DE19621666A1 - Verfahren und Anordnung zum Abwärtsfördern von mineralischem Schüttgut mittels Schwerkraft - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum Abwärtsfördern von mineralischem Schüttgut mittels SchwerkraftInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abwärtsfördern von mineralischem Schüttgut
mittels Schwerkraft sowie eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei der Gewinnung und Weiterverarbeitung von mineralischem Schüttgut muß dieses
oftmals über größere Höhenunterschiede und/oder Strecken abwärts gefördert werden.
Dies ist zum Beispiel in Festgesteinstagebauen/Steinbrüchen der Fall, kann jedoch auch in
anderen Bereichen, wie etwa Staudammbaustellen erforderlich werden. Die Förderung
allein mit Hilfe der Schwerkraft, d. h. unabhängig von Fahrzeugen oder angetriebenen
Fördermitteln, erfolgt bislang in erster Linie mittels geschlossener Rollöcher,
Schrägschächten oder Wendelrutschen. Auch mit Gefälle verlegte Rutschenprofile sind
bekannt geworden.
Die Herstellung der Hohlräume für Rollöcher, Schrägschächte oder Wendel rutschen in
festem Gestein ist sehr kostenaufwendig. Außerdem ist mit dem Betrieb derartiger Anlagen
mit allseits geschlossenem Querschnitt stets die Gefahr einer Verstopfung infolge von
Brückenbildung verbunden. Die Behebung solcher Verstopfungen ist schwierig und
gefährlich und führt wegen des damit verbundenen Zeitaufwands oft zu beträchtlichen
Betriebsstörungen. Auch metallische/betonierte Rutschen sind wegen des erforderlichen
Unterbaus teuer und darüber hinaus mit einem hohen Planungsrisiko verbunden, was dazu
führen kann, daß sich das Gut entweder in ihnen staut oder mit nicht beherrschbarer
Geschwindigkeit talwärts gleitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben und eine zu dessen
Durchführung geeignete Anordnung zu schaffen, die auf eine technisch einfache und
kostengünstige Weise eine schonende Abwärtsförderung mineralischen Schüttgutes
ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Hiernach erfolgt die Förderung des Schüttgutes in einer offenen Rinne, die im natürlichen
Untergrund, vorzugsweise im festen Gestein ausgearbeitet ist. Das Schüttgut wird am
oberen Ende oder im oberen Bereich der Rinne aufgegeben und bewegt sich in dieser
gleitend oder rollend abwärts.
Durch geeignete Bemessung des Neigungswinkels der Rinne, geringfügig über dem Winkel
der inneren Reibung des zu fördernden Schüttgutes, läßt sich eine ausreichend
gleichmäßige Bewegung des Gutes erreichen, ohne daß es zu Stauungen oder
Verstopfungen kommt. Hierzu trägt weiter eine zweckentsprechende Bemessung des
Rinnenquerschnittes bei. Vorzugsweise beträgt die Breite des Rinnenbodens und die Höhe
der Rinnenseitenwände jeweils mindestens das Dreifache der größten Stückkantenlänge
des zu fördernden Schüttgutes. Die Rinnenseitenwände sind zweckmäßigerweise in einem
Winkel von 45° bis 75° gegenüber dem Rinnenboden geneigt.
Der Boden der Rinne kann glatt und eben oder auch in der Gefällerichtung mit Stufen
ausgebildet sein. Letztere können je nach örtlichen Gegebenheiten, insbesondere auch den
vorliegenden geologischen Lagerungsverhältnissen, die Herstellung der Rinne im Gestein
vereinfachen. Darüber hinaus ergeben sich auch Vorteile in der Förderung, da sich die
Stufen mit losem Schüttgut anfüllen, durch welches das darüber hinweg rollende Schüttgut
abgebremst wird.
Sollte sich erweisen, daß an bestimmten Stellen der Rinne Einzelstücke des Schüttgutes in
übermäßig schnelles Rollen kommen, so daß die Gefahr eines Herausspringens aus der
Rinne besteht, so kann dies durch quer über die Rinne gehängte Seile oder Ketten
verhindert werden. Die Bremswirkung der Seile wird verstärkt, wenn sie durch daran
gehängte Altreifen beschwert werden.
Im unteren Bereich der Rinne wird vorzugsweise durch eine Vergrößerung des
Querschnitts ein Stauraum oder Bunker gebildet, in dem sich das Schüttgut sammelt, um in
geeigneter Weise abtransportiert zu werden. Der Boden im Bunker kann dabei ein
stärkeres Gefälle besitzen als der Rinnenboden, damit das Schüttgut auch aus dem
ruhenden Zustand sicher nach rutscht.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Rinne eignen sich insbesondere für
grobstückiges Schüttgut, dessen Einzelstücke Kantenlängen von 1 m und mehr aufweisen.
Es kann jedoch ebenso erfolgreich für Schüttgut mit kleineren Korngrößen eingesetzt
werden. Ein möglicher, jedoch nicht ausschließlicher Anwendungsbereich sind
Festgesteinstagebaue/Steinbruchbetriebe, um die gewonnenen Massen von den einzelnen
Abbausohlen zur untersten Sohle zu fördern und dort zu sammeln.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 den Grundriß einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rinne in einem
Festgesteinstagebau/Steinbruch,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Rinne entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Rinne entlang der Linie III-III in Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt durch den Bunker entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Rinne mit einer abgewandelten Ausbildung des Bodens
in Fig. 1.
Fig. 1 stellt schematisch einen Ausschnitt aus dem Grundriß eines Steinbruchbetriebes dar.
Die Sohlen bzw. Förderebenen sind mit S3 bis S9 bezeichnet; die dazwischen liegenden
Böschungen bzw. Strossen sind mit Böschungssignaturen dargestellt. Die Sohlen S4 bis
S9 sind die Gewinnungssohlen, auf denen das Gestein durch Sprengen hereingewonnen
wird. Es muß dann von jeder der Sohlen bis auf die dritte Sohle S3 herabgefördert werden,
auf der sich die Aufbereitungsanlage befindet.
Die auf den Sohlen anfallenden Gesteinsbrocken haben Kantenlängen von bis zu 1 m und
mehr und können z. B. in dieser Größe im Wasserbau verwendet werden.
Der Transport der Rohsteine von den einzelnen Sohlen zur untersten Sohle S3 erfolgt in
einer Rinne 1, die in das anstehende Gestein eingearbeitet ist. Sie verläuft geradlinig und
schneidet sämtliche Sohlen S4 bis S9. Das gelöste Rohgestein wird auf jeder Sohle durch
geeignete Fördermittel, beispielsweise SLKW, aufgenommen und zu einer Kippstelle
transportiert, an der es in die Rinne 1 übergeben wird. Die Kippstellen auf den Sohlen sind
in Fig. 1 mit 4, 5, 6, 7, 8, 9, sowie 6a, 7a, 8a bezeichnet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besitzt die Rinne 1 einen ebenen Rinnenboden 2 und
Rinnenseitenwände 3, die nach oben auseinanderlaufen. Der optimale Winkel zwischen der
Ebene des Rinnenbodens 2 und den Rinnenseitenwänden 3 hängt von den jeweiligen
Gegebenheiten ab; in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt er 60°. Der
Rinnenboden kann auch gemuldet ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt eine andere Gestaltung des Rinnenbodens 2, die je nach örtlichen
Verhältnissen vorteilhaft sein kann. Der Rinnenboden 2 der Rinne 1 verläuft hier in der
Gefälle- bzw. Förderrichtung nicht eben, sondern stufen- bzw. absatzförmig. Die hinteren
Wände 15 der Stufen sind dabei nicht senkrecht ausgebildet, sondern besitzen gegenüber
der Waagerechten einen Winkel von 70° bis 80°. Die Generalneigung der Rinne 1 ist
jedoch gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 2 unverändert.
Die stufenförmige Ausbildung des Rinnenbodens 2 kann vorteilhaft sein, wenn beim
Herstellen der Rinne durch Sprengen das Einbringen der Bohrlöcher im Gefälle der Rinne
Schwierigkeiten bereitet. Die Neigung der Stufenwände 15 und damit der zu ihrer
Erzeugung notwendigen Bohrlöcher entspricht dagegen dem auch im Abbau üblichen
Bohrwinkel. Darüber hinaus werden auch fördertechnische Vorteile erzielt, weil die Absätze
oder Zwickel in dem gestuften Rinnenboden 2 sich zumindest teilweise mit losem Schüttgut
füllen, welches die darüber rollenden Steine abbremst und deren kinetische Energie
vermindert.
Die stufenförmige Ausbildung des Rinnenbodens 2 gemäß Fig. 5 kann sich über die
gesamte Länge der Rinne 1 oder auch nur über einen Teil erstrecken.
Die Breite des Rinnenbodens 2 ist ausreichend groß bemessen, daß keine Stauungen
auftreten können. Dies wird erreicht, wenn die Breite des Rinnenbodens 2 mindestens das
Dreifache der größten Stückkantenlänge des zu fördernden Schüttgutes beträgt. Bei dem
hier erläuterten Beispiel mit großen Stücken von 1 m Kantenlänge und beträgt die Breite
des Rinnenbodens 2 10 m.
Desgleichen müssen auch die Rinnenseitenwände 3 eine Höhe haben, die eine
zuverlässige Führung des Gutes gewährleistet und ein Herausspringen von einzelnen
Stücken nach Möglichkeit verhindert. Eine lichte Höhe von mindestens dem Dreifachen der
größten Stückkantenlänge ist hier ebenfalls zweckmäßig.
Die Rinne 1 ist so in den Abbau gelegt, daß sie geradlinig verläuft und ihr Rinnenboden 2
ein bestimmtes Gefälle hat, das vorab durch Berechnungen und Versuche festzulegen ist.
Das Gefälle ist so zu bemessen, daß der Winkel der inneren Reibung des zu fördernden
Rohgesteins um ein geringes Maß überschritten wird, um zu gewährleisten, daß die einmal
in Bewegung geratenen Massen nicht zum Stillstand kommen, andererseits keine zu hohe
Geschwindigkeit annehmen. In einem Anwendungsfall hat sich eine Neigung von 42° als
geeignet erwiesen.
Wenn eine Ladung Rohstein an einer Kippstelle in die Rinne 1 gestürzt wird, werden die
Steine aufgrund des ihnen erteilten Anfangsmomentes sich in der Rinne 1 abwärts
bewegen, wobei sie teils gleiten, teils rollen. Insbesondere bei rollender Bewegung besteht
die Gefahr, daß einzelne Stücke eine zu hohe Geschwindigkeit annehmen, wodurch die
Begrenzungen der Rinne 1 beschädigt werden können. Außerdem könnten einzelne Steine
aus dem Querschnitt der Rinne herausspringen. Um eine zu hohe Geschwindigkeit zu
vermeiden, können dort, wo diese Gefahr besteht, Brems- oder Beruhigungseinrichtungen
vorgesehen werden. Diese können aus starken Seilen oder Ketten 10 bestehen, die lose in
den Querschnitt der Rinne hineinhängen. Eine zusätzliche Bremswirkung läßt sich erzielen,
wenn die Seile durch Altreifen 11 beschwert werden.
Der untere Bereich der Rinne 1 ist als ein Stauraum oder Hangbunker 12 ausgebildet, in
dem sich der Rohstein sammelt, um von dort zur Aufbereitung abgefördert zu werden. Wie
aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Bunker 12 eine deutlich größere Grundfläche und ist im
übrigen in seiner Längsrichtung gegenüber der Rinne 1 abgewinkelt. Zumindest ein Teil
des sich in der Rinne 1 abwärts bewegenden Rohsteins wird daher in der
Bewegungsrichtung abgelenkt und verliert dadurch seine kinetische Energie.
Um eine sichere Ablenkung des auftreffenden Rohsteins zu gewährleisten, ist die in der
Bewegungsrichtung liegende Seitenwand 13 des Bunkers 12 steiler als die
Rinnenseitenwände 3 der Rinne 1. In dem dargestellten Beispiel beträgt die Neigung der
Seitenwand 13 70°. Auch der Boden 14 des Bunkers 12 ist steiler als der Rinnenboden 2,
um sicherzustellen, daß das angesammelte Schüttgut beim Laden nachrutscht.
Beim Betrieb kann das in dem Bunker 12 angesammelte Schüttgut im Niveau der dritten
Sohle S3 beispielsweise von einem Radlader aufgenommen und - ggf. unter
Zwischenschaltung eines weiteren Förderers - zu der Aufbereitung transportiert werden. Es
empfiehlt sich, den Bunker nicht ganz zu entleeren, um eine gewisse Pufferwirkung zu
erzielen, und zwar sowohl hinsichtlich des Betriebsablaufs als auch der bewegten Massen.
Eine Entleerung bis maximal zur Hälfte des Gesamtfassungsvermögens des Bunkers 12
hat sich als zweckmäßig erwiesen.
Durch eine geeignete, empirisch zu ermittelnde Anordnung und Ausbildung des Bunkers 12
kann vermieden werden, daß einzelne Gesteinsbrocken aus der Rinne 1 bis zu der
Aufnahmestelle durchrollen und dort tätige Personen gefährden. Sollte eine solche
Gestaltung des Bunkers 12 aufgrund der örtlichen Gegebenheiten nicht möglich sein, so ist
durch entsprechende Sicherheitseinrichtungen dafür Sorge zu tragen, daß während des
Kippens von Schüttgut der Ladebereich des Bunkers 12 gesperrt wird.
Die im Mittel relativ langsame, kornschonende Bewegung des Schüttgutes in der Rinne 1
und die geringen Kipphöhen über die Rinnenseitenwände 3 haben zur Folge, daß die Lärm- und
Staubentwicklung gegenüber einem üblichen Festgesteinstagebau/Steinbruchbetrieb
deutlich herabgesetzt wird.
Eine übermäßige Staubentwicklung läßt sich im Bedarfsfall auf bekannte Weise durch
Berieselung unterbinden. Die angestrebte Eliminierung des Einsatzes von SLKW führt zu
einer erheblichen Einsparung von Dieselkraftstoff.
Claims (28)
1. Verfahren zum Abwärtsfördern von mineralischem Schüttgut mittels Schwerkraft,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut in eine offene Rinne (1) aufgegeben wird, die
mit Gefälle in natürlichem Untergrund ausgearbeitet ist, und daß das Schüttgut in der Rinne
abwärts gleitet oder rollt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut an dem
oberen Ende (9) der Rinne (1) aufgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut an
einer oder mehreren Stellen (4 bis 8, 6a bis 8a) zwischen dem oberen und dem unteren
Ende der Rinne (1) aufgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schüttgut im unteren Bereich der Rinne (1) gestaut und von dort abgefördert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
grobstückiges Schüttgut mit Stückkantenlängen bis zu 1,30 m gefördert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß rollende
Stücke an einem Springen aus dem Querschnitt der Rinne (1) gehindert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche der Rinne (1),
in denen die Gefahr springender Stücke besteht, empirisch ermittelt und durch quer über
die Rinne gelegte, durchhängende Seile oder Ketten (10) gesichert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile oder Ketten (10)
durch Altreifen (11) beschwert werden.
9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch eine in natürlichem Untergrund ausgearbeitete, oben offene Rinne
(1), deren Gefälle geringfügig über dem Winkel der inneren Reibung des zu förderndem
Schüttgutes liegt.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der natürliche Untergrund
von festem Gestein gebildet ist.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (1)
geradlinig verläuft.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Breite des Rinnenbodens (2) mindestens das Dreifache der größten Stückkantenlänge des
zu fördernden Schüttgutes beträgt.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rinnenboden (2) eben ausgebildet ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rinnenboden (2) gemuldet ausgebildet ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rinnenboden (2) in Längsrichtung der Rinne stufenförmig ausgebildet ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Wände (15)
der Stufen gegenüber der Vertikalen geneigt sind.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der hinteren
Wände (15) der Stufen 70° bis 80° beträgt.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rinnenseitenwände (3) der Rinne (1) vom Rinnenboden (2) aus nach außen geneigt sind.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der
Rinnenseitenwände (3) gegenüber dem Rinnenboden (2) 45° bis 75° beträgt.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
lichte Höhe der Rinnenseitenwände (3) mindestens das Dreifache der größten
Stückkantenlänge des zu fördernden Schüttgutes beträgt.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß über
der Rinne (1) quer verlaufende Seile oder Ketten (10) angeordnet sind, um springende
Stücke abzufangen.
22. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile oder Ketten (10)
lose durchhängen.
23. Anordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile oder
Ketten (10) mit Altreifen (11) o. dgl. beschwert sind.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seile oder Ketten (10) gleichmäßig über die gesamte Länge der Rinne (1) verteilt sind.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seile oder Ketten (10) an Stellen angeordnet sind, an denen aufgrund empirischer
Ermittlungen die Gefahr springenden Schüttgutes besteht.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der
untere Bereich der Rinne (1) zur Bildung eines an der Oberseite offenen Bunkers (12)
verbreitert und vertieft ist.
27. Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14) des
Bunkers (12) ein stärkeres Gefälle aufweist als der Rinnenboden (2).
28. Anordnung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die
Längsrichtung des Bunkers (12) gegenüber der Rinne (1) abgewinkelt ist und die
Seitenwand (13) steiler als die Rinnenseitenwände (3) ist.
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Ipc: E21C 47/00 |
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Owner name: DOUW CONSULTING GMBH, 55452 WINDESHEIM, DE |
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