DE2342566C3 - Verfahren zum Abtragen einer abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Mineralische oder Erzfeststoffe, die beim Abbau und bei der Aufbereitung usw. als Abfall anfallen, müssen in geeigneter Weise beseitigt werden. Heutzutage werden die beispielsweise bei der Erzaufbereitung anfallenden mineralischen Abfallfeststoffe in ein Abfallbecken

h·; geleitet, das aus einem durch Dämme begrenzten Bereich in der Nähe des Gewinnungs- oder Abbauorts besteht. In einem solchen Abfallbecken sind Abfälle in einer im wesentlichen homogenen Masse aus Wasser

und Mineralfeststoffen enthalten. Im Laufe der Zeit wird ein gewisser Anteil des Wassergehaltes beispielsweise durch Verdunstung oder Versickern entfernt, so daß die zurückbleibenden, teilchenförmigen mineralischen Feststoffe eine halbstarre Feststoffmasse bilden.

Aus verschiedenen Gründen und unter anderem weil derartige Abfallbecken einen ausreichend hohen Mineralgehalt aufweisen, um eine Ausbeulung wirtschaftlich erscheinen zu lassen, oder weil sich derartige Abfallbekken über noch nicht aufgebauten Erzlagerstätten befinden, die sich aufgrund der vorhandenen Abfallbekken nicht abbauen lassen, oder weil derartige Abfallbekken eine Gefährdung aufgrund eines möglichen Bruchs der Umgrenzung darstellen können, indem die Abfallfeststoffe im Falle eines Bruchs ausfließen, kann aus diesen oder anderen Gründen erwünscht sein, die mineralischen Abfallfeststoffe aus dem Abfallbecken zu beseitigen.

Bekannte Verfahren wie z. B. Ausbaggerung eignen sich nur in begrenztem Maße zum Abtragen solcher Feststoffmassen. In den vorgenannten US-Patentschriften, insbesondere der US-Patentschrift 36 06 479 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung,- teilchenförmiger Feststoffe beschrieben, vermittels welcher eine abgesetzte, teilchenförmige Feststoffmasse durch Flüssigkeitsstrahlen im untersten Bereich des Behälters wie z. B. eines Schiffsladeraums abgetragen werden. Diese Verfahren und Vorrichtungen eignen sich jedoch nicht zum Abtragen von der Oberfläche einer abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffmasse aus fortschreitend bis zu einer gewünschten Tiefe. Es besteht daher ein Bedarf für ein neues und verbessertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Abtragen einer abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffmasse der vorgenannten Beschaffenheit.

Durch die DE-OS 21 09 287 ist bereits eine Vorrichtung zum Abtragen einer teilchenförmigen Festsioffmasse im unteren Teil eines Behälters bekanntgeworden, bei der ein Flüssigkeitsstrahl die Feststoffmasse aufschlämmt und bei der diese Aufschlämmung durch eine Förderpumpe abgesaugt wird. Dabei wird der Flüssigkeitsstrahl innerhalb der Aufschlämmungszone auf einen bestimmten Weg verschwenkt, so daß die Feststoffmasse zum Einsturz gebracht und in eine pumpfähige Aufschlämmung überführt wird, die mittels einer Förderpumpe aus der Aufschlämmzone abgepumpt weiden kann. Die US-PS 3t, 06 036 zeigt eine ähnliche Vorrichtung, bei der die Lockerung der Feststoffmasse noch durch Schallschwingungen unterstützt wird. In der US-PS 9 31 057 ist ein Abbaugerät mit hochklappbaren Düsen beschrieben, das bei deren hochgeklapptem Zustand in ein Bohrloch eingelassen wird, worauf die Düsen nach der Seite hin ausgeklappt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abtragen einer abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffmasse, insbesondere aus teilchenförmigen mineralischen Feststoffen, auch dann, wenn diese in einem Auffangbecken im freien Gelände, in einem sehr großvolumigen Behälter od. dgl. enthalten ist, auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen ermöglicht. Eine weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens ist in dem Patentanspruch 2 angegeben.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 3. In den Ansprüchen 4 und 5 sind Möglichkeiten zur weiteren Ausgestaltung dieser Vorrichtung genannt.
Es ist ein besonderer Vorteil der neuen Vorrichtung gemäß der Erfindung, daß sie ortsveränderlich ist und wahlweise an verschiedenen Stellen der Oberfläche des abzubauenden Materials und an verschiedenen Lagerplätzen desselben aufgebaut und angewendet werden kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. J ist ein schematischer Arbeitsplan zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

F i g. 2 ist eine schaubildliche Ansicht eines mit Mineralerz gefüllten Abfallbeckens, das vermittels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abtragevorrichtung abgetragen wird.

Fig.3A und 3B zeigen im Aufriß und teilweise im Schnitt die in F i g. 2 dargestellte Abtr-^evorrichtung.

F i g. 4.A und 4B zeigen im Aufrili und teilweise im Schnitt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtragevorrichtung.

F i g. 5 ist ein Teilquerschnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtragen und Abräumen einer abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffmasse ist anhand des Arbeitsplans von F i g. 1 schematisch veranschaulicht Bei den Mineralfeststoffen kann es sich beispielsweise um Eisen-, Kupfer- oder Molybdänerzfiltrate, Schlämme, Abfallrückstände und dgl. handeln. Wenngleich das Verfahren hier anhand einer zum Abtragen eines aus dem Erzbau stammenden Abfallbeckens beschrieben ist, läßt es sich ganz allgemein zum Abtragen und Abräumen von abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffmassen jeglicher Beschaffenheit anwenden, auch solchen, die in einem großvolumigen Behälter, einem Laderaum usw.

enthalten sind, wobei lediglich erforderlich ist, daß die Feststoffe in eine pumpfähige Aufschlämmung überfüh.-bar sein müssen. In den vorgenannten US-Patentschriften sind Einzelheiten betreffs Größe und Eigenschaften von Mineralfeststoffen beschrieben, welche sich vermittels des Verfahrens und der Vorrichtung abtragen lassen. Unter Mineralfeststoffen sollen hier . Erze, aufbereitete Erze und alle anderen teilchenförmigen Stoffe und Erzprodukte verstanden werden, die in eine pumpfähige Aufschlämmung überführbar sind.

Zur Ausführung des Verfahrens wird zunächst ein Bereich der Feststoffmasse zur Abtragung ausgewählt. Flüssigkeitsstrahlen hoher Geschwindigkeit, wozu vorzugsweise Wasser verwendet wird, jedoch auch ändert, nicht wäßrige Flüssigkeiten zur Anwendung kommen können, werden in Verfahrensschritt 10 in eine Aufschlämmungszone am Boden des ersten Bereichs eingeleitet, der sich in einer vorbestimmten Höhe unterhalb der oberen Oberfläche der Feststoffmasse befindet. Die auf die Feststoffmasse auftreffenden

bo Wasserstrahlen lo"kern die Feststoffe und dispergieren diese in Form einer Suspension in dem Wasser, wobei entsprechend Verfahrensschritt 12 eine Aufschlämmung erhalten wird. Diese Aufschlämmung v/irci dann in Verfahrensschritt 14 aus der Aufschlämmungszone

π-, abgepumpt und einem weiteren Behandlungsschritt an einer von der Fest ,ioffmasse entfernten Stelle zugeführt. In Verfahrensschritt 16 werden die Flüssigkeitsstrahlen entsprechend vorbestimmten Wegen bewegt.

beispielsweise in einem Kreissektor innerhalb der Aufschlämmungszone hin und her bewegt, wobei das Wasser fortschreitend die getroffenen Feststoffe lokkert und dispergiert. Durch gleichzeitiges Abpumpen der gebildeten Aufschlämmung wird die Eindringtiefe der Flüssigkeitsstrahlen allmählich immer größer. Auf diese Weise entsteht allmählich in der ersten Aufschlämmungszone ein unterschnittener Hohlraum. Dieser Verfahrensschritt wird so lange fortgeführt, bis in Verfahrensschritt 18 das oberhalb des Hohlraums befindliche Feststoff-Deckgebirge aufgrund seines Eigengewichts einstürzt und in die Aufschlämmungszone fällt. Die Wasserstrahlen durchlaufen weiterhin in Verfahrensschritt 20 die Aufschlämmungszone und überführen somit die Feststoffe des eingestürzten Feststoff-Deckgebirges ebenfalls in eine Aufschlämmung. Diese Aufschlämmung wird in Verfahrensschritt 22 abgepumpt. Die Wasserstrahlen werden so lange zur Einwirkung gebracht iinrl die dabei gebildete Aufschlämmung wird so lange abgepumpt, bis aus der ersten Zone eine vorbestimmte Menge an Feststoffmasse entfernt worden ist.

Im Anschluß an den ersten Abtrageschritt werden in Verfahrensschritt 24 die Feststoffe in einer unterhalb der ersten Zone liegenden zweiten Zone abgetragen. Dazu werden in Verfahrensschritt 26 Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit in eine am Boden der zweiten Zone befindliche Aufschlämmungszone abgegeben. Hierbei werden die oben beschriebenen Verfahrensschritte der ersten Stufe wiederholt. So wird in Verfahrensschritt 28 eine pumpfähige Aufschlämmung ausgebildet, und diese wird in Verfahrensschritt 30 abgepumpt. In Verfahrensschritt 32 werden die Flüssigkeitsstrahlen verschwenkt, so daß in der zweiten Zone ein unterschnittener Hohlraum ausgebildet wird, und in Verfahrensschritt 34 wird das überstehende Feststoff-Deckgebirge zum Einsturz gebracht. Das eingestürzte Deckgebirge wird in Verfahrensschritt 36 wiederum in Aufschlämmung übergeführt, diese wird in Verfahrensschritt 38 abgepumpt und diese Verfahrensschritte werden so lange fortgesetzt, bis das gewünschte Feststoffvolumen aus der zweiten Zone geräumt worden ist.

Wie oft die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte wiederholt werden, um eine vorbestimmte Menge an Feststoffmasse abzutragen, hängt von verschiedenen Faktoren ab, so z. B. der Tiefe, an welcher die Wasserstrahlen in jeder Aufschlämmungszone eingespritzt werden, sowie der Gesamttiefe der Feststoffmasse. Nach Abtragung der Feststoffmasse bis zum Boden beispielsweise eines Abfallbeckens wird der Arbeitsablauf ggf. bei weit ausgedehnten Abfallbecken an anderer Stelle wiederholt, wenn weitere Feststoffmassen abgetragen werden sollen.

In den F i g. 2, 3A und 3B ist eine erste Ausführungsform der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung zum Abtragen einer abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffmasse dargestellt. Diese besteht beispielsweise aus einem Abfallbekken 40, d2s bei Abbau entstanden ist Ein derartiges teigartiges Abfallbecken 40 besteht beispielsweise aus einem Stück Land, das dnrch Dämme eingedeicht worden ist und Erzabfälle aus der Erzaufbereitung enthält Die Abfallmasse ist in diesem Falle im allgemeinen ein homogenes Gemisch aus teilchenförmigen Erzfestsioffen und Wasser und zeichnet sich durch eine niedrige Kompressibilität und Scherfestigkeit und sehr hohe Viskosität aus.

Bei der in den Fig. 2, 3Λ und 3B dargestellten Ausführungsform weisl die Abtragevorrichtung 42 einen langgestreckten Senkkasten 44 auf, der mit seiner Längsachse in senkrechter Richtung ausgerichtet teilweise in das Abfallbecken einsetzbar ist. Der Senkkasten 44 besteht aus einem äußeren Gehäuse 46 von vorzugsweise zylindrischer Formgebung, das durch mehrere, in gegenseitigen Axialabständen angeordnete Versteifungen ·Η5 verstärkt ist. Der Senkkasten ist durch

ίο eine wasserdichte Zwischenwand 50 in eine am unteren Ende befindliche Wasserstrahl- und Pumpenkammer 52 und eine gegenüber dieser wasserdicht abgeschlossene obere Kammer 54 unterteilt. Das Gehäuse 46 des Senkkastens trägt eine Arbeitsbühne 56, auf der sich

i) Bedienungspersonen aufhalten können und auf der sich verschiedene Steuerungen, Antriebe usw. befinden. Das untere Ende 58 des Senkkastens hat eine sich konisch verjüngende Formgebung, wodurch das Absenken der Vorrichtung in der nachstehend beschriebenen Weise erleichtert wird.

In den Seitenwänden des Senkkastengehäuses befinden sich mehrere und vorzugsweise vier portalartige öffnungen 60,62 etwa in halber Höhe der Wasserstrahl- und Pumpenkammer 52. Vier Hochdruck-Wasserstrahldüsen 64, 66 sind innerhalb der Wasserstrahl- und Pumpenkammer 52 unter 90° zueinander versetzt in solcher Weise angeordnet, daß sie Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit durch die oberen Abschnitte der portalartigen Kastenöffnungen 60, 62 abgeben können.

Die Düsen sind dabei so gerichtet, daß die Wasserstrahlen in angenähert waagerechter Ausrichtung abgegeben werden. Die Düsen können auch so eingestellt sein, daß die Wasserstrahlen unter einem kleinen Winkel nach oben gerichtet sind.

An den Hochdruck-Wasserstrahldüsen wird unter hohem Druck stehendes Wasser in einen Wasserstrahl hoher Eindringkraft unter geringem Energieverlust umgesetzt, der mit hoher Leistungsfähigkeit in die den Senkkasten umgebende Feststoffmasse eindringt.

Die Zufuhr von Druckwasser zu den Wasserstrahldüsen 64, 66 erfolgt durch Wasserleitungen 68, 70 innerhalb des Senkkastengehäuses, welche von entsprechenden Drehgelenken 72, 74 nach unten geführt sind. Die Drehgelenke 72, 74 sind über ein Sammelrohr 76 mit einem Druckwassereinlaß 78 und einer Wasserspeiseleitung 80 (Fig. 2) verbunden, die aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Rohrleitungen bestehen kann, welche vermittels entsprechender Pontonhalterungen über die Oberfläche des Abfallbeckens hinweggeführt sind. Ein auf festem Gelände errichtetes und hier nicht dargestelltes Maschinenhaus en'Sält Pumpen und einen Speisewasseranschluß und gibt beispielsweise Wasser unter einem Druck von 21 atü in die Wasserspeiseleitung 80 ab.

Zur Steuerung der Strahlrichtung der von den Wasserstrahldüsen 64,66 abgegebenen Wasserstrahlen sind innerhalb des Senkkastens mehrere Hydraulikzylinder 82,84 angeordnet und durch Stellarme 86,88 mit den Wasserleitungen 68,70 verbunden, wobei die Düsen

wi durch Drehen der entsprechenden Wasserleitungen 68, 70 innerhalb eines Bogens hin und her verschwenkt werden. Die Hydraulikzylinder werden vermittels selbststätig und/oder von Hand betätigbarer Hydraulikventile gesteuert welche sich in einem Bedienungspult

6'. 90 auf der Arbeitsbühne 56 befinden. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit wird von einer innerhalb des Kraftaggregats 91 befindlichen Pumpe geliefert Das Verschwenken der oberen Enden der Wasserleitun-

gen 68, 70 wird ermöglicht durch die Drehgelenke 72, 74, wobei sich am unteren Ende der Wasserleitungen an den Durchführungen durch die Zwischenwand 50 entsprechende Rin^dichtungen 92,94 befinden.

Die portalartigen Kastenöffnungen 60, 62 sind unterhalb des zum Austritt der Flüssigkeitsstrahlen dienenden Abschnitts durch Gittersiebe 96, 98 abgedeckt, wqlchc vorzugsweise aus mehreren senkrechten, in gegenseitigen seitlichen Abständen angeordneten Stäben bestehen, welche das Eintreten der den Senkkasten umgebenden Aufschlämmung unter dem Einfluß der Schwerkraft durch die öffnungen hindurch in den Senkkasten gestatten, so daß die Aufschlämmung /u einer Senkgrube 100 gelangt, welche sich am Boden der Wasserstrahl- und Pumpenkammer 52 befindet. Mehrere innerhalb des Senkkastens in senkrechter Richtung gleitend verschiebbar geführte Schiebedeckel 102, 104 dienen zum wahlweisen Abdecken bzw. Freigeben der portalartigen öffnungen. Das Hochziehen und Absenken der Schiebedeckel i02, iö4 erfoigt durch Hydraulikzylinder 106, 108, welche oberhalb der Zwischenwand 50 innerhalb der wasserdicht abgeschlossenen oberen Kammer 54 angeordnet und vermittels durch die Zwischenwand hindurchgeführter Stellarme mit den Schiebedeckeln verbunden sind. Die Hydraulikzylinder 106,108 werden hydraulisch verstellt vermittels von Hand betätigter Steuerventile, welche sich in dem Bedienungspult 90 befinden. Alle vier Schiebedeckel 102, 104 werden in die für Schiebedeckel 102 dargestellte Lage angehoben, so daß die zum Abtragen der Feststoffmasse dienenden Düsen zum Einsatz gebracht werden können. Wenn an einer Seite keine Aufschlämmung in die Senkgrube eintreten soll, wird der entsprechende Schiebedeckel in die für Schiebedeckel 104 dargestellte Stellung abgesenkt, wobei in dieser Stellung selbstverständlich die entsprechende Wasserstrahldüse abgeschaltet ist. Die gegenseitige Zuordnung und Anordnung von Düsen, öffnungen, Gittersieben und Schiebedeckeln gestattet ein fortschreitendes Abtragen von der Oberfläche der abgesetzten Feststoffmasse aus in verschiedenen Stufen fortschreitend nach unten.

Zum Abpumpen der in die Senkgrube 100 eintretenden Aufschlämmung aus dem Senkkasten dient eine Senkrechtbetrieb-Aufschlämmungspumpe 110 mit einem sich nach unten und außen erweiternden Einlaß 112, an dem die Aufschlämmung aus der Senkgrube angesaugt wird. Die Abgabe der Aufschlämmung durch die Pumpe erfolgt nach oben durch eine Druckleitung 114, welche durch die Öffnung in der Zwischenwand 50 in die obere Kammer 54 führt und in dieser mit der Abgaberohrleitung 116 verbunden ist. Die abgegebene Aufschlämmung tritt durch ein Einwegventil 118 und die innerhalb des Senkkastengehäuses angeordnete Rohrleitung 120 hindurch zu einem Aufschlämmungs-Abgabestutzen 122, der seinerseits mit einer biegsamen Abgabeleitung 124 verbunden ist. Die Abgabeleitung 124 besteht beispielsweise aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Rohrleitungsabschnitten, welche auf Pontonhalteningen über die Oberfläche des Abfallbeckens hinweggeführt sind. Die Abgabeleitung 124 führt zu dem auf festem Gelände errichteten Maschinenhaus und wird von diesem weiteren Bearbeitungs-, Aufbereitungs- oder sonstigen Schritten zugeführt

Die Aufschlämmungspumpe 110 wird durch einen Elektromotor 126 angetrieben, der sich innerhalb der wasserdicht abgeschlossenen oberen Kammer 54 befindet und durch eine Antriebswelle 128 mit der Pumpe 110 verbunden ist. Die Steuerung des Elektromotors erfolgt durch selbsttätige und/oder von Hand steuerbare Steuerungen, welche sich in einem Motorsteuerschrank 130 auf der Arbeitsbühne 56 befinden.

Zur senkrechten Stabilisierung des Senkkastens innerhalb der eine verhältnismäßig geringe Tragfähigkeit aufweisenden Feststoffmasse dienen mehrere und vorzugsweise vier langgestreckte Pfeiler 132, 134, die

ίο mit der Unterseite der Arbeitsbühne 56 verbunden sind und teilweise in die abgesetzte Feststoffmasse hineinragen. Die vier Pfeiler sind parallel zueinander um den Umfang des Senkkastens herum und auf jeweils zwischen den Düsen liegenden Halbmessern angeordnet, so daß sie sich nicht im Wege der Flüssigkeitsstrahlen befinden. Jeder Pfeiler besteht aus einem Hohlrohr oder mehreren Hohlrohrabschnitten und ist an seinem unteren Ende mit einer sich konisch verjüngenden Kappe 136, 138 versehen, welche das Absenken der Pieiier in der nachstehend ucsLMiicuciien Weise begünstigt. Zur Versteifung zwischen Pfeiler und Senkkasten sind vier Querverstrebungen 140, welche jeweils zwei einander benachbarte Pfeiler miteinander verbinden, und mehrere Spannseile 142, 144 vorgesehen.

Zur Steigerung der Senkkastenstabilität sind weiterhin vier Halteseile 146,148,150 und 152 vorgesehen, die außerdem die Möglichkeit zur senkrechten Ausrichtung der Abtragevorrichtung 42 bieten. Die Halteseile sind jeweils an einem Ende mit einer hydraulischen Seilwinde 154, 156 verbunden, welche an allen vier Ecken der Arbeitsbühne 56 angeordnet sind. Die anderen Enden der Halteseile erstrecken sich über das Abfallbecken hinweg und sind wie aus F i g. 2 ersichtlich an dessen Rand verankert. Durch entsprechende Betätigung der Seilwinden 154, 156 kann in der Absenkstellung von Senkkasten und Pfeilern in dem Abfallbecken die senkrechte Ausrichtung derselben korrigiert werden. Wenn der Senkkasten in einer gewünschten Tiefe stabilisiert ist, werden die Halteseile zwecks Erzielung von Seitenstabilität unter Spannung gehalten.

Zum stufenweisen Absenken der Abtragevorrichtung 42 und aufeinanderfolgendem Abräumen übereinanderliegender Bereiche der Feststoffmasse sind Absenkvorrichtungen vorgesehen, die aus mehreren, am unteren Ende 58 des Senkkastens angeordneten Düsen 158,160 und mehreren Düsen 162 in den Kappen 136, 138 der vier Pfeiler bestehen. Vermittels der am unteren Ende des Senkkastens angeordneten Düsen 158, 160 werden Wasserstrahlen nach unten in den das untere Senkkastenende unterlagernden Fesistoffbereich abgegeben, wobei die Düsen derart angeordnet sind, daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Wasserstrahlen erfolgt und die unterhalb des Senkkastens befindlichen Feststoffe in eine pumpfähige Aufschlämmung übergeführt werden. Zu diesem Zweck sind vorzugsweise vier Düsen 158 auf um 90° zur Längsachse des Senkkastens zueinander versetzten Halbmesser und eine einzige Düse 160 konzentrisch am Scheitel des konischen Senkkastenendes angeordnet Unter hohem Druck stehendes Wasser wird durch das einlaßseitige Sammelrohr 164 den Düsen 158 und durch die Zweigleitung 165 der Düse 160 zugeführt Das Sammelrohr 164 wird durch die Wasserleitung 166 gespeist welche durch das Senkkastengehäuse nach unten geführt und an ihrem oberen Ende über ein hier nicht dargestelltes Durchflußventil mit dem Druckwassereinlaß 78 verbunden ist

Die zum Absenken der Pfeiler dienenden Düsen 162 geben Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit in die die Pfeiler unterlagernden Bereiche der Feststoffmasse ab. Die Zufuhr von Druckwasser zu den Pfeilersenkdüsen erfolgt durch Rohrleitungen 168, 170, welche innerhalb der entsprechenden Pfeiler nach unten geführt und an ihren oberen Enden durch entsprechende Anschlußleitungen 172,174 und nicht dargestellte Durchflußventile mit dem Druckwassereinlaß 78 verbunden sind. Die Durchflußventile für die Senkkastensenkdüsen und die Pfeilersenkdüsen sind von Hand vermittels auf der Arbeitsbühne 56 angeordneter Steuerungen steuerbar.

Eine innerhalb des unteren Endes des Senkkastens angeordnete Pumpenspüldüse 176 gestattet, einen Wasserstrahl hohen Drucks senkrecht nach oben etwa in die Mitte der Senkgrube 100 und des Einlasses 112 der Pumpe abzugeben. Die Wasserzufuhr zur Pumpenspüldüse 176 erfolgt durch eine Wasserleitung 178, welche durch das Senkkastengehäuse nach unten geführt und an ihrem oberen Ende durch ein nicht dargestelltes Durchflußventil mit dem Druckwassereinlaß 78 verbunden ist. Das Durchflußventil für die Pumpenspüldüse 176 wird wahlweise betätigt, um etwa in der Senkgrube abgesetzte Aufschlämmung zu lockern, wenn der Betrieb der Abtragevorrichtung 42 unterbrochen worden ist, oder lediglich um die Senkgrube auszuspülen.

Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtragevorrichtung sei im nachfolgenden in ihrem Aufbau und ihrer Arbeitsweise anhand der Abtragung eines Abfallbeckens aus Erzabbau näher erläutert: Der Senkkasten der Abtragevorrichtung ist beispielsweise so beschaffen, daß die Spitzen des unteren Endes 58 des Senkkastens angenähert 11 m tief unter die ursprüngliche Beckenoberfläche 180 eingesenkt wird. Die Tiefe der unteren Ränder der Kastenöffnungen 60, 62 unterhalb der Oberfläche beträgt dann 9,1 m und gibt somit die Arbeitstiefe der ersten Abtragungszone vor. Die vier Pfeiler 132, 134 ragen parallel zum Senkkasten über eine Tiefe von angenähert 13,4 m unter der Beckenoberfläche 180 in die Feststoffmasse hinein, so daß sich die Fußpunkte der Pfeiler angenähert 4,3 m tiefer als die Kastenöffnungen befinden und dem Senkkasten eine ausreichend hohe Stabilität verleihen, wenn die um den Senkkasten herum befindlichen Feststoffe bis auf die Höhe der öffnungen abgetragen werden.

Der erste, abzutragende Bereich des Abfallbeckens wird zur Aufnahme der Abtragevorrichtung durch Ausbildung eines Lochs mit einem zur Aufnahme des Senkkastens ausreichend großen Durchmesser beispielsweise durch Ausbaggern vorbereitet. Um das zur Aufnahme des Senkkastens dienende Loch herum werden beispielsweise durch Bohren vier kleinere Löcher zur Aufnahme der Pfeiler ausgebildet Dann wird die Abtragevorrichtung beispielsweise vermittels eines Krans in die entsprechenden Löcher abgesenkt, so daß sie sich in einem ersten Bereich des Abfallbeckens in der entsprechenden Tiefe zur Ausführung des Abtragevorgangs in einem ersten Arbeitsgang befindet Die vier Halteseile 146-152 werden von den Winden 154, 156 abgezogen und außerhalb des Umfangs des Abfallbekkens oder des abzutragenden Bereiches in entsprechenden Radialabständen verankert Dann werden die Wasserspeiseleitung 80 und die Abgabeleitung 154 auf Pontonhalterungen befestigt und mit den entsprechenden Einlaß- und Auslaßstutzen an der Arbeitsbühne verbunden. Von dem auf festem Gelände befindlichen Maschinenhaus wird Wasser unter einem Druck von 21 atü durch die Wasserspeiseleitung 80 zugeführt, und die verschiedenen Wasserleitungen werden unter Druck gesetzt.

Zunächst werden dann die Schiebedeckel 102, 104 hochgezogen, und dann werden die mit den Wasserstrahldüsen 64, 66 verbundenen Durchflußventile geöffnet. Die vier Wasserstrahldüsen geben dann Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit durch die Öffnungsabschnitte oberhalb der Gittersiebe 96, 98 ab. Diese Wasserstrahlen durchdringen die an den Öffnungen befindliche Feststoffmasse. Das Wasser bildet zusammen mit den Feststoffen eine pumpfähige Aufschlämmung, welche unter der Einwirkung von Schwerkraft durch die Gittersiebe nach unten in die Senkgrube 100 eintritt. Der die Pumpe 110 antreibende Elektromotor 126 wird angeschaltet, so daß die Pumpe die eintretende Aufschlämmung abpumpt und durch die Abgabeleitungen dem Maschinenhaus zuführt. Die vier

2(1 Wasserstrahlen weiden üüf jeweils senkrecht Zu dem Senkkasten verlaufenden Kreissektoren hin und her verschwenkt, so daß am unteren Ende des ersten Bereiches eine Aufschlämmungszone entsteht. Die Verschwenkung der Wasserstrahlen erfolgt vermittels der Hydraulikzylinder 82, 84, welche die Wasserleitungen 68, 70 und die an diesen befindlichen Düsen hin und her verschwenken. Die Eindringeigenschaften der Wasserstrahlen in die Feststoffmasse und ein erwünschtes Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis zwecks Erzielung optimaler Aufschlämmungspumpeigenschaften werden durch Steuerung der Schwenkgeschwindigkeit, Verteilung der Wasserstrahlen und Steuerung des Wasserdrucks erreicht. Die Schwenkgeschwindigkeit wird zwischen ¹At und 6 U/min eingestellt, wobei die Schwenkbewegung so gesteuert werden kann, daß die Flüssigkeitsstrahlen zwecks Erzielung einer größeren Eindringtiefe während einer vorbestimmten Zeitspanne ihre Richtung nicht verändern, und dann mit verhältnismäßig konstanter Drehgeschwindigkeit zwischen den Endpunkten ihres Bogenweges hin und her verschwenkt werden. Die Schwenkbewegung der Flüssigkeitsstrahlen, das Ausbilden der Aufschlämmung imerhalb der Aufschlämmungszone und das Abpumpen der gebildeten Aufschlämmung werden so lange fortgesetzt, bis ein von den Senkkastenöffnungen ausgehender unterschnittener Hohlraum ausgebildet ist. Dieser Hohlraum wird fortschreitend so weit vergrößert, bis das über diesem liegende Feststoff-Deckgebirge zum Einsturz kommt und aufgrund der Schwerkraft nach unten in die Aufschlämmungszone fällt. Die Wasserstrahlen werden nach wie vor hin und her verschwenkt, wobei das eingestürzte Feststoff-Deckgebirge ebenfalls in Aufschlämmung übergeführt wird, welche durch die öffnungen in den Senkkasten eintritt und aus der Senkgrabe abgepumpt wird. Diese Arbeitsgänge werden so lange fortgesetzt bis die äußeren Randbereiche der Wirksamkeit der Wasserstrahlen erreicht sind. An dieser Stelle wird der Senkkasten zur Absenkung in eine niedrigere Zone zur Ausführung eines zweiten Abtrage-Schritts vorbereitet, indem die mit den Wasserstrahldüsen 64,66 verbundenen Durchflußventile geschlossen werden.

Das Absenken der Abtragevorrichtung 42 nach unten in die Feststoffmasse zu einer nächsttieferen Zone erfolgt dadurch, daß die Durchflußventile geöffnet werden, welche die Druckwasserzufuhr zu den Senkkastensenkdüsen 158, 160 und den Pfeüersenkdüsen 162 steuern. Das aus den Senkkastensenkdüsen austretende

Wasi?r überführt die den Senkkasten unterlagernde Feststoffmasse in eine pumpiähige Aufschlämmung, wobei das Gewicht des Senkkastens dazu ausreicht, die Aufschlämmung entlang der äußeren Oberfläche des Senkkastengehäuses nach oben zu verdrängen, so daß die Aufschlämmung durch die Giltersiebe an den Öffnungen in die Senkgrube 100 eintreten und aus dieser abgepumpt werden kann. Die unterhalb der Enden der vier Pfeiler ausgebildete Aufschlämmung weist eine ausreichend hohe Fließfähigkeit auf, so daß die to verhältnismäßig kleine Auflagefläche der Pfeiler die Aufschlämmung verdrängt und die Pfeiler durch Schwerkraft absinken können. Die Senkdüsen an dem Senkkasten und den Pfeilern werden unter ständigem Auspumpen der Senkgrube so lange in Betrieb gehalten, \ϊ um ein allmähliches Absenken des Senkkastens in das Abfallbecken zu bewirken. Die senkrechte Stabilität und Winkelausrichtung wird dabei durch Betätigung der Seilwinden 154,156 an den Halteseilen 146— 152 erzielt.

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SenkkastenöiTnungen gegenüber ihrer ursprünglichen Stellung um etwa 9,1 m abgesenkt haben. Diese Abmessung gibt somit die Tiefe der zweiten, abzuräumenden Abfallbeckenzone vor. Das Abtragen in der zweiten Zone wird dadurch eingeleitet, daß die Durchflußventile für die Wasserstrahldüsen 64, 66 geöffnet und durch diese Wasserstrahlen innerhalb dieser zweiten Aufschlämmungszone hin und her verschwenkt werden. Das Ausbilden und Abpumpen der Aufschlämmung in der Au^rschlämmungszone, die Ausbildung eines unterschrittenen Hohlraumes zwecks Einsturz des überstehenden Feststoff-Deckgebirges, das Überführen desselben in eine Aufschlämmung und das Abpumpen der so gebildeten Aufschlämmung werden in der vorstehend beschriebenen Weise wiederholt, bis die )5 Grenzen des Wirkungsbereichs der Wasserstrahlen in dieser zweiten Zone erreicht sind.

Sobald die zweite Zone völlig abgetragen ist, wird der Senkkasten wiederum in eine tiefere Zone abgesenkt, die dann in einem weiteren Arbeitsgang abgetragen wird, und diese Arbeitsvorgänge werden so lange wiederholt, bis der Boden des Abfallbeckens erreicht ist. Dann wird die Abtragevorrichtung an eine andere Stelle des Abfallbeckens gebracht, an welcher die Abtragung ebenfalls in der vorstehend beschriebenen Weise erfolgt.

Bei der in den Fig.4A, 4B und 5 dargestellten Ausführungsform der Abtragevorrichtung ist der Senkkasten als ein geschlossenes Gehäuse nach Art einer Kapsel 184 ausgebildet, das an feststehend so angeordneten Pfeilern 186,188 senkrecht verfahrbar ist. Dabei sind die innerhalb des Gehäuses angeordneten technischen Einrichtungen besonders gut geschützt.

Beispielsweise vier Pfeiler aus Stahlrohren werden in die Feststoffmasse wie z. B. innerhalb eines Abfallbekkens an Stellen eingetrieben, welche die Mitte der gewünschten Abtragestelle umgeben. Die Pfeiler werden dabei so weit eingetrieben, daß sich ihre unteren Enden am Boden des Abfallbeckens, d. h. auf festem Untergrund befinden, wobei die oberen Enden der Pfeiler über die ursprüngliche Beckenoberfläche 90 nach oben vorstehen. An den oberen Enden der vier Pfeiler ist eine Arbeitsbühne 192 befestigt. Auf der Arbeitsbühne befinden' sich mehrere Seilwinden 193 mit Halieseilen, deren äußere Enden außerhalb des Abfallbeckens verankert sind. Auf der Arbeitsbühne 192 befindet sich außerdem ein Steuer- und Hydraulikaggreeat 195.

Ein Laufsteg 194 ist an dem einen Ende mit de^r Arbeitsbühne 192 verbunden und am anderen Ende bis zu einer jenseits des Abfallbeckens befindlichen Stelle geführt, an welcher er auf einem Fundament wie z. B. einem hier nicht dargestellten Deich, der beispielsweise zur Eindämmung des Abfallbeckens dient, verankert ist. Der Laufsteg 194 kann durch zusätzliche Träger wie z. B. hier nicht dargestellte und in den Untergrund getriebene Pfeiler an bestimmten Stellen entlang seiner Länge unterstützt sein. Der Laufsteg 194 stellt einen Zugang zur Arbeitsbühne dar, wenn durch die Arbeitsbühnenöffnung 196 Teile der Kapsel zwischen den vier Pfeilern abgesenkt werden sollen. Außerdem dient der Laufsteg zur Aufnahme der Wasserspeiseleitung 198 und der Aufschlämmungs-Abgabeleitung 200, neben seiner Aufgabe als Zugang zur Arbeitsbühne.

Die Kapsel 184 weist ein Gehäuse 202 von zylindrischer Formgebung auf, das durch eine abgedichtete Zwischenwand 208 in eine untere Wasserstrahl- und Pumnpnkammpr 2flfi und pine darüberliegunrle.

obere, wasserdicht abgeschlossene Ausrüstungskammer 204 unterteilt ist. Das untere Ende der Kapsel besteht aus einem sich konisch verjüngenden Mantel 210, während das obere Ende durch einen abgedichteten Deckel 212 abgeschlossen ist. in dem sich eine zu einer Leiter 215 führenden Luke 214 befindet. Biegsame Schlauchleitungen und Kabel 216, 127 stellen die hydraulische und elektrische Verbindung für Antrieb und Steuerung zwischen Steuer- und Hydraulikaggregat 195 und Kapsel 184 her.

Bei dieser Aufführungsform bestehen die portalartigen Öffnungen aus mehreren und vorzugsweise vier Kapselöffnungen 218, die in gleichen gegenseitigen Abständen um den Umfang der Wasserstrahl- und Pumpenkammer 206 herum angeordnet sind. Vier Hochdruck-Wasserstrahldüsen 220, die in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise vorzugsweise entsprechend der vorgenannten US-Patentanmeldung Serial Nr. 2 13 363 ausgebildet sind, sind innerhalb der Kammer 206 unter 90° zueinander versetzt derart angeordnet. daß Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit durch die oberen Abschnitte der Kapselöffnungen nach außen abgegeben werden können.

Jede Düse befindet sich am unteren Ende eines Rohrabschnitts 222, der vermittels einer Stopihüchse 224 abgedichtet und drehbar durch die Zwischenwand 208 durchgeführt ist. Innerhalb der Ausrüstungskammer 204 sind Schwenkantriebe 226 für die Rohrabschnitte 222 angeordnet, vermittels welcher die entsprechenden Düsen hin und her verschwenkbar und dadurch die Abgaberichtung der von den Düsen abgegebenen Wasserstrahlen steuerbar ist. Den Düsen wird unter hohem Druck stehendes Wasser vermittels über den Laufsteg 194 geführter Wasserspeiseleitungen 198 zugeführt, das von einer Pumpanlage geliefert wird, welche sich außerhalb des Abfailbeckens auf festem Land an einer geeigneten Stelle befindet. Ein oder mehrere abnehmbare Wasserspeiseleitungen 228 sind über ein Knie 230 mit der Wasserspeiseleitung 198 und durch innerhalb der Ausrüstungskammer befindliche Wasserleitungen 232 mit der Kapsel 184 verbunden. Mit dem unteren Ende der Wasserleitung 232 ist ein kreisförmiges Sammelrohr 234 verbunden, welches das Druckwasser mehreren, zu den Düsen führenden Zweigleitungen 236 zuführt- Beim Anheben oder Absenken der Kapsel in bezug auf die Arbeitsbühne werden jeweils eine oder mehrere, zu der Käse! 184 führende Wasserspeiseleitungen 228 je nach Bedarf

eingesetzt bzw. herausgenommen.

Die Abschnitte der Kapselöffnungen 218, welche sich unterhalb des Schwenkbereichs der Flüssigkeitsstrahlen befinden, sind durch Gittersiebe 238 abgedeckt, die vorzugsweise jeweils aus mehreren senkrechten, in gegenseitigen Abständen angeordneten Stäben 240 bestehen. Die um die Kapsel herum gebildete Aufschlämmung tritt durch Schwerkraft in die Kapsel ein und gelangt in dieser zu der innerhalb der Wasserstrahl- und Pumpenkammer 206 ausgebildeten Senkgrube 249. An jeder öffnung befindet sich jeweils ein Schiebedeckel 242, 244, der in eine oberhalb der jeweiligen öffnung befindliche Öffnungsstellung anhebbar ist Die Stellvorrichtungen für jeden Schiebedeckel bestehen aus vier Hydraulikzylindern 246, 248, die innerhalb der Ausrüstungskammer 204 jeweils oberhalb einer öffnung angeordnet sind, wobei die Stellstangen der Zylinde;· durch die Zwischenwand 208 durchgeführt und jeweils mit einem Schiebedeckel verbunden sind. In der Einfahrstellung der Hydraulikzylinder sind die Schiebedeckel in die für Schiebedeckel 242 dargestellte Steüung angehoben, in welcher die zugeordnete Düse betrieben werden kann. Wenn die Stellstangen ausgefahren sind, befinden sich die Schiebedeckel in der durch Schiebedeckel 244 angedeuteten unteren Schließstellung, in welcher der Zufluß von Aufschlämmung zur Senkgrube 249 gesperrt ist.

Die in die Senkgrube 249 eintretende Aufschlämmung wird durch eine Aufschlämmungstauchpumpe 250 mit einem nach unten weisenden, sich nach außen erweiternden und der Senkgrube zugewandten Einlaß 252 abgepumpt, welche durch eine Antriebswelle 254 vermittels eines in der abgedichteten Ausrüstungskammer befindlichen Elektromotors 256 angetrieben wird. Die Pumpe gibt die unter Druck stehende Aufschlämmung in zwei Rohrleitungen 258, 260 ab, welche durch die Zwischenwand 208 durchgeführt sind und in ein Auslaßsammeirohr 262 münden, das seinerseits mit einer Abgaberohrleitung 264 verbunden ist, die nach oben durch die Ausrüstungskammer hindurch verläuft. Das obere Ende der Abgaberohrleitung 264 wird durch eine oder mehrere Verlängerungsrohrleitungen 266 und ein Knie 268 mit der Aufschlämmungs-Abgabeleitung 200 verbunden. Die Abgabeleitung 200 verläuft entlang dem Laufsteg 194 bis zu einer außerhalb des Abfallbeckens befindlichen Stelle, an welcher sie über weitere Rohrleitungen mit dem Verwendungsort verbunden ist. Mit fortschreitendem Absenken der Kapsel 184 werden zusätzliche Verlängerungsrohrleitungen 266 und zusätzliche Wasserspeiseleitungen 228 eingesetzt, und diese zusätzlich eingesetzten Rohrleitungsabschnitte werden beim Anheben der Kapsel wiederum herausgenommen.

In der Wasserstrahl- und Pumpenkammer 206 der Kapsel befindet sich außerdem im untersten Abschnitt der Senkgrube eine Pumpenspüldüse 270, durch welche ein Wasserstrahl in den Einlaß 252 der Pumpe abgebbar ist. Die zugehörigen Steuerungen befinden sich im Steuer- und Hydraulikaggregat 195 auf der Arbeitsbühne 192. Durch aus der Pumpenspüldüse 270 abgegebenes Druckwasser wird nach einer Arbeitsunterbrechung der Abtfägevöfgäflg eingeleitet oder lediglich die Senkgrube ausgespült. Das Druckwasser wird der Pumpenspüldüse durch eine Speiseleitung 272 und ein nicht dargestelltes, mit dem Druckwasser-Einlaß verbundenes Durchflußventil zugeführt.

Die Kapsel 184 ist in bezug auf die vier Pfeiler 186, 188 vermittels vier an der Kapsel angebrachter Führungsschuhe 274, 276, welche jeweils einem Pfeiler gegenüber radial von der Kapsel vorstehen, verschiebbar geführt. Die in Fig.5 dargestellte Führung 274 besteht aus einem verschweißten Halter 278 mit einer Grundplatte 288, die beispielsweise mit den Kapselgehäuse 202 verschweißt ist Den Halter bildet eine nach außen geöffnete Gabel 290, in welcher eine Stützrippe 292 eines Führungsschuhs 294 vermittels eines Heftbolzens 296 gehalten ist Der plattenförmig ausgebildete

ίο Führungsschuh 294 ist bogenförmig und gleitend an einem Pfeiler verschiebbar. An dem Halter 278 befindet sich außerdem eine Ausnehmung 298 zur Aufnahme des unteren Endes eines Hebeseiles 300, das vermittels eines Spannstifts 302 an dem Halter 278 gehalten ist Vier

is Hebeseile 300 erstrecken sich von jedem Halter nach oben zu entsprechenden Hydraulikwinden 304, 306, weiche auf der Arbeitsbühne 192 angeordnet sind. Die Hydraulikwinden werden vermittels innerhalb des Steuer- und Hydraulikaggregats 195 angeordneter Steuerungen gesteuert und dienen dazu, die Kapsel in jede gewünschte Höhe anzuheben bzw. abzusenken. Dabei halten die vier plattenförmigen Führungsschuhe 294 die Kapsel in bezug auf die vier Pfeiler 186, 188 in senkrechter Ausrichtung.

Zum Absenken der Kapsel durch die Feststoffmasse zwecks Abtragung eines nächstniedrigeren Bereichs dienen mehrere und vorzugsweise vier Senkdüsen 308, 310, die um den Umfang des sich konisch verjüngenden Mantels 210 der Kapsel derart angeordnet sind, daß sie nach unten gerichtete Wasserstrahler abgeben, vermittels welcher die unterhalb der Kapsel befindliche Feststoffmasse in eine Aufschlämmung übergeführt wird. Das Gewicht der Kapsel verdrängt diese Aufschlämmung nach oben, wobei sie beim Absenken der Kapsel durch die Kapselöffnungen in die Senkgrube eintritt und aus dieser abgepumpt wird. Gleichzeitig werden die Hebeseile 300 von den Hydraulikwinden 304, 306 in entsprechender Weise abgewickelt. Die Senkdüsen werden so lange in Betrieb gehalten, bis die Kapsel eine niedrigere Stellung eingenommen hat, welche sich beispielsweise um 6,1 m unterhalb der ersten Stellung befindet. In dieser Stellung werden die Hydraulikwinden verriegelt, um die Kapsel in ihrer Lage zu stabilisieren. Die Zufuhr von Druckwasser zu den Senkdüsen erfolgt über ein kreisförmiges Sammelrohr 312 durch vier Zweigleitungen 314, wobei das Sammelrohr 312 durch eine Rohrleitung 316 über Schlauchleitungen und hier nicht dargestellte Durchflußventile mit der Wasserspeiseleitung verbunden ist.

so Diese Durchflußventile werden ebenfalls durch entsprechende Steuervorrichtungen innerhalb des Steuer- und Hydraulikaggregates 195 auf der Arbeitsbühne gesteuert. Die Abtragung von abgesetzten, teilchenförmigen Feststoffen aus einem Abfallbecken vermittels der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist kurz wie folgt: Zunächst werden vier rohrförmige Pfeiler 186, 188 von 50,8 cm (20ZoII) Durchmesser durch die Feststoffmasse hindurch in den Untergrund unterhalb des Abfallbeckens eingetrieben. Dann wird auf den oberen Enden der Pfeiler eine quadratische Arbeitsbühne 192 mit den Abmessungen von 6,1 χ 6,1 m errichtet Ein Laufsteg 194 von 2,4 m Breite wird dann al: Verbindung von der Arbeitsbühne zu einer außerhalb des Beckenumfangs befindlichen Stelle errichtet. Dre Halteseile werden außerhalb des Abfallbeckens verankert und vermittels der drei Seilwinden 193 zui Stabilisierung der Abtragevorrichtung gespannt.

Die Kapsel 184 wird an Ort und Stelle zwischen den Pfeilern zusammengebaut, wozu vier Kapselabschnitte über den Laufsteg zur Arbeitsbühne gebracht werden. Die einzelnen Abschnitte werden nacheinander durch die Arbeitsbühnenöffnung 196 zwischen den Pfeilern abgesenkt und zusammengebaut. Dann wird das Steuer- und Hydraulikaggregat 195 aufgestellt und über biegsame Schlauchleitungen und Kabel 216,217 mit der Kapsel verbunden. Eine Druckwasserspeiseleitung 198 von 15,2 cm (6ZoII) Durchmesser wird über den Laufsteg verlegt zu einer auf festem Gelände befindlichen Pumpe, weiche Wasser in einer Menge von 294 m^J/h und unter einem Druck von 28,1 atü liefert. Außerdem wird über den Laufsteg eine Aufschlämmungs-Abgabeleitung 200 von 30,5 cm Durchmesser verlegt und bis zu einer Stelle auf festem Gelände geführt, an welcher die Aufschlämmung abgegeben werden soll. Die Drackwasserspeiseleitung 198 wird vermittels einer hier nicht dargestellten biegsamen Schlauchleitung mit der zu den Senkdüsen führenden ;u Rohrleitung 316 verbunden.

Die Kapsel 184 wird zunächst in eine erste Betriebsstellung gebracht, in welcher sich die unteren Ränder der Kapr.elöffnungen 6,1 m unterhalb der ursprünglichen Beckenoberfläche 190 befinden, wozu die Senkdüsen 308,310 in Betrieb gesetzt werden. Das von den Senkdüsen abgegebene Wasser trifft auf die unterhalb der Kapsel befindliche Feststoffmasse und überführt diese in eine Aufschlämmung, welche durch das Gewicht der absinkenden Kapsel nach oben verdrängt wird. Die Kapsel wird während ihres Absinkens durch die vier Führungsschuhe 294 geführt und dadurch stabilisiert. Während des Absinkens der Kapsel werden die vier Hydraulikwinden 304, 306 in entsprechender Weise abgewickelt. Sobald die erste r> Arbeitsstellung erreicht ist, werden die Senkdüsen außer Betrieb gesetzt und die Hydraulikwinden verriegelt, um die Kapsel in ihrer Lage zu sichern. In die Einlaß- und Abgabeleilungen werden dann 6,1 m lange Verlängerungsrohrleitungen 228,266 eingesetzt. ·»< >

Durch Druckwasserzufuhr zur Wasserspeiseleitung wird die Abtragung in der ersten Stellung durch Betätigung der Steuerungen eingeleitet, indem ein Schiebedeckel 242 hochgezogen und das die Zufuhr von Wasser zur entsprechenden Hochdruck-Wasserstrahl- 4i düse 220 steuernde Durchflußventil geöffnet wird. Gleichzeitig wird der Schwenkantrieb 226 in Betrieb gesetzt, welcher die Düse hin und her verschwenkt und damit den durch die Öffnung hindurch abgegebenen Wasserstrahl auf einem Kreissektor hin und her w verschwenkt. Der mit hoher Geschwindigkeit austretende Wasserstrahl trifft auf die Feststoffteilchen auf und überführt diese in eine Aufschlämmung, welche aufgrund der Schwerkraft durch die Kapselöffnung 218 in die Senkgrube 249 fließt und aus dieser vermittels der ">^r> Aufschlämmungspumpe 250 abgepumpt wird. Mit fortschreitender Abtragung wird ein ständig größer werdender Hohlraum an der Stelle des von dem Wasserstrahl bestrichenen Kreissektors gebildet, was zur Folge hat, daß das über diesem Hohlraum *>< > anstehende Feststoff-Deckgebirge aufgrund der Schwerkraft zum F.inslur/ gelangt und in zusätzliche Aufschlämmung übergeführt werden kann. Sobald der ;tn der ersten Kapsclöffnung ausgebildete Hohlraum eine gewünschte Cirol.Sc angenommen hat, wird der >·< Durchfluß durch die Düse gesperrt und der zugehörige Schiebedeckel geschlossen. Die vor den übrigen Kiipselöffnungen befindlichen Ik-reiche der Feslstoffmasse werden anschließend nacheinander in gleicher Weise abgetragen bis ein die Kapsel umgebender kreisförmiger Bereich geräumt ist.

Zur Absenkung der Kapsel 184 in einen niedrigeren Bereich werden zunächst die Einlaß- und Abgaberohrleitungen 228, 266 getrennt. Dann werden die Senkdüsen in Betrieb gesetzt und geben Hochdruck-Wasserstrahldüsen in die Feststoffmasse unterhalb der Kapsel ab, so daß diese unter ihrem Eigengewicht entsprechend der Abwicklung der Hydraulikwinden absinken kann. Sobald die Kapsei eine 6,1 m unterhalb der in F i g. 4 dargestellten Lage befindliche tiefere Lage erreicht hat, werden die Hydraulikwinden verriegelt und die Senkdüsen abgestellt

Dann werden in die Einlaß- und Abgaberchrleitungen 6,1 m lange Verlängerungsrohrleitungen eingesetzt Die vier feststehenden Pfeiler 186, 188 werden an tieferen Stellen durch hier nicht dargestellte waagerechte Versteifungen miteinander verbunden, um na»;h Entfernung von Feststoffmasse um die Pfeiler herum diesen eine zusätzliche Festigkeit zu verleihen. In der zweiten Arbeitsstellung werden die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte wiederholt, d. h_M die um die Kapsel herum befindliche Feststoffmasse wird abgetragen.

Nach Beendigung der Abtragung werden die jeweils eingesetzten ein oder mehreren Verlängerungsrohrleitungen in der Einlaß- und Abgabeleitung herausgenommen, und dann werden die zum Anheben der Kapsel dienenden Hydraulikwinken in Betrieb gesetzt Dieses Anheben der Kapsel erfolgt beispielsweise dann, wenn das Abfallbecken von neuem mit Abfallfeststoffen gefüllt wird. Innerhalb ein und desselben Abfallbeckens können an mehreren Stellen vier Pfeiler mit jeweils einer Arbeitsbühne und einem als Zugang dienenden Laufsteg vorgesehen sein, wobei ein und dieselbe Kapsel nacheinander an sämtlichen Stellen eingesetzt werden kann. Nach Beendigung der Abtragung an einer Stelle wird in diesem Falle die Kapsel zerlegt, die Teile werden zur zweiten Steile transportiert und dann an dieser wiederum zusammengesetzt.

Bei der in den Fig.4 und 5 dargestellten Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ist die Kapsel bei Abtragung in jeder senkrechten Lage in bezug auf die Pfeiler feststehend angeordnet. Statt dessen kann die Vorrichtung auch so beschaffen sein, daß bei fortschreitender Abtragung kleinere Höhenänderungen zwischen Kapsel und Pfeiler zulässig sind. Zu diesem Zweck könnten beispielsweise die Einlaß- und Abgaberohrleitungsabschnitte zwischen den Knien 230, 268 und der Kapsel teleskopisch ausgebildet sein. Außerdem könnten in den Einlaß- und Abgaberohrleitungen entsprechende Drehgelenke vorgesehen sein, welche Höhenänderungen der Kapsel in bezug auf die Pfeiler gestatten. Für Abtragung im offenen Meer könnten die Pfeiler durch zur Stabilisierung dienende Bohrarme mit sich konisch verjüngender Spitze ersetzt werden, so daß die Kapsel unabhängig davon in größeren Tiefen eingesetzt werden kann. In diesem Fall wird die Kapsel durch entsprechend ausgebildete Einlaß- und Abgaberohrleitungen sowie Hydraulik- und Steuerleitungen mit einem Schiff, einer Bohrinsel oder dgl. oberhalb der Wasseroberfläche verbunden.

Dns Verfuhren und die Vorrichtung nach der Erfindung gestalten die Abtragung einer abgesetzten, teilchenförmigen Fcstsloffniiissc wie z. B. eines Abfallbeckens von der Oberfläche nach unten. Hei der in den I·" i g. I — ) dargestellten Aiisfiihriingsfomi weist die

Vorrichtung einen Senkkasten mit fest an diesem angeordneten Pfeilern auf. Bei der in den F i g, 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist eine in bezug auf feststehende Pfeiler verstellbare Kapsel vorgesehen, wobei der Arbeitsvorgang mit fortschreitender Abtragung durch allmählich weiteres Absenken der Kapsel auf die gewünschte Tiefe gesteuert wird Vermittels der feststehenden Arbeitsbühne und des Laufsteges sind

Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Vorrichtung leicht ausführbar, und außerdem läßt sich die Kapsel jederzeit zur Arbeitsbühne anheben. Dieses letztere Merkmal gestattet, alle Schwierigkeiten zu umgehen, die sich aufgrund einer Überflutung der Kapsel oder einer Verdichtung von Aufschlämmung innerhalb der Wasserstrahl- und Pumpenkammer ergeben könnten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Abtragen einer abgesetzten teilchenförmigen Feststoffmasse, insbesondere aus frei in einem Abbaumaterialbecken im Gelände gelagerten mineralischen Feststoffen, durch Aufschlämmen mittels seitlich gerichteter und seitlich bewegbarer Flüssigkeitsstrahlen und anschließendes Abpumpen des so gebildeten Schlammes, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Flüssigkeitsstrahldüsen (64, 66; 220) für die Aufschlämmung ausgestattete, gegen Kippen stabilisierte Vorrichtung (44; 184) zum Abtragen der genannten teilchenförmigen Feststoffmasse mittels aus an ihr angebrachten Senkdüsen (158, 160; 308, 310) senkrecht nach unten gerichteter Flüssigkeitsstrahlen durch Aufschlämmung und die Wirkung ihrer Schwerkraft in die Feststoffmasse bis in eine erste vorbestimmte Tiefe unterhalb der Feststoffoberfläche eingesenkt wird, daß sodann durch die seitlich aus ti: η verschwenkbaren Flüssigkeitsstrahldüsen (64, 6S; 220) austretende Flüssigkeitsstrahlen eine erste Aufschlämmungszone gebildet wird, wobei der entstehende Schlamm durch seine eigene Schwerkraft in eine im unteren Teil (58; 210) der Vorrichtung (44; 184) zum Abtragen befindliche Senkgrube (100; 249) fließt und von dort durch Abpumpen entfernt wird, wobei der in der Aufschlämmungszone zum Einsturz gelangende überhängende Feststoff mittels der Flüssigkeitsstrahlen ebenfalls in einem pumpfähigen Schlamm umgewandelt und abgepumpt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in Anwendung auf ein mineralische Feststoffe aus Erzabbau enthaltendes Abbaumaterialbecken, dadurch gekennzeichnet, daß die in senkrechter Richtung zur Feststoffoberfläche und abwärts vorgenommenen Verfahrensschritte zum Abtragen an verschiedenen Stellen des Abbaumaterialbeckens wiederholt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch einen Senkkasten (44; 184) gebildet wird, der um seinen Umfang herum mit Pfeilern (132, 134; 186 188) zu seiner Stabilisierung umgeben ist, daß sich das untere Ende (58; 210) des Senkkastens (44; 184) mittig nach unten verjüngt und auf seinem Umfang angeordnete Senkdüsen (158; 308,310) mit senkrecht nach unten gerichteten Austrittsöffnungen aufweist, wobei diese Senkdüsen über Zuleitungen (164; 312, 316) mit der unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit für das Absenken des Senkkastens (44; 184) beaufschlagbar sind, daß in der seitlichen Wandung (46; 202) des Senkkastens (44; 184) mindestens eine durch Schiebedeckel (102,104; 242,244) mit zugeordneten Betätigungsvorrichtungen (106, 108; 248, 249) verschließbare öffnung (60,62; 218) angeordnet ist, die einen oberen freien, zum Durchtritt eines im wesentlichen waagerecht aus einer entsprechenden Flüssigkeitsstrahldüse (64, 66; 220) innerhalb des Senkkastens (44; 184) austretenden Flüssigkeitsstrahls aufweist, sowie einen zum Durchtritt der gebildeten Aufschlämmung dienenden, mit einem aus mehreren, in gegenseitigen seitlichen Abständen angeordneten senkrechten Stäben (96, 98; 238) bestehenden Gittersieb abgedeckten unleren Abschnitt, daß die Flüssigkeitsstrahldüsen (64, 66; 220) von oben mit Hochdruck-Zuführungsleituugen (68, 70, 74, 76; 198, 222,228,230, 236) verbunden und in an sich bekannter Weise waagerecht verschwenkbar angeordnet sind, daß das untere, sich konisch verjüngende Ende (58; 210) des Senkkastens (44; 184) als Senkgrube (100; 249) zur Aufnahme der Aufschlämmung ausgebildet ist, daß über der Senkgrube (100; 249) der Einlaß (112; 252) einer darüber befindlichen Pumpe (110; 250) zum Abpumpen der Aufschlämmung angebracht ist, deren zugeordnete Abgabeleitung (116,120,122; 2dO, 260, 268) nach oben geführt ist, daß unterhalb des Einlasses (112; 252) eine Spüldüse (176; 270) für den Einlaßbereich der genannten Pumpe (110; 250) angeordnet und über Zuleitungen (178; 272) mit der unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit beaufschlagbar ist, daß eine Antriebseinrichtung (126, 128; 256) für die Pumpe (110; 250) in einer wasserdicht ausgeführten, oberen Kammer (54; 204) des Senkkastens (44; 184) untergebracht ist, daß auf den genannten Pfeilern (132, 134; 186, 188) eine Plattform (56; 192) angebracht ist, die Winden (154, 156; 304,306) zum Verankern des Senkkastens (44; 184) mittels Seilen (146,148,150,152), sowie Bedien- und Betriebseinrichlungen (90, 91, 130; 195) für die Vorrichtung trägt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfeiler (132, 134) an ihren unteren Enden mit nach -unten gerichteten Senkdüsen (162) versehen, und diese innerhalb von kegelförmigen Pfeilerendkappen (136,138) angeordnet sind, daß die Pfeiler (132, 134) mit in ihrem Inneren in Längsrichtung verlaufenden Leitungen (168) zur Zuführung der Flüssigkeit zu den genannten Pfeilersenkdüsen (162) versehen sind, daß die Pfeiler (132, 134) und der Senkkasten (44) gegeneinander durch vier jeweils zwischen zwei benachbarten Pfeilern (132, 134) verlaufende Querverstrebungen (140) und eine Vielzahl von Spannseilen (142, 144) versteift sind, und daß eine zusätzliche, nach unten gerichtete Senkdüse (160) mit zugeordneter Zuleitung (165) in der Mitte des sich konisch nach unten verjüngenden, unteren Endes (53) des Senkkastens (44) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Senkkasten als gegenüber den feststehenden Pfeilern (186,188) senkrecht verfahrbares geschlossenes Gehäuse nach Art einer Kapsel (184) ausgebildet ist und durch fest mit seiner Wandung (202) verbundene, radial nach außen gerichtete Führungsschuhe (274, 276) in Führungen (294) an den Pfeilern (186, 188) gleitend gehalten wird.