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Die Erfindung betrifft ein Abbauverfahren zur Gewinnung von Mineralen, bei dem die Minerallagerstätte nötigenfalls horizontal und/oder vertikal in Scheiben aufgeteilt, sowie entlang dieser bzw. der Minerallagerstätte oder des Flözes Nebenstrecken und, soweit erwünscht, Abgrenzungsstrecke (n) aufgefahren werden, weiterhin das Fördergut im Bruchbau gewonnen wird.
Eine immer stärker werdende Forderung im Bergbau ist die möglichst reine Gewinnung von Mineralen mit der grösstmöglichen Konzentration und Abbauleistung, d. h. mit einem sich vermindernden Kostenaufwand, dabei dürfen aber die Abbauverhältnisse und insbesondere die Arbeitsund Betriebssicherheit nicht vermindert werden.
Dies ist insbesondere wichtig bei der Gewinnung von Mineralen, die in grossen Lagerstätten in mehreren nebeneinanderliegenden Abschnitten und/oder mehreren Scheiben vorhanden sind, so z. B. bei Kohle, die als Energieträger eine immer grösser werdende Rolle spielt.
Minerallagerstätten mit grosser Ausdehnung gestatten auch die Konzentration von Arbeitsmitteln, jedoch kann auf lange Sicht ein vollständiger Abbau der Minerallagerstätten nur dann verwirklicht werden, wenn die Ausbeute der einzelnen Abschnitte und Scheiben mit einer modernen, angepassten Abbaumethode vorgenommen wird, z. B. mit einem maschinellen Bruchbau bzw. Etagenbruchbau, wobei die günstigen Gewinnungs- und Arbeitsbedingungen sowie eine hohe Sicherheit stets gewährleistet werden.
Der in mehreren Schritten erfolgende Abbau von Minerallagerstätten grosser Ausdehnung erfolgt üblicherweise so, dass, insbesondere im Falle von nebeneinanderliegenden Abbaufeldern oder Abschnitten, zwischen den einzelnen Abbaufeldern fallweise Sicherheitspfeiler in Breiten von 100 m und darüber in der Lagerstätte verbleiben, die gegebenenfalls später abgebaut werden oder aber als Verlust betrachtet werden. Diese Pfeiler haben einerseits die Aufgabe, die Sicherung des Abbaues zu gewährleisten, anderseits stellen sie insbesondere im Falle brennbarer Minerale eine Isolierung zwischen den einzelnen Abbaufeldern und Abschnitten dar, d. h., sie bilden einen Wetterabschluss, wodurch die Gefahr und das Auftreten von endogenen Grubenbränden stark verringert wird.
Ein wesentlicher Nachteil der Förderungsverfahren, die Sicherheitspfeiler verwenden, besteht darin, dass die Minerale aus den Pfeilern nur sehr schwierig und mit erheblich höheren Kosten gewonnen werden können bzw. bei in mehreren Scheiben erfolgendem Abbau überhaupt nicht mehr gewonnen werden können. Dies bedeutet nicht nur einen grossen Verlust an Mineralen, sondern beeinträchtigt früher oder später auch den Abbau der übrigen Teile der Minerallagerstätte.
Diese Nachteile treten bei allen Abbauverfahren, d. h. Kammerbau, Streifenbau, Strebbau, Langfrontbau, in Erscheinung und auch dann, wenn das nutzbare Mineral im Vollausbruch gewonnen wird, und allenfalls sind, insbesondere beim Vollausbruch, die technologischen Nachteile und die Gewinnungsverluste nicht so bedeutend.
Bekannt ist ein Verfahren, z. B. aus dem sowjetischen Urheberschein Nr. 589401, bei dem ein künstlicher Pfeiler gebildet wird. Dieses Verfahren eignet sich bei einem Abbau in zwei Scheiben, wenn zwischen den beiden Flözen ein Bergemittel liegt. Das heisst man muss beim Abbau die beiden Flöze bzw. Scheiben so auswählen, dass zwischen ihnen die Bergeschicht liegt. Die obere Scheibe wird dann durch Abbau in langen Streifen entfernt, die Firste wird durch Verankerung gesichert und dann wird eine Strebbaurichtungsstrecke vorgetrieben, über die bis zur Firste der Lagerstätte ein künstlicher Pfeiler ausgebildet wird. Daraufhin wird dann die untere Scheibe abgebaut und schliesslich erfolgt ein sich auf beide Scheiben erstreckender Firstbruch. Die Verwendbarkeit dieses Verfahrens ist jedoch beschränkt.
Die einzelnen Schritte ermöglichen keine kontinuierliche Gewinnung und beeinträchtigen auf jeden Fall die Abbauleistung. Das Verfahren ist auch kostenaufwendig, da Verankerungen vorgesehen werden müssen, deren Anwendung teuer und kompliziert ist und die auch den Abbruch erschweren.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abbauverfahrens, bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren nicht auftreten und das bei möglichst allen zum Bruchbau geeigneten Mineralvorkommen, insbesondere bei Minerallagerstätten mit grosser Ausdehnung, angewendet werden kann. Dabei soll eine Arbeitskonzentration mit geringem Kostenaufwand und grosser Abbauleistung sowie einer erhöhten Arbeits- und Betriebssicherheit eine reine Gewinnung des nutzbaren Materials ermöglichen.
Erfindungsgemäss wird jetzt bei dem eingangs erwähnten Verfahren vorgeschlagen, dass zu-
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mindest an einer Seite der Nebenstrecke und der Abgrenzungsstrecke (n) und/oder in der Firste der der ersten Scheibe folgenden Scheibe (n) eine verfestigte Zone ausgebildet wird, wobei die verfestigten Zonen in an sich bekannter Weise, insbesondere durch Bruchmassenverfestigung und gegebenenfalls mit Bruchmassen oder Mineralpfeilern ausgebildet werden, das Fördergut im Vorbau und/oder Rückbau in einem oder mehreren Abschnitten und/oder Scheiben auf eine an sich bekannte
Art und Weise gewonnen wird, die Neben-und/oder Abgrenzungsstrecke (n) oder deren einzelne
Abschnitte nach der Gewinnung des Fördergutes durch Abbrechen aufgegeben werden,
weiterhin die Abbaustreckenförderung und Bewetterung durch die jeweiligen offenen Begleit- und Abgren- zungsstreckenabschnitte und gegebenenfalls durch den Streb vorgenommen werden. Durch diese
Massnahmen ist es möglich, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird eine Nebenstrecke vor der Abbau- front und eine andere der Abbaufront folgend aufgefahren.
Nach einer weiteren Ausbildung wird die Abgrenzungsstrecke in Richtung der Breitenausdeh- nung der Minerallagerstätte nur auf der einen Seite aufgefahren.
Ebenfalls bei einer vorteilhaften Ausbildung wird die verfestigte Zone aus mehr als einem aus verfestigten Bruchmassen hergestellten Streifen und zwischen und/oder neben diesem befind- lichen Pfeilern, Bergfesten ausgebildet.
Vorteilhaft ist es, wenn die zur Bruchmassenverfestigung verwendeten Berge vorher auf eine
Korngrösse unter 1 mm, vorzugsweise zwischen 0, 4 bis 0, 6 mm vermahlen werden.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn zur Bruchmassenverfestigung C02 -Gas zugeführt wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Bruchmassenverfestigung entlang des Ab- schnittes oder des Flözes bis zur Höhe der Neben-und/oder Abgrenzungsstrecke vorgenommen.
Der Abbau kann abwechselnd in geteilten Scheiben und im Etagenbruchbau erfolgen. Dabei ist es günstig, wenn die erste Scheibe im Etagenbruchbau abgebaut wird. Es ist auch möglich, den Abbau der einzelnen Abschnitte wechselweise im Vorbau und im Rückbau zu führen. Dabei kann der erste Abschnitt im Vorbau gewonnen werden.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Fig. 1 zeigt eine in mehrere Abschnitte teilbare Minerallagerstätte in Draufsicht, wobei Vor- und Rückbau einander abwechseln und eine ohne Mineralpfeiler befestigte Zone und Abgrenzungsstrecken vorgesehen sind ; Fig. 2 zeigt eine Minerallagerstätte in Draufsicht, bei der ausschliesslich Vorbauabschnitte vorgesehen sind ; Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 ; Fig. 5 zeigt den Vorbau eines einzigen Abschnittes mit den neben den Nebenstrecken innerhalb des Abschnittes liegenden verfestigten Zonen in Draufsicht ; Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 4 ; Fig. 6 zeigt im Schnitt den Abbau von drei Scheiben, wobei die erste Scheibe eine sogenannte geteilte Scheibe ist ;
Fig. 7 zeigt den Abbau eines mächtigeren, in mehreren Scheiben abbaubaren Mineralflözes, bei dem die erste Scheibe mit Etagenbruchbau entfernt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Flözgrenzen, die offenen Neben- und Abgrenzungsstrecken, die verfestigte Zone und die Abbaufront mit vollen Linien dargestellt sind, mit unterbrochenen Linien sind die zu Bruch gebrachten Neben- und Abgrenzungsstrecken gekennzeichnet und die punktierte Linie gibt die weiteren Abschnitts- und Scheibengrenzen und die Aufteilung des Flözes an.
Von den Bezugszeichen gibt die erste Ziffer stets die laufende Nummer des Abschnittes oder der Scheibe an und die an zweiter Stelle stehende Ziffer hat folgende Bedeutung : 0 = Abschnitt
1 = linksseitige Nebenstrecke des entsprechenden Abschnittes
2 = verfestigte Zone des entsprechenden Abschnittes 5 = Scheibe mit Scheibenteilung
6 = Scheibe mit Etagenbruchbau
7 = verfestigte Zone der Firste der entsprechenden Scheibe Das Bezugszeichen --90-- ist die Abgrenzungsstrecke und das Bezugszeichen --95-- ist der First.
Gemäss Fig. 1 erfolgt der Abbau im Abschnitt --10-- im Vorbau, in dessen Verlauf die Nebenstrecken --11 und 21-- mit der Abbaufront zusammen aufgefahren wurden. Mit dem Fortschritt
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des Abbaues werden die hinter dem Streb liegenden Teile zu Bruch gebracht (einfache Schraffierung) und dabei entlang der Strecke --21-- innerhalb des Abschnittes --10-- eine verfestigte Zone (doppelte Schraffierung) durch Bruchmassenverfestigung gebildet. Nach Abbau des Abschnittes --10-- wird die Abbaumaschine durch die Abgrenzungsstrecke --90-- in den Abschnitt --20-versetzt und der Abbau wird im Rückbau fortgesetzt. Dabei wird mit dem Abbau zusammen auch der hinter der Abbaufront liegende Abschnitt der Nebenstrecke --31-- bzw. durch Abbruch hinter dem Streb die neben der Strecke --31-- verlaufende verfestigte Zone gebildet.
Ferner wird ebenfalls durch Abbruch der hinter der Abbaufront liegende Teil der Strecke --21-- und der im wei-
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und die Bewetterung erfolgt durch den offenen Teil der Strecke --21--, den Streb, den offenen Teil der Strecke --31-- (dies ist die Fördernebenstrecke) und die Abgrenzungsstrecke --90-zu der nicht dargestellten Hauptförder- und Hauptwetterstrecke.
Die Fig. 2 und 3 zeigen den in mehreren Abschnitten erfolgenden Abbau eines ähnlichen Flözes, bei dem der Abbau jedes Abschnittes jedoch im Vorbau erfolgt. Dieses Abbauverfahren kann beim Abbau von ansteigenden Kohlenflözen, insbesondere bei Vorhandensein grösserer Wassermengen, vorteilhaft sein. Es ist aber natürlich auch möglich, nur im Rückbau zu arbeiten. In beiden Fällen ist es von Vorteil, wenn die Fördernebenstrecke mit dem Abbau zusammen aufgefahren wird, d. h. ein in noch gutem Zustand befindlicher Streckenabschnitt ist. Nachteilig ist hingegen, dass der Weg des Umrüstens der Abbaufront sich um die Länge derselben verlängert.
Beim Abschnitt --60-- nach den Fig. 4 und 5 ist die verfestigte Zone --62-- zwischen und neben den Nebenstrecken --61, 71--, d. h. im Inneren des Abschnittes, vorgesehen und besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus je zwei Streifen aus verfestigter Bruchmasse und dem zwischen ihnen belassenen, d. h. einen natürlichen Zustand aufweisenden Pfeiler ohne Bruchmassenverfestigung.
Der Abbau des Mineralflözes nach Fig. 6 wird in drei Scheiben vorgenommen. Die unter dem First --95-- befindliche, mit Scheibenteilung ausgebildete Scheibe wird abgebaut und zu Bruch gebracht. Auf der Sohle der Bruchmassen wird als First der Scheibe --26-- durch Bruchmassenverfestigung, die vorzugsweise durch die Zuleitung von C02 -Gas vorgenommen werden kann, die verfestigte Zone --27-- gebildet. Die Tragkraft dieser Zone wird so gewählt, dass sie über die erforderliche Zeit sicher den Bruch des Firstes der nächstfolgenden Scheibe --26-- verzögert.
Das nutzbare Fördergut der Scheibe --26-- kann so durch Etagenbruchbau gewonnen werden, so dass eine verhältnismässig reine Gewinnung mit minimalen Abbauverlusten erreicht wird. Die auf der Sohle der Scheibe --26-- ausgebildete und eine entsprechende Tragkraft aufweisende verfestigte Zone ermöglicht den Abbau der nächstfolgenden, als geteilte Scheibe ausgebildeten Scheibe --35-- unter einem verfestigten First.
In Fig. 7 ist die Gewinnung eines sehr mächtigen und deshalb im Vergleich zum vorhergehenden Fall in wesentlich mehr Scheiben abbaubaren Mineralflözes dargestellt. In diesem Fall wird die erste Scheibe --16-- im Etagenbruchbau gewonnen. Auf deren Sohle wird der verfestigte First --27-- für die nächstfolgende Scheibe --25-- vorgesehen. Nach Abbau dieser Scheibe wird auf der Sohle der Bruchmassen die verfestigte Zone --37-- für die Firste der nächstfolgenden, mit Etagenbruchbau abzubauenden Scheibe --36-- ausgebildet.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren ergeben sich insbesondere folgende Vorteile :
1. Das Verfahren kann beim Bruchbau aller Minerale unabhängig von der Ausdehnung des
Mineralflözes eingesetzt werden und hat einen besonderen Vorteil beim Abbau von grossen oder sehr grossen Minerallagerstätten.
2. Die verfestigten Zonen ermöglichen die gegenseitige Isolierung der gegebenenfalls brenn- baren Bruchmassen der einzelnen Abschnitte und Scheiben voneinander und auch gegen- über von den in den Abbau noch nicht einbezogenen nutzbaren Minerallagerstätten.
Gleichzeitig bewirken die verfestigten, d. h. eine aktive Rolle bei Aufnahme des Druckes spielenden Zonen, dass auf die neben ihnen oder in ihrer Nähe befindlichen Neben- und/oder Abgrenzungsstrecken ein geringerer Druck ausgeübt wird, was bei der Bemes- sung der Sicherung und der Erhaltung der Strecken bedeutende Vorteile bietet. Im Fal- le eines Mehrscheibenabbaues ermöglicht die Befestigung der Firste der einzelnen Schei-
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ben durch verfestigte Zonen die Anwendung eines sicheren, reineren und mit weniger
Verlust verbundenen Verfahrens, z. B. des Etagenbruchbaues.
3. Sowohl hinsichtlich der wirtschaftlichen Verwendung der Bodenschätze als auch hinsicht- lich der kontinuierlichen und sicheren Gewinnung ist von grosser Bedeutung, dass die verfestigten Zonen eine wesentliche Verringerung der Grösse und in vielen Fällen auch die Beseitigung der sonst erforderlichen Trennpfeiler zulässt.
4. Durch die verfestigten Zonen ergeben sich in den Nebenstrecken und auch im Streb we- sentlich günstigere gesteinsmechanische Zustände (Druckwellenumlenkung bzw. -Ab- lenkung).
5. Man kann eine Reihenfolge des Abbaues der Abschnitte und/oder Scheiben wählen, die der Eigenart des Minerals, den Abmessungen und der Anordnung des Mineralflözes und den geologischen Umständen am besten entspricht.
6. Die Gewinnung kann mit grosser Konzentration und kontinuierlich durchgeführt werden, ohne dass der Kostenaufwand ansteigt oder die Sicherheit sich verschlechtert. Es ergibt sich sogar eine sichere Gewinnung mit geringeren Produktions- und Betriebskosten.
Es müssen wesentlich weniger Vorrichtungsstrecken aufgefahren und erhalten werden, der Zeitbedarf des Umstellens und der Montage und Demontage der Abbau- und Förder- einrichtungen wird vermindert, infolge der geringeren offenen Streckenlänge sind weni- ger maschinelle Einrichtungen zur Förderung des Gutes erforderlich und eine moderne
Bewetterung kann gewährleistet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Abbauverfahren zur Gewinnung von Mineralen, bei dem die Minerallagerstätte nötigenfalls horizontal und/oder vertikal in Scheiben aufgeteilt, sowie entlang dieser bzw. der Minerallagerstätte oder des Flözes Nebenstrecken und, soweit erwünscht, Abgrenzungsstrecke (n) aufgefahren werden, weiterhin das Fördergut im Bruchbau gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Seite der Nebenstrecke und der Abgrenzungsstrecke (n) und/oder in der Firste der der ersten Scheibe folgenden Scheibe (n) eine verfestigte Zone ausgebildet wird, wobei die verfestigten Zonen in an sich bekannter Weise, insbesondere durch Bruchmassenverfestigung und, gegebenenfalls mit Bruchmassen oder Mineralpfeilern ausgebildet werden,
das Fördergut im Vorbau und/oder Rückbau in einem oder mehreren Abschnitten und/oder Scheiben auf eine an sich bekannte Art und Weise gewonnen wird, die Neben-und/oder Abgrenzungsstrecke (n) oder deren einzelne Abschnitte nach der Gewinnung des Fördergutes durch Abbrechen aufgegeben werden, weiterhin die Abbaustreckenförderung und Bewetterung durch die jeweiligen offenen Begleit- und Abgrenzungsstreckenabschnitte und gegebenenfalls durch den Streb vorgenommen werden.