Kohleaufbereitung
Anthony D. Walters

Bodenkontrolle in Untertagebergwerken
Luc Beauchamp

Lüftung und Kühlung in Untertagebergwerken
M. J. Howes

Beleuchtung in Untertagebergwerken
Don Traber

Persönliche Schutzausrüstung im Bergbau
Peter W. Pickerill

Brände und Explosionen in Minen
Casey C. Grant

Nachweis von Gasen
Paul MacKenzie-Wood

Notfallvorsorge
Gary A. Gibson

Gesundheitsgefahren durch Bergbau und Steinbruch
James L. Wochen

Tische

Klicken Sie unten auf einen Link, um die Tabelle im Artikelkontext anzuzeigen.

1. Luftmengenfaktoren auslegen
2. Kleidungskorrigierte Luftkühlleistung
3. Vergleich von Grubenlichtquellen
4. Heizung der Kohle-Hierarchie der Temperaturen
5. Kritische Elemente/Unterelemente der Notfallvorsorge
6. Notfalleinrichtungen, Ausrüstung und Materialien
7. Trainingsmatrix zur Notfallvorsorge
8. Beispiele für die horizontale Prüfung von Notfallplänen
9. Gebräuchliche Namen und gesundheitliche Auswirkungen gefährlicher Gase

Zahlen

Zeigen Sie auf eine Miniaturansicht, um die Bildunterschrift anzuzeigen, klicken Sie, um die Abbildung im Artikelkontext anzuzeigen.

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Sonntag, März 13 2011 14: 50

Bergbau: Ein Überblick

Mineralien und mineralische Produkte sind das Rückgrat der meisten Industrien. In praktisch jedem Land der Welt wird in irgendeiner Form Bergbau oder Steinbruch betrieben. Bergbau hat wichtige wirtschaftliche, ökologische, arbeitsbezogene und soziale Auswirkungen – sowohl in den Ländern oder Regionen, in denen er betrieben wird, als auch darüber hinaus. Für viele Entwicklungsländer macht der Bergbau einen erheblichen Teil des BIP und häufig den Großteil der Deviseneinnahmen und ausländischen Investitionen aus.

Die Umweltauswirkungen des Bergbaus können erheblich und lang anhaltend sein. Es gibt viele Beispiele für gute und schlechte Praktiken bei der Verwaltung und Sanierung von verminten Gebieten. Die Umweltauswirkungen der Verwendung von Mineralien werden zu einem wichtigen Thema für die Industrie und ihre Beschäftigten. Die Diskussion um die Erderwärmung könnte beispielsweise die Nutzung von Kohle in einigen Bereichen beeinflussen; Recycling verringert die Menge an erforderlichem Neumaterial; und die zunehmende Verwendung von nichtmineralischen Materialien wie Kunststoffen wirkt sich auf die Intensität der Verwendung von Metallen und Mineralien pro BIP-Einheit aus.

Wettbewerb, sinkende Mineralgehalte, höhere Behandlungskosten, Privatisierung und Umstrukturierung setzen Bergbauunternehmen unter Druck, ihre Kosten zu senken und ihre Produktivität zu steigern. Die hohe Kapitalintensität eines Großteils der Bergbauindustrie ermutigt Bergbauunternehmen, ihre Ausrüstung maximal zu nutzen, was wiederum flexiblere und oft intensivere Arbeitsmuster erfordert. In vielen Bergbaugebieten sinkt die Beschäftigung aufgrund von Produktivitätssteigerungen, radikalen Umstrukturierungen und Privatisierungen. Diese Änderungen betreffen nicht nur Bergleute, die eine alternative Beschäftigung finden müssen; von denen, die in der Branche verbleiben, werden mehr Fähigkeiten und mehr Flexibilität verlangt. Das Finden eines Gleichgewichts zwischen dem Wunsch der Bergbauunternehmen, Kosten zu senken, und dem Wunsch der Arbeitnehmer, ihre Arbeitsplätze zu sichern, war in der gesamten Welt des Bergbaus ein zentrales Thema. Bergbaugemeinden müssen sich auch an neue Bergbaubetriebe sowie an Verkleinerungen oder Schließungen anpassen.

Der Bergbau wird oft als eine spezielle Industrie angesehen, in der eng verbundene Gemeinschaften und Arbeiter eine schmutzige, gefährliche Arbeit verrichten. Der Bergbau ist auch ein Sektor, in dem viele an der Spitze – Manager und Arbeitgeber – ehemalige Bergleute oder Bergbauingenieure sind, die umfassende Erfahrungen aus erster Hand mit den Problemen haben, die ihre Unternehmen und Arbeitnehmer betreffen. Darüber hinaus waren Bergleute oft die Elite der Industriearbeiter und standen häufig an vorderster Front, wenn politische und soziale Veränderungen schneller stattfanden, als von der damaligen Regierung vorgesehen.

Etwa 23 Milliarden Tonnen Mineralien, einschließlich Kohle, werden jedes Jahr produziert. Bei hochwertigen Mineralien ist die Abfallmenge um ein Vielfaches höher als die des Endprodukts. Beispielsweise ist jede Unze Gold das Ergebnis des Umgangs mit etwa 12 Tonnen Erz; Jede Tonne Kupfer stammt aus etwa 30 Tonnen Erz. Für Materialien mit geringerem Wert (z. B. Sand, Kies und Ton) – die den Großteil des abgebauten Materials ausmachen – ist die tolerierbare Menge an Abfallmaterial minimal. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass die Bergwerke der Welt mindestens das Doppelte der erforderlichen Endmenge produzieren müssen (ohne den Abtrag des Oberflächen-„Abraums“, der anschließend ersetzt und daher zweimal bearbeitet wird). Weltweit werden daher jedes Jahr etwa 50 Milliarden Tonnen Erz abgebaut. Dies entspricht dem Graben eines 1.5 Meter tiefen Lochs von der Größe der Schweiz pro Jahr.

Beschäftigung

Der Bergbau ist kein wichtiger Arbeitgeber. Sie beschäftigt etwa 1 % der weltweiten Erwerbstätigen – etwa 30 Millionen Menschen, von denen 10 Millionen Kohle produzieren. Allerdings gibt es für jeden Mining-Job mindestens einen Job, der direkt vom Mining abhängig ist. Darüber hinaus arbeiten schätzungsweise mindestens 6 Millionen Menschen, die nicht in der obigen Zahl enthalten sind, in Kleinbergwerken. Berücksichtigt man die Angehörigen, dürfte die Zahl der Menschen, die ihren Lebensunterhalt mit dem Bergbau verdienen, bei etwa 300 Millionen liegen.

Sicherheit und Gesundheit

Bergarbeiter sind sowohl täglich als auch während der Arbeitsschicht mit einer sich ständig ändernden Kombination von Arbeitsplatzbedingungen konfrontiert. Einige arbeiten in einer Atmosphäre ohne natürliches Licht oder Belüftung, schaffen Hohlräume in der Erde, indem sie Material entfernen und versuchen sicherzustellen, dass es keine unmittelbare Reaktion der umgebenden Schichten gibt. Trotz der beträchtlichen Anstrengungen in vielen Ländern bedeutet die Zahl der Todesfälle, Verletzungen und Krankheiten unter den Bergarbeitern weltweit, dass der Bergbau in den meisten Ländern die gefährlichste Beschäftigung bleibt, wenn man die Anzahl der Menschen berücksichtigt, die einem Risiko ausgesetzt sind.

Obwohl der Bergbau nur 1 % der weltweiten Erwerbsbevölkerung ausmacht, ist er für etwa 8 % der tödlichen Arbeitsunfälle verantwortlich (rund 15,000 pro Jahr). Es gibt keine zuverlässigen Daten zu Verletzungen, aber sie sind signifikant, ebenso wie die Zahl der Arbeitnehmer, die von Berufskrankheiten (z. B. Pneumokoniose, Hörverlust und Vibrationswirkungen) betroffen sind, deren vorzeitige Invalidität und sogar deren Tod direkt zuzuschreiben sind ihre Arbeit.

Die ILO und der Bergbau

Die Internationale Arbeitsorganisation (ILO) hat sich seit ihren Anfängen mit arbeitsrechtlichen und sozialen Problemen der Bergbauindustrie befasst und erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Arbeit und das Leben der Menschen in der Bergbauindustrie zu verbessern – von der Verabschiedung der Arbeitszeit (Coal Mines ) Übereinkommen (Nr. 31) von 1931 auf das Übereinkommen (Nr. 176) über Sicherheit und Gesundheitsschutz in Bergwerken, das 1995 von der Internationalen Arbeitskonferenz angenommen wurde , Arbeitsbedingungen und Ausbildung bis hin zu Arbeitsschutz und Arbeitsbeziehungen. Das Ergebnis sind über 50 vereinbarte Schlussfolgerungen und Entschließungen, von denen einige auf nationaler Ebene verwendet wurden; andere haben Maßnahmen der IAO ausgelöst – darunter eine Vielzahl von Ausbildungs- und Hilfsprogrammen in den Mitgliedstaaten. Einige haben zur Entwicklung von Verhaltenskodizes und zuletzt zur neuen Arbeitsnorm geführt.

1996 wurde ein neues System kürzerer, fokussierterer dreigliedriger Treffen eingeführt, bei denen aktuelle Bergbaufragen identifiziert und diskutiert werden, um die Probleme in den betroffenen Ländern und Regionen, auf nationaler Ebene und von der IAO auf praktische Weise anzugehen . Die erste davon, 1999, wird sich mit sozialen und arbeitsrechtlichen Fragen des Kleinbergbaus befassen.

Arbeits- und Sozialfragen im Bergbau können nicht von anderen Überlegungen getrennt werden, seien sie wirtschaftlicher, politischer, technischer oder ökologischer Natur. Um sicherzustellen, dass sich die Bergbauindustrie so entwickelt, dass alle Beteiligten davon profitieren, kann es keinen Modellansatz geben, aber es ist eindeutig notwendig, dass dies der Fall ist. Die IAO tut, was sie kann, um die arbeitsrechtliche und soziale Entwicklung dieser lebenswichtigen Industrie zu unterstützen. Aber es kann nicht alleine funktionieren; sie muss die aktive Beteiligung der Sozialpartner haben, um ihre Wirkung zu maximieren. Die IAO arbeitet auch eng mit anderen internationalen Organisationen zusammen, macht sie auf die soziale und arbeitsrechtliche Dimension des Bergbaus aufmerksam und arbeitet gegebenenfalls mit ihnen zusammen.

Aufgrund der Gefährlichkeit des Bergbaus hat sich die IAO stets intensiv mit der Verbesserung der Arbeitssicherheit und des Gesundheitsschutzes befasst. Die International Classification of Radiographs of Pneumoconioses der ILO ist ein international anerkanntes Instrument zur systematischen Erfassung von radiologischen Anomalien im Brustkorb, die durch das Einatmen von Stäuben hervorgerufen werden. Zwei Verhaltenskodizes zu Sicherheit und Gesundheitsschutz befassen sich ausschließlich mit Untertage- und Tagebauminen; andere sind für die Bergbauindustrie relevant.

Die Verabschiedung des Übereinkommens über Sicherheit und Gesundheit im Bergbau im Jahr 1995, das den Grundsatz für nationale Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen im Bergbau festlegt, ist wichtig, weil:

  • Bergleute sind besonderen Gefahren ausgesetzt.
  • Der Bergbau gewinnt in vielen Ländern zunehmend an Bedeutung.
  • Frühere ILO-Normen zum Arbeitsschutz sowie die in vielen Ländern bestehende Gesetzgebung sind unzureichend, um den spezifischen Anforderungen des Bergbaus gerecht zu werden.

 

Die ersten beiden Ratifizierungen des Übereinkommens erfolgten Mitte 1997; es tritt Mitte 1998 in Kraft.

Ausbildung

In den letzten Jahren hat die ILO eine Vielzahl von Ausbildungsprojekten durchgeführt, die darauf abzielen, die Sicherheit und Gesundheit von Bergleuten durch größeres Bewusstsein, verbesserte Inspektion und Rettungsausbildung zu verbessern. Die bisherigen Aktivitäten der ILO haben in vielen Ländern zu Fortschritten beigetragen, indem sie die nationale Gesetzgebung mit internationalen Arbeitsnormen in Einklang gebracht und das Niveau des Arbeitsschutzes in der Bergbauindustrie erhöht haben.

Arbeitsbeziehungen und Beschäftigung

Der Druck zur Produktivitätssteigerung angesichts des verschärften Wettbewerbs kann mitunter dazu führen, dass Grundprinzipien der Vereinigungsfreiheit und der Tarifverhandlungen in Frage gestellt werden, wenn Unternehmen der Ansicht sind, dass ihre Rentabilität oder gar ihr Überleben in Frage gestellt ist. Aber solide Arbeitsbeziehungen, die auf der konstruktiven Anwendung dieser Grundsätze beruhen, können einen wichtigen Beitrag zur Produktivitätssteigerung leisten. Diese Frage wurde bei einem Treffen im Jahr 1995 ausführlich untersucht. Ein wichtiger Punkt, der sich herauskristallisierte, war die Notwendigkeit enger Konsultationen zwischen den Sozialpartnern, damit jede erforderliche Umstrukturierung erfolgreich sein und die Bergbauindustrie insgesamt dauerhafte Vorteile erzielen kann. Außerdem wurde vereinbart, dass die neue Flexibilität der Arbeitsorganisation und der Arbeitsmethoden weder die Rechte der Arbeitnehmer gefährden noch die Gesundheit und Sicherheit beeinträchtigen sollte.

Kleinbergbau

Kleinbergbau lässt sich in zwei große Kategorien einteilen. Die erste ist der Bergbau und die Gewinnung von Industrie- und Baumaterialien in kleinem Maßstab, Betriebe, die hauptsächlich für lokale Märkte bestimmt und in jedem Land vorhanden sind (siehe Abbildung 1). Oft gibt es Vorschriften zu ihrer Kontrolle und Besteuerung, aber wie bei kleinen Produktionsstätten führen fehlende Inspektionen und laxe Durchsetzung dazu, dass informelle oder illegale Operationen fortbestehen.

Abbildung 1. Kleiner Steinbruch in Westbengalen

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Die zweite Kategorie ist der Abbau relativ hochwertiger Mineralien, insbesondere Gold und Edelsteine ​​(siehe Abbildung 2). Die Produktion wird im Allgemeinen exportiert, durch Verkauf an zugelassene Agenturen oder durch Schmuggel. Die Größe und der Charakter dieser Art des Kleinbergbaus haben dazu geführt, dass die dort geltenden Gesetze unzureichend und unmöglich anzuwenden sind.

Abbildung 2. Kleine Goldmine in Simbabwe

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Der Kleinbergbau bietet erhebliche Beschäftigung, insbesondere in ländlichen Gebieten. In einigen Ländern sind viel mehr Menschen im kleinen, oft informellen Bergbau beschäftigt als im formellen Bergbausektor. Die begrenzten verfügbaren Daten deuten darauf hin, dass mehr als sechs Millionen Menschen im Kleinbergbau tätig sind. Leider sind viele dieser Arbeitsplätze jedoch prekär und entsprechen bei weitem nicht den internationalen und nationalen Arbeitsnormen. Die Unfallraten in kleinen Bergwerken sind routinemäßig sechs- bis siebenmal höher als in größeren Betrieben, selbst in Industrieländern. Krankheiten, oft aufgrund unhygienischer Bedingungen, sind an vielen Standorten üblich. Das soll nicht heißen, dass es keine sicheren, sauberen Minen im kleinen Maßstab gibt – es gibt sie, aber sie sind in der Regel eine kleine Minderheit.

Ein besonderes Problem ist die Beschäftigung von Kindern. Als Teil ihres Internationalen Programms zur Abschaffung der Kinderarbeit führt die ILO Projekte in mehreren Ländern in Afrika, Asien und Lateinamerika durch, um Bildungsmöglichkeiten und alternative Einkommensmöglichkeiten zu schaffen, um Kinder aus Kohle-, Gold- und Edelsteinminen in drei Ländern zu holen Regionen in diesen Ländern. Diese Arbeit wird mit der International Mineworkers Union (ICEM) und mit lokalen Nichtregierungsorganisationen (NGOs) und Regierungsbehörden koordiniert.

NGOs haben auch hart und effektiv auf lokaler Ebene gearbeitet, um geeignete Technologien einzuführen, um die Effizienz zu verbessern und die Gesundheits- und Umweltauswirkungen des Kleinbergbaus zu mindern. Einige internationale Regierungsorganisationen (IGOs) haben Studien durchgeführt und Richtlinien und Aktionsprogramme entwickelt. Diese befassen sich mit Kinderarbeit, der Rolle von Frauen und indigenen Völkern, der Besteuerung und der Landtitelreform sowie den Auswirkungen auf die Umwelt, aber bisher scheinen sie kaum erkennbare Auswirkungen gehabt zu haben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der Erfolg solcher Bemühungen ohne die aktive Unterstützung und Beteiligung der Regierungen problematisch ist.

Außerdem scheint es bei kleinen Bergleuten größtenteils wenig Interesse zu geben, billige, leicht verfügbare und wirksame Technologien einzusetzen, um die Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt zu mindern, wie z. B. Retorten zur Rückgewinnung von Quecksilber. Dazu besteht oft kein Anreiz, da die Quecksilberkosten keine Beschränkung darstellen. Zudem besteht gerade bei Wanderbergleuten häufig kein langfristiges Interesse daran, die Flächen für die Nutzung nach Beendigung des Bergbaus zu erhalten. Die Herausforderung besteht darin, kleinen Bergleuten zu zeigen, dass es bessere Möglichkeiten gibt, ihren Bergbau zu betreiben, die ihre Aktivitäten nicht übermäßig einschränken und in Bezug auf Gesundheit und Wohlstand besser für sie, besser für das Land und besser für das Land sind. Die „Harare-Richtlinien“, die 1993 auf dem interregionalen Seminar der Vereinten Nationen über Richtlinien für die Entwicklung des Bergbaus in kleinem und mittlerem Maßstab entwickelt wurden, bieten Regierungen und Entwicklungsagenturen eine Anleitung, um die verschiedenen Probleme vollständig und koordiniert anzugehen. Das Fehlen einer Beteiligung von Arbeitgeber- und Arbeitnehmerverbänden an den meisten Kleinbergbautätigkeiten legt der Regierung eine besondere Verantwortung auf, den Kleinbergbau in den formellen Sektor zu bringen, eine Maßnahme, die das Los der Kleinbergleute deutlich verbessern würde den wirtschaftlichen und sozialen Nutzen des Kleinbergbaus steigern. Außerdem wurde 1995 bei einem von der Weltbank organisierten internationalen Runden Tisch eine Strategie für den handwerklichen Bergbau entwickelt, die darauf abzielt, negative Nebenwirkungen – einschließlich schlechter Sicherheits- und Gesundheitsbedingungen dieser Aktivität – zu minimieren und den sozioökonomischen Nutzen zu maximieren.

Das Übereinkommen über Sicherheit und Gesundheitsschutz im Bergbau und die dazugehörige Empfehlung (Nr. 183) legen detailliert einen international vereinbarten Richtwert fest, der als Richtschnur für die nationale Gesetzgebung und Praxis dienen soll. Es deckt alle Bergwerke ab und bietet eine Untergrenze – die Mindestsicherheitsanforderung, an der alle Änderungen im Bergwerksbetrieb gemessen werden sollten. Die Bestimmungen der Konvention werden bereits in mehreren Ländern in neue Bergbaugesetze und Tarifverträge aufgenommen und die darin festgelegten Mindeststandards werden durch die in vielen Bergbauländern bereits erlassenen Sicherheits- und Gesundheitsvorschriften übertroffen. Es bleibt die Ratifizierung des Übereinkommens in allen Ländern (eine Ratifizierung würde ihm Rechtskraft verleihen), um sicherzustellen, dass die zuständigen Behörden angemessen personell und finanziell ausgestattet sind, damit sie die Umsetzung der Vorschriften in allen Sektoren der Bergbauindustrie überwachen können . Die ILO wird auch die Anwendung des Übereinkommens in den Ländern überwachen, die es ratifizieren.

 

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Sonntag, März 13 2011 15: 09

Exploration

Die Exploration von Mineralien ist der Vorläufer des Bergbaus. Die Exploration ist ein risikoreiches und kostenintensives Geschäft, das bei Erfolg zur Entdeckung einer Minerallagerstätte führt, die rentabel abgebaut werden kann. 1992 wurden weltweit 1.2 Milliarden US-Dollar für die Exploration ausgegeben; dieser stieg 2.7 auf fast 1995 Milliarden US-Dollar. Viele Länder ermutigen zu Explorationsinvestitionen, und der Wettbewerb ist groß, wenn es darum geht, in Gebieten mit gutem Entdeckungspotenzial zu explorieren. Mineralexploration wird heute fast ausnahmslos von interdisziplinären Teams aus Prospektoren, Geologen, Geophysikern und Geochemikern betrieben, die weltweit in allen Terrains nach Mineralvorkommen suchen.

Die Mineralexploration beginnt mit a Aufklärung or generativ Stufe und geht durch a Zielauswertung Stufe, die bei Erfolg zu führt fortgeschrittene Erkundung. Während ein Projekt die verschiedenen Phasen der Exploration durchläuft, ändert sich die Art der Arbeit ebenso wie Gesundheits- und Sicherheitsfragen.

Aufklärungsfeldarbeit wird oft von kleinen Gruppen von Geowissenschaftlern mit begrenzter Unterstützung in unbekanntem Terrain durchgeführt. Die Erkundung kann Schürfarbeiten, geologische Kartierungen und Probenahmen, weiträumige und vorläufige geochemische Probenahmen und geophysikalische Untersuchungen umfassen. Eine detailliertere Exploration beginnt während der Zieltestphase, sobald das Land durch Genehmigungen, Konzessionen, Pacht- oder Mineralansprüche erworben wurde. Detaillierte Feldarbeiten, die geologische Kartierungen, Probenahmen und geophysikalische und geochemische Vermessungen umfassen, erfordern ein Raster zur Vermessungskontrolle. Diese Arbeit führt häufig zu Zielen, die durch Graben oder Bohren getestet werden müssen, was den Einsatz von schwerem Gerät wie Baggern, Schaufelbaggern, Bulldozern, Bohrern und gelegentlich Sprengstoff erfordert. Diamant-, Rotations- oder Schlagbohrgeräte können auf Lastwagen montiert oder auf Kufen zum Bohrort transportiert werden. Gelegentlich werden Hubschrauber verwendet, um Bohrer zwischen Bohrstellen zu schleudern.

Einige Projektexplorationsergebnisse werden ausreichend ermutigend sein, um eine fortgeschrittene Exploration zu rechtfertigen, die die Entnahme großer oder Massenproben erfordert, um das wirtschaftliche Potenzial einer Minerallagerstätte zu bewerten. Dies kann durch intensives Bohren erreicht werden, obwohl für viele Mineralvorkommen eine Form von Schürfgrabungen oder unterirdischen Probenahmen erforderlich sein kann. Ein Explorationsschacht, eine Senke oder ein Stollen kann ausgehoben werden, um einen unterirdischen Zugang zur Lagerstätte zu erhalten. Obwohl die eigentlichen Arbeiten von Bergleuten durchgeführt werden, stellen die meisten Bergbauunternehmen sicher, dass ein Explorationsgeologe für das unterirdische Probenahmeprogramm verantwortlich ist.

Gesundheit und Sicherheit

In der Vergangenheit haben Arbeitgeber Sicherheitsprogramme und -verfahren für die Exploration selten implementiert oder überwacht. Auch heute haben Explorationsarbeiter häufig eine unbekümmerte Einstellung zur Sicherheit. Infolgedessen können Gesundheits- und Sicherheitsaspekte übersehen und nicht als integraler Bestandteil der Arbeit des Entdeckers betrachtet werden. Glücklicherweise streben viele Bergbau-Explorationsunternehmen heute danach, diesen Aspekt der Explorationskultur zu ändern, indem sie verlangen, dass Mitarbeiter und Auftragnehmer etablierte Sicherheitsverfahren befolgen.

Explorationsarbeiten sind oft saisonabhängig. Folglich besteht der Druck, die Arbeit innerhalb einer begrenzten Zeit abzuschließen, manchmal auf Kosten der Sicherheit. Darüber hinaus nimmt die Zahl und Vielfalt der Risiken und Gefahren zu, wenn die Explorationsarbeiten in spätere Phasen fortschreiten. Frühe Erkundungsfeldarbeit erfordert nur eine kleine Feldmannschaft und ein Lager. Eine detailliertere Exploration erfordert im Allgemeinen größere Feldlager, um eine größere Anzahl von Mitarbeitern und Auftragnehmern unterzubringen. Sicherheitsaspekte – insbesondere Schulungen zu Fragen der persönlichen Gesundheit, Gefahren in Lagern und auf Baustellen, der sicheren Verwendung von Ausrüstung und Sicherheit beim Überqueren – werden für Geowissenschaftler, die möglicherweise noch keine Feldarbeitserfahrung haben, sehr wichtig.

Da Explorationsarbeiten oft in abgelegenen Gebieten durchgeführt werden, kann die Evakuierung in ein medizinisches Behandlungszentrum schwierig sein und von Wetter- oder Tageslichtbedingungen abhängen. Daher sollten Notfallverfahren und -kommunikation sorgfältig geplant und getestet werden, bevor mit der Feldarbeit begonnen wird.

Während Sicherheit im Freien als gesunder Menschenverstand oder „Bush Sense“ angesehen werden kann, sollte man bedenken, dass das, was in einer Kultur als gesunder Menschenverstand gilt, in einer anderen Kultur möglicherweise nicht so berücksichtigt wird. Bergbauunternehmen sollten Explorationsmitarbeitern ein Sicherheitshandbuch zur Verfügung stellen, das die Probleme der Regionen anspricht, in denen sie arbeiten. Ein umfassendes Sicherheitshandbuch kann die Grundlage für Camp-Orientierungstreffen, Schulungen und routinemäßige Sicherheitsbesprechungen während der gesamten Feldsaison bilden.

Vermeidung von persönlichen Gesundheitsgefahren

Die Explorationsarbeit setzt die Mitarbeiter schwerer körperlicher Arbeit aus, die das Durchqueren von Gelände, häufiges Heben schwerer Gegenstände, die Verwendung potenziell gefährlicher Geräte und die Einwirkung von Hitze, Kälte, Niederschlägen und möglicherweise großer Höhe umfasst (siehe Abbildung 1). Es ist wichtig, dass die Mitarbeiter in guter körperlicher Verfassung und guter Gesundheit sind, wenn sie mit der Außendienstarbeit beginnen. Die Mitarbeiter sollten über aktuelle Impfungen verfügen und frei von übertragbaren Krankheiten (z. B. Hepatitis und Tuberkulose) sein, die sich in einem Außenlager schnell ausbreiten können. Idealerweise sollten alle Explorationsarbeiter in grundlegenden Erste-Hilfe- und Wildnis-Erste-Hilfe-Fähigkeiten geschult und zertifiziert sein. Größere Camps oder Arbeitsstätten sollten mindestens einen Mitarbeiter haben, der in fortgeschrittenen oder industriellen Erste-Hilfe-Fähigkeiten geschult und zertifiziert ist.

Abbildung 1. Bohren in Bergen in British Columbia, Kanada, mit einem leichten Winkie-Bohrer

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William S. Mitchell

Außendienstmitarbeiter sollten geeignete Kleidung tragen, die sie vor extremer Hitze, Kälte und Regen oder Schnee schützt. In Regionen mit hoher UV-Strahlung sollten Arbeiter einen breitkrempigen Hut tragen und eine Sonnencreme mit hohem Lichtschutzfaktor (SPF) verwenden, um exponierte Haut zu schützen. Wenn ein Insektenschutzmittel erforderlich ist, ist ein Abwehrmittel, das DEET (N,N-Diethylmeta-Toluamid) enthält, am wirksamsten, um Mückenstiche zu verhindern. Mit Permethrin behandelte Kleidung schützt vor Zecken.

Ausbildung. Alle Außendienstmitarbeiter sollten in Themen wie dem Heben, der korrekten Verwendung zugelassener Sicherheitsausrüstung (z. B. Schutzbrille, Sicherheitsstiefel, Atemschutzmasken, geeignete Handschuhe) und Gesundheitsvorkehrungen geschult werden, die erforderlich sind, um Verletzungen durch Hitzestress, Kältestress, Austrocknung, Exposition gegenüber ultraviolettem Licht, Schutz vor Insektenstichen und Exposition gegenüber endemischen Krankheiten. Explorationsmitarbeiter, die in Entwicklungsländern tätig sind, sollten sich über lokale Gesundheits- und Sicherheitsfragen informieren, einschließlich der Möglichkeit von Entführung, Raub und Körperverletzung.

Präventive Maßnahmen für den Campingplatz

Mögliche Gesundheits- und Sicherheitsprobleme variieren je nach Ort, Größe und Art der Arbeit, die in einem Camp durchgeführt wird. Jeder Feldcampingplatz sollte die örtlichen Brandschutz-, Gesundheits-, Hygiene- und Sicherheitsvorschriften erfüllen. Ein sauberes, ordentliches Lager trägt zur Reduzierung von Unfällen bei.

Location. Ein Campingplatz sollte so nah wie möglich an der Baustelle eingerichtet werden, um die Reisezeit und die mit dem Transport verbundenen Gefahren zu minimieren. Ein Campingplatz sollte abseits von Naturgefahren liegen und die Gewohnheiten und den Lebensraum von Wildtieren berücksichtigen, die in ein Camp eindringen können (z. B. Insekten, Bären und Reptilien). Lager sollten möglichst in der Nähe einer Quelle mit sauberem Trinkwasser liegen (siehe Abbildung 2). Wenn Sie in sehr großer Höhe arbeiten, sollte sich das Lager in einer niedrigeren Höhe befinden, um der Höhenkrankheit vorzubeugen.

Abbildung 2. Sommercamp, Nordwest-Territorien, Kanada

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William S. Mitchell

Feuerkontrolle und Brennstoffhandhabung. Lager sollten so errichtet werden, dass Zelte oder Strukturen weit voneinander entfernt sind, um die Ausbreitung von Feuer zu verhindern oder zu verringern. Feuerlöschgeräte sollten in einem zentralen Depot und geeignete Feuerlöscher in Küchen- und Bürogebäuden aufbewahrt werden. Rauchverbote helfen, Brände sowohl im Lager als auch auf dem Feld zu vermeiden. Alle Arbeiter sollten an Brandschutzübungen teilnehmen und die Pläne für die Brandevakuierung kennen. Brennstoffe sollten genau gekennzeichnet sein, um sicherzustellen, dass der richtige Brennstoff für Laternen, Öfen, Generatoren usw. verwendet wird. Treibstofflager sollten mindestens 100 m vom Lager entfernt und über jedem möglichen Hochwasser- oder Gezeitenpegel liegen.

Hygiene. Camps benötigen eine Versorgung mit sauberem Trinkwasser. Die Quelle sollte bei Bedarf auf Reinheit geprüft werden. Trinkwasser sollte bei Bedarf in sauberen, gekennzeichneten Behältern getrennt von Brauchwasser gelagert werden. Lebensmittelsendungen sollten bei der Ankunft auf Qualität geprüft und sofort gekühlt oder in Behältern gelagert werden, um das Eindringen von Insekten, Nagetieren oder größeren Tieren zu verhindern. Handwascheinrichtungen sollten sich in der Nähe von Essensbereichen und Latrinen befinden. Latrinen müssen den Standards der öffentlichen Gesundheit entsprechen und sollten mindestens 100 m von Flüssen oder Küsten entfernt sein.

Lagerausrüstung, Feldausrüstung und Maschinen. Alle Geräte (z. B. Kettensägen, Äxte, Steinhämmer, Macheten, Radios, Öfen, Laternen, geophysikalische und geochemische Geräte) sollten in gutem Zustand gehalten werden. Wenn Schusswaffen für den Personenschutz vor Wildtieren wie Bären erforderlich sind, muss ihr Einsatz streng kontrolliert und überwacht werden.

Kommunikation. Es ist wichtig, regelmäßige Kommunikationspläne aufzustellen. Gute Kommunikation erhöht Moral und Sicherheit und bildet die Grundlage für einen Notfallplan.

Ausbildung. Die Mitarbeiter sollten im sicheren Umgang mit allen Geräten geschult werden. Alle Geophysiker und Helfer sollten im Umgang mit geophysikalischen Geräten am Boden (Erde) geschult werden, die mit hohen Strömen oder Spannungen betrieben werden können. Zusätzliche Schulungsthemen sollten gegebenenfalls Brandverhütung, Brandschutzübungen, Umgang mit Kraftstoff und die Übergabe von Schusswaffen umfassen.

Vorbeugende Maßnahmen auf der Baustelle

Die Zielerprobung und fortgeschrittene Explorationsphase erfordern größere Feldlager und den Einsatz von schwerem Gerät auf der Baustelle. Nur geschulte Arbeiter oder autorisierte Besucher sollten Baustellen betreten, auf denen schweres Gerät betrieben wird.

Schwere Ausrüstung. Nur ordnungsgemäß lizenziertes und geschultes Personal darf schwere Geräte bedienen. Arbeiter müssen ständig wachsam sein und dürfen sich niemals schwerem Gerät nähern, wenn sie nicht sicher sind, dass der Bediener weiß, wo sie sich befinden, was sie zu tun beabsichtigen und wohin sie beabsichtigen.

Abbildung 3. LKW-Bohrmaschine in Australien

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Williams S. Mitchell

Bohrgeräte. Die Besatzungen sollten für den Job vollständig geschult sein. Sie müssen geeignete persönliche Schutzausrüstung tragen (z. B. Schutzhelme, Stahlkappenstiefel, Gehörschutz, Handschuhe, Schutzbrillen und Staubmasken) und das Tragen loser Kleidung vermeiden, die sich in Maschinen verfangen könnte. Bohrgeräte sollten alle Sicherheitsanforderungen erfüllen (z. B. Schutzvorrichtungen, die alle beweglichen Teile der Maschine abdecken, Hochdruckluftschläuche, die mit Klemmen und Sicherheitsketten gesichert sind) (siehe Abbildung 3). Die Arbeiter sollten auf rutschige, nasse, fettige oder eisige Bedingungen unter den Füßen achten und den Bohrbereich so ordentlich wie möglich halten (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4. Reverse-Circulation-Bohrungen auf einem zugefrorenen See in Kanada

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William S. Mitchell

Ausgrabungen. Gruben und Gräben sollten so gebaut werden, dass sie den Sicherheitsrichtlinien entsprechen, mit Stützsystemen oder die Seiten auf 45º zurückgeschnitten werden, um ein Einstürzen zu verhindern. Arbeiter sollten niemals allein arbeiten oder sich in einer Grube oder einem Graben aufhalten, auch nicht für kurze Zeit, da diese Ausschachtungen leicht einstürzen und Arbeiter begraben können.

Sprengstoff. Nur geschultes und lizenziertes Personal sollte mit Sprengstoffen umgehen. Die Vorschriften für die Handhabung, Lagerung und den Transport von Sprengstoffen und Zündern sollten sorgfältig befolgt werden.

Vorbeugende Maßnahmen beim Durchqueren von Gelände

Explorationsarbeiter müssen darauf vorbereitet sein, mit dem Gelände und dem Klima ihres Feldes zurechtzukommen. Das Gelände kann Wüsten, Sümpfe, Wälder oder bergiges Gelände mit Dschungel oder Gletschern und Schneefeldern umfassen. Die Bedingungen können heiß oder kalt und trocken oder nass sein. Naturgefahren können Blitze, Buschbrände, Lawinen, Schlammlawinen oder Sturzfluten und so weiter sein. Von Insekten, Reptilien und/oder Großtieren können lebensgefährliche Gefahren ausgehen.

Arbeitnehmer dürfen kein Risiko eingehen oder sich selbst in Gefahr bringen, um Proben zu sichern. Die Mitarbeiter sollten in sicheren Überquerungsverfahren für das Gelände und die klimatischen Bedingungen, in denen sie arbeiten, geschult werden. Sie brauchen ein Überlebenstraining, um Hypothermie, Hyperthermie und Dehydration zu erkennen und zu bekämpfen. Die Mitarbeiter sollten paarweise arbeiten und genügend Ausrüstung, Nahrung und Wasser mit sich führen (oder Zugang zu einem Notfall-Cache haben), damit sie im Notfall ein oder zwei unerwartete Nächte im Feld verbringen können. Außendienstmitarbeiter sollten routinemäßige Kommunikationspläne mit dem Basislager einhalten. Alle Außenlager sollten Notfallpläne erstellt und getestet haben, falls Außendienstmitarbeiter gerettet werden müssen.

Vorbeugende Maßnahmen im Transportwesen

Viele Unfälle und Zwischenfälle ereignen sich während des Transports zu oder von einer Explorationsbaustelle. Überhöhte Geschwindigkeit und/oder Alkoholkonsum beim Führen von Fahrzeugen oder Booten sind relevante Sicherheitsprobleme.

Fahrzeuge. Häufige Ursachen für Fahrzeugunfälle sind gefährliche Straßen- und/oder Wetterbedingungen, überladene oder falsch beladene Fahrzeuge, unsichere Abschlepppraktiken, Ermüdung des Fahrers, unerfahrene Fahrer und Tiere oder Menschen auf der Straße – insbesondere nachts. Zu den vorbeugenden Maßnahmen gehört die Befolgung defensiver Fahrtechniken beim Betrieb von Fahrzeugen jeglicher Art. Fahrer und Beifahrer von Autos und Lastwagen müssen Sicherheitsgurte anlegen und sichere Lade- und Abschleppverfahren befolgen. Es sollten nur Fahrzeuge verwendet werden, die in den Gelände- und Wetterbedingungen des Feldbereichs sicher betrieben werden können, z. B. Fahrzeuge mit Allradantrieb, Motorräder mit zwei Rädern, Geländefahrzeuge (ATVs) oder Schneemobile (siehe Abbildung 4). Fahrzeuge müssen regelmäßig gewartet werden und eine angemessene Ausrüstung einschließlich Überlebensausrüstung enthalten. Beim Betrieb von ATVs oder Zweirädern sind Schutzkleidung und ein Helm erforderlich.

Abbildung 5. Feldtransport im Winter in Kanada

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William S. Mitchell

Flugzeug. Der Zugang zu abgelegenen Standorten hängt häufig von Flächenflugzeugen und Helikoptern ab (siehe Abbildung 6). Es sollten nur Charterunternehmen mit gut gewarteter Ausrüstung und einer guten Sicherheitsbilanz beauftragt werden. Flugzeuge mit Turbinentriebwerken werden empfohlen. Piloten dürfen niemals die gesetzlich zulässige Anzahl von Flugstunden überschreiten und sollten niemals ermüdet fliegen oder aufgefordert werden, bei inakzeptablen Wetterbedingungen zu fliegen. Piloten müssen die ordnungsgemäße Beladung aller Flugzeuge überwachen und die Nutzlastbeschränkungen einhalten. Um Unfälle zu vermeiden, müssen Explorationsarbeiter geschult werden, um sicher in der Nähe von Flugzeugen zu arbeiten. Sie müssen sichere Einschiffungs- und Ladeverfahren befolgen. Niemand sollte in Richtung der Propeller oder Rotorblätter gehen; sie sind unsichtbar, wenn sie sich bewegen. Hubschrauberlandeplätze sollten frei von losen Trümmern gehalten werden, die im Abwind der Rotorblätter zu fliegenden Projektilen werden können.

Abbildung 6. Entladen von Feldvorräten von Twin Otter, Northwest Territories, Kanada

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William S. Mitchell

Schleudern. Hubschrauber werden oft verwendet, um Vorräte, Treibstoff, Bohr- und Lagerausrüstung zu transportieren. Zu den größten Gefahren gehören Überladung, falsche Verwendung oder schlecht gewartete Anschlagmittel, unordentliche Baustellen mit Trümmern oder herumfliegender Ausrüstung, hervorstehende Vegetation oder alles, woran Lasten hängen bleiben können. Darüber hinaus erhöhen Ermüdung des Piloten, mangelnde Personalausbildung, Fehlkommunikation zwischen den beteiligten Parteien (insbesondere zwischen dem Piloten und dem Bodenpersonal) und grenzwertige Wetterbedingungen das Schleuderrisiko. Für ein sicheres Anschlagen und zur Vermeidung von Unfällen müssen alle Parteien sichere Anschlagverfahren befolgen und vollständig wachsam und gut informiert sein, wobei die gegenseitigen Verantwortlichkeiten klar verstanden werden. Das Gewicht der Schlingenladung darf die Tragfähigkeit des Helikopters nicht überschreiten. Die Ladung sollte so angeordnet werden, dass sie sicher ist und nichts aus dem Ladungsnetz rutschen kann. Wenn mit einer sehr langen Leine geschleudert wird (z. B. Dschungel, Berggebiete mit sehr hohen Bäumen), sollte ein Haufen Baumstämme oder große Steine ​​verwendet werden, um die Schlinge für die Rückfahrt zu beschweren, da man niemals mit leeren Schlingen oder baumelnden Verbindungsmittel fliegen sollte vom Schleuderhaken. Es ist zu tödlichen Unfällen gekommen, wenn unbeschwerte Verbindungsmittel während des Fluges das Heck oder den Hauptrotor des Hubschraubers getroffen haben.

Boote. Arbeiter, die für den Feldtransport auf Küstengewässern, Bergseen, Bächen oder Flüssen auf Boote angewiesen sind, können Gefahren durch Wind, Nebel, Stromschnellen, Untiefen und unter- oder halbuntergetauchte Objekte ausgesetzt sein. Um Bootsunfälle zu vermeiden, müssen die Betreiber die Grenzen ihres Bootes, ihres Motors und ihrer eigenen Bootsfähigkeiten kennen und nicht überschreiten. Das größte und sicherste Boot, das für den Job verfügbar ist, sollte verwendet werden. Alle Arbeiter sollten bei Reisen und/oder Arbeiten in kleinen Booten eine hochwertige persönliche Schwimmweste (PFD) tragen. Darüber hinaus müssen alle Boote die gesetzlich vorgeschriebene Ausrüstung sowie Ersatzteile, Werkzeuge, Überlebens- und Erste-Hilfe-Ausrüstung enthalten und stets aktuelle Karten und Gezeitentabellen mitführen und verwenden.

 

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Sonntag, März 13 2011 15: 35

Arten des Kohlebergbaus

Die Begründung für die Auswahl eines Verfahrens zum Abbau von Kohle hängt von Faktoren wie Topographie, Geometrie des Kohleflözes, Geologie des darüber liegenden Gesteins und Umweltanforderungen oder -beschränkungen ab. Vorrangig sind jedoch die wirtschaftlichen Faktoren. Dazu gehören: Verfügbarkeit, Qualität und Kosten der erforderlichen Arbeitskräfte (einschließlich der Verfügbarkeit von ausgebildeten Vorgesetzten und Managern); Angemessenheit von Unterkünften, Verpflegungs- und Erholungseinrichtungen für die Arbeiter (insbesondere wenn die Mine weit entfernt von einer örtlichen Gemeinde liegt); Verfügbarkeit der erforderlichen Ausrüstung und Maschinen sowie von für deren Bedienung geschulten Arbeitskräften; Verfügbarkeit und Transportkosten für Arbeiter, notwendige Vorräte und für den Transport der Kohle zum Benutzer oder Käufer; Verfügbarkeit und Kosten des erforderlichen Kapitals zur Finanzierung des Betriebs (in lokaler Währung); und der Markt für die bestimmte zu fördernde Kohleart (dh der Preis, zu dem sie verkauft werden kann). Ein wesentlicher Faktor ist die Strippverhältnis, d. h. die Menge des zu entfernenden Abraummaterials im Verhältnis zu der Menge an Kohle, die gefördert werden kann; Wenn dies zunimmt, werden die Mining-Kosten weniger attraktiv. Ein wichtiger Faktor, der gerade im Tagebau leider oft übersehen wird, sind die Kosten für die Wiederherstellung des Geländes und der Umwelt, wenn der Bergbaubetrieb eingestellt wird.

Gesundheit und Sicherheit

Ein weiterer kritischer Faktor sind die Kosten für den Schutz der Gesundheit und Sicherheit der Bergleute. Leider werden gerade in Kleinbetrieben die notwendigen Schutzmaßnahmen oft ignoriert oder vernachlässigt, anstatt mitentscheiden zu können, ob und wie die Kohle gefördert werden soll.

Obwohl es immer unerwartete Gefahren gibt – sie können eher von den Elementen als von den Bergbaubetrieben ausgehen – kann jeder Bergbaubetrieb sicher sein, vorausgesetzt, alle Parteien verpflichten sich zu einem sicheren Betrieb.

Kohleminen an der Oberfläche

Der Tagebau von Kohle wird abhängig von der Topographie, dem Gebiet, in dem der Abbau durchgeführt wird, und Umweltfaktoren mit einer Vielzahl von Verfahren durchgeführt. Alle Methoden beinhalten die Entfernung von Abraummaterial, um die Förderung der Kohle zu ermöglichen. Obwohl der Bergbau im Allgemeinen sicherer ist als der Untertagebau, birgt der Betrieb an der Oberfläche einige spezifische Gefahren, die angegangen werden müssen. Dazu gehört vor allem die Verwendung von schwerem Gerät, die neben Unfällen auch mit Abgasen, Lärm und Kontakt mit Kraftstoff, Schmiermitteln und Lösungsmitteln einhergehen kann. Klimatische Bedingungen wie starker Regen, Schnee und Eis, schlechte Sicht und übermäßige Hitze oder Kälte können diese Gefahren verstärken. Wenn zum Aufbrechen von Gesteinsformationen Sprengungen erforderlich sind, sind besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Lagerung, Handhabung und Verwendung von Sprengstoffen erforderlich.

Oberflächenoperationen erfordern die Verwendung riesiger Abfalldeponien, um Abraumprodukte zu lagern. Es müssen geeignete Kontrollen implementiert werden, um Deponieversagen zu verhindern und die Mitarbeiter, die Öffentlichkeit und die Umwelt zu schützen.

Untertagebau

Auch für den untertägigen Bergbau gibt es eine Vielzahl von Methoden. Ihr gemeinsamer Nenner ist die Schaffung von Tunneln von der Oberfläche bis zum Kohleflöz und der Einsatz von Maschinen und/oder Sprengstoffen zur Förderung der Kohle. Neben der hohen Unfallhäufigkeit – überall dort, wo Statistiken geführt werden, steht der Kohlebergbau ganz oben auf der Liste der gefährlichen Arbeitsplätze – ist im Untertagebetrieb immer die Gefahr eines Großschadens mit mehreren Todesopfern vorhanden. Zwei Hauptursachen für solche Katastrophen sind Einstürze aufgrund fehlerhafter Konstruktion der Tunnel und Explosionen und Brände aufgrund der Ansammlung von Methan und/oder brennbaren Mengen von Kohlestaub in der Luft.

Methan

Methan ist in Konzentrationen von 5 bis 15 % hochexplosiv und war Ursache zahlreicher Grubenkatastrophen. Es wird am besten kontrolliert, indem ein ausreichender Luftstrom bereitgestellt wird, um das Gas auf ein Niveau zu verdünnen, das unterhalb seines Explosionsbereichs liegt, und es schnell aus den Anlagen abzulassen. Der Methangehalt muss kontinuierlich überwacht und Regeln aufgestellt werden, um den Betrieb einzustellen, wenn seine Konzentration 1 bis 1.5 % erreicht, und die Mine unverzüglich zu evakuieren, wenn er Werte von 2 bis 2.5 % erreicht.

Kohlenstaub

Kohlenstaub verursacht nicht nur die schwarze Lungenkrankheit (Anthrakose), wenn er von Bergleuten eingeatmet wird, sondern ist auch explosiv, wenn Feinstaub mit Luft vermischt und entzündet wird. Kohlenstaub in der Luft kann durch Sprühwasser und Absaugung kontrolliert werden. Es kann durch Filterung der Umluft gesammelt oder durch Zugabe von Gesteinsmehl in ausreichender Menge neutralisiert werden, um das Kohlenstaub-Luft-Gemisch zu inertisieren.

 

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Sonntag, März 13 2011 15: 49

Techniken im Untertagebau

Auf der ganzen Welt gibt es unterirdische Minen, die ein Kaleidoskop von Methoden und Ausrüstungen präsentieren. Es gibt etwa 650 Untertageminen, jede mit einer Jahresproduktion von über 150,000 Tonnen, die 90 % der Erzproduktion der westlichen Welt ausmachen. Darüber hinaus wird geschätzt, dass es 6,000 kleinere Minen gibt, von denen jede weniger als 150,000 Tonnen produziert. Jede Mine ist einzigartig mit Arbeitsplatz, Installationen und unterirdischen Arbeiten, die von der Art der gesuchten Mineralien und dem Standort und den geologischen Formationen sowie von wirtschaftlichen Erwägungen wie dem Markt für das jeweilige Mineral und der Verfügbarkeit von Investitionsmitteln bestimmt werden. Einige Minen sind seit mehr als einem Jahrhundert ununterbrochen in Betrieb, während andere gerade erst anlaufen.

Minen sind gefährliche Orte, an denen die meisten Jobs mühsame Arbeit erfordern. Die Gefahren, denen die Arbeiter ausgesetzt sind, reichen von Katastrophen wie Einstürze, Explosionen und Feuer bis hin zu Unfällen, Staubbelastung, Lärm, Hitze und mehr. Der Schutz der Gesundheit und Sicherheit der Arbeiter ist ein wichtiger Aspekt bei ordnungsgemäß durchgeführten Bergbaubetrieben und wird in den meisten Ländern durch Gesetze und Vorschriften vorgeschrieben.

Die unterirdische Mine

Die unterirdische Mine ist eine Fabrik im Grundgestein im Inneren der Erde, in der Bergleute arbeiten, um im Gestein verborgene Mineralien zu gewinnen. Sie bohren, laden und sprengen, um auf das Erz zuzugreifen und es zu gewinnen, dh Gestein, das eine Mischung aus Mineralien enthält, von denen mindestens eines zu einem Produkt verarbeitet werden kann, das mit Gewinn verkauft werden kann. Das Erz wird an die Oberfläche gebracht, um zu einem hochgradigen Konzentrat veredelt zu werden.

Die Arbeit im Gestein tief unter der Oberfläche erfordert spezielle Infrastrukturen: ein Netzwerk aus Schächten, Tunneln und Kammern, die mit der Oberfläche verbunden sind und die Bewegung von Arbeitern, Maschinen und Gestein innerhalb der Mine ermöglichen. Der Schacht ist der Zugang zum Untergrund, wo seitliche Stollen die Schachtstation mit Produktionsstollen verbinden. Die interne Rampe ist ein geneigter Stollen, der unterirdische Ebenen in verschiedenen Höhen (dh Tiefen) verbindet. Alle unterirdischen Öffnungen benötigen Dienstleistungen wie Absaugung und Frischluft, Strom, Wasser und Druckluft, Abflüsse und Pumpen zum Sammeln von Sickerwasser und ein Kommunikationssystem.

Hebeanlagen und -systeme

Der Förderturm ist ein hohes Gebäude, das die Mine an der Oberfläche identifiziert. Sie steht direkt über dem Schacht, der Hauptschlagader der Mine, durch die die Bergleute ihren Arbeitsplatz betreten und verlassen, Vorräte und Ausrüstung abgelassen und Erz und Abfallstoffe an die Oberfläche gehoben werden. Schacht- und Aufzugsinstallationen variieren je nach Bedarf an Kapazität, Tiefe usw. Jede Mine muss mindestens zwei Schächte haben, um im Notfall einen alternativen Fluchtweg zu bieten.

Heben und Schachtfahren unterliegen strengen Vorschriften. Hebezeuge (z. B. Winde, Bremsen und Seil) sind mit ausreichenden Sicherheitsspielräumen ausgelegt und werden in regelmäßigen Abständen überprüft. Das Schachtinnere wird regelmäßig von Personen inspiziert, die oben auf dem Korb stehen, und Stoppknöpfe an allen Stationen lösen die Notbremse aus.

Die Tore vor dem Schacht versperren die Öffnungen, wenn die Kabine nicht am Bahnhof ist. Wenn der Käfig ankommt und zum Stillstand kommt, gibt ein Signal das Tor zum Öffnen frei. Nachdem Bergleute den Käfig betreten und das Tor geschlossen haben, gibt ein weiteres Signal den Käfig frei, um den Schacht nach oben oder unten zu bewegen. Die Praxis ist unterschiedlich: Die Signalbefehle können von einem Käfigtender gegeben werden, oder die Bergleute können den an jeder Schachtstation angebrachten Anweisungen folgen und die Schachtziele für sich selbst signalisieren. Bergleute sind sich im Allgemeinen der potenziellen Gefahren beim Schachtfahren und Heben bewusst, und Unfälle sind selten.

Diamantbohren

Vor Beginn des Abbaus muss ein Mineralvorkommen im Gestein kartiert werden. Es ist notwendig, zu wissen, wo sich der Erzkörper befindet, und seine Breite, Länge und Tiefe zu definieren, um eine dreidimensionale Darstellung der Lagerstätte zu erhalten.

Diamantbohrungen werden verwendet, um eine Gesteinsmasse zu erkunden. Das Bohren kann von der Oberfläche oder vom Stollen in der unterirdischen Mine aus erfolgen. Ein mit kleinen Diamanten besetzter Bohrer schneidet einen zylindrischen Kern, der in der Rohrkette eingeschlossen wird, die dem Bohrer folgt. Der Kern wird entnommen und analysiert, um herauszufinden, was sich im Gestein befindet. Kernproben werden inspiziert und die mineralisierten Teile werden geteilt und auf den Metallgehalt analysiert. Umfangreiche Bohrprogramme sind erforderlich, um die Mineralvorkommen zu lokalisieren; Löcher werden sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Abständen gebohrt, um die Dimensionen des Erzkörpers zu bestimmen (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Bohrmuster, Garpenberg Mine, eine Blei-Zink-Mine, Schweden

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Minenentwicklung

Die Minenerschließung umfasst die Ausgrabungen, die erforderlich sind, um die für die Strossenproduktion erforderliche Infrastruktur aufzubauen und sich auf die zukünftige Kontinuität des Betriebs vorzubereiten. Zu den routinemäßigen Elementen, die alle durch das Bohr-Spreng-Aushubverfahren hergestellt werden, gehören horizontale Stollen, geneigte Rampen und vertikale oder geneigte Erhebungen.

Schachtbau

Das Abteufen von Schachten beinhaltet den Felsaushub, der nach unten vordringt, und wird normalerweise Auftragnehmern zugewiesen, anstatt vom Personal der Mine durchgeführt zu werden. Es erfordert erfahrene Arbeiter und spezielle Ausrüstung, wie z. B. einen Förderturm zum Abteufen eines Schachts, eine spezielle Hebevorrichtung mit einem großen Eimer, der im Seil hängt, und ein Kaktusgreifer-Schachtmuckgerät.

Die Schachtbaumannschaft ist einer Vielzahl von Gefahren ausgesetzt. Sie arbeiten am Boden einer tiefen, vertikalen Ausgrabung. Menschen, Material und gesprengtes Gestein müssen sich den großen Eimer teilen. Menschen am Schachtboden haben keine Möglichkeit, sich vor herabfallenden Gegenständen zu verstecken. Schachtabteufen ist eindeutig keine Arbeit für Unerfahrene.

Driften und Rampen

Ein Stollen ist ein horizontaler Zugangsstollen, der für den Transport von Gestein und Erz verwendet wird. Der Stollenaushub ist eine Routinetätigkeit bei der Entwicklung der Mine. In mechanisierten Bergwerken werden elektrohydraulische Bohrwagen mit zwei Auslegern zum Vortriebsbohren verwendet. Typische Stollenprofile sind 16.0 m2 im Schnitt und das Gesicht wird bis zu einer Tiefe von 4.0 m gebohrt. Die Löcher werden von einem speziellen Beschickungswagen pneumatisch mit einem explosiven Ammoniumnitrat-Heizöl (ANFO) gefüllt. Es werden nichtelektrische (Nonel) Zünder mit kurzer Verzögerung verwendet.

Das Ausmisten erfolgt mit (Load-Haul-Dump) LHD-Fahrzeugen (siehe Bild 2) mit einem Schaufelinhalt von ca. 3.0 m3. Der Abraum wird direkt zum Erzpasssystem transportiert und für längere Transporte auf Lastwagen umgeladen. Rampen sind Passagen, die eine oder mehrere Ebenen mit Steigungen von 1:7 bis 1:10 verbinden (eine sehr steile Steigung im Vergleich zu normalen Straßen), die eine ausreichende Traktion für schwere, selbstfahrende Geräte bieten. Die Rampen werden oft spiralförmig nach oben oder unten gefahren, ähnlich einer Wendeltreppe. Der Rampenaushub ist eine Routine im Erschließungsplan der Mine und verwendet die gleiche Ausrüstung wie der Vortrieb.

Abbildung 2. LHD-Lader

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Atlas Copco

Erhöhung

Eine Erhöhung ist eine vertikale oder steil geneigte Öffnung, die verschiedene Ebenen in der Mine verbindet. Es kann als Leiterzugang zu Strossen, als Erzpass oder als Atemweg im Belüftungssystem der Mine dienen. Aufzucht ist eine schwierige und gefährliche, aber notwendige Arbeit. Die Hebemethoden reichen von einfachen manuellen Bohr- und Sprengarbeiten bis hin zum mechanischen Gesteinsaushub mit Raise Boring Machines (RBMs) (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3. Aufzuchtmethoden

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Manuelles Anheben

Das manuelle Heben ist eine schwierige, gefährliche und körperlich anstrengende Arbeit, die die Beweglichkeit, Kraft und Ausdauer des Bergmanns herausfordert. Es ist eine Aufgabe, die nur erfahrenen Bergleuten in guter körperlicher Verfassung übertragen werden darf. In der Regel wird der Aufstockbereich durch eine Fachwerkwand in zwei Abteile geteilt. Eine wird offen gehalten für die Leiter, die zum Klettern zur Wand, für Luftleitungen usw. verwendet wird. Die andere füllt sich mit Gestein aus der Sprengung, das der Bergmann als Plattform beim Rundbohren verwendet. Das Holzscheitel wird nach jeder Runde verlängert. Die Arbeit umfasst das Klettern auf Leitern, Holzarbeiten, Felsbohrungen und Sprengungen, alles in einem beengten, schlecht belüfteten Raum. Es wird alles von einem einzigen Bergmann durchgeführt, da für einen Helfer kein Platz ist. Minen suchen nach Alternativen zu den gefährlichen und mühsamen manuellen Hebemethoden.

Der Aufstiegskletterer

Der Raise Climber ist ein Fahrzeug, das das Klettern auf Leitern und einen Großteil der Schwierigkeiten der manuellen Methode vermeidet. Dieses Fahrzeug erklimmt die Erhöhung auf einer mit dem Felsen verschraubten Führungsschiene und bietet eine robuste Arbeitsplattform, wenn der Bergmann die Runde darüber bohrt. Mit dem Raise Climber können sehr hohe Steige mit deutlich verbesserter Sicherheit gegenüber der manuellen Methode ausgehoben werden. Das Heben von Ausschachtungen bleibt jedoch eine sehr gefährliche Arbeit.

Die Raise Boring Maschine

Die RBM ist eine leistungsstarke Maschine, die das Gestein mechanisch bricht (siehe Abbildung 4). Es wird auf der geplanten Erhöhung errichtet und ein Pilotloch mit einem Durchmesser von etwa 300 mm wird gebohrt, um einen Durchbruch bei einem niedriger gelegenen Ziel zu erreichen. Der Pilotbohrer wird durch einen Reibahlenkopf mit dem Durchmesser der beabsichtigten Erhöhung ersetzt und der RBM wird umgekehrt, wobei der Reibahlenkopf gedreht und nach oben gezogen wird, um eine kreisförmige Erhöhung in voller Größe zu erzeugen.

Abbildung 4. Bohrmaschine anheben

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Atlas Copco

Bodenkontrolle

Die Bodenkontrolle ist ein wichtiges Konzept für Menschen, die in einer Felsmasse arbeiten. Dies ist besonders wichtig in mechanisierten Bergwerken mit gummibereiften Geräten, wo die Stollenöffnungen 25.0 m betragen2 im Schnitt, im Gegensatz zu den Bergwerken mit Schienenstollen, wo sie meist nur 10.0 m betragen2. Das Dach ist mit 5.0 m zu hoch, als dass ein Bergmann mit einer Messlatte nach möglichen Steinschlägen suchen könnte.

Zur Sicherung des Daches in unterirdischen Öffnungen werden unterschiedliche Maßnahmen angewendet. Beim Glattsprengen werden Konturlöcher eng aneinander gebohrt und mit einem Sprengstoff geringer Stärke geladen. Die Sprengung erzeugt eine glatte Kontur, ohne das äußere Gestein zu zerbrechen.

Da jedoch oft Risse im Gestein vorhanden sind, die an der Oberfläche nicht sichtbar sind, sind Steinschläge eine allgegenwärtige Gefahr. Das Risiko wird durch Felsankerung, dh das Einbringen von Stahlstäben in Bohrlöcher und deren Befestigung, verringert. Der Felsanker hält das Gestein zusammen, verhindert die Ausbreitung von Rissen, trägt zur Stabilisierung des Gesteins bei und macht den Untergrund sicherer.

Methoden für den Untertagebau

Die Wahl des Abbauverfahrens wird beeinflusst von der Form und Größe des Erzvorkommens, dem Wert der enthaltenen Mineralien, der Zusammensetzung, Stabilität und Festigkeit des Gesteins und den teilweise widersprüchlichen Anforderungen an Produktionsleistung und sichere Arbeitsbedingungen ). Während sich Bergbaumethoden seit der Antike weiterentwickelt haben, konzentriert sich dieser Artikel auf diejenigen, die im späten XNUMX. Jahrhundert in halb- bis vollmechanisierten Bergwerken verwendet wurden. Jede Mine ist einzigartig, aber alle teilen die Ziele eines sicheren Arbeitsplatzes und eines profitablen Geschäftsbetriebs.

Flacher Raum-und-Pfeiler-Bergbau

Room-and-Pillar-Mining ist auf Tafelmineralisierung mit horizontaler bis mäßiger Neigung in einem Winkel von nicht mehr als 20° anwendbar (siehe Abbildung 5). Die Ablagerungen sind oft sedimentären Ursprungs und das Gestein ist oft sowohl im Hangenden als auch in der Mineralisierung inkompetent (hier ein relatives Konzept, da Bergleute die Möglichkeit haben, Felsanker zu installieren, um das Dach zu verstärken, wenn seine Stabilität zweifelhaft ist). Raum-und-Säule ist eine der wichtigsten Methoden des untertägigen Kohlebergbaus.

Abbildung 5. Kammer- und Pfeilerabbau eines flachen Erzkörpers

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Room-and-pillar extrahiert einen Erzkörper durch horizontales Bohren, das entlang einer vielschichtigen Front vorangetrieben wird und hinter der produzierenden Front leere Räume bildet. Säulen, Felsabschnitte, werden zwischen den Räumen gelassen, um zu verhindern, dass das Dach einstürzt. Das übliche Ergebnis ist ein regelmäßiges Muster von Räumen und Pfeilern, deren relative Größe einen Kompromiss zwischen der Aufrechterhaltung der Stabilität des Gesteins und der Gewinnung von möglichst viel Erz darstellt. Dies beinhaltet eine sorgfältige Analyse der Stärke der Pfeiler, der Spannweite der Dachschichten und anderer Faktoren. Gesteinsanker werden üblicherweise verwendet, um die Festigkeit des Gesteins in den Pfeilern zu erhöhen. Die abgebauten Stollen dienen als Straßen für Lastwagen, die das Erz zum Lagerplatz der Mine transportieren.

Die Stollenwand aus Raum und Pfeiler wird wie beim Vortrieb gebohrt und gesprengt. Die Strossenbreite und -höhe entsprechen der Größe des Stollens, der ziemlich groß sein kann. Große produktive Bohrwagen werden in Minen mit normaler Höhe verwendet; Kompaktanlagen werden dort eingesetzt, wo das Erz weniger als 3.0 m dick ist. Der dicke Erzkörper wird schrittweise von oben abgebaut, sodass das Dach in einer für die Bergleute bequemen Höhe gesichert werden kann. Der Abschnitt darunter wird in horizontalen Scheiben wiederhergestellt, indem flache Löcher gebohrt und gegen den Raum darüber gesprengt werden. Das Erz wird an der Strebwand auf Lastwagen verladen. Normalerweise werden normale Frontlader und Muldenkipper verwendet. Für die Low-Height-Mine stehen spezielle Grubenwagen und LHD-Fahrzeuge zur Verfügung.

Room-and-Pillar ist eine effiziente Mining-Methode. Die Sicherheit hängt von der Höhe der offenen Räume und den Bodenkontrollstandards ab. Die Hauptrisiken sind Unfälle durch Steinschlag und sich bewegende Geräte.

Geneigter Raum-und-Pfeiler-Bergbau

Geneigter Raum und Pfeiler gilt für Tafelmineralisierung mit einem Winkel oder Gefälle von 15° und 30° zur Horizontalen. Dies ist ein zu steiler Winkel für gummibereifte Fahrzeuge zum Klettern und zu flach für einen durch die Schwerkraft unterstützten Felsfluss.

Die traditionelle Herangehensweise an den geneigten Erzkörper beruht auf Handarbeit. Die Bergleute bohren mit handgeführten Gesteinsbohrern Sprenglöcher in die Stollen. Die Strossen werden mit Slusher-Schabern gereinigt.

Der schräge Abbruch ist ein schwieriger Arbeitsplatz. Die Bergleute müssen die steilen Haufen gesprengten Gesteins erklimmen und dabei ihre Gesteinsbohrer, die Seilrolle und die Stahlseile des Drag Slusher mit sich führen. Neben Steinschlag und Unfällen gibt es Gefahren durch Lärm, Staub, unzureichende Belüftung und Hitze.

Wo die geneigten Erzlagerstätten mechanisiert werden können, wird „Step-Room-Mining“ verwendet. Dies basiert auf der Umwandlung der „schwierigen Dip“-Fußwand in eine „Treppe“ mit Stufen in einem Winkel, der für spurlose Maschinen geeignet ist. Die Stufen werden durch ein Rautenmuster aus Streben und Förderwegen im ausgewählten Winkel über den Erzkörper erzeugt.

Der Erzabbau beginnt mit horizontalen Stollenvortrieben, die von einem kombinierten Zugangs- und Transportstollen abzweigen. Der erste Strossenverlauf ist horizontal und folgt dem Hangenden. Die nächste Stope beginnt ein kurzes Stück weiter unten und folgt der gleichen Route. Dieses Verfahren wird nach unten wiederholt, um eine Reihe von Schritten zum Abbau des Erzkörpers zu schaffen.

Abschnitte der Mineralisierung werden zurückgelassen, um das Hangende zu stützen. Dies wird erreicht, indem zwei oder drei benachbarte Stollenvortriebe auf die volle Länge abgebaut werden und dann der nächste Stollenvortrieb eine Stufe tiefer beginnt, wobei zwischen ihnen eine längliche Säule verbleibt. Abschnitte dieser Säule können später als Ausschnitte geborgen werden, die von der darunter liegenden Strosse gebohrt und gesprengt werden.

Moderne spurlose Ausrüstung passt sich gut an Step-Room-Mining an. Das Stoppen kann unter Verwendung von mobiler Standardausrüstung vollständig mechanisiert werden. Das gesprengte Erz wird in den Stollen von den LHD-Fahrzeugen gesammelt und für den Transport zum Schacht/Erzpass auf Minenlastwagen umgeladen. Wenn die Strosse für die LKW-Beladung nicht hoch genug ist, können die LKWs in speziellen Ladebuchten befüllt werden, die in der Speditionsauffahrt ausgehoben werden.

Schrumpfung stoppt

Das Schrumpfstoppen kann als „klassische“ Bergbaumethode bezeichnet werden, da es während des größten Teils des letzten Jahrhunderts vielleicht die beliebteste Bergbaumethode war. Es wurde weitgehend durch mechanisierte Methoden ersetzt, wird aber immer noch in vielen kleinen Minen auf der ganzen Welt eingesetzt. Es gilt für Minerallagerstätten mit regelmäßigen Grenzen und steilem Einfallen in einer geeigneten Gesteinsmasse. Außerdem darf das gesprengte Erz nicht durch die Lagerung in den Hängen beeinträchtigt werden (z. B. neigen sulfidische Erze dazu, an der Luft zu oxidieren und sich zu zersetzen).

Sein herausragendstes Merkmal ist die Nutzung des Schwerkraftflusses für die Erzhandhabung: Erz aus Stollen fällt direkt in Eisenbahnwaggons über Rutschen, wodurch das manuelle Beladen vermieden wird, traditionell die häufigste und unbeliebteste Aufgabe im Bergbau. Bis zum Erscheinen des pneumatischen Schaufelbaggers in den 1950er Jahren gab es keine geeignete Maschine zum Verladen von Gestein in untertägigen Bergwerken.

Beim Schrumpfstoppen wird das Erz in horizontalen Scheiben extrahiert, beginnend am Boden der Strossen und nach oben fortschreitend. Der größte Teil des gesprengten Gesteins verbleibt in der Strosse und dient als Arbeitsplattform für die Bergleute, die Löcher in die Decke bohren, und dient dazu, die Stollenwände stabil zu halten. Da das Sprengen das Volumen des Gesteins um etwa 60 % erhöht, werden etwa 40 % des Erzes während des Stoppens am Boden abgezogen, um einen Arbeitsraum zwischen der Spitze der Halde und der Decke aufrechtzuerhalten. Das restliche Erz wird abgezogen, nachdem die Sprengung die Obergrenze des Stollens erreicht hat.

Die Notwendigkeit, von der Spitze des Misthaufens und des Zugangs mit der Hebeleiter aus zu arbeiten, verhindert die Verwendung von mechanisierten Geräten in der Strosse. Es dürfen nur Geräte verwendet werden, die leicht genug sind, damit der Bergmann sie allein handhaben kann. Der Druckluft- und Gesteinsbohrer mit einem Gesamtgewicht von 45 kg ist das übliche Werkzeug zum Bohren der Schwindungsstollen. Der Bergmann steht oben auf dem Misthaufen, nimmt den Bohrer/das Futter auf, verankert das Bein, verspannt den Gesteinsbohrer/Bohrstahl gegen das Dach und beginnt mit dem Bohren; es ist keine leichte Arbeit.

Cut-and-Fill-Mining

Cut-and-Fill-Bergbau eignet sich für eine steil abfallende Minerallagerstätte, die in einer Gesteinsmasse mit guter bis mäßiger Stabilität enthalten ist. Es entfernt das Erz in horizontalen Scheiben, beginnend mit einem Bodenschnitt und rückt nach oben vor, wodurch die Grenzen der Strossen angepasst werden können, um einer unregelmäßigen Mineralisierung zu folgen. Dadurch können hochgradige Abschnitte selektiv abgebaut werden, wobei niedriggradiges Erz an Ort und Stelle bleibt.

Nachdem die Strosse sauber ausgemistet ist, wird der abgebaute Raum wieder aufgefüllt, um eine Arbeitsplattform zu bilden, wenn die nächste Scheibe abgebaut wird, und um den Strebenwänden Stabilität zu verleihen.

Die Erschließung für den Cut-and-Fill-Bergbau in einer spurlosen Umgebung umfasst einen Transportantrieb im Liegenden entlang des Erzkörpers auf der Hauptebene, einen Unterschnitt der Stollen, der mit Abflüssen für die hydraulische Verfüllung versehen ist, eine im Liegenden ausgehobene spiralförmige Rampe mit Zugangsabzweigungen zu die Stollen und eine Erhöhung von der Strosse auf das darüber liegende Niveau für die Belüftung und den Schüttguttransport.

Überhand stoppen wird mit Cut-and-Fill verwendet, sowohl mit trockenem Gestein als auch mit hydraulischem Sand als Verfüllmaterial. Überhand bedeutet, dass das Erz von unten gebohrt wird, indem eine Scheibe von 3.0 m bis 4.0 m Dicke gesprengt wird. Dadurch kann der komplette Stollenbereich gebohrt und der gesamte Stollen ohne Unterbrechungen gesprengt werden. Die „oberen“ Löcher werden mit einfachen Wagenbohrern gebohrt.

Bohren und Sprengen nach oben hinterlässt eine raue Felsoberfläche für das Dach; nach dem Ausmisten beträgt seine Höhe ca. 7.0 m. Bevor Bergleute das Gelände betreten dürfen, muss das Dach durch Begradigen der Dachkonturen durch Glattsprengen und anschließendes Abtragen des Lockergesteins gesichert werden. Dies wird von Bergleuten mit handgeführten Gesteinsbohrern durchgeführt, die von der Halde aus arbeiten.

In vorderes Anhalten, werden spurlose Geräte zur Erzgewinnung eingesetzt. Sandberge werden zur Verfüllung verwendet und über Kunststoffrohre in die unterirdischen Stollen verteilt. Die Strossen sind fast vollständig gefüllt, wodurch eine Oberfläche geschaffen wird, die hart genug ist, um von gummibereiften Geräten überquert zu werden. Die Stollenfertigung ist komplett mechanisiert mit Drift-Jumbos und LHD-Fahrzeugen. Die Stollenwand ist eine 5.0 m senkrechte Wand über dem Stollen mit einem 0.5 m breiten offenen Schlitz darunter. Fünf Meter lange horizontale Löcher werden in das Gesicht gebohrt und Erz wird gegen den offenen unteren Schlitz gesprengt.

Die durch eine einzelne Sprengung erzeugte Tonnage hängt von der Strebfläche ab und ist nicht mit der zu vergleichen, die durch die Stollensprengung von oben erzielt wird. Die Leistung spurloser Ausrüstung ist jedoch der manuellen Methode bei weitem überlegen, während die Dachsteuerung durch den Bohrwagen erreicht werden kann, der zusammen mit der Strossensprengung glatte Sprenglöcher bohrt. Ausgestattet mit einer übergroßen Schaufel und großen Reifen fährt das LHD-Fahrzeug, ein vielseitiges Werkzeug zum Ausmisten und Transportieren, leicht auf der Schüttfläche. In einem doppelseitigen Abbau greift der Bohrwagen auf einer Seite an, während der LHD den Abraum am anderen Ende handhabt, was eine effiziente Nutzung der Ausrüstung ermöglicht und die Produktionsleistung erhöht.

Unterebene stoppt entfernt Erz in offenen Strossen. Das Verfüllen der Stollen mit konsolidierter Füllung nach dem Abbau ermöglicht es den Bergleuten, zu einem späteren Zeitpunkt zurückzukehren, um die Pfeiler zwischen den Stollen zu bergen, was eine sehr hohe Gewinnungsrate der Minerallagerstätte ermöglicht.

Die Entwicklung für das Unterniveaustoppen ist umfangreich und komplex. Der Erzkörper ist in Abschnitte mit einer vertikalen Höhe von etwa 100 m unterteilt, in denen Unterschichten vorbereitet und über eine geneigte Rampe verbunden werden. Die Erzkörperabschnitte werden weiter seitlich in abwechselnde Stoppes und Pfeiler unterteilt, und im Liegenden wird am Boden ein Posttransportantrieb mit Ausschnitten für die Zugpunktbeladung geschaffen.

Nach dem Abbau wird der unterirdische Stollen eine rechteckige Öffnung quer durch den Erzkörper sein. Der Boden der Strosse ist V-förmig, um das gesprengte Material in die Ziehpunkte zu leiten. Auf den oberen Teilebenen werden Bohrstollen für das Langlochbohrgerät vorbereitet (siehe Abbildung 6).

Abbildung 6. Stoppen unter der Ebene durch Ringbohren und Querschnittsbelastung

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Das Sprengen benötigt Platz, damit sich das Gestein im Volumen ausdehnen kann. Dazu muss vor Beginn der Langlochsprengung ein einige Meter breiter Schlitz präpariert werden. Dies wird erreicht, indem eine Erhebung von der Unterseite zur Oberseite der Strosse auf einen vollen Schlitz vergrößert wird.

Nach dem Öffnen des Schlitzes beginnt das Langlochgerät (siehe Abbildung 7) mit Produktionsbohrungen in unterirdischen Stollen, wobei es einem genauen, von Sprengexperten erstellten detaillierten Plan folgt, der alle Sprenglöcher, die Bohrposition, die Tiefe und die Richtung der Löcher angibt. Das Bohrgerät bohrt weiter, bis alle Ringe auf einer Ebene fertiggestellt sind. Es wird dann auf die nächste Unterebene übertragen, um mit dem Bohren fortzufahren. Währenddessen werden die Löcher aufgeladen, und ein Sprengmuster, das einen großen Bereich innerhalb der Strosse abdeckt, bricht ein großes Erzvolumen in einer Sprengung auf. Das gesprengte Erz fällt auf den Boden der Strosse, um von den LHD-Fahrzeugen geborgen zu werden, die am Entnahmepunkt unterhalb der Strosse ausmisten. Normalerweise bleibt das Langlochbohren dem Laden und Sprengen voraus, wodurch eine Reserve an sprengfertigem Erz bereitgestellt wird, was für einen effizienten Produktionsplan sorgt.

Abbildung 7. Langlochbohrgerät

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Atlas Copco

Sublevel Stopping ist eine produktive Abbaumethode. Die Effizienz wird durch die Möglichkeit, voll mechanisierte Produktionsanlagen für das Langlochbohren zu verwenden, sowie durch die Tatsache, dass die Anlage kontinuierlich verwendet werden kann, gesteigert. Es ist auch relativ sicher, da das Bohren innerhalb von unterirdischen Stollen und das Ausmisten von Abzugspunkten die Gefährdung durch potenzielle Steinschläge eliminiert.

Vertikaler Kraterrückzugsabbau

Wie das Stoppen unter der Ebene und das Schrumpfungsstoppen ist der Abbau des vertikalen Kraterrückzugs (VCR) auf die Mineralisierung in steil abfallenden Schichten anwendbar. Es wird jedoch eine andere Sprengtechnik verwendet, bei der das Gestein mit schweren, konzentrierten Ladungen gebrochen wird, die in Löchern („Kratern“) mit sehr großem Durchmesser (etwa 165 mm) etwa 3 m von einer freien Gesteinsoberfläche entfernt platziert werden. Beim Sprengen wird eine kegelförmige Öffnung in der Gesteinsmasse um das Loch herum aufgebrochen und ermöglicht, dass das gesprengte Material während der Produktionsphase in der Strosse verbleibt, so dass die Gesteinsschüttung die Stollenwände unterstützen kann. Die Notwendigkeit der Felsstabilität ist geringer als beim Stoppen unter der Ebene.

Die Entwicklung für den VCR-Bergbau ähnelt der für das Untertage-Stoppen, mit der Ausnahme, dass sowohl über- als auch unterschnittene Ausgrabungen erforderlich sind. Der Überschnitt wird in der ersten Phase benötigt, um das Bohrgerät aufzunehmen, das die Sprenglöcher mit großem Durchmesser bohrt, und für den Zugang, während die Löcher beschickt und gesprengt werden. Die unterschnittene Baugrube bot die für die VCR-Sprengung erforderliche freie Oberfläche. Es kann auch Zugang für ein LHD-Fahrzeug (ferngesteuert, wobei der Bediener außerhalb des Stollens bleibt) ermöglichen, um das gesprengte Erz von den Entnahmepunkten unter dem Stollen zu bergen.

Die übliche VCR-Explosion verwendet Löcher in einem 4.0 × 4.0 m großen Muster, das vertikal ausgerichtet oder steil geneigt ist, wobei Ladungen sorgfältig in berechneten Abständen platziert werden, um die darunter liegende Oberfläche freizugeben. Die Ladungen kooperieren, um eine etwa 3.0 m dicke horizontale Erzscheibe abzubrechen. Der gesprengte Fels fällt in die darunter liegende Strosse. Durch die Steuerung der Ausmistungsgeschwindigkeit bleibt der Stollen teilweise gefüllt, so dass die Steinschüttung während der Produktionsphase zur Stabilisierung der Stollenwände beiträgt. Die letzte Sprengung bricht den Überschnitt in die Strosse, danach wird die Strosse sauber ausgemistet und für die Verfüllung vorbereitet.

VCR-Minen verwenden häufig ein System aus primären und sekundären Stollen zum Erzkörper. Primärstollen werden in der ersten Phase abgebaut und dann mit zementierter Füllung verfüllt. Die Strosse bleibt übrig, damit sich die Schüttung verfestigen kann. Die Bergleute kehren dann zurück und bergen das Erz in den Pfeilern zwischen den primären Stollen, den sekundären Stollen. Dieses System führt in Kombination mit der zementierten Verfüllung zu einer nahezu 100-prozentigen Gewinnung der Erzreserven.

Unterirdische Höhlenforschung

Sublevel Caving ist auf Minerallagerstätten mit steiler bis mäßiger Neigung und großer Ausdehnung in der Tiefe anwendbar. Das Erz muss durch Sprengen in handhabbare Blöcke zerbrochen werden. Das Hangende wird nach der Erzgewinnung einbrechen und der Boden an der Oberfläche über dem Erzkörper wird sich absenken. (Es muss verbarrikadiert werden, um zu verhindern, dass Personen den Bereich betreten.)

Sublevel Caving basiert auf Schwerkraftfluss innerhalb einer aufgebrochenen Gesteinsmasse, die sowohl Erz als auch Gestein enthält. Der Gesteinskörper wird zunächst durch Bohren und Sprengen aufgebrochen und dann durch Streckenstollen unterhalb der Gesteinskörperhöhle ausgemistet. Es gilt als sichere Abbaumethode, da die Bergleute immer innerhalb von Öffnungen in Stollengröße arbeiten.

Sublevel Caving hängt von Sublevels mit regelmäßigen Stollenmustern ab, die innerhalb des Erzkörpers in ziemlich engen vertikalen Abständen (von 10.0 m bis 20 m) vorbereitet werden. Das Stollenlayout ist auf jeder Unterebene gleich (dh parallele Vortriebe über den Erzkörper vom Liegenden Transportantrieb zum Hangenden), aber die Muster auf jeder Unterebene sind leicht versetzt, so dass die Stollen auf einer niedrigeren Ebene dazwischen liegen driftet auf der darüber liegenden Unterebene. Ein Querschnitt zeigt ein Rautenmuster mit Stollen in regelmäßigen vertikalen und horizontalen Abständen. Daher ist die Entwicklung für die Höhlenforschung unter der Ebene umfangreich. Der Stollenaushub ist jedoch eine unkomplizierte Aufgabe, die leicht mechanisiert werden kann. Die Bearbeitung mehrerer Streckenstränge auf mehreren Teilebenen begünstigt eine hohe Geräteauslastung.

Wenn die Erschließung der Unterebene abgeschlossen ist, fährt das Langlochbohrgerät ein, um Sprenglöcher in einem fächerförmigen Muster in den darüber liegenden Fels zu bohren. Wenn alle Sprenglöcher fertig sind, wird das Langlochbohrgerät in die darunter liegende Unterebene gefahren.

Die Langlochsprengung zerbricht die Gesteinsmasse über dem unterirdischen Stollen und leitet eine Höhle ein, die am Kontakt mit dem Hangenden beginnt und sich in Richtung des Liegenden zurückzieht, wobei sie einer geraden Front über den Erzkörper auf der unteren Ebene folgt. Ein vertikaler Schnitt würde eine Treppe zeigen, bei der jede obere Unterebene der darunter liegenden Unterebene einen Schritt voraus ist.

Die Explosion füllt die Sublevel-Front mit einer Mischung aus Erz und Abfall. Wenn das LHD-Fahrzeug ankommt, enthält die Höhle 100 % Erz. Während das Beladen fortgesetzt wird, wird der Anteil an Abfallgestein allmählich zunehmen, bis der Bediener entscheidet, dass die Abfallverdünnung zu hoch ist, und das Beladen stoppt. Während sich der Lader zum nächsten Stollen bewegt, um mit dem Ausmisten fortzufahren, tritt der Sprenger ein, um den nächsten Lochring für das Sprengen vorzubereiten.

Das Ausmisten auf Unterebenen ist eine ideale Anwendung für das LHD-Fahrzeug. Er ist in verschiedenen Größen erhältlich, um besonderen Situationen gerecht zu werden, füllt die Schaufel, legt etwa 200 m zurück, entleert die Schaufel in den Erzpass und kehrt für eine weitere Ladung zurück.

Sublevel Caving zeichnet sich durch einen schematischen Aufbau mit sich wiederholenden Arbeitsabläufen (Erschließungsstollen, Langlochbohren, Laden und Sprengen, Verladen und Transport) aus, die unabhängig voneinander durchgeführt werden. Dadurch können sich die Verfahren kontinuierlich von einer Unterebene zur anderen bewegen, was den effizientesten Einsatz von Arbeitsteams und Ausrüstung ermöglicht. In der Tat ist die Mine analog zu einer Abteilungsfabrik. Sublevel Mining ist jedoch weniger selektiv als andere Methoden und führt nicht zu besonders effizienten Extraktionsraten. Die Höhle enthält etwa 20 bis 40 % Abfall mit einem Erzverlust von 15 bis 25 %.

Block-Höhlen

Block-Caving ist eine groß angelegte Methode, die auf Mineralisierungen in der Größenordnung von 100 Millionen Tonnen in allen Richtungen anwendbar ist, die in Gesteinsmassen enthalten sind, die für die Höhlenforschung geeignet sind (d. h. mit inneren Spannungen, die nach Entfernung der Stützelemente in der Gesteinsmasse die Bruch des abgebauten Blocks). Eine jährliche Produktion von 10 bis 30 Millionen Tonnen ist der erwartete Ertrag. Diese Anforderungen beschränken die Blockhöhlenforschung auf einige wenige spezifische Mineralvorkommen. Weltweit gibt es Block-Caving-Minen, die Lagerstätten mit Kupfer, Eisen, Molybdän und Diamanten ausbeuten.

Blockieren bezieht sich auf das Mining-Layout. Der Erzkörper ist in große Abschnitte, Blöcke, unterteilt, die jeweils eine Tonnage enthalten, die für viele Jahre der Produktion ausreicht. Die Höhlenbildung wird herbeigeführt, indem die tragende Festigkeit des Gesteins direkt unter dem Block durch einen Unterschnitt entfernt wird, einem 15 m hohen Gesteinsabschnitt, der durch Langlochbohrungen und Sprengungen gebrochen wurde. Spannungen, die durch natürliche tektonische Kräfte erheblichen Ausmaßes erzeugt werden, ähnlich denen, die Kontinentalbewegungen verursachen, erzeugen Risse in der Gesteinsmasse, die die Blöcke brechen, hoffentlich um Ziehpunktöffnungen in der Mine zu passieren. Die Natur benötigt jedoch oft die Hilfe von Bergleuten, um übergroße Felsbrocken zu handhaben.

Die Vorbereitung für die Blockausgrabung erfordert eine langfristige Planung und umfangreiche anfängliche Entwicklung, die ein komplexes System von Ausgrabungen unter dem Block umfasst. Diese variieren je nach Standort; Dazu gehören im Allgemeinen Hinterschnitte, Zugglocken, Grizzlys zur Kontrolle von übergroßem Gestein und Erzpässe, die das Erz in die Zugverladung leiten.

Ziehglocken sind konische Öffnungen, die unterhalb des Unterschnitts ausgehoben wurden, die Erz aus einem großen Bereich sammeln und es in den Ziehpunkt auf der darunter liegenden Produktionsebene leiten. Hier wird das Erz in LHD-Fahrzeugen geborgen und auf Erzpässe umgeladen. Felsbrocken, die zu groß für den Eimer sind, werden in Zugpunkten gesprengt, während kleinere auf dem Grizzly behandelt werden. Grizzlies, Sätze paralleler Stäbe zum Sieben von grobem Material, werden üblicherweise in Steinbruchminen verwendet, obwohl zunehmend hydraulische Brecher bevorzugt werden.

Öffnungen in einem Blockbruchbergwerk sind einem hohen Gebirgsdruck ausgesetzt. Stollen und andere Öffnungen werden daher mit dem kleinstmöglichen Querschnitt ausgehoben. Dennoch sind umfangreiche Felsverankerungen und Betonauskleidungen erforderlich, um die Öffnungen intakt zu halten.

Richtig angewendet ist Block-Caving eine kostengünstige, produktive Mass-Mining-Methode. Die Zugänglichkeit einer Felsmasse für Höhlenforschung ist jedoch nicht immer vorhersehbar. Außerdem führt die erforderliche umfassende Erschließung zu einer langen Vorlaufzeit, bevor die Mine mit der Produktion beginnt: Die Verzögerung der Einnahmen kann sich negativ auf die Finanzprognosen auswirken, die zur Rechtfertigung der Investition verwendet werden.

Strebbau

Der Strebabbau ist anwendbar auf geschichtete Lagerstätten mit einheitlicher Form, begrenzter Mächtigkeit und großer horizontaler Ausdehnung (z. B. ein Kohleflöz, eine Kalischicht oder das Riff, das Bett aus Quarzkies, das von Goldminen in Südafrika ausgebeutet wird). Es ist eine der wichtigsten Methoden zum Abbau von Kohle. Es gewinnt das Mineral in Scheiben entlang einer geraden Linie zurück, die wiederholt werden, um Materialien über einen größeren Bereich zu gewinnen. Der dem Streb am nächsten liegende Raum wird offen gehalten, während das Hangende in sicherem Abstand hinter den Bergleuten und ihrer Ausrüstung einstürzen kann.

Die Vorbereitung für den Strebabbau umfasst das Stollennetz, das für den Zugang zum Abbaugebiet und den Transport des Abbauprodukts zum Schacht erforderlich ist. Da die Mineralisierung in Form einer großflächigen Schicht vorliegt, lassen sich die Stollen meist in einem schematischen Netzwerkmuster anordnen. Die Transportstollen werden im Flöz selbst vorbereitet. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Förderstollen bestimmt die Streblänge.

Verfüllung

Das Verfüllen von Grubenstollen verhindert das Einstürzen des Gesteins. Es bewahrt die inhärente Stabilität der Gesteinsmasse, was die Sicherheit fördert und eine vollständigere Gewinnung des gewünschten Erzes ermöglicht. Das Verfüllen wird traditionell beim Cut-and-Fill verwendet, ist aber auch beim Untertagestoppen und beim VCR-Bergbau üblich.

Traditionell haben Bergleute Abfallgestein aus der Erschließung in leere Strossen abgeladen, anstatt es an die Oberfläche zu transportieren. Beispielsweise wird beim Cut-and-Fill-Verfahren Abfallgestein mit Schürfkübeln oder Bulldozern über die leere Strosse verteilt.

Hydraulische Verfüllung verwendet Rückstände aus der Aufbereitungsanlage der Mine, die unterirdisch durch Bohrlöcher und Kunststoffrohre verteilt werden. Die Tailings werden zunächst entschleimt, wobei nur die Grobfraktion zur Verfüllung verwendet wird. Die Füllung ist eine Mischung aus Sand und Wasser, die zu etwa 65 % aus Feststoffen besteht. Durch das Mischen von Zement in den letzten Guss wird die Oberfläche der Schüttung zu einem glatten Straßenbett für gummibereifte Geräte aushärten.

Die Verfüllung wird auch beim unterirdischen Stoppen und beim VCR-Bergbau verwendet, wobei Schotter als Ergänzung zur Sandfüllung eingeführt wird. Das zerkleinerte und gesiebte Gestein, das in einem nahe gelegenen Steinbruch produziert wird, wird unter Tage durch spezielle Verfüllungsaufzüge geliefert, wo es auf Lastwagen verladen und zu den Streben geliefert wird, wo es in spezielle Verfüllungsaufzüge gekippt wird. Primäre Strossen werden mit zementierter Gesteinsschüttung verfüllt, die durch Aufsprühen einer Zement-Flugasche-Aufschlämmung auf die Gesteinsschüttung hergestellt wird, bevor sie auf die Strossen verteilt wird. Die zementierte Gesteinsschüttung härtet zu einer festen Masse aus, die einen künstlichen Pfeiler für den Abbau der Sekundärstollen bildet. Die Zementschlämme wird im Allgemeinen nicht benötigt, wenn sekundäre Strossen verfüllt werden, mit Ausnahme der letzten Betoniervorgänge, um einen festen Aushubboden herzustellen.

Ausrüstung für den Untertagebau

Wo es die Umstände zulassen, wird der Untertagebau zunehmend mechanisiert. Der gummibereifte, dieselbetriebene, vierrädrige, knickgelenkte Lenkträger ist allen mobilen Untertagemaschinen gemeinsam (siehe Abbildung 8).

Abbildung 8. Small-Size-Face-Rig

MIN040F5

Atlas Copco

Stirnbohrer Jumbo für Entwicklungsbohrungen

Dies ist ein unverzichtbares Arbeitstier in Bergwerken, das für alle Felsabbauarbeiten verwendet wird. Er trägt einen oder zwei Ausleger mit hydraulischen Gesteinsbohrern. Mit einem Arbeiter am Steuerpult wird es in wenigen Stunden ein Muster von 60 Sprenglöchern mit einer Tiefe von 4.0 m abschließen.

Langloch-Produktionsbohrgerät

Dieses Bohrgerät (siehe Abbildung 7) bohrt Sprenglöcher in einer radialen Ausbreitung um den Stollen herum, die eine große Gesteinsfläche abdeckt und große Erzmengen abbricht. Es wird beim Untertagestoppen, Unterebenen-Höhlen, Block-Höhlen und VCR-Bergbau verwendet. Mit a leistungsstarker hydraulischer Gesteinsbohrer und Karussellspeicher für Verlängerungsstangen, der Bediener verwendet Fernbedienungen, um Gesteinsbohrungen von einer sicheren Position aus durchzuführen.

Ladewagen

Der Ladewagen ist eine notwendige Ergänzung zum driftenden Jumbo. Das Trägergerät ist mit einer hydraulischen Serviceplattform, einem unter Druck stehenden ANFO-Sprengstoffbehälter und einem Ladeschlauch ausgestattet, die es dem Bediener ermöglichen, Sprenglöcher im gesamten Streb in sehr kurzer Zeit zu füllen. Gleichzeitig können Nonel-Zünder für das richtige Timing der einzelnen Explosionen eingesetzt werden.

Linkslenker-Fahrzeug

Das vielseitige Lade- und Kippfahrzeug (siehe Abbildung 10) wird für eine Vielzahl von Dienstleistungen eingesetzt, darunter die Erzproduktion und der Materialumschlag. Es ist in verschiedenen Größen erhältlich, sodass Bergleute das für jede Aufgabe und Situation am besten geeignete Modell auswählen können. Im Gegensatz zu anderen Dieselfahrzeugen, die in Minen eingesetzt werden, wird der LHD-Fahrzeugmotor im Allgemeinen über lange Zeiträume mit voller Leistung betrieben, wodurch große Mengen an Rauch und Abgasen erzeugt werden. Ein Belüftungssystem, das diese Dämpfe verdünnen und abführen kann, ist für die Einhaltung akzeptabler Atmungsstandards im Ladebereich unerlässlich.

Unterirdischer Transport

Das in Strossen, die entlang eines Erzkörpers verteilt sind, gewonnene Erz wird zu einer Erzdeponie transportiert, die sich in der Nähe des Förderschachts befindet. Für längere seitliche Transfers sind spezielle Transportebenen vorbereitet; Sie verfügen üblicherweise über Gleisanlagen mit Zügen für den Erztransport. Die Schiene hat sich als effizientes Transportsystem erwiesen, das größere Mengen über längere Strecken mit Elektrolokomotiven transportiert, die die unterirdische Atmosphäre nicht kontaminieren wie dieselbetriebene Lastwagen, die in schienenlosen Bergwerken eingesetzt werden.

Umgang mit Erz

Auf seinem Weg von den Strossen zum Förderschacht passiert das Erz mehrere Stationen mit unterschiedlichen Fördertechniken.

Die Slusher verwendet einen Schürfkübel, um Erz von der Strosse zum Erzpass zu ziehen. Es ist mit rotierenden Trommeln, Drähten und Riemenscheiben ausgestattet, die so angeordnet sind, dass sie eine hin- und hergehende Kratzroute erzeugen. Der Slusher muss den Stollenboden nicht vorbereiten und kann Erz aus einem groben Misthaufen ziehen.

Die Linkslenker-Fahrzeug, dieselbetrieben und auf Gummireifen fahrend, transportiert das in seiner Schaufel enthaltene Volumen (Größen variieren) von der Halde zum Erzpass.

Die Erz passieren ist eine vertikale oder steil geneigte Öffnung, durch die Gestein aufgrund der Schwerkraft von oberen zu unteren Ebenen fließt. Erzpässe sind manchmal in einer vertikalen Abfolge angeordnet, um Erz von oberen Ebenen zu einem gemeinsamen Lieferpunkt auf der Transportebene zu sammeln.

Die Rutsche ist das Tor am unteren Ende des Erzpasses. Erzpässe enden normalerweise im Gestein in der Nähe des Transportstollens, so dass das Erz beim Öffnen der Rutsche fließen kann, um Autos auf der darunter liegenden Strecke zu füllen.

In der Nähe des Schachtes passieren die Erzzüge a Entsorgungsstation wo die Ladung in a fallen gelassen werden kann Vorratsbehälter, Ein gräulich an der Entsorgungsstation verhindert, dass übergroße Steine ​​in den Behälter fallen. Diese Felsbrocken werden durch Spreng- oder Hydraulikhämmer gespalten; a grober Brecher kann zur weiteren Größenkontrolle unter dem Grizzly installiert werden. Unter dem Vorratsbehälter ist ein Tasche messen die automatisch überprüft, ob das Volumen und Gewicht der Ladung die Kapazitäten der Mulde und des Hebezeugs nicht überschreiten. Wenn ein leerer überspringen, ein Container für die vertikale Reise, kommt bei der an Füllstation, öffnet sich eine Rutsche im Boden der Maßtasche, die den Behälter mit einer geeigneten Ladung füllt. Nach dem Hebezeug hebt die beladene Mulde zum Fördergerüst an die Oberfläche, eine Rutsche öffnet sich, um die Ladung in den Übertagebunker zu entleeren. Das Heben von Skips kann automatisch mit Videoüberwachung betrieben werden, um den Prozess zu überwachen.

 

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Sonntag, März 13 2011 15: 57

Untertägiger Kohlebergbau

Die unterirdische Kohleproduktion begann zunächst mit Zugangstunneln oder Stollen, die von ihren Oberflächenaufschlüssen in Flöze abgebaut wurden. Probleme, die durch unzureichende Transportmittel verursacht wurden, um Kohle an die Oberfläche zu bringen, und durch das zunehmende Risiko, Methantaschen von Kerzen und anderen offenen Flammen zu entzünden, begrenzten jedoch die Tiefe, bis zu der frühe Untertageminen bearbeitet werden konnten.

Die steigende Nachfrage nach Kohle während der Industriellen Revolution gab den Anreiz für Schachtabteufungen, um Zugang zu tieferen Kohlereserven zu erhalten, und Mitte des 1970. Jahrhunderts stammte der weitaus größere Anteil der weltweiten Kohleförderung aus Untertagebetrieben. In den 1980er und 1990er Jahren gab es eine weit verbreitete Entwicklung neuer Kohleabbaukapazitäten an der Oberfläche, insbesondere in Ländern wie den Vereinigten Staaten, Südafrika, Australien und Indien. In den 1990er Jahren führte das erneute Interesse am Untertagebergbau jedoch dazu, dass neue Minen (z. B. in Queensland, Australien) an den tiefsten Stellen ehemaliger Tagebaue erschlossen wurden. Mitte der 45er-Jahre wurden etwa 30 % der weltweit geförderten Steinkohle unter Tage abgebaut. Der tatsächliche Anteil war sehr unterschiedlich und reichte von unter 95 % in Australien und Indien bis zu rund XNUMX % in China. Braun- und Braunkohle werden aus wirtschaftlichen Gründen nur selten unter Tage abgebaut.

Eine Untertagekohlemine besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: einem Produktionsbereich; Kohletransport zum Fuß eines Schachts oder Gefälles; und die Kohle entweder an die Oberfläche zu heben oder zu befördern. Die Produktion umfasst auch die Vorbereitungsarbeiten, die notwendig sind, um den Zugang zu zukünftigen Produktionsbereichen eines Bergwerks zu ermöglichen und stellt somit das höchste persönliche Risiko dar.

Minenentwicklung

Das einfachste Mittel, um auf ein Kohleflöz zuzugreifen, besteht darin, ihm von seinem Oberflächenaufschluss aus zu folgen, eine immer noch weit verbreitete Technik in Gebieten, in denen die darüberliegende Topographie steil ist und die Flöze relativ flach liegen. Ein Beispiel ist das Kohlerevier der Appalachen im Süden von West Virginia in den Vereinigten Staaten. Die tatsächlich im Flöz angewandte Abbaumethode ist an dieser Stelle unerheblich; wichtig ist, dass der zugang kostengünstig und mit minimalem bauaufwand zu erreichen ist. Stollen werden auch häufig in Gebieten des Low-Tech-Kohlebergbaus verwendet, wo die während des Abbaus des Stollens produzierte Kohle verwendet werden kann, um die Erschließungskosten auszugleichen.

Andere Zugangsmöglichkeiten sind Gefälle (oder Rampen) und vertikale Schächte. Die Wahl hängt normalerweise von der Tiefe des Kohleflözes ab, in dem gearbeitet wird: Je tiefer das Flöz, desto teurer ist es, eine abgestufte Rampe zu entwickeln, entlang der Fahrzeuge oder Bandförderer fahren können.

Schachtabteufen, bei dem ein Schacht von der Oberfläche senkrecht nach unten abgebaut wird, ist sowohl kostspielig als auch zeitaufwändig und erfordert eine längere Vorlaufzeit zwischen dem Baubeginn und dem Abbau der ersten Kohle. In Fällen, in denen die Flöze tief liegen, wie in den meisten europäischen Ländern und in China, müssen oft Schächte durch wasserführende Felsen über den Kohleflözen abgeteuft werden. Hier muss mit Spezialtechniken wie Bodenvereisung oder Verpressung verhindert werden, dass Wasser in den Schacht eindringt, der dann mit Stahlringen oder Gussbeton ausgekleidet wird, um eine dauerhafte Abdichtung zu gewährleisten.

Gefälle werden typischerweise verwendet, um auf Flöze zuzugreifen, die für den Tagebau zu tief sind, aber immer noch relativ oberflächennah sind. Im Kohlerevier Mpumalanga (östliches Transvaal) in Südafrika beispielsweise liegen die abbaubaren Flöze in einer Tiefe von nicht mehr als 150 m; In einigen Gebieten werden sie im Tagebau abgebaut, in anderen ist ein Untertageabbau erforderlich. In diesem Fall werden häufig Abstiege verwendet, um den Zugang für Bergbauausrüstung zu ermöglichen und die Bandförderer zu installieren, mit denen die geschnittene Kohle aus der Mine transportiert wird.

Gefälle unterscheiden sich von Stollen dadurch, dass sie normalerweise in Gestein und nicht in Kohle ausgehoben werden (es sei denn, das Flöz fällt mit konstanter Geschwindigkeit ab) und mit einem konstanten Gefälle abgebaut werden, um den Zugang für Fahrzeuge und Förderbänder zu optimieren. Eine Innovation seit den 1970er Jahren ist der Einsatz von Gurtförderern, die in Gefällen laufen, um die Produktion im Tiefbau zu befördern, ein System, das Vorteile gegenüber herkömmlichen Schachtförderern in Bezug auf Kapazität und Zuverlässigkeit bietet.

Bergbaumethoden

Der Untertage-Kohlebergbau umfasst zwei Hauptverfahren, von denen sich viele Variationen entwickelt haben, um die Bergbaubedingungen in einzelnen Betrieben anzugehen. Bei der Extraktion von Räumen und Säulen werden Tunnel (oder Straßen) in einem regelmäßigen Raster abgebaut, wobei häufig erhebliche Säulen für die langfristige Unterstützung des Daches zurückbleiben. Im Strebbau werden große Teile eines Kohleflözes vollständig abgebaut, wodurch das Dachgestein in das abgebaute Gebiet einstürzt.

Room-and-Pillar-Mining

Der Kammer- und Pfeilerbergbau ist das älteste untertägige Kohlebergbausystem und das erste, das das Konzept der regelmäßigen Dachunterstützung zum Schutz der Bergarbeiter anwendet. Der Name Room-and-Pillar-Mining leitet sich von den Kohlesäulen ab, die auf einem regulären Netz zurückgelassen werden, um sie bereitzustellen in situ Unterstützung für das Dach. Es wurde zu einem hochproduktiven, mechanisierten Verfahren entwickelt, das in einigen Ländern einen erheblichen Teil der gesamten Untertageproduktion ausmacht. Beispielsweise stammen 60 % der Untertage-Kohleförderung in den Vereinigten Staaten aus Raum-und-Pfeiler-Bergwerken. In Bezug auf den Umfang haben einige Minen in Südafrika Kapazitäten von mehr als 10 Millionen Tonnen pro Jahr aus Operationen mit mehreren Produktionsabschnitten in Flözen mit einer Mächtigkeit von bis zu 6 m installiert. Im Gegensatz dazu sind viele Room-and-Pillar-Minen in den Vereinigten Staaten klein und arbeiten in Flözdicken von nur 1 m, mit der Möglichkeit, die Produktion je nach Marktbedingungen schnell zu stoppen und wieder aufzunehmen.

Raum-und-Pfeiler-Bergbau wird typischerweise in flacheren Flözen verwendet, wo der Druck, der durch überlagernde Felsen auf die Stützpfeiler ausgeübt wird, nicht übermäßig ist. Das System hat zwei entscheidende Vorteile gegenüber dem Strebabbau: seine Flexibilität und inhärente Sicherheit. Sein Hauptnachteil besteht darin, dass die Gewinnung der Kohleressource nur teilweise erfolgt, wobei die genaue Menge von Faktoren wie der Tiefe des Flözes unter der Oberfläche und seiner Mächtigkeit abhängt. Rückgewinnungen von bis zu 60 % sind möglich. Eine Gewinnung von neunzig Prozent ist möglich, wenn in einer zweiten Phase des Extraktionsprozesses Pfeiler abgebaut werden.

Das System ist auch in der Lage, verschiedene technische Raffinessen zu erreichen, die von arbeitsintensiven Techniken (wie dem „Korbbergbau“, bei dem die meisten Abbauschritte, einschließlich des Kohletransports, manuell erfolgen) bis hin zu hochmechanisierten Techniken reichen. Kohle kann von der Tunnelbrust durch den Einsatz von Sprengstoffen oder kontinuierlichen Abbaumaschinen abgebaut werden. Fahrzeuge oder mobile Bandförderer sorgen für den mechanisierten Kohletransport. Dachanker und Metall- oder Holzumreifungen werden verwendet, um das Fahrbahndach und die Kreuzungen zwischen Fahrbahnen zu stützen, wo die offene Spannweite größer ist.

Ein Continuous Miner, der einen auf Raupenketten montierten Schneidkopf und ein Kohleladesystem umfasst, wiegt typischerweise zwischen 50 und 100 Tonnen, abhängig von der Arbeitshöhe, in der er arbeiten soll, der installierten Leistung und der erforderlichen Schnittbreite. Einige sind mit bordeigenen Felsanker-Installationsmaschinen ausgestattet, die gleichzeitig mit dem Kohleschneiden eine Dachabstützung bieten; in anderen Fällen werden separate Continuous Miner- und Roofbolter-Maschinen nacheinander verwendet.

Kohletransporter können über ein Versorgungskabel mit Strom versorgt werden oder batterie- oder dieselmotorbetrieben sein. Letzteres bietet eine größere Flexibilität. Kohle wird von der Rückseite des Continuous Miners in das Fahrzeug geladen, das dann eine Nutzlast, typischerweise zwischen 5 und 20 Tonnen, über eine kurze Strecke zu einem Aufgabetrichter für das Hauptbandfördersystem transportiert. Ein Brecher kann im Trichteraufgeber enthalten sein, um übergroße Kohle oder Gestein zu zerkleinern, die Rutschen blockieren oder Förderbänder im weiteren Verlauf des Transportsystems beschädigen könnten.

Eine Alternative zum Fahrzeugtransport ist das Continuous-Haulage-System, ein auf Raupen montierter, flexibler Sektionsförderer, der geschnittene Kohle direkt vom Continuous Miner zum Trichter transportiert. Diese bieten Vorteile in Bezug auf die Sicherheit des Personals und die Produktionskapazität, und ihre Verwendung wird aus den gleichen Gründen auf Ausbausysteme für Strebbaustellen ausgeweitet.

Strecken werden bis zu Breiten von 6.0 m abgebaut, normalerweise die volle Höhe des Flözes. Säulengrößen hängen von der Tiefe unter der Oberfläche ab; Quadratische 15.0-m-Pfeiler auf 21.0-m-Zentren wären repräsentativ für das Pfeilerdesign für eine flache Mine mit niedrigem Flöz.

Strebbau

Longwall Mining wird weithin als eine Entwicklung des 200. Jahrhunderts wahrgenommen; Es wird jedoch angenommen, dass das Konzept über 1950 Jahre früher entwickelt wurde. Der Hauptfortschritt besteht darin, dass frühere Operationen hauptsächlich manuell erfolgten, während der Grad der Mechanisierung seit den XNUMXer Jahren so weit gestiegen ist, dass ein Streb heute eine hochproduktive Einheit ist, die von einer sehr kleinen Mannschaft von Arbeitern bedient werden kann.

Longwalling hat gegenüber dem Room-and-Pillar-Mining einen entscheidenden Vorteil: Es kann eine vollständige Gewinnung des Paneels in einem Durchgang erreichen und einen höheren Gesamtanteil der gesamten Kohleressource gewinnen. Das Verfahren ist jedoch relativ unflexibel und erfordert sowohl eine große abbaubare Ressource als auch garantierte Verkäufe, um rentabel zu sein, da mit der Entwicklung und Ausstattung eines modernen Strebs hohe Kapitalkosten verbunden sind (in einigen Fällen über 20 Millionen US-Dollar).

Während in der Vergangenheit einzelne Bergwerke oft gleichzeitig mehrere Strebanlagen betrieben (in Ländern wie Polen teilweise über zehn pro Bergwerk), geht der aktuelle Trend hin zur Zusammenlegung der Abbaukapazitäten in weniger, hochleistungsfähige Einheiten. Die Vorteile davon sind verringerte Arbeitsanforderungen und die Notwendigkeit einer weniger umfangreichen unterirdischen Infrastrukturentwicklung und -wartung.

Beim Strebabbau wird das Dach beim Abbau des Flözes absichtlich eingestürzt; nur wichtige Zugangswege im Untergrund sind durch Stützpfeiler geschützt. Die Dachsteuerung wird auf einem Streb durch zwei- oder vierbeinige hydraulische Stützen bereitgestellt, die die unmittelbare Last des darüber liegenden Daches aufnehmen, ihre teilweise Verteilung auf den nicht abgebauten Streb und die Pfeiler auf beiden Seiten der Platte ermöglichen und die Strebausrüstung schützen und Personal vom eingestürzten Dach hinter der Stützlinie. Die Kohle wird von einem elektrisch betriebenen Walzenschneider geschnitten, der normalerweise mit zwei Kohleschneidtrommeln ausgestattet ist und bei jedem Durchgang einen bis zu 1.1 m dicken Kohlestreifen aus der Strebwand abbaut. Der Walzenlader fährt mit und lädt die geschnittene Kohle auf einen gepanzerten Förderer, der sich nach jedem Schnitt durch sequentielle Bewegung der Strebstützen vorwärts schlängelt.

Am Strebende wird die geschnittene Kohle an ein Förderband zum Transport an die Oberfläche übergeben. In einer vorrückenden Strebung muss der Gürtel mit zunehmender Entfernung vom Strebstartpunkt regelmäßig verlängert werden, während beim Rückzugsstreb das Gegenteil gilt.

In den letzten 40 Jahren wurden sowohl die Länge des abgebauten Strebs als auch die Länge der einzelnen Strebplatten (der Kohleblock, durch den der Streb verläuft) erheblich verlängert. Zur Veranschaulichung: In den Vereinigten Staaten stieg die durchschnittliche Streblänge von 150 m im Jahr 1980 auf 227 m im Jahr 1993. In Deutschland lag der Durchschnitt Mitte der 1990er Jahre bei 270 m, und Streblängen von über 300 m sind in Planung. Sowohl im Vereinigten Königreich als auch in Polen werden bis zu 300 m lange Strebflächen abgebaut. Die Plattenlängen werden größtenteils durch geologische Bedingungen wie Verwerfungen oder durch Minengrenzen bestimmt, betragen aber jetzt unter guten Bedingungen durchgehend über 2.5 km. In den USA wird die Möglichkeit von bis zu 6.7 km langen Panels diskutiert.

Rückzugsbergbau entwickelt sich zum Industriestandard, obwohl er höhere Anfangsinvestitionen in den Straßenausbau bis zum weitesten Ausmaß jeder Platte erfordert, bevor der Strebbau beginnen kann. Wo möglich, werden Straßen jetzt im Flöz abgebaut, wobei kontinuierliche Bergleute verwendet werden, wobei die Felsbolzenunterstützung die zuvor verwendeten Stahlbögen und Fachwerkträger ersetzt, um den darüber liegenden Felsen eine positive Unterstützung zu bieten, anstatt passiv auf Felsbewegungen zu reagieren. Es ist jedoch in seiner Anwendbarkeit auf kompetente Dachfelsen beschränkt.

Sicherheitshinweise

Statistiken der IAO (1994) weisen auf große geografische Unterschiede in der Zahl der Todesfälle im Kohlebergbau hin, obwohl diese Daten das Niveau der Bergbauentwicklung und die Zahl der Beschäftigten von Land zu Land berücksichtigen müssen. In vielen Industrieländern haben sich die Bedingungen verbessert.

Größere Zwischenfälle im Bergbau sind heute relativ selten, da sich die technischen Standards verbessert haben und Materialien wie Förderbänder und unter Tage verwendete Hydraulikflüssigkeiten feuerfest sind. Dennoch bleibt die Möglichkeit von Zwischenfällen, die Personen- oder Sachschäden verursachen können. Methangas- und Kohlenstaubexplosionen ereignen sich trotz stark verbesserter Belüftungspraktiken immer noch, und Dacheinstürze sind weltweit für die Mehrzahl der schweren Unfälle verantwortlich. Brände, entweder an Geräten oder durch Selbstentzündung, stellen eine besondere Gefahr dar.

Betrachtet man die beiden Extreme, den arbeitsintensiven und den hochmechanisierten Bergbau, so gibt es auch große Unterschiede sowohl in der Unfallhäufigkeit als auch in der Art der beteiligten Zwischenfälle. Arbeiter, die in einem kleinen manuellen Bergwerk beschäftigt sind, erleiden mit größerer Wahrscheinlichkeit Verletzungen durch Herunterfallen von Steinen oder Kohle von der Fahrbahndecke oder den Seitenwänden. Sie riskieren auch eine stärkere Exposition gegenüber Staub und brennbaren Gasen, wenn die Belüftungssysteme unzureichend sind.

Sowohl der Kammer-und-Pfeiler-Abbau als auch die Erschließung von Fahrbahnen für den Zugang zu den Strebplatten erfordern eine Unterstützung der Decken- und Seitenwandfelsen. Die Art und Dichte der Stützung variiert unter anderem je nach Flözdicke, Beschaffenheit der darüber liegenden Gesteine ​​und Tiefe des Flözes. Der gefährlichste Ort in jeder Mine ist unter einem nicht unterstützten Dach, und die meisten Länder legen strenge gesetzliche Beschränkungen für die Länge der Straße fest, die entwickelt werden darf, bevor die Unterstützung installiert wird. Die Bergung von Pfeilern bei Arbeiten mit Räumen und Pfeilern birgt besondere Gefahren durch die Möglichkeit eines plötzlichen Dacheinsturzes und muss sorgfältig geplant werden, um ein erhöhtes Risiko für Arbeiter zu vermeiden.

Moderne Hochleistungsstrebe erfordern ein Team von sechs bis acht Bedienern, sodass die Anzahl der Personen, die potenziellen Gefahren ausgesetzt sind, deutlich reduziert wird. Staub, der durch den Strebfräser erzeugt wird, ist ein großes Problem. Das Schneiden von Kohle ist daher manchmal auf eine Richtung entlang der Strebfläche beschränkt, um den Belüftungsstrom zu nutzen, um Staub von den Arbeitern der Walzenschere wegzubefördern. Die Hitze, die von immer leistungsstärkeren elektrischen Maschinen in den Grenzen des Strebs erzeugt wird, hat auch möglicherweise schädliche Auswirkungen auf die Strebarbeiter, insbesondere wenn die Minen tiefer werden.

Auch die Geschwindigkeit, mit der Schermaschinen im Streb arbeiten, nimmt zu. Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 45 m/min werden Ende der 1990er Jahre aktiv erwogen. Die physische Fähigkeit der Arbeiter, mit dem Kohleschneider Schritt zu halten, der sich wiederholt über eine 300 m lange Wand für eine volle Arbeitsschicht bewegt, ist zweifelhaft, und die Erhöhung der Walzengeschwindigkeit ist daher ein wichtiger Anreiz für die breitere Einführung von Automatisierungssystemen, für die Bergleute tätig werden würden als Monitore statt als praktische Operatoren.

Die Bergung von Strebausrüstung und ihre Verbringung an eine neue Baustelle birgt einzigartige Gefahren für Arbeiter. Zur Sicherung des Strebdachs und der Strebkohle wurden innovative Methoden entwickelt, um das Risiko von Steinschlägen während des Überführungsvorgangs zu minimieren. Allerdings sind die einzelnen Maschinenteile extrem schwer (über 20 Tonnen für eine große Strebstütze und deutlich mehr für einen Walzenlader), und trotz des Einsatzes speziell konstruierter Transporter bleibt die Gefahr von Personenquetschungen oder Hebeverletzungen während der Strebbergung .

 

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Sonntag, März 13 2011 16: 03

Surface-Mining-Methoden

Minenentwicklung

Grubenplanung und Layout

Das gesamtwirtschaftliche Ziel im Tagebau ist es, die geringste Menge an Material zu entfernen und gleichzeitig die größte Kapitalrendite zu erzielen, indem das marktfähigste Mineralprodukt verarbeitet wird. Je höher der Gehalt des Mineralvorkommens, desto höher der Wert. Um die Kapitalinvestitionen zu minimieren und gleichzeitig auf das wertvollste Material innerhalb einer Minerallagerstätte zuzugreifen, wird ein Minenplan entwickelt, der genau beschreibt, wie der Erzkörper extrahiert und verarbeitet wird. Da viele Erzlagerstätten keine einheitliche Form haben, gehen dem Minenplan umfangreiche Erkundungsbohrungen voraus, um die Geologie und Position des Erzkörpers zu profilieren. Die Größe des Mineralvorkommens bestimmt die Größe und das Layout der Mine. Das Layout einer Tagebaumine wird durch die Mineralogie und Geologie des Gebiets bestimmt. Die Form der meisten Tagebauminen nähert sich einem Kegel an, spiegelt aber immer die Form der erschlossenen Minerallagerstätte wider. Tagebauminen bestehen aus einer Reihe von konzentrischen Leisten oder Bänken, die durch Zufahrts- und Transportstraßen halbiert werden, die vom Rand der Grube spiralförmig oder im Zickzack nach unten zum Boden führen. Unabhängig von der Größe enthält der Minenplan Bestimmungen für die Grubenerschließung, die Infrastruktur (z. B. Lagerung, Büros und Wartung), den Transport, die Ausrüstung, die Abbauverhältnisse und -raten. Abbauraten und -verhältnisse beeinflussen die Lebensdauer der Mine, die durch Erschöpfung des Erzkörpers oder Realisierung einer wirtschaftlichen Grenze definiert ist.

Moderne Tagebauminen variieren in ihrer Größe von kleinen privat betriebenen Unternehmen, die ein paar hundert Tonnen Erz pro Tag verarbeiten, bis hin zu ausgedehnten Industriekomplexen, die von Regierungen und multinationalen Unternehmen betrieben werden, die mehr als eine Million Tonnen Material pro Tag abbauen. Die größten Betriebe können viele Quadratkilometer umfassen.

Abraum abtragen

Abraum ist Abfallgestein, das aus konsolidiertem und nicht konsolidiertem Material besteht, das entfernt werden muss, um den darunter liegenden Erzkörper freizulegen. Es ist wünschenswert, so wenig Abraum wie möglich zu entfernen, um Zugang zu dem interessierenden Erz zu erhalten, aber ein größeres Volumen an Abfallgestein wird ausgehoben, wenn die Minerallagerstätte tief ist. Die meisten Abbautechniken sind zyklisch mit Unterbrechungen in den Abbau- (Bohren, Sprengen und Verladen) und Abbauphasen (Transport). Dies gilt insbesondere für Hartgesteinsabraum, der zuerst gebohrt und gesprengt werden muss. Eine Ausnahme von diesem zyklischen Effekt bilden Schwimmbagger, die im hydraulischen Tagebau und einige Arten des Lockermaterialabbaus mit Schaufelradbaggern eingesetzt werden. Der Bruchteil von Abfallgestein zu ausgehobenem Erz wird als Abraumverhältnis definiert. Abraumverhältnisse von 2:1 bis 4:1 sind in großen Bergbaubetrieben keine Seltenheit. Verhältnisse über 6:1 sind je nach Rohstoff tendenziell weniger wirtschaftlich. Einmal entfernt, kann Abraum für den Straßen- und Abraumbau verwendet werden oder kann als Auffüllschutt einen kommerziellen Wert außerhalb des Bergbaus haben.

Auswahl der Bergbauausrüstung

Die Auswahl der Abbauausrüstung ist eine Funktion des Abbauplans. Zu den Faktoren, die bei der Auswahl der Minenausrüstung berücksichtigt werden, gehören unter anderem die Topographie der Grube und der Umgebung, die abzubauende Erzmenge, die Geschwindigkeit und Entfernung, die das Erz zur Verarbeitung transportiert werden muss, und die geschätzte Minenlebensdauer. Im Allgemeinen verlassen sich die meisten modernen Tagebaubetriebe auf mobile Bohrgeräte, Hydraulikbagger, Frontlader, Schürfkübel und Transporter, um Erz zu extrahieren und die Erzverarbeitung einzuleiten. Je größer der Minenbetrieb ist, desto größer ist die Kapazität der Ausrüstung, die zur Aufrechterhaltung des Minenplans erforderlich ist.

Die Ausrüstung ist im Allgemeinen die größte verfügbare, um der Wirtschaftlichkeit der Skalierung von Tagebauen gerecht zu werden, wobei berücksichtigt wird, dass die Kapazitäten der Ausrüstung angepasst werden. Beispielsweise kann ein kleiner Frontlader einen großen Transporter füllen, aber die Anpassung ist nicht effizient. In ähnlicher Weise kann eine große Schaufel kleinere Lastwagen beladen, erfordert jedoch, dass die Lastwagen ihre Zykluszeiten verkürzen, und optimiert nicht die Nutzung der Schaufel, da ein Schaufellöffel genug Erz für mehr als einen Lastwagen enthalten kann. Die Sicherheit kann beeinträchtigt werden, wenn versucht wird, nur die Hälfte einer Schaufel zu laden, oder wenn ein Lastwagen überladen ist. Außerdem muss der Umfang der ausgewählten Ausrüstung mit den verfügbaren Wartungseinrichtungen übereinstimmen. Große Geräte werden häufig dort gewartet, wo sie aufgrund der logistischen Schwierigkeiten, die mit dem Transport zu etablierten Wartungseinrichtungen verbunden sind, versagen. Wenn möglich, sind die Wartungseinrichtungen der Mine so ausgelegt, dass sie dem Umfang und der Menge der Minenausrüstung Rechnung tragen. Wenn neue größere Ausrüstung in den Minenplan aufgenommen wird, muss daher auch die unterstützende Infrastruktur, einschließlich der Größe und Qualität von Transportwegen, Werkzeugen und Wartungseinrichtungen, berücksichtigt werden.

Konventionelle Methoden des Surface Mining

Tagebau und Tagebau sind die beiden Hauptkategorien des Tagebaus, auf die mehr als 90 % der weltweiten Tagebauproduktion entfallen. Die Hauptunterschiede zwischen diesen Abbaumethoden sind die Lage des Erzkörpers und die Art der mechanischen Gewinnung. Beim Lockergesteinabbau ist der Prozess im Wesentlichen kontinuierlich, wobei die Extraktions- und Transportschritte in Reihe ablaufen. Der Abbau von Festgestein erfordert einen diskontinuierlichen Prozess des Bohrens und Sprengens vor den Lade- und Transportphasen. Tagebau (oder Tagebau-)Techniken beziehen sich auf die Gewinnung von oberflächennahen und relativ flachen oder tafelförmigen Erzkörpern und Mineralflözen. Es verwendet eine Vielzahl verschiedener Arten von Ausrüstung, darunter Schaufeln, Lastwagen, Schleppleinen, Schaufelradbagger und Schürfkübel. Die meisten Tagebaue verarbeiten nichtharte Gesteinsvorkommen. Kohle ist der häufigste Rohstoff, der im Tagebau aus Oberflächenflözen abgebaut wird. Im Gegensatz, Tagebau wird verwendet, um Hartgesteinserz zu entfernen, das in tiefen Flözen verbreitet und/oder lokalisiert ist, und ist typischerweise auf die Extraktion durch Schaufel- und LKW-Ausrüstung beschränkt. Viele Metalle werden im Tagebau abgebaut: Gold, Silber und Kupfer, um nur einige zu nennen.

Steinbruch ist ein Begriff, der verwendet wird, um eine spezielle Tagebautechnik zu beschreiben, bei der festes Gestein mit einem hohen Grad an Verfestigung und Dichte aus lokalisierten Lagerstätten gewonnen wird. Abgebaute Materialien werden entweder zerkleinert und gebrochen, um Zuschlagstoffe oder Bausteine ​​wie Dolomit und Kalkstein herzustellen, oder mit anderen Chemikalien kombiniert, um Zement und Kalk herzustellen. Baumaterialien werden aus Steinbrüchen hergestellt, die sich in unmittelbarer Nähe des Ortes der Materialverwendung befinden, um die Transportkosten zu senken. Natursteine ​​wie Steinplatten, Granit, Kalkstein, Marmor, Sandstein und Schiefer stellen eine zweite Klasse von Abbaumaterialien dar. Natursteinbrüche befinden sich in Gebieten mit den gewünschten mineralischen Eigenschaften, die geografisch abgelegen sein können oder nicht und einen Transport zu den Verbrauchermärkten erfordern.

Viele Erzvorkommen sind zu diffus und unregelmäßig oder zu klein oder tief, um im Tagebau oder im Tagebau abgebaut zu werden, und müssen durch den eher chirurgischen Ansatz des Untertagebaus abgebaut werden. Um zu bestimmen, wann der Tagebau anwendbar ist, müssen eine Reihe von Faktoren berücksichtigt werden, darunter das Gelände und die Höhe des Standorts und der Region, seine Abgeschiedenheit, das Klima, die Infrastruktur wie Straßen, die Strom- und Wasserversorgung, behördliche und ökologische Anforderungen sowie das Gefälle Stabilität, Abraumbeseitigung und Produkttransport, unter anderem.

Gelände und Höhe: Topographie und Höhe spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Definition der Machbarkeit und des Umfangs eines Bergbauprojekts. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Erhebung und rauer das Gelände, desto schwieriger dürften die Minenerschließung und -produktion sein. Ein Mineral mit höherem Gehalt an einem unzugänglichen Bergort kann weniger effizient abgebaut werden als ein Erz mit niedrigerem Gehalt an einem flachen Ort. Minen, die sich in tieferen Lagen befinden, haben im Allgemeinen weniger wetterbedingte Probleme bei der Exploration, Erschließung und Produktion von Minen. Topographie und Lage beeinflussen somit die Abbaumethode sowie die wirtschaftliche Machbarkeit.

Die Entscheidung zur Erschließung einer Mine erfolgt, nachdem die Exploration die Erzlagerstätte charakterisiert hat und Machbarkeitsstudien die Optionen für die Mineralgewinnung und -verarbeitung definiert haben. Informationen, die für die Erstellung eines Entwicklungsplans erforderlich sind, können Form, Größe und Gehalt der Mineralien im Erzkörper, das Gesamtvolumen oder die Tonnage des Materials einschließlich des Abraums und andere Faktoren wie Hydrologie und Zugang zu einer Quelle für Prozesswasser und Verfügbarkeit umfassen und Energiequelle, Lagerstätten für Abfallgestein, Transportanforderungen und Infrastrukturmerkmale, einschließlich der Lage von Bevölkerungszentren zur Unterstützung der Arbeitskräfte oder der Notwendigkeit, ein Stadtgebiet zu entwickeln.

Transportanforderungen können Straßen, Autobahnen, Pipelines, Flughäfen, Eisenbahnen, Wasserstraßen und Häfen umfassen. Für Tagebaue sind im Allgemeinen große Landflächen erforderlich, die möglicherweise keine vorhandene Infrastruktur aufweisen. In solchen Fällen müssen zuerst Straßen, Versorgungseinrichtungen und Unterbringungsmöglichkeiten geschaffen werden. Die Grube würde in Verbindung mit anderen Verarbeitungselementen wie Abfallgesteinslagerbereichen, Brechern, Konzentratoren, Hütten und Raffinerien entwickelt, je nach erforderlichem Integrationsgrad. Aufgrund der großen Menge an Kapital, die zur Finanzierung dieser Operationen erforderlich ist, kann die Erschließung in Phasen durchgeführt werden, um das frühestmögliche verkaufs- oder mietbare Mineral zu nutzen, um zur Finanzierung des Rests der Erschließung beizutragen.

Produktion und Ausrüstung

Bohren und Sprengen

Mechanisches Bohren und Sprengen sind die ersten Schritte bei der Erzgewinnung aus den meisten erschlossenen Tagebauminen und die am weitesten verbreitete Methode zur Entfernung von Deckschichten aus Hartgestein. Während es viele mechanische Geräte gibt, die in der Lage sind, hartes Gestein zu lösen, sind Sprengstoffe die bevorzugte Methode, da derzeit kein mechanisches Gerät die Brechkapazität der in Sprengladungen enthaltenen Energie erreichen kann. Ein häufig verwendeter Hartgesteinsprengstoff ist Ammoniumnitrat. Die Bohrausrüstung wird auf der Grundlage der Art des Erzes und der Geschwindigkeit und Tiefe der Löcher ausgewählt, die erforderlich sind, um eine bestimmte Tonnage Erz pro Tag zu brechen. Beispielsweise werden beim Abbau einer 15 m langen Erzbank je nach Länge der abzubauenden Bank im Allgemeinen 60 oder mehr Löcher 15 m hinter der aktuellen Schlackenwand gebohrt. Dies muss mit genügend Vorlaufzeit erfolgen, um die Standortvorbereitung für nachfolgende Lade- und Transportaktivitäten zu ermöglichen.

Laden

Surface Mining wird heute in der Regel mit Löffelbaggern, Frontladern oder Hydraulikbaggern durchgeführt. Im Tagebau werden Ladeeinrichtungen mit Transportfahrzeugen kombiniert, die in drei bis fünf Zyklen oder Schaufeldurchgängen beladen werden können; jedoch bestimmen verschiedene Faktoren die Präferenz des Ladehilfsmittels. Bei scharfem Gestein und/oder hartem Graben und/oder nassem Klima sind Raupenschaufeln vorzuziehen. Im Gegensatz dazu haben gummibereifte Lader viel niedrigere Kapitalkosten und werden zum Laden von Material bevorzugt, das ein geringes Volumen hat und leicht zu graben ist. Darüber hinaus sind Lader sehr mobil und gut geeignet für Bergbauszenarien, die schnelle Bewegungen von einem Gebiet zum anderen erfordern, oder für Erzmischungsanforderungen. Lader werden auch häufig zum Laden, Transportieren und Entladen von Material in Brecher aus Mischmaterialhaufen, die in der Nähe von Brechern durch Transportlastwagen abgelagert werden, verwendet.

Hydraulikbagger und Seilbagger haben ähnliche Vorteile und Einschränkungen. Hydraulikbagger werden zum Graben von hartem Gestein nicht bevorzugt, und Seilbagger sind im Allgemeinen in größeren Größen erhältlich. Daher sind große Seilbagger mit Nutzlasten von etwa 50 Kubikmeter und mehr die bevorzugte Ausrüstung in Bergwerken, wo die Produktion 200,000 Tonnen pro Tag übersteigt. Hydraulische Bagger sind an der Abbauwand vielseitiger und ermöglichen eine bessere Kontrolle des Bedieners, um wahlweise von der unteren oder oberen Hälfte der Abbauwand zu laden. Dieser Vorteil ist hilfreich, wenn eine Trennung von Abfall und Erz an der Ladezone erreicht werden kann, wodurch die Erzqualität, die transportiert und verarbeitet wird, maximiert wird.

Schleppen

Der Transport in Tagebau- und Tagebaubetrieben wird am häufigsten durch Lastkraftwagen durchgeführt. Die Rolle von Transportlastwagen in vielen Tagebauen beschränkt sich auf das Hin- und Herfahren zwischen der Ladezone und dem Übergabepunkt, wie beispielsweise einer Brechstation in der Grube oder einem Fördersystem. Transportlastwagen werden aufgrund ihrer Betriebsflexibilität im Vergleich zu Eisenbahnen bevorzugt, die bis in die 1960er Jahre die bevorzugte Transportmethode waren. Die Kosten für den Transport von Materialien in Gruben für Metalle und Nichtmetalle an der Oberfläche betragen jedoch im Allgemeinen mehr als 50 % der gesamten Betriebskosten der Mine. Das Brechen in der Grube und das Fördern durch Bandfördersysteme war ein Hauptfaktor bei der Reduzierung der Transportkosten. Technische Entwicklungen bei Muldenkippern wie Dieselmotoren und elektrische Antriebe haben zu Fahrzeugen mit viel größerer Kapazität geführt. Mehrere Hersteller produzieren derzeit Lastwagen mit einer Kapazität von 240 Tonnen, wobei in naher Zukunft Lastwagen mit einer Kapazität von mehr als 310 Tonnen erwartet werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von computergestützten Versandsystemen und globaler Satellitenpositionierungstechnologie, dass Fahrzeuge mit verbesserter Effizienz und Produktivität verfolgt und geplant werden können.

Transportstraßensysteme können Verkehr in einer oder in zwei Richtungen verwenden. Der Verkehr kann entweder auf der linken oder rechten Fahrspur erfolgen. Der Verkehr auf der linken Fahrspur wird häufig bevorzugt, um die Sichtbarkeit der Reifenposition für den Fahrer bei sehr großen Lastkraftwagen zu verbessern. Die Sicherheit wird auch bei Linksverkehr verbessert, indem das Potenzial für Kollisionen auf der Fahrerseite in der Mitte einer Straße verringert wird. Transportstraßenneigungen sind typischerweise auf zwischen 8 und 15 % für Dauertransporte begrenzt und liegen optimalerweise bei etwa 7 bis 8 %. Sicherheit und Entwässerung erfordern, dass lange Gefälle mindestens 45-m-Abschnitte mit einem maximalen Gefälle von 2 % pro 460 m starkem Gefälle umfassen. Straßenbermen (erhöhte Schmutzgrenzen) zwischen Straßen und angrenzenden Ausgrabungen sind Standardsicherheitsmerkmale in Tagebauen. Sie können auch in der Mitte der Straße platziert werden, um den Gegenverkehr zu trennen. Wo Serpentinentransportstraßen vorhanden sind, können am Ende langer steiler Steigungen Fluchtwege mit zunehmender Höhe installiert werden. Straßenrandbarrieren wie Bermen sind Standard und sollten zwischen allen Straßen und angrenzenden Ausgrabungen angeordnet werden. Hochwertige Straßen steigern die maximale Produktivität durch Maximierung sicherer Lkw-Geschwindigkeiten, reduzierte Ausfallzeiten für Wartungsarbeiten und geringere Ermüdung des Fahrers. Die Straßeninstandhaltung von Transport-Lkw trägt durch reduzierten Kraftstoffverbrauch, längere Reifenlebensdauer und reduzierte Reparaturkosten zu reduzierten Betriebskosten bei.

Für den Erztransport über weite Strecken außerhalb des Bergwerks ist der Bahntransport unter besten Bedingungen anderen Transportmethoden überlegen. In der Praxis ist der Schienentransport im Tagebau jedoch seit dem Aufkommen von elektrisch und dieselbetriebenen Lastwagen nicht mehr weit verbreitet. Der Schienentransport wurde ersetzt, um von der größeren Vielseitigkeit und Flexibilität von Transportfahrzeugen und Fördersystemen in der Grube zu profitieren. Eisenbahnen erfordern sehr sanfte Steigungen von 0.5 bis maximal 3 % für Bergauffahrten. Die Kapitalinvestitionen für Eisenbahnmotoren und Gleisanforderungen sind sehr hoch und erfordern eine lange Minenlebensdauer und große Produktionsleistungen, um die Kapitalrendite zu rechtfertigen.

Erzumschlag (Förderung)

Das Brechen und Fördern in der Grube ist eine Methode, die seit ihrer ersten Implementierung Mitte der 1950er Jahre an Popularität gewonnen hat. Die Platzierung eines semimobilen Brechers in der Grube mit anschließendem Transport aus der Grube durch ein Fördersystem hat zu erheblichen Produktionsvorteilen und Kosteneinsparungen gegenüber dem herkömmlichen Fahrzeugtransport geführt. Kostenintensiver Transportstraßenbau und -wartung werden reduziert und Arbeitskosten, die mit dem Transportlastwagenbetrieb und der Lastwagenwartung und dem Kraftstoff verbunden sind, werden minimiert.

Der Zweck des In-Pit-Brechersystems besteht hauptsächlich darin, den Transport von Erz mit einem Förderband zu ermöglichen. In-Pit-Brechersysteme können von festen Anlagen bis hin zu vollständig mobilen Einheiten reichen. Üblicherweise werden Brecher jedoch in modularer Form konstruiert, um eine gewisse Mobilität innerhalb der Mine zu ermöglichen. Brecher könnten alle ein bis zehn Jahre verlegt werden; Abhängig von der Größe und Komplexität der Einheit und der Umzugsentfernung kann es Stunden, Tage oder Monate dauern, bis der Umzug abgeschlossen ist.

Zu den Vorteilen von Förderern gegenüber Muldenkippern gehören sofortiges Starten, automatischer und kontinuierlicher Betrieb und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit mit einer Verfügbarkeit von bis zu 90 bis 95 %. Sie werden in der Regel nicht durch schlechtes Wetter beeinträchtigt. Förderer haben im Vergleich zu Lastkraftwagen auch einen viel geringeren Arbeitsaufwand; Der Betrieb und die Wartung einer LKW-Flotte erfordern möglicherweise zehnmal so viele Besatzungsmitglieder wie ein Fördersystem mit gleicher Kapazität. Außerdem können Förderbänder mit Steigungen von bis zu 30 % betrieben werden, während die maximale Steigung für LKWs im Allgemeinen 10 % beträgt. Die Verwendung steilerer Steigungen verringert die Notwendigkeit, minderwertiges Abraummaterial zu entfernen, und kann die Notwendigkeit verringern, teure Transportstraßen zu errichten. Fördersysteme sind in vielen Tagebau-Kohlebetrieben auch in Schaufelradbagger integriert, wodurch Transport-LKWs überflüssig werden.

Solution-Mining-Methoden

Lösungsbergbau, die gebräuchlichste von zwei Arten des wässrigen Bergbaus, wird eingesetzt, um lösliches Erz zu extrahieren, wo herkömmliche Bergbaumethoden weniger effizient und/oder weniger wirtschaftlich sind. Diese Technik, die auch als Auslaugen oder Oberflächenauslaugen bekannt ist, kann eine primäre Abbaumethode sein, wie beim Gold- und Silberlaugenabbau, oder sie kann die herkömmlichen pyrometallurgischen Schritte des Schmelzens und Raffinierens ergänzen, wie im Fall des Auslaugens von minderwertigen Kupferoxiderzen .


Umweltaspekte des Tagebaus

Die erheblichen Umweltauswirkungen von Tagebauen ziehen die Aufmerksamkeit auf sich, wo auch immer die Minen liegen. Geländeveränderungen, Zerstörung der Pflanzenwelt und negative Auswirkungen auf einheimische Tiere sind unvermeidliche Folgen des Tagebaus. Die Kontamination von Oberflächen- und Grundwasser bereitet häufig Probleme, insbesondere bei der Verwendung von Auslaugmitteln im Lösungsbergbau und dem Abfluss aus dem hydraulischen Bergbau.

Dank der zunehmenden Aufmerksamkeit von Umweltschützern auf der ganzen Welt und dem Einsatz von Flugzeugen und Luftaufnahmen können Bergbauunternehmen nicht mehr „graben und rennen“, wenn die Gewinnung des gewünschten Erzes abgeschlossen ist. Gesetze und Vorschriften wurden in den meisten entwickelten Ländern erlassen und werden durch die Aktivitäten internationaler Organisationen dort vorangetrieben, wo sie noch nicht existieren. Sie etablieren ein Umweltmanagementprogramm als integralen Bestandteil jedes Bergbauprojekts und schreiben Anforderungen wie vorläufige Umweltverträglichkeitsprüfungen vor; progressive Rehabilitationsprogramme, einschließlich Wiederherstellung von Landkonturen, Wiederaufforstung, Wiederaufforstung einheimischer Fauna, Aufstockung einheimischer Wildtiere und so weiter; sowie begleitende und langfristige Compliance-Audits (UNEP 1991, UN 1992, Environmental Protection Agency (Australia) 1996, ICME 1996). Es ist wichtig, dass dies mehr ist als Angaben in den Unterlagen, die für die erforderlichen staatlichen Lizenzen erforderlich sind. Die Grundprinzipien müssen von den Managern vor Ort akzeptiert und praktiziert und den Arbeitern auf allen Ebenen vermittelt werden.


 

Ungeachtet der Notwendigkeit oder des wirtschaftlichen Vorteils haben alle Oberflächenlösungsverfahren zwei gemeinsame Merkmale: (1) Erz wird auf die übliche Weise abgebaut und dann gelagert; und (2) eine wässrige Lösung wird auf die Oberseite des Erzvorrats aufgebracht, die chemisch mit dem interessierenden Metall reagiert, aus der die resultierende Metallsalzlösung zum Sammeln und Verarbeiten durch den Vorratshaufen geleitet wird. Die Anwendung des Oberflächenlösungsbergbaus hängt vom Volumen, der Metallurgie des/der interessierenden Minerals/Mineralien und dem zugehörigen Wirtsgestein sowie der verfügbaren Fläche und Entwässerung ab, um ausreichend große Laugungshalden zu erschließen, um den Betrieb wirtschaftlich rentabel zu machen.

Die Erschließung von Laugungshalden in einem Tagebau, in dem der Lösungsbergbau die primäre Produktionsmethode ist, ist die gleiche wie bei allen Tagebaubetrieben, mit der Ausnahme, dass das Erz ausschließlich für die Halde und nicht für eine Mühle bestimmt ist. In Minen mit Mahl- und Lösungsverfahren wird Erz in gemahlene und ausgelaugte Teile getrennt. Beispielsweise wird das meiste Kupfersulfiderz gemahlen und durch Schmelzen und Raffinieren zu Kupfer von Marktqualität gereinigt. Kupferoxiderz, das einer pyrometallurgischen Verarbeitung im Allgemeinen nicht zugänglich ist, wird zu Auslaugungsvorgängen geleitet. Sobald die Deponie erschlossen ist, laugt die Lösung das lösliche Metall aus dem umgebenden Gestein mit einer vorhersehbaren Rate, die durch die Konstruktionsparameter der Deponie, die Art und das Volumen der aufgebrachten Lösung sowie die Konzentration und Mineralogie des Metalls in der Deponie gesteuert wird Erz. Die zum Extrahieren des löslichen Metalls verwendete Lösung wird als a bezeichnet auslaugend. Die am häufigsten in diesem Bergbausektor verwendeten Auslaugmittel sind verdünnte Lösungen von alkalischem Natriumcyanid für Gold, saure Schwefelsäure für Kupfer, wässriges Schwefeldioxid für Mangan und Schwefelsäure-Eisensulfat für Uranerze; Das meiste ausgelaugte Uran und die löslichen Salze werden jedoch von gesammelt in-situ Bergbau, bei dem das Auslaugmittel ohne vorherige mechanische Extraktion direkt in den Erzkörper injiziert wird. Diese letztere Technik ermöglicht es, minderwertige Erze zu verarbeiten, ohne das Erz aus der Minerallagerstätte zu extrahieren.

Gesundheits- und Sicherheitsaspekte

Die Gefahren für Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, die mit der mechanischen Gewinnung des Erzes im Lösungsbergbau verbunden sind, ähneln im Wesentlichen denen herkömmlicher Tagebaubetriebe. Eine Ausnahme von dieser Verallgemeinerung ist die Notwendigkeit, dass nicht auslaugendes Erz in der Tagebaugrube einer Primärzerkleinerung unterzogen wird, bevor es zur konventionellen Verarbeitung zu einer Mühle befördert wird, während Erz im Allgemeinen mit einem Lastwagen direkt von der Abbaustelle zur Auslaugungsdeponie transportiert wird Lösungsabbau. Arbeiter im Lösungsbergbau wären daher weniger primären Quetschgefahren wie Staub, Lärm und physischen Gefahren ausgesetzt.

Zu den Hauptursachen für Verletzungen in Tagebauumgebungen gehören Materialhandhabung, Ausrutschen und Stürze, Maschinen, die Verwendung von Handwerkzeugen, Krafttransport und Kontakt mit elektrischen Quellen. Einzigartig für den Lösungsbergbau ist jedoch die potenzielle Exposition gegenüber den chemischen Auslaugmitteln während des Transports, der Auslaugungsfeldaktivitäten und der chemischen und elektrolytischen Verarbeitung. In Tankhäusern für die elektrolytische Metallgewinnung kann es zu Säurenebelexpositionen kommen. Gefahren durch ionisierende Strahlung, die proportional von der Gewinnung zur Konzentration zunehmen, müssen im Uranbergbau angegangen werden.

Hydraulische Bergbaumethoden

Beim hydraulischen Bergbau oder „Hydraulicking“ wird Hochdruckwassersprühstrahl verwendet, um locker verfestigtes oder nicht verfestigtes Material zu einer Aufschlämmung zur Verarbeitung auszuheben. Hydraulische Methoden werden hauptsächlich auf Metall- und Zuschlagstofflagerstätten angewendet, obwohl auch Kohle, Sandstein und Metallmühlenrückstände für diese Methode geeignet sind. Die häufigste und bekannteste Anwendung ist Seifenabbau bei dem Konzentrationen von Metallen wie Gold, Titan, Silber, Zinn und Wolfram aus einer alluvialen Ablagerung (Seifen) ausgewaschen werden. Wasserversorgung und -druck, Hangneigung für den Abfluss, Entfernung von der Minenfront zu den Verarbeitungsanlagen, Grad der Verfestigung des abbaubaren Materials und die Verfügbarkeit von Abfallentsorgungsgebieten sind allesamt primäre Überlegungen bei der Entwicklung eines hydraulischen Bergbaubetriebs. Wie bei anderem Surface Mining ist die Anwendbarkeit standortspezifisch. Zu den inhärenten Vorteilen dieses Methodenabbaus gehören relativ niedrige Betriebskosten und Flexibilität, die sich aus der Verwendung einfacher, robuster und mobiler Geräte ergeben. Infolgedessen entwickeln sich viele Hydraulikbetriebe in abgelegenen Bergbaugebieten, in denen die Infrastrukturanforderungen keine Einschränkung darstellen.

Im Gegensatz zu anderen Arten des Tagebaus verlassen sich hydraulische Techniken auf Wasser als Medium sowohl für den Abbau als auch für die Beförderung des abgebauten Materials („Sluicing“). Hochdruckwassersprays werden von Monitoren oder Wasserkanonen zu einer Seifenbank oder Minerallagerstätte geliefert. Sie zerkleinern Kies und Lockermaterial, das in Sammel- und Aufbereitungsanlagen geschwemmt wird. Der Wasserdruck kann von einem normalen Schwerkraftfluss für sehr lockere feine Materialien bis zu Tausenden von Kilogramm pro Quadratzentimeter für nicht konsolidierte Ablagerungen variieren. Planierraupen und Grader oder andere mobile Aushubgeräte werden manchmal eingesetzt, um den Abbau von stärker verdichteten Materialien zu erleichtern. Historisch und in modernen Kleinbetrieben wird das Sammeln der Aufschlämmung oder des Abflusses mit kleinvolumigen Schleusenkästen und Fängen bewältigt. Betriebe im kommerziellen Maßstab sind auf Pumpen, Eindämmungs- und Absetzbecken sowie Trennanlagen angewiesen, die sehr große Schlammmengen pro Stunde verarbeiten können. Abhängig von der Größe der abzubauenden Lagerstätte kann der Betrieb der Wassermonitore manuell, ferngesteuert oder computergesteuert erfolgen.

Wenn hydraulischer Bergbau unter Wasser stattfindet, wird dies als Baggern bezeichnet. Bei diesem Verfahren extrahiert eine schwimmende Verarbeitungsstation lose Ablagerungen wie Ton, Schlick, Sand, Kies und alle damit verbundenen Mineralien unter Verwendung einer Eimerleine, Schleppleine und/oder untergetauchter Wasserstrahlen. Das abgebaute Material wird hydraulisch oder mechanisch zu einer Waschstation transportiert, die Teil der Baggeranlage sein kann oder mit nachfolgenden Verarbeitungsschritten physisch getrennt sein kann, um die Verarbeitung zu trennen und abzuschließen. Während das Ausbaggern zum Gewinnen von kommerziellen Mineralien und Zuschlagsteinen verwendet wird, ist es am besten als eine Technik bekannt, die zum Reinigen und Vertiefen von Wasserkanälen und Überschwemmungsgebieten verwendet wird.

Gesundheit und Sicherheit

Physikalische Gefahren im hydraulischen Bergbau unterscheiden sich von denen im Tagebau. Aufgrund des minimalen Einsatzes von Bohr-, Spreng-, Transport- und Abbauaktivitäten sind Sicherheitsrisiken meistens mit Hochdruckwassersystemen, manueller Bewegung mobiler Geräte, Näheproblemen im Zusammenhang mit Stromversorgung und Wasser, Näheproblemen im Zusammenhang mit dem Einsturz des Abbau- und Instandhaltungstätigkeiten. Zu den Gesundheitsgefahren gehören in erster Linie Lärm und Stäube sowie ergonomische Gefahren im Zusammenhang mit der Handhabung von Geräten. Die Staubbelastung ist aufgrund der Verwendung von Wasser als Abbaumedium im Allgemeinen weniger problematisch als im traditionellen Tagebau. Wartungstätigkeiten wie unkontrolliertes Schweißen können ebenfalls zur Exposition der Arbeitnehmer beitragen.

 

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Die geologischen Merkmale des Tagebaus, die ihn von anderen Tagebauen unterscheiden, sind die Art der Formation und ihr relativ geringer Wert, was oft erfordert, dass Tagebau-Kohlebergwerke große Mengen an Abraum über ein großes Gebiet bewegen (d. h. es hat ein hohes Abraumverhältnis). ). Infolgedessen haben Kohleminen an der Oberfläche spezielle Ausrüstungen und Bergbautechniken entwickelt. Beispiele hierfür sind ein Tagebau mit Seilbaggern, der in Streifen von 30 bis 60 m Breite abgebaut wird, sowie Versatzmaterial in Gruben mit einer Länge von bis zu 50 km. Die Sanierung ist aufgrund der erheblichen Störung der betroffenen Gebiete ein integraler Bestandteil des Bergbauzyklus.

Kohleminen an der Oberfläche variieren von klein (dh produzieren weniger als 1 Million Tonnen pro Jahr) bis groß (über 10 Millionen Tonnen pro Jahr). Die erforderlichen Arbeitskräfte hängen von der Größe und Art der Mine, der Größe und Menge der Ausrüstung sowie der Menge an Kohle und Abraum ab. Es gibt einige typische Messungen, die die Produktivität und Größe der Belegschaft angeben. Diese sind:

1. Output pro Bergmann, ausgedrückt in Tonnen pro Bergmann und Jahr; dies würde von 5,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr bis zu 40,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr reichen.

2. Gesamtes bewegtes Material, ausgedrückt in Tonnen pro Bergmann und Jahr. Dieser Produktivitätsindikator kombiniert Kohle und Abraum; Eine Produktivität von 100,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr wäre niedrig, wobei 400,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr das sehr produktive Ende der Skala darstellen.

     

    Aufgrund der damit verbundenen großen Kapitalinvestitionen arbeiten viele Kohleminen nach einem siebentägigen kontinuierlichen Schichtplan. Daran sind vier Mannschaften beteiligt: ​​Drei arbeiten in drei Schichten zu je acht Stunden, wobei die vierte Mannschaft die dienstplanmäßige Freizeit abdeckt.

    Minenplanung

    Die Bergbauplanung für Kohletagebaue ist ein sich wiederholender Prozess, der in einer Checkliste zusammengefasst werden kann. Der Zyklus beginnt mit Geologie und Marketing und endet mit einer wirtschaftlichen Bewertung. Der Detaillierungsgrad (und die Kosten) der Planung steigen, wenn das Projekt verschiedene Phasen der Genehmigung und Entwicklung durchläuft. Machbarkeitsstudien decken die Arbeiten vor der Entwicklung ab. Dieselbe Checkliste wird nach Beginn der Produktion verwendet, um Jahres- und Fünfjahrespläne sowie Pläne für die Schließung der Mine und die Sanierung des Gebiets zu entwickeln, wenn die gesamte Kohle gefördert ist.

    Bedeutsamerweise besteht weiterhin Bedarf an Planung und die Pläne müssen häufig aktualisiert werden, um Änderungen des Marktes, der Technologie, der Gesetzgebung und des Wissens über die Lagerstätte widerzuspiegeln, die im Laufe des Abbaus gewonnen werden.

    Geologische Einflüsse

    Geologische Merkmale haben einen großen Einfluss auf die Auswahl des Abbauverfahrens und der Ausrüstung, die in einem bestimmten Tagebau-Kohlenbergwerk verwendet werden.

    Nahthaltung, Üblicherweise bekannt als tauchen, stellt den Winkel zwischen dem abgebauten Flöz und der horizontalen Ebene dar. Je steiler das Gefälle ist, desto schwieriger ist es, es abzubauen. Die Senke wirkt sich auch auf die Stabilität der Mine aus; Die Grenzneigung für den Schleppleinenbetrieb liegt bei etwa 7°.

    Die Stärke von Kohle und Abfallgestein bestimmt, welche Geräte eingesetzt werden können und ob das Material gesprengt werden muss oder nicht. Kontinuierliche Bergbauausrüstung, wie Schaufelradbagger, die üblicherweise in Osteuropa und Deutschland verwendet werden, ist auf Material mit sehr geringer Festigkeit beschränkt, das nicht gesprengt werden muss. Typischerweise ist die Deckschicht jedoch zu hart, um ohne Sprengungen ausgehoben zu werden, um das Gestein in kleinere Stücke zu fragmentieren, die dann mit Schaufeln und mechanischer Ausrüstung ausgehoben werden können.

    Da die Tiefe der Kohleflöze nehmen zu, die Kosten für den Transport von Abfall und Kohle an die Oberfläche oder zur Deponie werden höher. Irgendwann würde es wirtschaftlicher werden, unter Tage abzubauen als im Tagebau.

    Flöze mit einer Dicke von nur 50 mm können abgebaut werden, aber die Gewinnung von Kohle wird schwieriger und teurer Nahtdicke nimmt ab.

    Hydrologie bezieht sich auf die Wassermenge in der Kohle und im Abraum. Erhebliche Wassermengen beeinträchtigen die Stabilität und die Pumpanforderungen erhöhen die Kosten.

    Die Größenordnung der Kohle reserven und der Betriebsumfang beeinflusst, welche Ausrüstung verwendet werden kann. Kleine Minen erfordern kleinere und relativ teurere Ausrüstung, während große Minen von Skaleneffekten und niedrigeren Kosten pro Produktionseinheit profitieren.

    Umwelteigenschaften bezieht sich auf das Verhalten des Deckgebirges nach dem Abbau. Einige Deckschichten werden als „säureproduzierend“ bezeichnet, was bedeutet, dass sie, wenn sie Luft und Wasser ausgesetzt sind, Säure produzieren, die schädlich für die Umwelt ist und eine besondere Behandlung erfordert.

    Die Kombination der oben genannten Faktoren und anderer Faktoren bestimmt, welches Abbauverfahren und welche Ausrüstung für ein bestimmtes Tagebau-Kohlebergwerk geeignet sind.

    Der Bergbauzyklus

    Die Methode des Kohleabbaus an der Oberfläche kann in eine Reihe von Schritten unterteilt werden.

    Mutterboden entfernen und entweder die Lagerung oder der Ersatz auf Sanierungsflächen ist ein wichtiger Teil des Kreislaufs, da das Ziel darin besteht, die Landnutzung wieder in einen mindestens so guten Zustand wie vor Beginn des Bergbaus zu versetzen. Mutterboden ist ein wichtiger Bestandteil, da er Pflanzennährstoffe enthält.

    Bodenvorbereitung kann die Verwendung von Sprengstoff beinhalten, um die großen Felsen zu zersplittern. In manchen Fällen geschieht dies durch Bulldozer mit Aufreißern, die das Gestein mit mechanischer Kraft in kleinere Stücke brechen. Einige Minen mit geringer Gesteinsfestigkeit erfordern keine Bodenvorbereitung, da der Bagger direkt vom Ufer aus graben kann.

    Abfallbeseitigung ist der Prozess des Abbaus des Gesteins, das über dem Kohleflöz liegt, und des Transports zur Deponie. In einem Tagebau, bei dem sich die Deponie in einem angrenzenden Streifen befindet, handelt es sich um einen Sidecast-Vorgang. In einigen Bergwerken kann die Deponie jedoch aufgrund der Struktur des Flözes und des verfügbaren Deponieraums mehrere Kilometer entfernt sein, und ein Transport zur Deponie mit Lastwagen oder Förderern ist erforderlich.

    Kohle abbauen ist der Prozess des Entfernens der Kohle von der exponierten Wand in der Mine und des Transports aus der Grube. Was als nächstes passiert, hängt von der Lage des Kohlemarktes und seiner Endverwendung ab. Wenn es einem Kraftwerk vor Ort zugeführt wird, wird es pulverisiert und gelangt direkt zum Kessel. Wenn die Kohle minderwertig ist, kann sie durch „Waschen“ der Kohle in einer Aufbereitungsanlage aufgewertet werden. Dies trennt die Kohle und den Abraum, um ein höherwertiges Produkt zu erhalten. Bevor sie auf den Markt kommt, muss diese Kohle normalerweise zerkleinert werden, um sie auf eine einheitliche Größe zu bringen, und gemischt werden, um Qualitätsschwankungen zu kontrollieren. Es kann per Straße, Förderband, Zug, Lastkahn oder Schiff transportiert werden.

    Rehabilitation umfasst die Gestaltung der Deponie, um das Gelände wiederherzustellen und die Entwässerungskriterien zu erfüllen, den Oberboden zu ersetzen und Pflanzen zu pflanzen, um ihn in seinen ursprünglichen Zustand zurückzubringen. Weitere Überlegungen zum Umweltmanagement umfassen:

      • Wasserverwaltung: Umleitung bestehender Wasserläufe und Kontrolle des Grubenwassers durch Sedimentdämme und Recycling, damit kein kontaminiertes Wasser eingeleitet wird
      • visuelle Planung : Sicherstellen, dass die visuelle Wirkung minimiert wird
      • Flora und Fauna: Wiederherstellung von Bäumen und Vegetation und Ersatz einheimischer Wildtiere
      • Archäologie: Erhaltung und/oder Restaurierung kulturell bedeutsamer Stätten
      • endgültige Leere: was mit dem Loch zu tun ist, nachdem der Abbau eingestellt wurde (z. B. kann es zugeschüttet oder in einen See umgewandelt werden)
      • Luftstoß und Vibration, aufgrund von Sprengungen, die durch spezielle Techniken bewältigt werden müssen, wenn sich Gebäude in der Nähe befinden
      • Lärm und Staub, die verwaltet werden müssen, um eine Belästigung für nahe gelegene Wohnungen und Gemeinden zu vermeiden.

                   

                  Die Auswirkungen des Tagebaus auf die Gesamtumwelt können erheblich sein, aber mit angemessener Planung und Kontrolle in allen Phasen des Unternehmens können alle Anforderungen erfüllt werden.

                  Bergbaumethoden und -ausrüstung

                  Drei Hauptabbaumethoden werden für den Kohletagebau verwendet: LKW und Schaufel; Schleppleinen; und förderbandbasierte Systeme wie Schaufelradbagger und Grubenbrecher. Viele Minen verwenden Kombinationen davon, und es gibt auch spezielle Techniken wie Auger Mining und Continuous Highwall Miner. Diese machen nur einen kleinen Teil der gesamten Kohlebergbauproduktion im Tagebau aus. Die Schürfkübel- und Schaufelradsysteme wurden speziell für den Kohletagebau entwickelt, während LKW- und Schaufel-Bergbausysteme in der gesamten Bergbauindustrie eingesetzt werden.

                  Die LKW und Schaufel Bei der Bergbaumethode wird ein Bagger wie ein elektrischer Seilbagger, ein Hydraulikbagger oder ein Frontlader verwendet, um Abraum auf Lastwagen zu laden. Die Größe der LKWs kann von 35 Tonnen bis zu 220 Tonnen variieren. Der Lastwagen transportiert den Abraum von der Abbaufront zum Deponiebereich, wo ein Bulldozer das Gestein schiebt und aufhäuft, um die Deponie für die Sanierung zu formen. Die Truck-and-Shovel-Methode zeichnet sich durch ihre Flexibilität aus; Beispiele finden sich in den meisten Ländern der Welt.

                  Schleppleinen sind eine der billigsten Methoden zum Abbau des Abraums, sind jedoch in ihrem Betrieb durch die Länge des Auslegers begrenzt, der im Allgemeinen 100 m lang ist. Der Schürfkübel schwingt um seinen Mittelpunkt und kann das Material daher ca. 100 m von seinem Sitz entfernt abladen. Diese Geometrie erfordert, dass die Mine in langen schmalen Streifen angelegt wird.

                  Die Haupteinschränkung des Schürfkübelbaggers besteht darin, dass er nur bis zu einer Tiefe von etwa 60 m graben kann; darüber hinaus ist eine weitere Form der ergänzenden Abraumbeseitigung wie die LKW- und Schaufelflotte erforderlich.

                  Conveyor-basierte Mining-Systeme Verwenden Sie Förderbänder, um den Abraum anstelle von Lastwagen zu transportieren. Wo die Deckschicht von geringer Festigkeit ist, kann sie direkt von der Ortsbrust aus mit einem Schaufelradbagger abgebaut werden. Es wird oft als „kontinuierliches“ Abbauverfahren bezeichnet, da Abraum und Kohle ohne Unterbrechung zugeführt werden. Schleppleinen und Schaufeln sind zyklisch, wobei jede Schaufelladung 30 bis 60 Sekunden dauert. Härterer Abraum erfordert eine Kombination aus Sprengung oder einem Grubenbrecher und Schaufelbeladung, um ihn auf das Förderband zu befördern. Auf Förderbändern basierende Tagebausysteme sind am besten geeignet, wenn der Abraum über beträchtliche Entfernungen oder in beträchtliche Höhen transportiert werden muss.

                  Fazit

                  Der Kohlebergbau an der Oberfläche erfordert spezialisierte Ausrüstung und Abbautechniken, die die Entfernung großer Abfall- und Kohlemengen aus großen Gebieten ermöglichen. Die Rehabilitation ist ein integraler und wichtiger Teil des Prozesses.

                   

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                  Sonntag, März 13 2011 16: 11

                  Verarbeitung von Erz

                  Fast alle Metalle und andere anorganische Materialien, die ausgebeutet wurden, kommen als Verbindungen vor, die die Mineralien bilden, aus denen die Erdkruste besteht. Die Kräfte und Prozesse, die die Erdoberfläche geformt haben, haben diese Mineralien in sehr unterschiedlichen Mengen konzentriert. Wenn diese Konzentration ausreichend groß ist, damit das Mineral wirtschaftlich ausgebeutet und gewonnen werden kann, wird die Lagerstätte als Erz oder Erzkörper bezeichnet. Aber auch dann liegen die Mineralien meist noch nicht in der für eine sofortige Weiterverarbeitung zum gewünschten Endprodukt notwendigen Reinheit vor. In seiner Arbeit aus dem 1950. Jahrhundert über die Verarbeitung von Mineralien schrieb Agricola (XNUMX): „Die Natur erzeugt Metalle normalerweise in einem unreinen Zustand, gemischt mit Erde, Steinen und verfestigten Säften, es ist notwendig, die meisten dieser Verunreinigungen so weit wie möglich von den Erzen zu trennen sein, bevor sie geschmolzen werden.“

                  Wertvolle Mineralien müssen zunächst von solchen ohne kommerziellen Wert, die so genannten, getrennt werden Gangart. Erzverarbeitung bezieht sich auf diese anfängliche Behandlung von abgebautem Material, um ein Mineralkonzentrat mit ausreichend hohem Gehalt zu erzeugen, um zufriedenstellend zu dem reinen Metall oder einem anderen Endprodukt weiterverarbeitet zu werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften der Mineralien, aus denen das Erz besteht, werden ausgenutzt, um sie durch eine Vielzahl physikalischer Methoden voneinander zu trennen, die im Allgemeinen die chemische Zusammensetzung des Minerals unverändert lassen. (Die Verarbeitung von Kohle wird speziell im Artikel „Kohleaufbereitung“ behandelt)

                  Brechen und Mahlen

                  Die Partikelgröße des an der Verarbeitungsanlage ankommenden Materials hängt von dem eingesetzten Bergbaubetrieb und der Erzart ab, ist jedoch relativ groß. Zerkleinerung, die fortschreitende Reduzierung der Partikelgröße von stückigem Erz, wird aus zwei Gründen durchgeführt: um das Material auf eine geeignetere Größe zu reduzieren und um die wertvolle Komponente aus dem Abfallmaterial als ersten Schritt zu seiner effektiven Trennung und Rückgewinnung freizusetzen. In der Praxis besteht die Zerkleinerung normalerweise aus dem Zerkleinern von Material mit größeren Abmessungen, gefolgt vom Brechen des Materials zu feineren Größen, indem es in rotierenden Stahlmühlen getrommelt wird.

                  Vernichtend

                  Es ist nicht möglich, in einem einzigen Arbeitsgang oder mit einer Maschine von sehr großen Klumpen zu feinem Material zu gelangen. Das Zerkleinern ist somit üblicherweise ein trockener Vorgang, der typischerweise in Stufen stattfindet, die als primär, sekundär und tertiär bezeichnet werden.

                  Vorbrecher zerkleinern das Erz von bis zu 1.5 m auf 100 bis 200 mm. Maschinen wie Backen- und Kreiselbrecher wenden eine Brechkraft auf die großen Partikel an und brechen das Erz durch Kompression.

                  In einem Backenbrecher fällt Erz in einen keilförmigen Raum zwischen einer festen und einer beweglichen Brechplatte. Das Material wird geklemmt und gequetscht, bis es bricht und beim Öffnen und Schließen der Backen weiter nach unten freigegeben und wieder geklemmt wird, bis es schließlich durch den unten eingestellten Spalt entweicht.

                  Beim Kreiselbrecher trägt eine lange Spindel ein schweres Kegelmahlelement aus hartem Stahl, das durch eine untere Lagerbuchse exzentrisch innerhalb der Brechkammer oder des Brechmantels bewegt wird. Die Relativbewegung der Brechflächen wird durch die Kreisbewegung des exzentrisch gelagerten Kegels gegen die Außenkammer erzeugt. Typischerweise wird diese Maschine dort eingesetzt, wo eine hohe Durchsatzleistung erforderlich ist.

                  Die Nachzerkleinerung reduziert die Korngröße auf 5 bis 20 mm. Kegelbrecher, Walzen und Hammermühlen sind Beispiele für die verwendeten Geräte. Der Kegelbrecher ist ein modifizierter Kreiselbrecher mit einer kürzeren Spindel, die nicht aufgehängt, sondern unterhalb des Kopfes gelagert ist. Ein Walzenbrecher besteht aus zwei gegeneinander rotierenden horizontalen Walzen, die das Erz in den Spalt zwischen sich ziehen und nach einem Walzenspalt das Produkt austragen. Die Hammermühle ist eine typische Prallbrechermühle. Die Zerkleinerung erfolgt durch den Aufprall scharfer Schläge, die mit hoher Geschwindigkeit von Hämmern ausgeübt werden, die an einem Rotor innerhalb des Arbeitsraums befestigt sind.

                  Schleifen

                  Das Mahlen, die letzte Stufe der Zerkleinerung, erfolgt in rotierenden zylindrischen Stahlbehältern, sogenannten Taumelmühlen. Hier werden die mineralischen Partikel auf eine Größe zwischen 10 und 300 μm reduziert. Ein Mahlmedium wie Stahlkugeln, Stäbe oder Kieselsteine ​​(vorkalibrierte Erzklumpen, die viel größer sind als die Materialzufuhr) wird der Mühle hinzugefügt, damit das Erz auf die gewünschte Größe zerkleinert wird. Die Verwendung von Kieselsteinen wird bezeichnet Autogenes Schleifen. Wenn der Erztyp geeignet ist, kann Run-of-Mine (ROM)-Mahlen verwendet werden. Bei dieser Form der autogenen Vermahlung wird der gesamte Erzstrom aus der Mine ohne Vorzerkleinerung direkt der Mühle zugeführt, wobei die großen Erzbrocken als Mahlkörper dienen.

                  Die Mühle wird in der Regel knapp zur Hälfte mit zerkleinertem Erz und Mahlmedium beschickt. Studien haben gezeigt, dass der durch das Fräsen erzeugte Bruch eine Kombination aus Schlag und Abrieb ist. Mühlenauskleidungen werden verwendet, um das Mühlengehäuse vor Verschleiß zu schützen und durch ihre Konstruktion den Schlupf der Mahlkörper zu verringern und den Hub- und Schlaganteil beim Mahlen zu verbessern.

                  Es gibt eine optimale Größe, auf die Erz gemahlen werden muss, um die wertvolle Komponente effektiv zu trennen und zu gewinnen. Untermahlung führt zu unvollständiger Freisetzung und schlechter Erholung. Ein Übermahlen erhöht die Schwierigkeit der Trennung, abgesehen davon, dass ein Überschuss an teurer Energie verbraucht wird.

                  Größentrennung

                  Nach dem Brechen und Mahlen werden die Produkte meist einfach nach ihrer Größe getrennt. Der Hauptzweck besteht darin, Futtermaterial in geeigneter Größe für die weitere Behandlung herzustellen. Übergroßes Material wird zur weiteren Reduzierung recycelt.

                  Screens

                  Das Sieben wird im Allgemeinen auf ziemlich grobes Material angewendet. Es kann auch verwendet werden, um eine einigermaßen gleichmäßige Futtergröße für einen nachfolgenden Vorgang herzustellen, wenn dies erforderlich ist. Der Grizzly ist eine Reihe schwerer paralleler Stäbe, die in einem Rahmen angeordnet sind, der sehr grobes Material aussiebt. Die Trommel ist ein geneigtes rotierendes zylindrisches Sieb. Durch die Verwendung einer Anzahl von Abschnitten mit unterschiedlich großen Sieben können Produkte mit mehreren Größen gleichzeitig hergestellt werden. Eine Vielzahl anderer Siebe und Siebkombinationen können verwendet werden.

                  Sichter

                  Klassierung ist die Trennung von Partikeln nach ihrer Absetzgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit. Unterschiede in Dichte, Größe und Form werden effektiv ausgenutzt. Klassierer werden verwendet, um grobes und feines Material zu trennen und dadurch eine große Größenverteilung zu fraktionieren. Eine typische Anwendung ist die Steuerung eines Schleifvorgangs im geschlossenen Kreislauf. Während die Größentrennung das Hauptziel ist, tritt normalerweise aufgrund von Dichteunterschieden eine gewisse Trennung nach Mineraltyp auf.

                  In einem Spiralklassierer hebt ein Rechenmechanismus den gröberen Sand aus einem Aufschlämmungsbecken, um ein sauberes entschleimtes Produkt zu erzeugen.

                  Der Hydrozyklon nutzt die Zentrifugalkraft, um die Absetzraten zu beschleunigen und eine effiziente Abscheidung feiner Partikel zu erreichen. Eine Aufschlämmungssuspension wird mit hoher Geschwindigkeit tangential in einen konisch geformten Behälter eingeführt. Aufgrund der Wirbelbewegung bewegen sich die sich schneller absetzenden, größeren und schwereren Partikel in Richtung der Außenwand, wo die Geschwindigkeit am geringsten ist, und setzen sich nach unten ab, während die leichteren und kleineren Partikel sich in Richtung der Zone mit niedrigem Druck entlang der Achse bewegen, wo sie sich befinden nach oben getragen.

                  Konzentrationstrennung

                  Die Konzentrationstrennung erfordert die Unterscheidung von Partikeln entweder als diejenigen des wertvollen Minerals oder als Gangartpartikel und ihre effektive Trennung in ein Konzentrat und ein Tailing-Produkt. Ziel ist es, eine maximale Gewinnung des wertvollen Minerals mit einem für die Weiterverarbeitung oder den Verkauf akzeptablen Gehalt zu erreichen.

                  Erz sortieren

                  Die älteste und einfachste Konzentrationsmethode ist die visuelle Auswahl von Partikeln und deren manuelle Entfernung. Die Handsortierung hat ihre modernen Äquivalente in einer Reihe elektronischer Verfahren. Bei photometrischen Verfahren basiert die Partikelerkennung auf der unterschiedlichen Reflektivität verschiedener Mineralien. Dann wird ein Druckluftstoß aktiviert, um sie von einem sich bewegenden Materialband zu entfernen. In ähnlicher Weise kann die unterschiedliche Leitfähigkeit verschiedener Mineralien ausgenutzt werden.

                  Schwere Medientrennung

                  Die Trennung von schwerem Medium oder dichtem Medium ist ein Prozess, der nur vom Dichteunterschied zwischen Mineralien abhängt. Dabei wird das Gemisch in eine Flüssigkeit eingebracht, deren Dichte zwischen der der beiden zu trennenden Mineralien liegt, wobei das leichtere Mineral aufschwimmt und das schwerere sinkt. In einigen Prozessen wird es zur Vorkonzentration von Mineralien vor einer Endmahlung verwendet und wird häufig als Reinigungsschritt bei der Kohleaufbereitung eingesetzt.

                  Schwere organische Flüssigkeiten wie Tetrabromethan, das eine relative Dichte von 2.96 hat, werden bei bestimmten Anwendungen verwendet, aber im kommerziellen Maßstab werden im Allgemeinen Suspensionen fein gemahlener Feststoffe verwendet, die sich wie einfache Newtonsche Flüssigkeiten verhalten. Beispiele für das verwendete Material sind Magnetit und Ferrosilizium. Diese bilden dünnflüssige, inerte und stabile „Flüssigkeiten“ und lassen sich leicht magnetisch aus der Suspension entfernen.

                  Schwerkraft

                  Natürliche Trennprozesse wie Flusssysteme haben Seifenablagerungen hervorgebracht, in denen schwerere größere Partikel von leichteren kleineren getrennt wurden. Schwerkrafttechniken ahmen diese natürlichen Prozesse nach. Die Trennung wird durch die Bewegung des Partikels als Reaktion auf die Schwerkraft und den Widerstand bewirkt, der durch das Fluid ausgeübt wird, in dem die Trennung stattfindet.

                  Im Laufe der Jahre wurden viele Arten von Schwerkraftabscheidern entwickelt, und ihre fortgesetzte Verwendung zeugt von der Wirtschaftlichkeit dieser Art der Abscheidung.

                  Kurz und Spannvorrichtung ein Bett aus mineralischen Partikeln wird durch einen pulsierenden Wasserstrom in Schwebe gebracht („fluidisiert“). Wenn das Wasser zwischen jedem Zyklus zurückläuft, fallen die dichteren Teilchen unter die weniger dichten und während einer Periode des Abfließens kleiner Teilchen und insbesondere kleinerer dichterer Teilchen dringen sie zwischen die Zwischenräume zwischen den größeren Teilchen ein und setzen sich tiefer in dem Bett ab. Wenn der Zyklus wiederholt wird, nimmt der Grad der Trennung zu.

                  Rüttelnde Tische behandeln feineres Material als Vorrichtungen. Der Tisch besteht aus einer flachen Oberfläche, die von vorne nach hinten und von einem Ende zum anderen leicht geneigt ist. Holzriffe teilen den Tisch im rechten Winkel in Längsrichtung. Das Futter tritt entlang der Oberkante ein, und die Partikel werden durch den Wasserfluss nach unten getragen. Gleichzeitig werden sie asymmetrischen Schwingungen entlang der Längs- oder Horizontalachse ausgesetzt. Dichtere Partikel, die dazu neigen, hinter der Riffelung eingeschlossen zu werden, werden durch die Vibrationen über den Tisch geschleudert.

                  Magnetische Trennung

                  Alle Materialien werden von Magnetfeldern beeinflusst, obwohl der Effekt für die meisten zu gering ist, um erkannt zu werden. Weist jedoch einer der mineralischen Bestandteile einer Mischung eine einigermaßen starke magnetische Suszeptibilität auf, kann dies genutzt werden, um ihn von den anderen zu trennen. Magnetabscheider werden in Maschinen mit niedriger und hoher Intensität und weiter in Trocken- und Nassabscheider eingeteilt.

                  Ein Trommelseparator besteht aus einer rotierenden, nichtmagnetischen Trommel, die in ihrem Mantel stationäre Magnete wechselnder Polarität enthält. Magnetische Partikel werden von den Magneten angezogen, an der Trommel festgehalten und aus dem Magnetfeld befördert. Ein nasser Hochintensitätsabscheider (WHIMS) vom Karusselltyp besteht aus einer konzentrisch rotierenden Matrix aus Eisenkugeln, die einen starken Elektromagneten passiert. Aufgeschlämmte Rückstände werden in die Matrix gegossen, wo der Elektromagnet arbeitet, und magnetische Partikel werden von der magnetisierten Matrix angezogen, während der Großteil der Aufschlämmung durch ein Basisgitter hindurchgeht und über dieses austritt. Unmittelbar hinter dem Elektromagneten wird das Feld umgekehrt und ein Wasserstrahl wird verwendet, um die magnetische Fraktion zu entfernen.

                  Elektrostatische Trennung

                  Die früher übliche elektrostatische Trennung wurde durch das Aufkommen der Flotation in erheblichem Maße verdrängt. Es wird jedoch erfolgreich bei einer kleinen Anzahl von Mineralien wie Rutil angewendet, bei denen sich andere Methoden als schwierig erweisen und bei denen die Leitfähigkeit des Minerals eine elektrostatische Trennung ermöglicht.

                  Das Verfahren nutzt Unterschiede in der elektrischen Leitfähigkeit der verschiedenen Mineralien aus. Trockenfutter wird in das Feld einer ionisierenden Elektrode befördert, wo die Partikel durch Ionenbeschuss aufgeladen werden. Leitende Partikel verlieren diese Ladung schnell an einen geerdeten Rotor und werden durch die Zentrifugalkraft aus dem Rotor geschleudert. Nichtleiter verlieren ihre Ladung langsamer, bleiben durch elektrostatische Kräfte am Erdleiter haften und werden zu einer Sammelstelle herumgetragen.

                  Flotation

                  Die Flotation ist ein Trennverfahren, das Unterschiede in den physikalisch-chemischen Oberflächeneigenschaften verschiedener Mineralien ausnutzt.

                  Chemische Reagenzien, sogenannte Sammler, werden dem Zellstoff zugesetzt und reagieren selektiv mit der Oberfläche der wertvollen Mineralpartikel. Die gebildeten Reaktionsprodukte machen die Oberfläche des Minerals hydrophob oder nicht benetzbar, so dass es leicht an einer Luftblase haftet.

                  In jeder Zelle eines Flotationskreislaufs wird der Zellstoff gerührt und eingeführte Luft wird in das System dispergiert. Die hydrophoben Mineralpartikel lagern sich an den Luftbläschen an und bilden bei Vorhandensein eines geeigneten Schäumungsmittels einen stabilen Schaum an der Oberfläche. Dieses überströmt kontinuierlich die Seiten der Flotationszelle und nimmt seine mineralische Fracht mit.

                  Eine Flotationsanlage besteht aus Reihen miteinander verbundener Zellen. Ein in einer rauheren Bank erzeugtes erstes Konzentrat wird in einer saubereren Bank von unerwünschten Gangartbestandteilen gereinigt und, falls erforderlich, in einer dritten Zellenbank erneut gereinigt. Zusätzliches wertvolles Mineral kann in einer vierten Bank gespült und zu den saubereren Banken zurückgeführt werden, bevor die Reste endgültig entsorgt werden.

                  Entwässerung

                  Nach den meisten Arbeitsgängen ist es erforderlich, das in den Trennprozessen verwendete Wasser von dem erzeugten Konzentrat oder von dem Abfallgangmaterial zu trennen. In trockenen Umgebungen ist dies besonders wichtig, damit das Wasser zur Wiederverwendung recycelt werden kann.

                  Ein Absetztank besteht aus einem zylindrischen Behälter, in den Zellstoff in der Mitte über einen Zufuhrschacht eingeführt wird. Dieser wird unterhalb der Oberfläche platziert, um die Störung der abgesetzten Feststoffe zu minimieren. Geklärte Flüssigkeit läuft an den Seiten des Tanks in eine Rinne über. Radialarme mit Messern harken die abgesetzten Feststoffe zur Mitte, wo sie abgezogen werden. Der Suspension können Flockungsmittel zugesetzt werden, um die Absetzgeschwindigkeit der Feststoffe zu beschleunigen.

                  Filtration ist die Entfernung von Feststoffpartikeln aus der Flüssigkeit, um einen Konzentratkuchen zu erzeugen, der dann getrocknet und transportiert werden kann. Eine gängige Form ist der kontinuierliche Vakuumfilter, für den der Trommelfilter typisch ist. Eine horizontale zylindrische Trommel dreht sich in einem offenen Tank, wobei der untere Teil in Zellstoff eingetaucht ist. Der Mantel der Trommel besteht aus einer Reihe von Kammern, die mit einem Filtermedium bedeckt sind. Die innere doppelwandige Schale ist mit einem Ventilmechanismus an der zentralen Welle verbunden, der es ermöglicht, entweder Vakuum oder Druck anzulegen. An den in den Zellstoff eingetauchten Abschnitt wird ein Vakuum angelegt, wodurch Wasser durch den Filter gezogen wird und ein Kuchen aus Konzentrat auf dem Stoff gebildet wird. Das Vakuum entwässert den Kuchen einmal aus der Aufschlämmung. Unmittelbar bevor der Abschnitt wieder in die Aufschlämmung eintritt, wird Druck ausgeübt, um den Kuchen abzublasen. Scheibenfilter funktionieren nach dem gleichen Prinzip, bestehen jedoch aus einer Reihe von Scheiben, die an der zentralen Welle befestigt sind.

                  Tailings-Entsorgung

                  Nur ein kleiner Teil des geförderten Erzes besteht aus wertvollem Mineral. Der Rest ist Gangart, die nach der Verarbeitung die zu entsorgenden Tailings bildet.

                  Die beiden Hauptüberlegungen bei der Entsorgung von Tailings sind Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Es gibt zwei Aspekte der Sicherheit: die physikalischen Erwägungen rund um die Deponie oder den Damm, in dem die Tailings platziert werden; und Verschmutzung durch das Abfallmaterial, das die menschliche Gesundheit beeinträchtigen und die Umwelt schädigen kann. Tailings sind möglichst kostengünstig und sicherheitsgerecht zu entsorgen.

                  Am häufigsten werden die Rückstände nach Größe sortiert, und die grobe Sandfraktion wird zum Bau eines Damms an einem ausgewählten Standort verwendet. Der Feinanteil oder Schleim wird dann in einen Teich hinter der Staumauer gepumpt.

                  Wenn giftige Chemikalien wie Zyanid in den Abwässern vorhanden sind, kann eine spezielle Vorbereitung der Dammbasis (z. B. durch die Verwendung von Plastikplanen) erforderlich sein, um eine mögliche Kontamination des Grundwassers zu verhindern.

                  Das aus der Talsperre zurückgewonnene Wasser wird so weit wie möglich einer weiteren Verwendung zugeführt. Dies kann in trockenen Regionen von großer Bedeutung sein und wird zunehmend von der Gesetzgebung gefordert, die darauf abzielt, die Verschmutzung von Grund- und Oberflächenwasser durch chemische Schadstoffe zu verhindern.

                  Haufen und vor Ort Laugen

                  Ein Großteil des bei der Erzverarbeitung produzierten Konzentrats wird durch hydrometallurische Verfahren weiterverarbeitet. Die Metallwerte werden aus dem Erz ausgelaugt oder herausgelöst und verschiedene Metalle werden voneinander getrennt. Die erhaltenen Lösungen werden konzentriert und das Metall dann durch Schritte wie Fällung und elektrolytische oder chemische Abscheidung zurückgewonnen.

                  Viele Erze haben einen zu geringen Gehalt, um die Kosten einer Vorkonzentration zu rechtfertigen. Abfallmaterial kann auch noch eine gewisse Menge an Metallwert enthalten. In einigen Fällen kann ein solches Material durch eine Version eines hydrometallurgischen Verfahrens, das als Halden- oder Haldenlaugung bekannt ist, wirtschaftlich verarbeitet werden.

                  Die Haufenlaugung wurde vor mehr als 300 Jahren in Rio Tinto in Spanien eingeführt. Wasser, das langsam durch Haufen minderwertigen Erzes sickerte, wurde durch gelöste Kupfersalze, die aus der Oxidation des Erzes stammten, blau gefärbt. Das Kupfer wurde aus der Lösung durch Ausfällung auf Eisenschrott zurückgewonnen.

                  Dieses grundlegende Verfahren wird für die Oxid- und Sulfid-Haufenlaugung von minderwertigem Material und Abfallmaterial auf der ganzen Welt verwendet. Sobald ein Haufen oder eine Deponie des Materials erzeugt wurde, wird ein geeignetes Solubilisierungsmittel (z. B. eine Säurelösung) aufgebracht, indem die Oberseite des Haufens besprüht oder geflutet wird, und die Lösung, die auf den Boden sickert, wird zurückgewonnen.

                  Während die Haufenlaugung seit langem erfolgreich praktiziert wird, wurde erst vor relativ kurzer Zeit die wichtige Rolle bestimmter Bakterien in diesem Prozess erkannt. Diese Bakterien wurden als eisenoxidierende Spezies identifiziert Thiobacillus ferrooxidans und die schwefeloxidierenden Spezies Thiobacillus thiooxidans. Die eisenoxidierenden Bakterien gewinnen Energie aus der Oxidation von Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen und die schwefeloxidierenden Spezies aus der Oxidation von Sulfid zu Sulfat. Diese Reaktionen katalysieren wirksam die beschleunigte Oxidation der Metallsulfide zu den löslichen Metallsulfaten.

                  Vor Ort Das Auslaugen, manchmal auch Lösungsbergbau genannt, ist effektiv eine Variation des Haufenauslaugens. Es besteht aus dem Pumpen von Lösung in stillgelegte Bergwerke, eingestürzte Gruben, abgelegene Abbaugebiete oder sogar ganze Erzkörper, wo diese sich als lösungsdurchlässig erwiesen haben. Die Gesteinsformationen müssen sich für den Kontakt mit der Laugungslösung und für die notwendige Verfügbarkeit von Sauerstoff eignen.

                   

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                  Sonntag, März 13 2011 16: 14

                  Kohleaufbereitung

                  Die Kohleaufbereitung ist der Prozess, bei dem die rohe Grubenkohle in ein verkaufsfähiges sauberes Kohleprodukt von gleichbleibender Größe und Qualität umgewandelt wird, die vom Verbraucher angegeben wird. Die Endverwendung der Kohle fällt in die folgenden allgemeinen Kategorien:

                  • Stromerzeugung: Die Kohle wird verbrannt, um Wärme zum Antrieb von Turbinen zu liefern, die Strom erzeugen.
                  • Eisen- und Stahlherstellung: Die Kohle wird in Öfen unter Luftabschluss erhitzt, um Gase (flüchtige Stoffe) zur Koksherstellung auszutreiben. Der Koks wird im Hochofen zur Herstellung von Eisen und Stahl verwendet. Kohle kann dem Hochofen auch direkt zugeführt werden, wie beim Kohlenstaubinjektionsverfahren (PCI).
                  • Industrie: Kohle wird in der metallurgischen Industrie als Reduktionsmittel verwendet, wobei ihr Kohlenstoffgehalt in einem metallurgischen Prozess zur Entfernung von Sauerstoff (Reduktion) verwendet wird.
                  • Heizung: Kohle kann im Haushalt und in der Industrie als Brennstoff für die Raumheizung verwendet werden. Es wird auch als Brennstoff in Trockenöfen zur Herstellung von Zement verwendet.

                   

                  Brechen und Brechen

                  Grubenkohle aus der Grube muss für die Behandlung in der Aufbereitungsanlage auf eine akzeptable Spitzengröße zerkleinert werden. Typische Brech- und Brechgeräte sind:

                  • Feeder Breaker: Eine Rotationstrommel, die mit Meißeln ausgestattet ist, die die Kohle brechen. Die Kohle wird von einem Kratzförderer angeliefert und die Trommel dreht sich in die gleiche Richtung wie der Kohlestrom. Feeder Brecher werden üblicherweise unter Tage verwendet, einige werden jedoch auch an der Oberfläche im Kohleaufbereitungskreislauf verwendet.
                  • Rotationsbrecher: Der Unterbrecherstromkreis besteht aus einem äußeren festen Gehäuse mit einer inneren rotierenden Trommel, die mit perforierten Platten ausgestattet ist. Die typische Rotationsgeschwindigkeit der Trommel beträgt 12–18 U/min. Heberplatten nehmen die Grubenkohle auf, die dann über den Durchmesser der Trommel fällt. Die weichere Kohle bricht und passiert die Perforationen, während das härtere Gestein zum Ausgang transportiert wird. Der Rotationsbrecher erfüllt zwei Funktionen, die Zerkleinerung und Aufbereitung durch Entfernung von Gestein.
                  • Walzenbrecher: Walzenbrecher können entweder aus einer einzigen rotierenden Walze und einem stationären Amboss (Platte) oder aus zwei Walzen bestehen, die mit gleicher Geschwindigkeit gegeneinander rotieren. Die Walzenflächen sind üblicherweise gezahnt oder gewellt. Eine übliche Form von Brechern ist der Zweistufen- oder Vierwalzenbrecher, wobei das Produkt aus dem ersten Doppelwalzenbrecher in den zweiten Doppelwalzenbrechersatz mit einer kleineren Öffnung fällt, mit dem Ergebnis, dass eine Zerkleinerung im großen Maßstab in einer Maschine erreicht werden kann . Eine typische Anwendung wäre das Brechen von Grubenmaterial bis auf 50 mm.

                   

                  Das Zerkleinern wird manchmal nach dem Kohlereinigungsprozess verwendet, wenn große Kohle zerkleinert wird, um die Marktanforderungen zu erfüllen. Üblicherweise werden Walzenbrecher oder Hammermühlen eingesetzt. Die Hammermühle besteht aus einem Satz frei schwingender Hämmer, die sich auf einer Welle drehen, die auf die Kohle schlagen und sie gegen eine feste Platte schleudern.

                  Größe

                  Kohle wird vor und nach dem Aufbereitungsprozess (Reinigung) klassiert. Unterschiedliche Reinigungsverfahren werden für unterschiedliche Kohlegrößen verwendet, so dass die Rohkohle beim Eintritt in die Kohleaufbereitungsanlage in drei oder vier Größen gesiebt (gesiebt) wird, die dann den entsprechenden Reinigungsprozess durchlaufen. Der Siebvorgang erfolgt in der Regel durch Rechteckschwingsiebe mit Maschen- oder Lochblechsiebdeck. Bei Größen unter 6 mm wird eine Nasssiebung verwendet, um die Effizienz des Klassierungsprozesses zu erhöhen, und bei Größen unter 0.5 mm wird ein statisches gekrümmtes Sieb (Siebbogen) vor dem Vibrationssieb platziert, um die Effizienz zu verbessern.

                  Nach dem Aufbereitungsprozess wird die saubere Kohle manchmal durch Sieben in eine Vielzahl von Produkten für den industriellen und heimischen Kohlemarkt sortiert. Die Größenbestimmung von sauberer Kohle wird selten für Kohle zur Stromerzeugung (thermische Kohle) oder für die Stahlherstellung (metallurgische Kohle) verwendet.

                  Lagerung und Bevorratung

                  Kohle wird typischerweise an drei Punkten in der Aufbereitungs- und Handhabungskette gelagert und gelagert:

                  1. Rohkohlelagerung und -halde zwischen Bergwerk und Aufbereitungsanlage
                  2. saubere Kohlelagerung und -halde zwischen der Aufbereitungsanlage und der Verladestelle auf Schiene oder Straße
                  3. saubere Kohlelagerung in Häfen, die von der Mine kontrolliert werden können oder nicht.

                   

                  Typischerweise erfolgt die Lagerung der Rohkohle nach dem Brechen und erfolgt in der Regel in Form von offenen Halden (konisch, länglich oder kreisförmig), Silos (zylindrisch) oder Bunkern. Üblicherweise wird in diesem Stadium eine Nahtmischung durchgeführt, um der Aufbereitungsanlage ein homogenes Produkt zuzuführen. Das Mischen kann so einfach sein wie das sequenzielle Ablegen verschiedener Kohlen auf einer konischen Halde bis hin zu anspruchsvollen Operationen unter Verwendung von Stapelförderern und Schaufelrad-Rückladern.

                  Saubere Kohle kann auf verschiedene Arten gelagert werden, wie zum Beispiel offene Halden oder Silos. Das Speichersystem für saubere Kohle ist so konzipiert, dass es eine schnelle Beladung von Eisenbahnwaggons oder Straßenlastwagen ermöglicht. Saubere Kohlesilos werden normalerweise über einem Gleis gebaut, so dass Ganzzüge mit bis zu 100 Waggons langsam unter das Silo gezogen und auf ein bekanntes Gewicht gefüllt werden können. Das Wiegen während der Fahrt wird normalerweise verwendet, um einen kontinuierlichen Betrieb aufrechtzuerhalten.

                  Es gibt inhärente Gefahren in gelagerten Kohlen. Lagerbestände können instabil sein. Das Begehen von Halden sollte verboten werden, da es zu inneren Einstürzen kommen kann und die Rekultivierung ohne Vorwarnung beginnen kann. Bei der physikalischen Reinigung von Verstopfungen oder Verklebungen in Bunkern oder Silos ist mit größter Sorgfalt vorzugehen, da scheinbar stabile Kohle plötzlich verrutschen kann.

                  Kohlereinigung (Aufbereitung)

                  Rohkohle enthält Material von „reiner“ Kohle bis zu Gestein mit einer Vielzahl von Materialien dazwischen, mit relativen Dichten im Bereich von 1.30 bis 2.5. Kohle wird gereinigt, indem das Material mit geringer Dichte (verkaufsfähiges Produkt) von dem Material mit hoher Dichte (Müll) getrennt wird. Die genaue Trenndichte hängt von der Art der Kohle und der Qualitätsspezifikation der sauberen Kohle ab. Es ist unpraktisch, Feinkohle nach Dichte zu trennen, und als Ergebnis wird 0.5-mm-Rohkohle durch Verfahren getrennt, die die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften von Kohle und Gestein nutzen. Das übliche angewandte Verfahren ist die Schaumflotation.

                  Dichtetrennung

                  Es gibt zwei grundlegende Verfahren, von denen eines ein Wasser verwendendes System ist, bei dem die Bewegung der Rohkohle im Wasser dazu führt, dass die leichtere Kohle eine größere Beschleunigung aufweist als das schwerere Gestein. Die zweite Methode besteht darin, die Rohkohle in eine Flüssigkeit mit einer Dichte zwischen Kohle und Gestein einzutauchen, wodurch die Kohle aufschwimmt und das Gestein absinkt (dichte Medientrennung).

                  Die Systeme, die Wasser verwenden, sind wie folgt:

                  • Vorrichtungen: Bei dieser Anwendung wird Rohkohle in ein pulsierendes Wasserbad eingebracht. Die Rohkohle wird über eine Lochplatte bewegt, durch die Wasser pulsiert. Es entsteht ein geschichtetes Materialbett mit dem schwereren Gestein unten und der leichteren Kohle oben. Am Austragsende wird der Müll von der sauberen Kohle getrennt. Typische Größenbereiche, die in einer Spannvorrichtung behandelt werden, sind 75 mm bis 12 mm. Es gibt Feinkohle-Vorrichtungen für spezielle Anwendungen, die ein künstliches Bett aus Feldspatgestein verwenden.
                  • Konzentrationstabellen: Ein Konzentrationstisch besteht aus einem geriffelten Gummideck, das auf einem Stützmechanismus getragen wird und mit einem Kopfmechanismus verbunden ist, der eine schnelle Hin- und Herbewegung in einer Richtung parallel zu den Riffeln ausübt. Die Rutschneigung des Tisches kann eingestellt werden. Mittels einer Rinne, die entlang der Oberseite des Decks angebracht ist, wird ein Querstrom von Wasser bereitgestellt. Das Futter tritt direkt vor der Wasserzufuhr ein und wird durch Differentialbewegung und Gravitationsströmung über das Tischdeck aufgefächert. Die Rohkohlepartikel werden in horizontale Zonen (oder Schichten) geschichtet. Die saubere Kohle läuft auf der unteren Seite des Tisches über und der Abfall wird auf der anderen Seite entfernt. Tische arbeiten im Größenbereich 5 ´ 0.5 mm.
                  • Spiralen: Die Behandlung von Feinkohle mit Spiralen verwendet ein Prinzip, bei dem Rohfeinkohle einen spiralförmigen Weg in einem Wasserstrom hinabbefördert wird und Zentrifugalkräfte die leichteren Kohlepartikel aus dem Strom nach außen und die schwereren Partikel nach innen lenken. Eine Trennvorrichtung am Austragsende trennt die Feinkohle vom Feinabfall. Spiralen werden als Reinigungsvorrichtung für Fraktionen mit einer Größe von 2 mm × 0.1 mm verwendet.
                  • Reine Wasserzyklone: Die wassergetragene Rohkohle wird tangential unter Druck in einen Zyklon geleitet, wodurch ein Wirbeleffekt entsteht und die schwereren Stoffe durch Zentrifugalkräfte an die Zyklonwand und von dort zum Unterlauf am Scheitel (oder Spitzende) transportiert werden. Die leichteren Teilchen (Kohle) bleiben im Zentrum des Wirbelwirbels und werden über ein Rohr (Wirbelsucher) nach oben abgeführt und melden sich im Überlauf. Die genaue Trenndichte kann durch Variieren des Drucks, der Länge und des Durchmessers des Vortexfinders und des Spitzendurchmessers eingestellt werden. Der Nur-Wasser-Zyklon behandelt typischerweise Material im Größenbereich von 0.5 mm × 0.1 mm und wird in zwei Stufen betrieben, um die Trennleistung zu verbessern.

                   

                  Die zweite Art der Dichtetrennung ist dichtes Medium. In einer schweren Flüssigkeit (dichtes Medium) schwimmen Partikel mit einer geringeren Dichte als die Flüssigkeit (Kohle) und solche mit einer höheren Dichte (Gestein) sinken. Die praktischste industrielle Anwendung eines dichten Mediums ist eine fein gemahlene Suspension von Magnetit in Wasser. Das hat viele Vorteile, nämlich:

                  • Die Mischung ist im Vergleich zu anorganischen oder organischen Flüssigkeiten gutartig.
                  • Durch Variation des Magnetit/Wasser-Verhältnisses lässt sich die Dichte schnell einstellen.
                  • Der Magnetit kann einfach recycelt werden, indem er mit Magnetabscheidern aus den Produktströmen entfernt wird.

                   

                  Es gibt zwei Klassen von Schwerstoffabscheidern, den Bad- oder Kesselabscheider für grobe Kohle im Bereich 75 mm 12 mm und den Zyklonabscheider für die Reinigung von Kohle im Bereich 5 mm × 0.5 mm.

                  Die Badabscheider können tiefe oder flache Bäder sein, bei denen das Schwimmermaterial über den Rand des Bades getragen wird und das Sinkmaterial durch eine Kratzkette oder ein Schaufelrad vom Boden des Bades abgezogen wird.

                  Der Zyklonabscheider verstärkt die Gravitationskräfte mit Zentrifugalkräften. Die Zentrifugalbeschleunigung ist etwa 20-mal größer als die Erdbeschleunigung, die auf die Partikel im Badabscheider wirkt (diese Beschleunigung nähert sich dem 200-fachen der Erdbeschleunigung an der Zyklonspitze). Diese großen Kräfte erklären den hohen Durchsatz des Zyklons und seine Fähigkeit, kleine Kohle zu behandeln.

                  Die Produkte aus den Separatoren für dichtes Medium, nämlich saubere Kohle und Abfall, passieren beide Ablauf- und Spülsiebe, wo das Magnetitmedium entfernt und zu den Separatoren zurückgeführt wird. Das verdünnte Magnetit aus den Spülsieben wird durch Magnetabscheider geleitet, um das Magnetit zur Wiederverwendung zurückzugewinnen. Die Magnetabscheider bestehen aus rotierenden Edelstahlzylindern mit feststehenden Keramikmagneten, die auf der stationären Trommelwelle montiert sind. Die Trommel wird in einen Tank aus rostfreiem Stahl getaucht, der die verdünnte Magnetitsuspension enthält. Wenn sich die Trommel dreht, haftet Magnetit an dem Bereich in der Nähe der festen inneren Magnete. Der Magnetit wird aus dem Bad und aus dem Magnetfeld herausgetragen und fällt von der Trommeloberfläche über einen Abstreifer in einen Vorratsbehälter.

                  In Kohleaufbereitungsanlagen werden sowohl nukleare Dichtemessgeräte als auch nukleare On-Stream-Analysatoren verwendet. Sicherheitsvorkehrungen in Bezug auf Strahlungsquellengeräte müssen beachtet werden.

                  Schaumflotation

                  Die Schaumflotation ist ein physikalisch-chemischer Prozess, der von der selektiven Anhaftung von Luftblasen an Kohlepartikeloberflächen und der Nichtanhaftung von Abfallpartikeln abhängt. Bei diesem Verfahren wird durch geeignete Reagenzien eine hydrophobe (wasserabweisende) Oberfläche auf den zu flotierenden Feststoffen aufgebaut. Luftblasen werden innerhalb eines Tanks (oder einer Zelle) erzeugt, und wenn sie an die Oberfläche steigen, haften die reagensbeschichteten feinen Kohlepartikel an der Blase, der Nichtkohleabfall verbleibt am Boden der Zelle. Der kohlehaltige Schaum wird durch Schaufeln von der Oberfläche entfernt und dann durch Filtration oder Zentrifuge entwässert. Der Abfall (oder die Rückstände) werden zu einem Entladekasten geleitet und normalerweise eingedickt, bevor sie zu einem Rückhaltebecken für Rückstände gepumpt werden.

                  Die bei der Schaumflotation von Kohle verwendeten Reagenzien sind im Allgemeinen Schäumer und Sammler. Schäumer werden verwendet, um die Erzeugung eines stabilen Schaums (dh Schäume, die nicht aufbrechen) zu erleichtern. Sie sind Chemikalien, die die Oberflächenspannung von Wasser verringern. Der am häufigsten verwendete Schäumer in der Kohleflotation ist Methylisobutylcarbinol (MIBC). Die Funktion eines Kollektors besteht darin, den Kontakt zwischen Kohlepartikeln und Luftblasen zu fördern, indem eine dünne Beschichtung über den zu schwebenden Partikeln gebildet wird, die die Partikel wasserabweisend macht. Gleichzeitig muss der Kollektor selektiv sein, dh er darf die nicht zu flotierenden Partikel (dh die Tailings) nicht umhüllen. Der am häufigsten verwendete Kollektor in der Kohleflotation ist Heizöl.

                  Brikettieren

                  Die Brikettierung von Kohle hat eine lange Geschichte. In den späten 1800er Jahren wurde relativ wertlose Feinkohle oder Schlacke zu einem „Patentbrennstoff“ oder Brikett gepresst. Dieses Produkt war sowohl für den heimischen als auch für den industriellen Markt annehmbar. Um ein stabiles Brikett zu bilden, war ein Bindemittel notwendig. Üblicherweise wurden Kohlenteere und -peche verwendet. Die Kohlebrikettierungsindustrie für den heimischen Markt ist seit einigen Jahren rückläufig. Es gab jedoch einige Fortschritte in Technologie und Anwendungen.

                  Niedrig inkohlte Kohlen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt können durch thermisches Trocknen und anschließendes Entfernen eines Teils der inhärenten oder "eingeschlossenen" Feuchtigkeit aufgewertet werden. Das Produkt aus diesem Verfahren ist jedoch bröckelig und anfällig für die Wiederabsorption von Feuchtigkeit und Selbstentzündung. Die Brikettierung von minderwertiger Kohle ermöglicht die Herstellung eines stabilen, transportfähigen Produkts. Die Brikettierung wird auch in der Anthrazitindustrie eingesetzt, wo großformatige Produkte einen deutlich höheren Verkaufspreis haben.

                  Kohlebrikettierung wurde auch in Schwellenländern eingesetzt, wo Briketts in ländlichen Gebieten als Brennstoff zum Kochen verwendet werden. Der Herstellungsprozess umfasst normalerweise einen Entgasungsschritt, bei dem überschüssiges Gas oder flüchtige Stoffe vor dem Brikettieren ausgetrieben werden, um einen „rauchfreien“ Haushaltsbrennstoff herzustellen.

                  Der Brikettierungsprozess hat daher normalerweise die folgenden Schritte:

                  • Kohletrocknung: Der Feuchtigkeitsgehalt ist kritisch, da er sich auf die Festigkeit des Briketts auswirkt. Verwendete Verfahren sind die direkte Trocknung (ein Stromtrockner unter Verwendung von Heißgas) und die indirekte Trocknung (ein Scheibentrockner unter Verwendung von Dampfwärme).
                  • Entgasung: Dies gilt nur für leicht flüchtige Kohlen mit niedrigem Inkohlungsgrad. Die verwendete Ausrüstung ist eine Retorte oder ein Koksofen vom Bienenkorbtyp.
                  • Zerkleinern: Die Kohle wird oft zerkleinert, da eine kleinere Partikelgröße zu einem stärkeren Brikett führt.
                  • Binder: Bindemittel sind erforderlich, um sicherzustellen, dass das Brikett eine ausreichende Festigkeit hat, um einer normalen Handhabung standzuhalten. Die verwendeten Bindemitteltypen sind Koksofenpech, Erdölasphalt, Ammoniumlignosulfat und Stärke. Die typische Zugaberate beträgt 5 bis 15 Gew.-%. Die Feinkohle und das Bindemittel werden bei erhöhter Temperatur in einer Knetmühle oder einem Paddelmischer gemischt.
                  • Brikettherstellung: Das Kohle-Bindemittel-Gemisch wird einer Doppelwalzenpresse mit gekerbten Oberflächen zugeführt. Je nach Art der Walzenvertiefung können unterschiedliche Brikettformen hergestellt werden. Die häufigste Form von Briketts ist die Kissenform. Der Druck erhöht die scheinbare Dichte des Kohle-Bindemittel-Gemischs um das 1.5- bis 3-fache.
                  • Beschichten und backen: Bei einigen Bindemitteln (Ammoniumlignosulfat und Erdölasphalt) ist eine Wärmebehandlung im Bereich von 300°C erforderlich, um die Briketts zu härten. Der Wärmebehandlungsofen ist ein geschlossener Förderer und wird mit heißen Gasen beheizt.
                  • Abkühlen/Abschrecken: Der Kühlofen ist ein umschlossener Förderer, durch den rezirkulierende Luft geleitet wird, um die Briketttemperatur auf Umgebungsbedingungen zu senken. Abgase werden gesammelt, gewaschen und an die Atmosphäre abgegeben. Das Abschrecken mit Wasser wird manchmal verwendet, um die Briketts zu kühlen.

                   

                  Das Brikettieren von weicher Braunkohle mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt von 60 bis 70 % ist ein etwas anderes Verfahren als das oben beschriebene. Die Veredelung der Braunkohle erfolgt häufig durch Brikettierung, bei der die Kohle zerkleinert, gesiebt und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 15 % getrocknet und ohne Bindemittel zu Presslingen extrudiert wird. In Deutschland, Indien, Polen und Australien werden große Mengen Kohle auf diese Weise behandelt. Als Trockner wird ein dampfbeheizter Drehrohrtrockner eingesetzt. Nach dem Extrusionspressen wird die verdichtete Kohle geschnitten und gekühlt, bevor sie über Bandförderer zu Schienenfahrzeugen, Lastkraftwagen oder Lagern transportiert wird.

                  Brikettieranlagen verarbeiten große Mengen leicht brennbaren Materials in Verbindung mit potenziell explosiven Gemischen aus Kohlenstaub und Luft. Staubkontrolle, -sammlung und -handhabung sowie gute Betriebsführung sind für einen sicheren Betrieb von erheblicher Bedeutung.

                  Müll- und Tailings-Entsorgung

                  Die Abfallentsorgung ist ein wesentlicher Bestandteil einer modernen Kohleaufbereitungsanlage. Sowohl Grobmüll als auch Feinabfälle in Form von Gülle müssen umweltgerecht transportiert und entsorgt werden.

                  Grobmüll

                  Der Grobmüll wird per LKW, Förderband oder Seilbahn zur Feststoffdeponie transportiert, die in der Regel die Wände der Tailings Halde bildet. Der Müll kann auch in den Tagebau zurückgebracht werden.

                  Heutzutage werden innovative kostengünstige Formen des Transports von grobem Abfall verwendet, nämlich das Zerkleinern und der Transport durch Pumpen in Schlammform zu einem Auffangbecken und auch durch ein pneumatisches System zu einer unterirdischen Lagerung.

                  Es ist notwendig, einen Deponieort zu wählen, der eine minimale exponierte Oberfläche aufweist und gleichzeitig eine gute Stabilität bietet. Ein allseitig freiliegendes Bauwerk ermöglicht eine stärkere Oberflächenentwässerung mit einer größeren Neigung zur Verschlammung in nahegelegenen Wasserläufen und auch eine größere Wahrscheinlichkeit einer Selbstentzündung. Um diese beiden Effekte zu minimieren, sind größere Mengen an Abdeckmaterial, Verdichtung und Versiegelung erforderlich. Die ideale Entsorgungsbauweise ist die Talverfüll-Betriebsart.

                  Abfallböschungen von Aufbereitungsanlagen können aus mehreren Gründen versagen:

                  • schwache Fundamente
                  • übermäßig steile Hänge mit übermäßiger Höhe
                  • schlechte Wasserkontrolle und Durchsickern von feinem Material durch die Deponie
                  • unzureichende Wasserkontrolle bei extremen Niederschlagsereignissen.

                   

                  Die Hauptkategorien von Konstruktions- und Konstruktionstechniken, die Umweltgefahren im Zusammenhang mit der Entsorgung von Kohleabfällen stark reduzieren können, sind:

                  • Entwässerung innerhalb des Müllhaufens
                  • Umleitung der Oberflächenentwässerung
                  • Abfallverdichtung zur Minimierung der Selbstentzündung
                  • Stabilität des Abfallhaufens.

                   

                  Rückstände

                  Tailings (feiner fester Abfall in Wasser) werden normalerweise durch Rohrleitungen zu einem Auffanggebiet transportiert. In manchen Fällen ist die Auffangung von Tailings jedoch nicht umweltverträglich und es ist eine alternative Behandlung erforderlich, nämlich Entwässerung von Tailings durch Bandpresse oder Hochgeschwindigkeitszentrifuge und anschließende Entsorgung des entwässerten Produkts per Band oder Lastwagen im Bereich für groben Müll.

                  Rückhaltebecken (Teiche) funktionieren nach dem Prinzip, dass sich die Rückstände am Boden absetzen und das resultierende geklärte Wasser zur Wiederverwendung in die Anlage zurückgepumpt wird. Die Beckenhöhe im Teich wird so gehalten, dass Sturmzuflüsse gespeichert und dann durch Pumpen oder kleine Dekantieranlagen abgeführt werden. Es kann notwendig sein, Sedimente aus kleineren Staubecken regelmäßig zu entfernen, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Der Staudamm des Staudamms wird in der Regel aus Grobmüll errichtet. Eine schlechte Konstruktion der Stützmauer und die Verflüssigung der Tailings aufgrund einer schlechten Entwässerung können zu gefährlichen Situationen führen. Stabilisierungsmittel, üblicherweise auf Calcium basierende Chemikalien, wurden verwendet, um einen Zementierungseffekt zu erzeugen.

                  Tailings-Aufstauungen entwickeln sich normalerweise über einen längeren Zeitraum der Lebensdauer der Mine, wobei sich die Bedingungen ständig ändern. Daher sollte die Stabilität des Staubauwerks sorgfältig und kontinuierlich überwacht werden.

                   

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                  Sonntag, März 13 2011 16: 15

                  Bodenkontrolle in Untertagebergwerken

                  Das Hauptziel der Bodenkontrolle ist es, sichere Ausgrabungen in Fels und Erde aufrechtzuerhalten (die Bedingungen Schichtkontrolle und Pistenmanagement werden auch in untertägigen Bergwerken bzw. Tagebauen eingesetzt). Die Bodenkontrolle findet auch viele Anwendungen in Tiefbauprojekten wie Tunneln, Wasserkraftwerken und Endlagern für Atommüll. Es wurde definiert als die praktische Anwendung der Gesteinsmechanik auf den Bergbaualltag. Das US National Committee on Rock Mechanics hat folgende Definition vorgeschlagen: „Felsmechanik ist die theoretische und angewandte Wissenschaft des mechanischen Verhaltens von Gestein und Gesteinsmassen; es ist der Zweig der Mechanik, der sich mit der Reaktion von Gestein und Gesteinsmassen auf die Kraftfelder ihrer physikalischen Umgebung befasst“.

                  Gesteinsmassen weisen ein äußerst komplexes Verhalten auf, und Felsmechanik und Bodenkontrolle sind seit den 1950er Jahren weltweit Gegenstand beträchtlicher Grundlagen- und angewandter Forschung. Bodenkontrolle ist in vielerlei Hinsicht eher ein Handwerk als eine Wissenschaft. Die Bodenkontrolle erfordert ein Verständnis der Strukturgeologie, der Gesteinseigenschaften, des Grundwassers und der Bodenspannungsregime und der Wechselwirkung dieser Faktoren. Zu den Werkzeugen gehören die Methoden der Standorterkundung und Gesteinstests, Maßnahmen zur Minimierung von Schäden an der Felsmasse durch Sprengungen, die Anwendung von Entwurfstechniken, Überwachung und Bodenunterstützung. In den letzten Jahren haben mehrere wichtige Entwicklungen in der Gesteinsmechanik und Bodenkontrolle stattgefunden, darunter die Entwicklung empirischer Konstruktions- und Computeranalysetechniken für die Minenkonstruktion, die Einführung und breite Verwendung einer Vielzahl von Bodenüberwachungsinstrumenten und die Entwicklung spezialisierter Bodenunterstützungswerkzeuge und Techniken. Viele Bergbaubetriebe haben Bodenkontrollabteilungen, die mit spezialisierten Ingenieuren und Technikern besetzt sind.

                  Unterirdische Öffnungen sind schwieriger zu schaffen und zu warten als Fels- oder Erdböschungen, daher müssen unterirdische Minen im Allgemeinen mehr Ressourcen und Planungsanstrengungen für die Bodenkontrolle aufwenden als Oberflächenminen und Steinbrüche. Bei traditionellen Untertage-Bergbaumethoden wie Schrumpfen und Cut-and-Fill sind die Arbeiter direkt potenziell instabilem Boden in der Erzzone ausgesetzt. Bei Massenbergbaumethoden, wie dem Stoppen von Sprenglöchern, betreten die Arbeiter die Erzzone nicht. In den letzten Jahrzehnten gab es einen Trend weg von selektiven Verfahren hin zu Massenverfahren.

                  Arten von Bodenfehlern

                  Gesteinsstruktur und Gesteinsspannung sind wichtige Ursachen für Instabilität in Bergwerken.

                  Ein bestimmtes Gestein besteht aus intaktem Gestein und einer beliebigen Anzahl von Gesteinsstrukturen oder strukturellen Diskontinuitäten. Zu den wichtigsten Arten von Gesteinsstrukturen gehören Bettungsebenen (Trennungsebenen, die die einzelnen Schichten trennen), Falten (Krümmungen in Gesteinsschichten), Verwerfungen (Bruchstellen, an denen Bewegungen stattgefunden haben), Gänge (tafelförmige Intrusionen von magmatischem Gestein) und Klüfte (Brüche von geologischem Ursprung, entlang dem es keine sichtbare Verschiebung gegeben hat). Die folgenden Eigenschaften struktureller Diskontinuitäten beeinflussen das technische Verhalten von Gesteinsmassen: Orientierung, Abstand, Persistenz, Rauheit, Öffnung und Vorhandensein von Füllmaterial. Die Sammlung relevanter struktureller Informationen durch Ingenieure und Geologen ist ein wichtiger Bestandteil des Bodenkontrollprogramms bei einem Bergbaubetrieb. Hochentwickelte Computerprogramme zur Analyse von Strukturdaten und der Geometrie und Stabilität von Keilen in Tagebauen oder Untertageminen sind jetzt verfügbar.

                  Spannungen im Gestein können auch Instabilitäten in Bergwerken verursachen; Die Kenntnis des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens von Gesteinsmassen ist für eine solide Ingenieurplanung unerlässlich. Labortests an zylindrischen Gesteinsproben aus Bohrkernen können nützliche Informationen zur Festigkeit und Verformbarkeit des intakten Gesteins liefern; verschiedene Gesteinsarten verhalten sich unterschiedlich, vom plastischen Verhalten von Salz bis zum elastischen, spröden Verhalten vieler Hartgesteine. Die Verbindung wird die Festigkeit und Verformbarkeit des gesamten Gesteins stark beeinflussen.

                  In Tagebauen und Steinbrüchen gibt es einige übliche Arten von Felsböschungen. Der Versagensmodus des Gleitblocks tritt auf, wenn eine Bewegung entlang einer oder mehrerer Felsstrukturen stattfindet (ebenes Scheren, Stufenpfad, Keil, Stufenkeil oder Plattenversagen); ein Rotationsscherbruch kann in einem Boden oder einer schwachen Gesteinsböschung auftreten; zusätzliche Versagensarten umfassen das Umstürzen von Blöcken, die durch steil abfallende Strukturen gebildet werden, und Ausfransen (z. B. Verschieben von Blöcken durch Frost-Tau-Wechsel oder Regen).

                  Größere Pistenbrüche können katastrophale Folgen haben, obwohl Pisteninstabilität aus betrieblicher Sicht nicht unbedingt Pistenbruch bedeutet. Die Stabilität einzelner Bänke ist normalerweise von unmittelbarerer Bedeutung für den Betrieb, da ein Ausfall ohne Vorwarnung mit potenziellen Todesfällen und Geräteschäden auftreten kann.

                  In Untertagebergwerken kann Instabilität aus der Bewegung und dem Zusammenbruch von Gesteinsblöcken als Ergebnis struktureller Instabilität, Gesteinsbruch um die Öffnung als Ergebnis hoher Gesteinsspannungszustände, einer Kombination aus spannungsinduziertem Gesteinsbruch und struktureller Instabilität und verursachter Instabilität resultieren durch Steinschläge. Die Gesteinsstruktur kann die Wahl eines Untertageabbauverfahrens und die Gestaltung von Bergbaulayouts beeinflussen, da sie stabile Aushubspannen, Tragfähigkeit und Setzung steuern kann. Gestein in der Tiefe ist Spannungen ausgesetzt, die sich aus dem Gewicht der darüber liegenden Schichten und aus Spannungen tektonischen Ursprungs ergeben, und horizontale Spannungen sind oft größer als die vertikalen Spannungen. Es stehen Instrumente zur Verfügung, um das Spannungsniveau im Boden zu bestimmen, bevor der Abbau beginnt. Wenn eine Minenöffnung ausgehoben wird, ändert sich das Spannungsfeld um diese Öffnung herum und übersteigt möglicherweise die Festigkeit der Gesteinsmasse, was zu Instabilität führt.

                  Es gibt auch verschiedene Arten von Versagen, die üblicherweise in untertägigen Hartgesteinsminen beobachtet werden. Unter niedrigen Belastungsniveaus werden Ausfälle weitgehend strukturell kontrolliert, wobei Keile oder Blöcke vom Dach fallen oder aus den Wänden der Öffnungen rutschen. Diese Keile oder Blöcke werden durch sich schneidende strukturelle Diskontinuitäten gebildet. Wenn lose Keile oder Blöcke nicht unterstützt werden, kann das Versagen andauern, bis eine natürliche Wölbung der Öffnung stattfindet. In geschichteten Ablagerungen kann es entlang der Schichtungsebenen zu Schichttrennung und -versagen kommen. Unter hohen Spannungsniveaus besteht das Versagen aus sprödem Abplatzen und Abplatzen im Fall eines massiven Gesteinskörpers mit wenigen Klüften bis hin zu einer duktileren Versagensart für stark geklüftete Gesteinskörper.

                  Ein Felsbruch kann als plötzlich oder heftig auftretender Schaden an einer Baugrube definiert werden, der mit einem seismischen Ereignis verbunden ist. Es wurden verschiedene Schadensmechanismen durch Steinschlag identifiziert, nämlich Ausdehnung oder Knicken des Gesteins aufgrund von Brüchen um die Öffnung herum, durch seismische Erschütterungen verursachte Steinschläge und Auswurf von Gestein aufgrund von Energieübertragung von einer entfernten seismischen Quelle. Gesteins- und Gasausbrüche treten in einigen Kohle-, Salz- und anderen Bergwerken als Ergebnis hoher Gesteinsspannungen und großer Mengen an komprimiertem Methan oder Kohlendioxid katastrophal auf. In Steinbrüchen und Tagebauen wurde auch plötzliches Knicken und Heben von Gesteinsböden beobachtet. In mehreren Ländern wurden umfangreiche Untersuchungen zu den Ursachen und möglichen Linderungen von Steinschlägen durchgeführt. Zu den Techniken zur Minimierung von Gesteinsbrocken gehören die Änderung der Form, Ausrichtung und Reihenfolge des Abbaus, die Verwendung einer Technik, die als Entlastungssprengung bekannt ist, steife Minenverfüllungen und die Verwendung spezialisierter Unterstützungssysteme. Ausgefeilte lokale oder bergwerksweite seismische Überwachungssysteme können bei der Identifizierung und Analyse von Quellmechanismen helfen, obwohl die Vorhersage von Gesteinsbrocken derzeit noch unzuverlässig ist.

                  In der kanadischen Provinz Ontario resultieren fast ein Drittel aller untertägigen tödlichen Verletzungen in der hochmechanisierten Bergbauindustrie aus Steinschlägen und Steinschlägen; die Todeshäufigkeit durch Steinschlag und Steinschlag betrug im Zeitraum 1986-1995 0.014 pro 200,000 Arbeitsstunden unter Tage. In weniger mechanisierten Bergbauindustrien unter Tage oder dort, wo Bodenstützen nicht weit verbreitet sind, ist mit einer erheblich höheren Häufigkeit von Verletzungen und Todesopfern durch Erdstürze und Steinschläge zu rechnen. Die Sicherheitsbilanz bezüglich der Bodenkontrolle für Tagebaue und Steinbrüche ist im Allgemeinen besser als für Untertagebergwerke.

                  Entwurfsmethoden

                  Das Design von unterirdischen Ausgrabungen ist der Prozess, technische Entscheidungen zu Angelegenheiten wie den Standorten, Größen und Formen von Ausgrabungen und Felspfeilern, der Abbausequenz und der Anwendung von Stützsystemen zu treffen. In Tagebauen muss für jeden Abschnitt der Grube ein optimaler Böschungswinkel gewählt werden, zusammen mit anderen Designaspekten und Böschungsunterstützung. Das Entwerfen einer Mine ist ein dynamischer Prozess, der aktualisiert und verfeinert wird, wenn durch Beobachtung und Überwachung während des Bergbaus mehr Informationen verfügbar werden. Üblicherweise werden empirische, beobachtende und analytische Entwurfsmethoden verwendet.

                  Empirische Methoden verwenden häufig ein Felsmassenklassifizierungssystem (mehrere solcher Systeme wurden entwickelt, z. B. das Felsmassensystem und der Felstunnelbau-Qualitätsindex), ergänzt durch Entwurfsempfehlungen, die auf Kenntnissen der anerkannten Praxis basieren. Mehrere empirische Designtechniken wurden erfolgreich angewendet, wie z. B. die Stability Graph-Methode für offene Stollendesigns.

                  Beobachtungsmethoden Verlassen Sie sich auf die tatsächliche Überwachung der Bodenbewegung während des Aushubs, um messbare Instabilitäten zu erkennen, und auf die Analyse der Interaktion zwischen Boden und Stützen. Beispiele für diesen Ansatz sind das Neue Österreichische Tunnelbauverfahren und das Convergence-Confinement-Verfahren.

                  analytische Methoden Nutzen Sie die Analyse von Spannungen und Verformungen um Öffnungen herum. Einige der frühesten Spannungsanalysetechniken verwendeten mathematische Lösungen in geschlossener Form oder photoelastische Modelle, aber ihre Anwendung war aufgrund der komplexen dreidimensionalen Form der meisten unterirdischen Ausgrabungen begrenzt. In letzter Zeit wurde eine Reihe computerbasierter numerischer Verfahren entwickelt. Diese Verfahren stellen die Mittel bereit, um Näherungslösungen für die Probleme von Spannungen, Verschiebungen und Versagen in Bergwerksöffnungen umgebendem Gestein zu erhalten.

                  Zu den jüngsten Verfeinerungen gehörten die Einführung dreidimensionaler Modelle, die Möglichkeit, strukturelle Diskontinuitäten und Gesteinsträger-Interaktionen zu modellieren, sowie die Verfügbarkeit benutzerfreundlicher grafischer Schnittstellen. Trotz ihrer Einschränkungen können numerische Modelle echte Einblicke in das komplexe Gesteinsverhalten liefern.

                  Die drei oben beschriebenen Methoden sollten eher als wesentliche Teile eines einheitlichen Ansatzes für die Planung von unterirdischen Ausgrabungen denn als unabhängige Techniken betrachtet werden. Der Konstruktionsingenieur sollte bereit sein, eine Reihe von Werkzeugen zu verwenden und die Konstruktionsstrategie neu zu bewerten, wenn dies aufgrund der Quantität und Qualität der verfügbaren Informationen erforderlich ist.

                  Bohr- und Sprengkontrollen

                  Ein besonderes Problem beim Felssprengen ist seine Wirkung auf das Gestein in unmittelbarer Nähe einer Ausgrabung. Durch schlechtes Sprengdesign oder schlechte Bohrverfahren kann es im Nahfeldgestein zu intensiven lokalen Rissen und Störungen der Integrität der ineinandergreifenden, verbundenen Anordnung kommen. Größere Schäden können durch die Übertragung von Sprengenergie in das Fernfeld verursacht werden, was zu Instabilitäten in Minenstrukturen führen kann.

                  Die Sprengergebnisse werden durch die Gesteinsart, das Belastungsregime, die strukturelle Geologie und das Vorhandensein von Wasser beeinflusst. Zu den Maßnahmen zur Minimierung von Explosionsschäden gehören die richtige Auswahl des Sprengstoffs, die Verwendung von Perimetersprengtechniken wie Pre-Split-Sprengung (parallele, eng beieinander liegende Löcher, die den Ausgrabungsumfang definieren), Entkopplungsladungen (der Durchmesser des Sprengstoffs ist kleiner als die des Sprenglochs), Zeitverzögerung und Pufferlöcher. Die Geometrie der gebohrten Löcher beeinflusst den Erfolg einer Wandkontrollsprengung; Lochmuster und Ausrichtung müssen sorgfältig kontrolliert werden.

                  Die Überwachung von Sprengschwingungen wird häufig durchgeführt, um Sprengmuster zu optimieren und Schäden an der Gesteinsmasse zu vermeiden. Empirische Kriterien für Explosionsschäden wurden entwickelt. Die Explosionsüberwachungsausrüstung besteht aus oberflächenmontierten oder im Bohrloch eingebauten Wandlern, Kabeln, die zu einem Verstärkersystem und einem digitalen Rekorder führen. Das Sprengdesign wurde durch die Entwicklung von Computermodellen zur Vorhersage der Sprengleistung verbessert, einschließlich der Fragmentierung, des Schlammprofils und der Rissdurchdringung hinter Sprenglöchern. Zu den Eingabedaten für diese Modelle gehören die Geometrie der Ausgrabung und des gebohrten und geladenen Musters, die Detonationseigenschaften der Sprengstoffe und die dynamischen Eigenschaften des Gesteins.

                  Skalierung von Dach und Wänden von Ausgrabungen

                  Scaling ist das Entfernen von losen Gesteinsplatten von Dächern und Wänden von Ausgrabungen. Es kann manuell mit einer Stahl- oder Aluminium-Scaling-Bar oder mit einer mechanischen Scaling-Maschine durchgeführt werden. Beim manuellen Besteigen überprüft der Bergmann die Festigkeit des Felsens, indem er auf die Decke schlägt; Ein trommelartiges Geräusch zeigt normalerweise an, dass der Boden locker ist und abgesperrt werden sollte. Der Bergmann muss strenge Regeln befolgen, um Verletzungen beim Erklimmen zu vermeiden (z. B. Erklimmen von gutem Boden auf unbefestigten Boden, Aufrechterhalten eines guten Standes und eines freien Rückzugsbereichs und Sicherstellen, dass erklommener Fels einen geeigneten Platz zum Fallen hat). Manuelles Scaling erfordert erhebliche körperliche Anstrengung und kann eine risikoreiche Aktivität sein. In Ontario, Kanada, ereignen sich beispielsweise ein Drittel aller durch Steinschlag verursachten Verletzungen beim Klettern.

                  Die Verwendung von Körben an ausfahrbaren Auslegern, damit Bergleute hohe Rücken manuell erklimmen können, führt zu zusätzlichen Sicherheitsrisiken, wie beispielsweise einem möglichen Umkippen der Skalierungsplattform durch herabfallende Steine. Mechanische Scaling-Rigs sind heute in vielen großen Bergbaubetrieben alltäglich. Die Scaling-Einheit besteht aus einem schweren Hydraulikhammer, Schaber oder Schlaghammer, der an einem Schwenkarm montiert ist, der wiederum an einem mobilen Fahrgestell befestigt ist.

                  Bodenunterstützung

                  Das Hauptziel der Bodensicherung besteht darin, dem Gestein zu helfen, sich selbst zu stützen. Bei der Felssicherung werden Felsanker im Fels eingebaut. Bei der Felsunterstützung, wie sie beispielsweise durch Stahl- oder Holzsätze bereitgestellt wird, wird der Felsmasse eine externe Unterstützung bereitgestellt. Bodenstütztechniken haben im Tagebau und Steinbruch keine breite Anwendung gefunden, teilweise wegen der Ungewissheit der endgültigen Grubengeometrie und teilweise wegen Bedenken hinsichtlich Korrosion. Weltweit ist eine Vielzahl von Felsankersystemen verfügbar. Zu den Faktoren, die bei der Auswahl eines bestimmten Systems zu berücksichtigen sind, gehören die Bodenverhältnisse, die geplante Nutzungsdauer des Aushubs, die einfache Installation, die Verfügbarkeit und die Kosten.

                  Der mechanisch verankerte Felsanker besteht aus einer Spreizhülse (verschiedene Ausführungen sind für unterschiedliche Gesteinsarten verfügbar), einem Stahlbolzen (mit Gewinde oder mit geschmiedetem Kopf) und einer Stirnplatte. Die Spreizschale besteht im Allgemeinen aus gezahnten Blättern aus schmiedbarem Gusseisen mit einem konischen Keil, der an einem Ende des Bolzens mit Gewinde versehen ist. Wenn der Bolzen im Loch gedreht wird, wird der Konus in die Klingen gedrückt und drückt sie gegen die Wände des Bohrlochs. Die Spreizschale erhöht ihren Halt am Fels, wenn die Spannung auf den Bolzen zunimmt. Es sind Bolzen in verschiedenen Längen sowie eine Reihe von Zubehör erhältlich. Mechanisch verankerte Felsanker sind relativ kostengünstig und werden daher am häufigsten für die kurzfristige Sicherung in Untertagebergwerken verwendet.

                  Der Injektionsdübel besteht aus einem gerippten Bewehrungsstab, der in ein Bohrloch eingebracht und über die gesamte Länge mit dem Fels verbunden wird und so den Fels dauerhaft bewehrt. Es werden verschiedene Arten von Zement- und Polyesterharzmörtel verwendet. Der Mörtel kann durch Pumpen oder Kartuschen schnell und bequem in das Bohrloch eingebracht werden. Es stehen Stahl- und Glasfaserdübel in verschiedenen Durchmessern zur Verfügung, und Schrauben können zug- oder gespannt sein.

                  Der Reibungsstabilisator besteht üblicherweise aus einem über seine gesamte Länge geschlitzten Stahlrohr, das, wenn es in ein leicht unterdimensioniertes Bohrloch getrieben wird, zusammengedrückt wird und Reibung zwischen dem Stahlrohr und dem Gestein entwickelt. Der Bohrlochdurchmesser muss innerhalb enger Toleranzen kontrolliert werden, damit dieser Bolzen wirksam ist.

                  Der Swellex-Felsanker besteht aus einem involuten Stahlrohr, das in ein Bohrloch eingeführt und mit einer tragbaren Pumpe durch hydraulischen Druck aufgeweitet wird. Swellex-Schläuche sind in verschiedenen Typen und Längen erhältlich.

                  Der vergossene Kabelanker wird häufig installiert, um Einbrüche zu kontrollieren und unterirdische Stollendächer und -wände zu stabilisieren. Im Allgemeinen wird ein Mörtel auf Portlandzementbasis verwendet, während die Kabelgeometrien und Installationsverfahren variieren. Hochbelastbare Bewehrungsstäbe und Felsanker sind auch in Bergwerken zu finden, zusammen mit anderen Bolzentypen, wie z. B. röhrenförmigen einpressbaren mechanisch verankerten Bolzen.

                  Stahlbänder oder Netze, die entweder aus gewebtem oder geschweißtem Draht bestehen, werden häufig im Dach oder in den Wänden der Öffnung installiert, um das Gestein zwischen den Bolzen zu stützen.

                  Bergbaubetriebe sollten ein Qualitätskontrollprogramm entwickeln, das eine Vielzahl von Feldtests umfassen kann, um sicherzustellen, dass die Bodenunterstützung effektiv ist. Schlechte Installationen von Bodenstützen können das Ergebnis einer unangemessenen Konstruktion (Fehler bei der Auswahl des richtigen Bodenstützentyps, der richtigen Länge oder des richtigen Musters für die Bodenbedingungen), minderwertiger Bodenstützenmaterialien (wie vom Hersteller geliefert oder während der Handhabung oder aufgrund von Lagerbedingungen beschädigt) sein am Bergbaustandort), Installationsmängel (defekte Ausrüstung, schlechter Zeitpunkt der Installation, unzureichende Vorbereitung der Gesteinsoberfläche, schlechte Schulung der Besatzung oder Nichteinhaltung festgelegter Verfahren), bergbaubedingte Auswirkungen, die in der Planungsphase unvorhergesehen waren (Spannungsänderungen, spannungs- oder sprengungsinduzierte Brüche/Abplatzungen, Gelenklockerungen oder Felssprengung) oder Minenkonstruktionsänderungen (Änderungen der Aushubgeometrie oder längere Nutzungsdauer als ursprünglich erwartet).

                  Das Verhalten von bewehrten oder gestützten Gesteinsmassen ist noch unvollständig verstanden. Es wurden Faustregeln, empirische Entwurfsrichtlinien auf der Grundlage von Gesteinsklassifizierungssystemen und Computerprogrammen entwickelt. Der Erfolg eines bestimmten Designs hängt jedoch stark vom Wissen und der Erfahrung des Bodenkontrollingenieurs ab. Eine Gesteinsmasse von guter Qualität mit wenigen strukturellen Diskontinuitäten und kleinen Öffnungen mit begrenzter Lebensdauer erfordert möglicherweise wenig oder keine Unterstützung. In diesem Fall können jedoch an ausgewählten Stellen Felsanker erforderlich sein, um Blöcke zu stabilisieren, die als potenziell instabil identifiziert wurden. In vielen Bergwerken wird häufig für alle Ausgrabungen das Musterankern, die systematische Installation von Felsankern auf einem regelmäßigen Raster zur Stabilisierung des Daches oder der Wände, vorgeschrieben. In allen Fällen müssen Bergleute und Vorgesetzte über ausreichende Erfahrung verfügen, um Bereiche zu erkennen, in denen möglicherweise zusätzliche Unterstützung erforderlich ist.

                  Die älteste und einfachste Form der Stütze ist der Holzpfosten; Beim Abbau durch instabilen Boden werden manchmal Holzstützen und -krippen installiert. Stahlbögen und Stahlsätze sind Elemente mit hoher Tragfähigkeit, die zur Unterstützung von Tunneln oder Straßen verwendet werden. In Untertagebergwerken wird eine zusätzliche und wichtige Bodenunterstützung durch die Bergwerksverfüllung bereitgestellt, die aus Abfallgestein, Sand oder Mühlenrückständen und einem Zementierungsmittel bestehen kann. Verfüllung wird verwendet, um Hohlräume zu füllen, die durch den Untertagebau entstanden sind. Unter seinen vielen Funktionen trägt die Verfüllung dazu bei, großflächige Ausfälle zu verhindern, Felspfeiler einzugrenzen und somit Restfestigkeit zu verleihen, die Übertragung von Gesteinsspannungen zu ermöglichen, Oberflächensenkungen zu reduzieren, eine maximale Erzgewinnung zu ermöglichen und bei einigen Bergbaumethoden eine Arbeitsplattform bereitzustellen.

                  Eine relativ neue Innovation in vielen Bergwerken war die Verwendung von Spritzbeton, das ist Beton, der auf eine Felswand gespritzt wird. Es kann ohne andere Form der Unterstützung direkt auf Felsen aufgetragen werden, oder es kann über Maschen und Felsanker gesprüht werden, was Teil eines integrierten Unterstützungssystems ist. Stahlfasern können zusammen mit anderen Beimischungen und Mischungsdesigns hinzugefügt werden, um spezifische Eigenschaften zu verleihen. Es gibt zwei verschiedene Spritzbetonverfahren, die als Trockenmischung und Nassmischung bezeichnet werden. Spritzbeton hat eine Reihe von Anwendungen in Bergwerken gefunden, einschließlich der Stabilisierung von Felswänden, die andernfalls aufgrund ihrer engen Verbindungen ausfransen würden. Im Tagebau wurde Spritzbeton auch erfolgreich zur Stabilisierung fortschreitender Ausreißbrüche eingesetzt. Andere neuere Innovationen umfassen die Verwendung von Polyurethan-Spray-on-Linern in Untertageminen.

                  Um während eines Gesteinsbruchs effektiv zu funktionieren, müssen Stützsysteme bestimmte wichtige Eigenschaften aufweisen, einschließlich Verformung und Energieabsorption. Die Auswahl der Stützen unter Felsbruchbedingungen ist Gegenstand laufender Forschung in mehreren Ländern, und es wurden neue Designempfehlungen entwickelt.

                  In kleinen unterirdischen Öffnungen wird die manuelle Bodenabstützung üblicherweise mit einem Stopperbohrer durchgeführt. Bei größeren Ausgrabungen stehen halbmechanisierte Ausrüstung (mechanisiertes Bohren und manuelle Ausrüstung für die Installation von Felsankern) und vollmechanisierte Ausrüstung (mechanisiertes Bohren und Installation von Felsankern, gesteuert von einem Bedienfeld unter dem verschraubten Dach) zur Verfügung. Die manuelle Installation von Bodenstützen ist eine Aktivität mit hohem Risiko. Beispielsweise ereigneten sich in Ontario, Kanada, im Zeitraum 1986-1995 ein Drittel aller durch Steinschlag verursachten Verletzungen beim Installieren von Felsankern, und 8 % aller unterirdischen Verletzungen ereigneten sich beim Installieren von Felsankern.

                  Weitere Gefahren sind mögliche Spritzer von Zementmörtel oder Harz in die Augen, allergische Reaktionen durch Verschütten von Chemikalien und Ermüdung. Die Installation einer großen Anzahl von Felsankern wird durch den Einsatz mechanisierter Ankermaschinen sicherer und effizienter.

                  Überwachung der Bodenbedingungen

                  Die Überwachung der Bodenbedingungen in Bergwerken kann aus einer Vielzahl von Gründen durchgeführt werden, einschließlich des Erhaltens von Daten, die für die Bergwerksauslegung benötigt werden, wie etwa Gesteinsmassenverformbarkeit oder Gesteinsspannungen; Verifizieren von Entwurfsdaten und -annahmen, wodurch die Kalibrierung von Computermodellen und die Anpassung von Mining-Methoden zur Verbesserung der Stabilität ermöglicht werden; Bewertung der Wirksamkeit bestehender Bodenstützen und möglicherweise Leitung der Installation zusätzlicher Stützen; und Warnung vor möglichen Massefehlern.

                  Die Überwachung der Bodenbedingungen kann entweder visuell oder mit Hilfe spezialisierter Instrumente erfolgen. Oberflächen- und Untergrundinspektionen müssen sorgfältig und erforderlichenfalls mit Hilfe von hochintensiven Inspektionslampen durchgeführt werden; Bergleute, Aufseher, Ingenieure und Geologen spielen alle eine wichtige Rolle bei der Durchführung regelmäßiger Inspektionen.

                  Visuelle oder hörbare Anzeichen für sich ändernde Bodenbedingungen in Minen sind unter anderem der Zustand des Diamantbohrkerns, Kontakte zwischen Gesteinsarten, trommelartiger Boden, das Vorhandensein struktureller Merkmale, offensichtliche Belastung der Bodenstütze, Bodenhebungen, neue Risse B. an Wänden oder Dächern, Grundwasser- und Pfeilerbrüche. Bergleute verlassen sich oft auf einfache Instrumente (z. B. Holzkeile im Riss), um eine visuelle Warnung bereitzustellen, dass eine Dachbewegung aufgetreten ist.

                  Die Planung und Implementierung eines Überwachungssystems umfasst die Definition des Zwecks des Programms und der zu überwachenden Variablen, die Bestimmung der erforderlichen Messgenauigkeit, die Auswahl und Installation von Geräten sowie die Festlegung der Beobachtungshäufigkeit und der Mittel zur Datendarstellung. Überwachungsgeräte sollten von erfahrenem Personal installiert werden. Einfachheit, Redundanz und Zuverlässigkeit des Instruments sind wichtige Überlegungen. Der Konstrukteur sollte bestimmen, was eine Gefahr für die Sicherheit oder Stabilität darstellt. Dies sollte die Erstellung von Notfallplänen für den Fall beinhalten, dass diese Warnschwellen überschritten werden.

                  Die Komponenten eines Überwachungssystems umfassen einen Sensor, der auf Änderungen in der überwachten Variablen anspricht; ein Übertragungssystem, das die Sensorausgabe unter Verwendung von Stäben, Elektrokabeln, Hydraulikleitungen oder Funktelemetrieleitungen an den Ausleseort überträgt; eine Ausleseeinheit (z. B. Messuhr, Manometer, Multimeter oder Digitalanzeige); und eine Aufzeichnungs-/Verarbeitungseinheit (z. B. Tonbandgerät, Datenlogger oder Mikrocomputer).

                  Es gibt verschiedene Betriebsarten des Instruments, nämlich:

                    • mechanisch: bieten oft die einfachsten, billigsten und zuverlässigsten Methoden zur Erkennung, Übertragung und Auslesung. Mechanische Bewegungsmelder verwenden einen Stahlstab oder ein Stahlband, das an einem Ende am Felsen befestigt ist und am anderen mit einer Messuhr oder einem elektrischen System in Kontakt steht. Der Hauptnachteil mechanischer Systeme besteht darin, dass sie sich nicht für Fernablesung oder kontinuierliche Aufzeichnung eignen.
                    • optisch: Wird in konventionellen, präzisen und photogrammetrischen Vermessungsmethoden zur Erstellung von Ausgrabungsprofilen, zur Messung von Bewegungen von Ausgrabungsgrenzen und zur Überwachung von Oberflächensenkungen verwendet.
                    • hydraulisch und pneumatisch: Membrangeber, die zum Messen von Wasserdrücken, Stützlasten usw. verwendet werden. Die Messgröße ist ein Flüssigkeitsdruck, der auf eine Seite einer flexiblen Membran aus Metall, Gummi oder Kunststoff wirkt.
                    • elektrisch: Der am häufigsten in Bergwerken verwendete Instrumentenmodus, obwohl mechanische Systeme immer noch weit verbreitet in der Verschiebungsüberwachung eingesetzt werden. Elektrische Systeme arbeiten nach einem von drei Prinzipien: elektrischer Dehnungsmessstreifen, Schwingdraht und Selbstinduktion.

                           

                          Zu den am häufigsten überwachten Variablen gehören Bewegung (unter Verwendung von Vermessungsmethoden, Oberflächengeräten wie Rissmessgeräten und Banddehnungsmessern, Bohrlochgeräten wie Stangendehnungsmessern oder Neigungsmessern); Gesteinsspannungen (absolute Spannung oder Spannungsänderung von Bohrlochgeräten); Druck, Belastung und Beanspruchung von Bodenunterstützungsgeräten (z. B. Wägezellen); seismische Ereignisse und Explosionserschütterungen.

                           

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