rohstoffe 2009 - Advanced Mining

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02
2009
www.advanced-mining.com
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02
2009
WEITERBILDUNG
Direkte Lagerstättenerkundung
Grundlagen der Bohrtechnik - Gesteinszerstörung beim Bohrprozess
Tudeshki, H. ; Hardebusch, T.
Institut für Bergbau | TU Clausthal | Deutschland
TECHNOLOGIETRANSFER
Gewinnungssprengungen in einer deutschen Großstadt – Erfahrungen,
Optimierung und Emissionsschutz am Beispiel der Rheinkalk GmbH
Stichling, U.
Einsatz selbststeuernder Vertikalbohrsysteme in Bohrprojekten mit
höchsten Anforderungen an die Zielgenauigkeit
Schwarzburg, K.
Maßgebende Innovationen in der konventionellen Vortriebstechnologie durch
eine neue Bohrwagengeneration
Wennmohs, K.-H.
Abteilung Umweltschutz und Genehmigung | Rheinkalkwerk
GmbH Wülfrath | Deutschland
Geschäftsführer der MICON Drilling GmbH | Nienhagen |
Deutschland
Senior Project Director | Global Strategic Customers |
Atlas Copco MCT GmbH | Essen | Deutschland
NEUHEITEN & REPORTAGEN
Ausgereifte Sternsiebtechnik mit Selbstreinigungsvorrichtung
Backers Maschinenbau GmbH
Geschäftsführer Kramme scheidet aus
Bell Equipment
Leistungsriese auf schmalen Fuß - Bell B25DN im innerbetrieblichen Transport
Der Krise trotzen! - Mit diesem Motto präsentierte sich Bell Equipment auf der
Intermat 2009
Bell Equipment
Laserscanner ILRIS 3D-HD setzt neue Maßstäbe für 3D-Modellierung
geo-konzept GmbH
Kapazität optimal nutzen! - Pfreundt bringt neue Dumperwaage DW-3 für knickgelenkte Muldenkipper auf den Markt
PFREUNDT GmbH
Thema: Arbeitssicherheit bei Komatsu-Maschinen im Vormarsch
Komatsu auch auf der DASA im Dienst der Arbeitssicherheit vertreten
KOMATSU
RWE: Neuer Bandsammelpunkt im Tagebau Inden fertiggestellt!
RWE Power Aktiengesellschaft
Leistungsfähig und flexibel! - Kleemann stellt zusammen mit Wirtgen France
seine mobilen Prallbrecheranlagen
Kleemann GmbH
Neue Raupenbagger-Baureihe von LIEBHERR
Ponton-Großbagger von Liebherr in Bremerhaven in Betrieb genommen
LIEBHERR
VERANSTALTUNGEN
Der AMS-Veranstaltungskalender 2009
DIESES MAGAZIN WIRD UNTERSTÜTZT VON:
Bell Equipment
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Metso Minerals
Sandvik Mining & Construction
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Ausgabe 02 | 2009
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WEITERBILDUNG
Direkte Lagerstättenerkundung
Allgemein
von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. H. Tudeshki ; Dipl.-Ing. Thomas Hardebusch
Institut für Bergbau | TU Clausthal | Deutschland
Um die Art, den Aufbau sowie die räumliche Lage von Lagerstätten festzustellen und eine deutbare Grundlage für die qualitative und quantitative Bewertung eines Vorkommens zu schaffen, sind die Durchführungen von Aufschlüsse unabdingbar. Unter direkte Aufschlüsse sind natürliche, aber auch künstliche Aufschlüsse zu verstehen. Anhand von Aufschlüssen,
die einen wesentlichen Bestandteil von Feldversuchen darstellen, werden die Einsichtnahmen in den Untergrund sowie
die Entnahme von Boden- oder Felsproben ermöglicht. Dabei wird nach Lockergesteinen (Boden) und Festgesteinen (Fels)
sowie Genese der Gesteine differenziert, um die Abfolge, die Mächtigkeit und die räumliche Lage einzelner Schichten
separat zu erhalten. Anhand der entnommenen Proben werden die Art, die petrographische Zusammensetzung, die Kornzusammensetzung, der Zustand bzw. die Konsistenz der einzelnen Schichten ermittelt. Weiterhin werden gewonnene Proben im Labor anhand von boden- und felsmechanischen Untersuchungen näher analysiert und beurteilt. Ein wesentlicher
Bestandteil der Erkundungsarbeiten stellt die chemische Analyse der Proben zur Ermittlung des Rohstoffgehaltes und der
Qualitätsverteilung dar.
Zu unterscheiden ist hierbei zwischen Schürfe, Erkundungsschächten, Erkundungsstollen und Bohrungen als direkte Aufschlussarten. Sondierungen verschiedener Art gehören den indirekten Baugrundaufschlüssen an. Für alle Aufschlüsse
gilt, dass sie hinsichtlich ihrer Lage und Ansatzhöhe genau einzumessen und eindeutig zu bezeichnen sind. Dazu ist ein
aussagekräftiger Lageplan mit allen Erkundungspunkten zu erstellen. Sollte ein Aufschluss in die Nähe des Grundwassers liegen, so ist entsprechend des Wasserhaushaltsgesetzes der Länder die zuständige Umweltbehörde zu benachrichtigen, die dann gegebenenfalls einzuhaltende Auflagen erlässt. Beispielsweise das Verschließen der Aufschlüsse in der
Art und Weise, dass keine Beeinträchtigung für das Grundwasser entstehen kann.
In dem vorliegenden Beitrag werden nach einer kurzen Beschreibung von Schürfen die Grundlagen der Bohrtechnik aufgrund ihrer gesonderten Bedeutung für die Lagerstättenerkundung erläutert.
Schürfe
Foto 1:
Schürfgrabenbeispiel aus Mexiko
Die Errichtung von Schürfgruben stellt in der Regel das
günstigste Erkundungsverfahren dar. Besonders dann,
wenn der Aufschluss sich auf eine geringe Tiefe erstrecken soll. Um die Beschaffenheit von Deckschichten zu
untersuchen oder eine erwartetet Situation zu überprüfen, werden bei standfestem Boden überwiegend Bagger
zur Anfertigung von Schürfen eingesetzt. Dabei reicht die
Tiefe bei den üblichen Baggertypen bis auf etwa 4 m. Mit
einer Greifarmverlängerung sowie einem Rundlochgreifer
lassen sich aber auch Tiefen von bis zu 8 m erreichen. Im
Hinblick auf das Grundwasser sollte jedoch keine Schürfe
dort ausgeführt werden, wo das Erreichen von Grundwasser zu erwarten ist. Die Anfertigung von Schürfen hat den
Vorteil, dass sich der räumliche Schichtverlauf gut erkennen lässt. Im Vergleich zu Bohrungen können Proben bei
Schürfen frei wählbar nach Größe und Richtung von Hand
gewonnen werden.
Bei der Durchführung von Schürfen ist allerdings darauf zu achten, dass der Aushub nicht zu dicht am Schurf
zwischengelagert wird bzw. der Bagger bei Besichtigung
des Schurfs von der Kante entfernt wird, damit ein Materialabrutschen vorgebeugt werden kann. Bei Schurftiefen
von mehr als 1,25 m im gering-stabilen Untergrund sind
Verbaumaßnahmen zu errichten(1).
Beispielsweise ist die DIN 4124 das entsprechende Regelwerk für diese
Maßnahmen in Deutschland.
(1)
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WEITERBILDUNG
Foto 2:
Schürfgrabenbeispiel aus Mexiko
Je größer der Querschnitt des Schurfes ist, je mehr
der Grundriss von der Kreisform abweicht, je inhomogener der Aushub zutage kommt, je mehr Sickerwasser angetroffen wird, je geringer der Feinkornanteil ist,
um so größer ist das Unfallrisiko ohne die Errichtung
von Verbaumaßnahmen.
Zur Erkundung von oberflächennahen Lagerstätten,
speziell in Regionen mit einer Berg- und Hügellandschaft werden Erlundungsstollen aufgefahren. Im Vergleich zu den üblichen Baugrundaufschlüssen stehen
hierbei vor allem die Feststellung von Informationen
über Form und Verlauf, speziell von Ganglagerstätten sowie Klüften, Schichtflächen, Wasserführungen,
natürlicher Spannungszustand und der Lösbarkeit im
Vordergrund.
Zur Erkundung von oberflächennahen grundwasserfreien Lagerstätten mit Lockergestein als Überdeckung in Regionen mit relativ ebener Topographie werden teilweis Erkundungsschächte mit geringem Durchmesser abgeteuft. Sie können je nach Bedarf beim Erreichen des Rohstoffkörpers den Ausgangspunkt für Erkundungstunnel bzw.
-stollen bilden. In der Regel werden Erkundungsschächte mit einfachen technischen Vorrichtungen, speziell in den Regionen mit geringen Personalkosten eingesetzt.
Auf platten- und linsenförmigen Lagerstätten werden Schürfgräben möglichst senkrecht zum vermuteten Strechen angelegt. Ist die Überdeckung mächtiger, so dass einfacher Schurf mit GRube oder Graben versagt, oder will man die Lagerstätte in die Tiefe verfolgen, legt man einen Schürfschacht an. Ein Schürfschacht kann in lockerem und trockenem Boden
bis vielleicht 30 m Tiefe gehen, in standfestem Gestein auch tiefer. Beim Niederbringen des Schürfschachtes sucht man
mit möglichst engem Querschnitt auszukommen. Das Erreichen des Grundwasserspiegels setzt der Handarbeit im Schürfschacht meist ein Ende.
Bei mächtiger Überdeckung der
Lagerstätte zieht man Schürfstollen
vor, sofern die Form des Geländes
dies zulässt, beispielsweise in einem Tal. Außerdem sind von einem
Stollen oder Schacht ausgehende
Schürfstrecken zur weiteren Erkundung gebräuchlich. Um im Stadium
der Schürfarbeit an Ausgaben zu
sparen, hält man den Querschnitt
solcher Grubenbaue ebenfalls möglichst gering. [19]
Foto 3:
Beispiel eines Schürfschachtes im
Iran - provisorischer Aufbau
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WEITERBILDUNG
verfahrens richten sich hauptsächlich nach der geometrischen Dimension der geplanten Bohrung bzw. der Größe
der Bohrgeräte.
Die Bedeutung der Bohrtechnik im Zusammenhang
mit der Gewinnung mineralischer Rohstoffe, speziell im
Bereich der Erkundung, Bohr- und Sprengarbeit sowie
Entwässerung erfordert eine detailierte fachliche Auseinandersetzung mit der Bohrtechnik. Insofern werden dem
nächsten Kapitel dieses Beitrages dieser Aufgabe gewidmet.
Grundlagen der Bohrtechnik Gesteinszerstörung beim Bohrprozess
Definition Bohrvorgang:
Der Bohrvorgang ist gekennzeichnet durch das Eindringen eines Werkzeugs in das zu erbohrende Material unter Herauslösung von zerstörtem Materialteilen und der
Abförderung der gelösten Teile zum Bohrlochmund oder
unter der Verdrängung von Material in das das Bohrwerkzeug umgebende Material.
In beiden Fällen wird ein langgestreckter, meist runder
Hohlraum hergestellt. Die Arbeitsweise des Bohrwerkzeugs wird nach der Art des Energieeintrags in:
Foto 4:
Beispiel eines Schürfschachtes im Iran
- Einblick in den Schacht
• stoßend,
• schlagend,
• drehschlagend,
• oder drehend
unterschieden.
Bohrungen
In der Lagerstättenerkundung kommen verschiedene
Bohrverfahren zur Anwendung. Im Allgemeinen wird bei
einer Erkundung eine Kernbohrung mit durchgehender
Kerngewinnung angestrebt, damit man das gesamte Profil, vorausgesetzt es treten keine Bohrkernverluste auf,
betrachten und fotografieren kann. Desweiteren haben
Kernbohrungen den Vorteil, dass viele Proben für weitere Klassifikationsversuche gewonnen werden können.
Auch die Entnahme von Sonderproben ist möglich, welche
hochwertige Laborversuche zur chemischen und physikalischen Analyse erlauben. Eine Kernbohrung erfolgt nach
dem Prinzip einer Rammkernbohrung unter Verwendung
verschiedener Entnahmewerkzeuge (Schappe, Einfachkernrohr, Kernfänger) und verschiedener Rotationskernbohrverfahren (Luft-, Wasser-, ohne Spülung; Doppel- oder
Dreifachkernrohre, Schlauchkernverfahren, Seilkernrohr).
Dabei entscheidet der Einfluss des Bohrkernverfahrens
über die Qualität der Proben. Im Lockergestein werden Erkundungsbohrungen beispielsweise durch Verrohrungen
geschützt. Die Kosten für die Durchführung eines Bohr-
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Bei der stoßenden Belastung wird eine hohe Zerstörungsenergie bei geringer Schlagfrequenz eingeleitet, wobei der Bohrkopf zwischen den Einzelimpulsen vollständig
entlastet wird. Das drehende Bohren erzeugt eine hohe
axiale und konstant anhaltende Druckkraft. Beim schlagenden Bohren wird eine geringe, konstante primäre Druckkraft mit einer zusätzlichen geringen Zerstörungsenergie
bei hoher Schlagfrequenz überlagert (s. Abb. 1-.3).
Die beim Bohren wirksamen Elementarvorgänge sind in
Abbildung 2 dargestellt.
Abb. 1: Belastungsarten: 1 stoßend, 2 drehend, 3 schlagend [1]
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WEITERBILDUNG
Gesteinsablösung auf der Bohrlochsohle
Die Gesteinsablösung auf der Bohrlochsohle erfolgt in
Abhängigkeit des Bohrverfahrens, des Bohrwerkzeugs
und seiner Wirkungselemente durch eine Kraterbildung
oder durch die Erzeugung von radialen Nuten, Furchen
oder Rillen.
Die Größe des erzeugbaren Kraters bzw. der Furche
hängt unter Anderem vom Sprödbruchverhalten und plastischen Verhalten des zu erbohrenden Materials ab.
Generell gilt, dass der wirtschaftliche Bohrfortschritt
umso höher ist, je größer die Ausbildung der erreichbaren
Vertiefungen bei vergleichbarem Energieaufwand ist.
Die Geometrie einer Schneide kann durch Keilwinkel,
Freiwinkel und Spanwinkel beschrieben werden und ist in
Abbildung 3 skizziert.
a
Freiwinkel
b
Keilwinkel
g
Spanwinkel
Drehung
Andruck / Schlag
Abb. 3: Winkelbezeichnungen eines Schneidelements [1]
a = Keilwinkel der Schneide, F = Andruck, A = Schubkraft
Abb. 2: Elementarvorgänge bei Bohren [1]
Aus den Elementarvorgängen lassen sich in Abhängigkeit der Form der Wirkungselemente die Arbeitsweisen
der Bohrwerkzeuge bei den jeweiligen Bohrverfahren ableiten:
•schlagendes Bohren
•spaltend, kerbend, drückend, zertrümmernd
•drehendes Bohren
•schneidend, spanend, schabend, schleifend
Allen Bohrverfahren ist gemeinsam, dass der Bohrkopf
eine Drehbewegung durchführt. Beim rein drehenden Bohren bewirkt die Drehung den eigentlichen Löseprozess des
Bohrgutes aus dem anstehenden Materialverband.
Beim schlagenden Bohren dient die Drehbewegung
unterschiedlichen Zielen. Erstens wird durch das Umsetzen des Bohrkopfes um einen definierten, kleinen Drehwinkel bei dem nachfolgenden Arbeitsvorgang eine neue
frische Angriffsfläche geboten und somit der Anteil einer
unproduktiven Nachzerkleinerung bereits gelösten Materials verringert. Zweitens erfolgt diese Drehung ohne ein
Abheben des Bohrkopfes von der Bohrlochsohle sondern
vielmehr unter einem konstanten relativ hohen Andruck,
so dass eine zusätzliche spangebende Wirkung bei der
Bohrarbeit erzielt wird.
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Schlagendes Bohren – drückend/zertrümmernd
(Kraterbildung)
Beim schlagenden Bohren ergibt sich durch die ausschließlich senkrechte Krafteinleitung in das zu erbohrende Material eine drückend/zertrümmernde Wirkungsweise, die zu einer Kraterbildung führt (Abbildung 4). Der
Prozess umfasst vier Stufen:
1. Belastungsbeginn: Durch zunehmende Belastung einer Schneide, die im Kontakt mit dem Gestein steht,
nimmt die Druckspannung im Gestein unterhalb der
Kontaktfläche zu.
2. Ausbildung eines Gesteinskeiles: Die Gesteinsdruckfestigkeit wird überschritten. Unterhalb der Schneide
bildet sich ein Keil aus feinstgebrochenem Gesteinsmehl.
3. Kraterförmiges Brechen: Mit zunehmender Druckbelastung wird der Keil derartig zusammengepresst,
dass die Schubspannungen im Gestein dessen Scherfestigkeit überschreiten. Eine kraterförmige Risszone
bildet sich aus.
4. Nach der Kraterbildung: Das Gesteinsmaterial löst
sich entlang der entstandenen Risse vom umgebenden Gestein.
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WEITERBILDUNG
h Eindringtiefe
b Keilwinkel
1 Schneide
2 Bohrlochsohle
3 zerstörtes Material
4 Rissbildung
5 Hauptspan
Abb. 4: schlagende Materialzerstörung – Kraterbildung [1]
Schlagendes Bohren – spanend
Beim schlagenden Bohren erfolgt eine Gesteinsablösung durch Spanen beim rotierenden Umsetzen des Bohrkopfes unter ständigem Kontakt mit der Bohrlochsohle. Die
Gesteinszerstörung erfolgt kleinräumig unmittelbar an der
Schneide sowie durch die Einleitung von Schubspannungen in das Gebirge, die zum Herauslösen des Scherspans
führen. Entlang der Scherfläche bilden sich gleichzeitig
kleinere Restspäne aus, die zusammen mit dem Hauptspan
ausgetragen werden können.
Drehendes Bohren – drückend/zertrümmernd bzw.
spaltend/furchend
Die drückend/zertrümmernde Gesteinszerstörung findet
bei sehr hartem Material statt, das in der Regel nur unter
Verwendung von Diamanten unter Aufbringen eines sehr
hohen Andruckes erbohrt werden kann.
Im Gegensatz zu den schneidend, schabend oder spangebenden Werkzeugen ist die Eindringtiefe der Bohrwerkzeuge bei der drückend/zertrümmernden Gesteinszerstörung sehr klein und es wird bei der Drehbewegung kein
Span vor der Schneide erzeugt. Vielmehr wird unterhalb
des Diamanten durch den sehr hohen Andruck eine kleinräumige, starke Kompression des Materials erreicht, die zu
enormen Druckspannungen führt. Durch die Drehung des
Meißels wird der beaufschlagte Bereich der Bohrlochsohle wieder entlastet, so dass sich hinter dem Diamanten ein
Span ergibt, dessen Dicke der Tiefe der maximalen Druckspannung entspricht. Der Ablauf der Gesteinszerstörung
durch ein Diamantwerkzeug ist in Abbildung 7 dargestellt.
1 Meißel mit eingesetztem Schneidelement
(z.B. PDC-Meißel)
2 Bohrlochsohle
3 unmittelbare Gesteinszerstörung
4 Scherspan
5 kleine Restspäne
6 Eindringtiefe (Spandicke)
Abb. 5: spanende Materialzerstörung [1]
Drehendes Bohren – schneidend/schabend/spangebend
Die schneidende, schabende oder spangebende Wirkungsweise der Schneidelemente ergibt sich bei der Verwendung von Meißeln mit festen Schneiden in relativ gut
bohrbarem Material.
Abb. 7: Gesteinszerstörung durch ein Diamantwerkzeug [1]
Je nach Materialart und Art des Diamantmeißels bilden sich auch vor dem Diamanten in Bewegungsrichtung
kleinstückige Primärspäne. Das hinter dem Diamanten gelöste Material stellt allerdings den größeren Teil dar und
wird als Sekundärspan bezeichnet.
Abb. 8: Spanbildung durch ein Diamantwerkzeug [16]
Drehendes Bohren mit Rollenmeißeln – grabend/
schabend
Abb. 6:
Wirkung eines Drehbohrwerkzeugs schneidend/schabend/spangebend [1]
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Beim Drehbohren mit Rollenmeißeln in weichem Material sind die Rollen mit langen Zähnen bestückt. Gleichzeitig zeichnet sich die Geometrie des Rollenmeißels in
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WEITERBILDUNG
diesem Fall durch einen großen off-set, d.h. Versatz der
Rollenachsen, aus. Dadurch rollen die Schneidelemente
nicht sauber auf der Bohrlochsohle ab sondern erzeugen
bei der Drehbewegung eine Hebelkraft. Daher ist die Gesteinszerstörung durch diese Art der Rollenmeißel als grabend/schabend zu bezeichnen.
Der Zahn der Meißelrolle dringt unter dem Bohrandruck
in die Bohrlochsohle ein und erzeugt beim weiteren Drehen des Meißels eine seitwärts gerichtete Hebelkraft, die
das hinter dem Zahn befindliche Material aus dem Verband
herauslöst.
In Abbildung 9 ist dieser Vorgang dargestellt, wobei
in diesem Fall von der Verwendung einer Spülflüssigkeit
ausgegangen wird, die als hydrostatische Kraft Pm auf der
Bohrlochsohle lastet und ein pseudoplastisches Verhalten
des Gesteins bewirkt.
Abb. 9:
grabend/schabende Gesteinszerstörung des Rollenmeißels [1]
Drehendes Bohren mit Rollenmeißeln – drückend/
zertrümmernd
Werden Rollenmeißel in hartem Material eingesetzt,
sind die Rollen mit kurzen, rundlichen Schneidelementen
bestückt. Diese Warzen sollen nicht in das Material eindringen, sondern unter der Last des hohen Bohrandruckes
hohe Druckspannungen im Material erzeugen. Der Warzenrollenmeißel besitzt keinen oder nur einen sehr geringen off-set, so dass eine gute, verschleißarme Abrollbewegung auf der Bohrlochsohle erreicht wird.
Unterhalb der Warze finden ähnliche Prozesse wie bei
der Kraterbildung der schlagenden Gesteinszerstörung
statt.
Gesteinzerstörung - Zusammenfassung
Die Gesteinszerstörung beim Bohren hängt stark von
dem zu erbohrenden Material und der Art des Werkzeugs
ab. Bei gegebenen geologischen Bedingungen kann eine
Optimierung des Bohrprozesses nur durch die richtige
Auswahl
•des Bohrverfahrens,
•der Art des Bohrwerkzeugs und
•der Bohrparameter erfolgen.
Falsch ausgewählte Bohrverfahren und –werkzeuge
führen zu einem schlechten Bohrergebnis, das sich durch
geringen Bohrfortschritt, hohen Verschleiß und damit hohe
Bohrkosten ausdrückt. Zudem besteht die Gefahr, dass
die Bohrbarkeit des Gebirges falsch interpretiert wird.
Resultierend werden die nachfolgend einzusetzenden
Bohrwerkzeuge falsch gewählt und der unwirtschaftliche
Bohreinsatz fortgeführt.
Für die Auswahl des geeigneten Bohrsystems empfehlen sich daher das Heranziehen eines Spezialisten sowie
die anschließende Durchführung von Testbohrungen.
Bohrbarkeit von Gesteinen
Grundlagen
Definition Bohrbarkeit:
Als Bohrbarkeit wird die Größe des (Bohr-) Widerstandes
bezeichnet, die das zu erbohrende Material dem Eindringen des Bohrwerkzeugs entgegensetzt.
Entgegen der üblichen Annahme besitzt die Gesteinshärte, die z.B. anhand der Härteskala nach MOHS bestimmt
werden kann, eine untergeordnete Bedeutung, da die
Kombination der nachstehend genannten Gesteinsparameter die Bohrbarkeit bestimmt.
Dabei wird unterschieden zwischen:
1. Aktiver Bohrwiderstand: Verschleiß durch die Abrasivität des zu erbohrenden Materials
2. Passiver Bohrwiderstand: mechanischer Eindringwiderstand (Einaxiale Druckfestigkeit)
Der Bohrwiderstand wird durch die nachfolgenden Gesteinseigenschaften beeinflusst:
•Einaxiale Druckfestigkeit sD
•Scherfestigkeit tS
Abb. 10:
drückend/zertrümmernde Gesteinszerstörung des Rollenmeißels [1]
•Einaxiale Zugfestigkeit sZ
•Gehalt an schleifscharfen Mineralien
•Härte und Korngröße der gesteinsbildenden Minerale
und Bindemittel
•Sonstige Parameter, z.B. Klüftigkeit, Schichtungen,
Störzonen,…
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WEITERBILDUNG
Für den Verschleiß sind neben dem Gehalt an schleifscharfen Materialien auch die Korngröße der Quarzkristalle sowie die Zugfestigkeit des Mineralverbandes verantwortlich.
Die Klassifizierung der Gesteine erfolgt vielfach anhand der Gesteinsfestigkeiten, da laut Definition in einem
Festkörper dann ein Bruch auftritt, wenn die örtlichen
Spannungen die Festigkeit des Materials überschreiten.
Allerdings ist dabei die Art der Materialbeanspruchung
von entscheidender Bedeutung. In Abbildung 11 ist der
Zusammenhang zwischen den verschiedenen Festigkeiten
überschlägig dargestellt.
Als Bezugsgröße wird die einaxiale Druckfestigkeit herangezogen, da diese relativ einfach und genau bestimmt
werden kann:
Ein Übertrag der Druckfestigkeiten auf die Bohrbarkeit
kann anhand der Gewinnungsklasseneinteilung nach Kögler-Scheidig erfolgen, die basierend auf Erfahrungswerten
die wirtschaftlichen Einsatzgebiete von Schneidelementen
mit der Druckfestigkeit in Beziehung setzt (Abbildung 13).
•Zugfestigkeit: sZ = 0,10 . sD
•Scherfestigkeit: sS = 0,25 . sD
•Druckfestigkeit (als Bezugsgröße): sD = 1,00 . sD
•Eindringfestigkeit: sE = (10 bis 20) . sD
Abb. 13: Gewinnungsklasseneinteilung nach Kögler-Scheidig [1]
Abb. 11:
überschlägige Korrelation der Festigkeiten von Gesteinen
Die Druckfestigkeit von Gesteinen besitzt oftmals eine
große Bandbreite. Dies resultiert aus den Schwankungen
in der mineralogischen Zusammensetzung sowie den Veränderungen durch äußere Einflüsse auf das Ursprungsgestein. Abbildung 12 gibt die Druckfestigkeit für ausgewählte Gesteine in der möglichen Bandbreite wieder.
Zur Ermittlung der Bohrbarkeit von Gesteinen können
Versuche durchgeführt werden. Als Beispiel soll der Drilling Rate Index DRI vorgestellt werden, der von R. Lien 1961
entwickelt wurde.
Zur Ermittlung des DRI sind zwei separate Versuche notwendig:
•S20-Wert (Swedish Stamp Test): Fallhammerversuch zur indirekten Bestimmung des Gesteinswiderstandes gegenüber Zertrümmerung und Rissbildung
•SJ-Wert (Ermittlung der Sievers-J-Kennzahl):
Kleinbohrerversuch zur indirekten Bestimmung des Eindringwiderstandes
Die Ergebnisse beider Versuche werden
in ein Diagramm eingetragen und ermöglichen so die Ermittlung des DRI.
Abb. 12: Druckfestigkeiten ausgewählter Gesteine, nach [12]
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WEITERBILDUNG
Der Versuch zur Bestimmung des S20-Wertes beginnt
mit der Zertrümmerung einer definierten Gesteinsprobe
durch ein Fallgewicht von 14 kg, das aus einer Höhe von
25 cm auf die Gesteinprobe fallengelassen wird. Anschließend wird eine Siebung auf drei Siebbelägen durchgeführt
und der Durchgang durch das Sieb mit einer Maschenweite von 11,2 mm in Prozent ermittelt. Zur Erzielung statistisch
gesicherter Ergebnisse sind mindestens 3 bis 4 Versuche
notwendig (Abbildung 14).
Wert von ca. 52 in Kombination mit einem SJ-Wert von 130
bzw. ein S20-Wert von ca. 70 in Kombination mit einem SJWert von 100 angenommen worden, die zu einem DRI von
rund 70 bzw. ca. 82 führen (Abbildung 16).
Abb. 16:
Diagramm zur Bestimmung des DRI [4]
Generell gilt, dass sich mit Abnahme des DRI die Bohrbarkeit verschlechtert. Die nachstehende Auflistung gibt
Anhaltspunkte zur Einordnung der Bohrbarkeit verschiedener Gesteine anhand des Drilling Rate Index [4]:
Abb. 14: Versuch zur Bestimmung des S20-Wertes [4]
Für den Kleinbohrversuch wird eine definierte Gesteinsprobe in eine Halterung eingespannt. Die vertikal verschiebbare Halterung wird mit einem Gewicht von 20 kg
vorbelastet, so dass ein konstanter vertikaler Andruck auf
den sich unterhalb der Probe befindlichen Bohrer erzeugt
wird. Der SJ-Wert ergibt sich aus der Bohrlochtiefe in der
Gesteinsprobe in 1/10 mm, die nach 200 Umdrehungen erreicht wurde. Es sind bis zu 8 Versuche zur Erzielung statistisch gesicherter Ergebnisse notwendig (Abbildung 15).
•Gabbro
30...65
•Granite
30...80
•Grauwacken
25...65
•Konglomerate 25...75
•Kupfererze
30...90
•Pegmatite
40...80
•Quarzite
25...80
•Sandsteine
15...90
•Tuff
30...80
Die große Bandbreite der Werte resultiert aus der großen Anzahl unterschiedlicher Varietäten, die die Gesteine
zeigen können. Dies ist z.B. durch den Vergleich mit der
Bandbreite der einaxialen Druckfestigkeit aus Abbildung
12 erkennbar. Eine Gegenüberstellung von Druckfestigkeit
und DRI ist anhand von 80 Versuchen an unterschiedlichen
Gesteinsproben durchgeführt worden. Auszüge daraus
sind in den nachstehenden Diagrammen dargestellt.
Abb. 15:
Versuch zur Bestimmung des SJ-Wertes [4]
Beide Versuchsergebnisse können anschließend in ein
Diagramm eingetragen werden. Beispielhaft sind ein S20-
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Abb. 17: Beziehung zwischen einaxialer Druckfestigkeit und DRI für
ausgewählte Gesteine [4]
11
WEITERBILDUNG
Es ist erkennbar, dass nur aus der einaxialen Druckfestigkeit die Bohrbarkeit von Kalkstein (Limestone), Mergel
(Marble) oder Tonschiefer (Calcerous Shale) nicht abgeleitet werden kann. Bei einer annähernd konstanten Druckfestigkeit von rund 100 MPa reicht der Bohrbarkeitsindex
DRI des Kalksteins von 50 bis 80. Das rechte Diagramm
wiederum zeigt, dass die Bohrbarkeit z.B. von Quarzit,
Sandstein oder Tonstein (Siltstone) stark von der Druckfestigkeit abhängig ist. Wie bereits erwähnt, ist bei der
Auswahl der Bohrausrüstung ein entsprechendes Testprogramm zur Bestimmung der erzielbaren Bohrleistung
sinnvoll.
Bohrfortschritt
Grundlagen
Der erzielbare Bohrfortschritt wird durch eine Reihe
von Parametern beeinflusst, die nachstehend aufgeführt
werden. Einige dieser Parameter sind durch den Betreiber
beeinflussbar, andere sind als gegeben anzusehen:
Die mechanischen Faktoren der Bohrausrüstung setzen
sich aus nachstehenden Punkten zusammen:
•Werkzeugandruck und –drehzahl
•Werkzeugtyp und –durchmesser
•Gesteinszerstörung (schabend-grabend, drückendzertrümmernd, kombiniert)
•Geometrie der Schneidelemente
•Art, Größe und Richtung der Spülungswege
•Werkzeugzustand
Die mechanischen Faktoren sind durchgehend auf die
Anforderungen der Bohraufgabe einstellbar. Eine Ausnahme bildet dabei der Werkzeugdurchmesser, der i.d.R.
durch die Nachnutzung der Bohrung vorgegeben ist.
Das Spülungssystem ist vollständig auf die vorgegebenen (Gebirgseigenschaften einstellbar und besteht aus
nachstehenden Parametern:
•Spülungseigenschaften
•Spülungsart hydraulisch, pneumatisch)
•Gebirgseigenschaften
•Dichte, Feststoffanteile
•Bohrausrüstung
•Viskosität, Fließgrenze
•Mechanische Faktoren
•Filtrationseigenschaften
•Hydraulische/pneumatische Faktoren des Spülungssystems
•Spülrate, Spülungsdrücke und -geschwindigkeit
•Bedienung der Bohranlage
•Bohrlochsohlendrücke
•Leistungsfähigkeit der Bohranlage
•Äußere Bedingungen
Die Gebirgseigenschaften können nicht beeinflusst
werden und setzen sich aus folgenden Parametern zusammen:
•Härte und Abrasivität
•Druck- und Zugfestigkeit
•Gebirgsverhalten (plastisch / spröde)
•Bohrbarkeit
•Klüftung / Schieferung
•Physikalische Eigenschaften, z.B.
•Porosität, Durchlässigkeit
•Flüssigkeitsinhalt
•Gebirgstemperatur
Die Bohrausrüstung setzt sich aus den mechanischen
Komponenten und dem Spülungssystem zusammen. Beides steht in engem Zusammenhang und muss daher aufeinander abgestimmt werden.
Ausgabe 02 | 2009
•Druckverluste im Gestänge
Die Bedienung der Bohranlage basiert im Wesentlichen
auf der Leistungsfähigkeit des eingesetzten Personals.
Diese hängt vom Ausbildungsstand und von der Erfahrung
der Mitarbeiter ebenso wie von dem Verantwortungsgefühl und der Motivation ab. Eine Beeinflussung der Leistungsfähigkeit des Personals ist daher in Teilbereichen
gegeben.
Die äußeren Bedingungen werden durch die geographische Lage bzw. die Zugänglichkeit zu notwendiger Infrastruktur sowie Wetter und Klima bestimmt. Zusätzlich
stellen die Platzverhältnisse, die sich bei Übertage- oder
Untertageeinsätzen ergeben, besondere Anforderungen
an die Auswahl und den Einsatz des gesamten Bohrsystems.
Bestimmung der Bohrparameter durch den DrillOff-Test
Der Bohrfortschritt wird in der Regel in Zentimeter pro
Minute oder Meter pro Stunde gemessen und ist ein Gradmesser für die erbrachte Leistung. Die Kalkulation der
Kosten eines Bohrprojektes wird vielfach auf der Basis
angenommener Bohrleistungen und damit der benötigten
Bohrzeit für eine vorgegebene Bohrungslänge vorgenommen.
12
WEITERBILDUNG
Nach der Auswahl des geeigneten Bohrsystems und
der zu verwendenden Bohrkrone kann der Bohrfortschritt
durch geeignete Einstellungen der Einflussparameter entscheidend beeinflusst werden. Die wichtigsten Einstellungen betreffen die Belastung des Bohrwerkzeugs durch
Bohrandruck und Drehzahl sowie die hydraulischen Parameter des Spülungssystems.
Der Drill-Off-Test dient der Ermittlung des maximalen
Bohrfortschrittes unter Abstimmung von Bohrandruck und
Werkzeugdrehzahl. Die Möglichkeiten sind vorhanden,
wenn bekannt ist, dass eine längere Strecke gleichen oder
gleich bohrbarem Gebirges bei Beginn des Meißelmarsches ansteht.
Für die Durchführung des Drill-Off-Tests müssen die
Grenzwerte für Andruck und Drehzahl des eingesetzten
Meißels aus Herstellerangaben bekannt sein. Zur maximalen Belastung ist eine maximale Drehzahl zu wählen.
Basierend auf diesen Werten wird die Spanne des Bohrandruckes von 100 kN bis 68 kN gewählt. Die zu untersuchenden Drehzahlbereiche sind 140 U/min, 110 U/min und
80 U/min. Die Ergebnisse der drei Testreihen sind in der
Tabelle 1 eingetragen und in Abbildung 18 graphisch ausgewertet.
Durch den Drill-Off-Test konnte ein maximaler Bohrfortschritt für einen Andruck von ca. 86-90 kN bei einer Drehzahl von 80 U/min ermittelt werden.
Tab. 1: Drill-Off-Test, Arbeitsblatt
Bohrandruck
in kN
Drehzahl in U/min
von
bis
140
110
80
100
98
15
14
11
98
96
14
13
8
96
94
12
11
7
94
92
11
10
6
92
90
10
8
5
90
88
9
7
4
88
86
10
7
4
86
84
12
7
6
84
82
13
10
7
82
80
15
12
8
80
78
16
13
10
•Nach kurzer Einlaufzeit wird der Meißel mit der Kombination
der ersten gewählten Drehzahl und dem gewählten maximalen Andruck belastet.
78
76
18
14
12
76
74
19
15
13
74
72
20
17
15
•Bei festgelegter Bremse für den Bohrvorschub wird das
Werkzeug in Schritten von 20 kN freigebohrt. Die für das
Freibohren von jeweils 20 kN erforderliche Zeit in Sekunden
wird per Stoppuhr bestimmt und in eine Tabelle eingetragen.
Die erste Versuchsreihe ist mit dem Erreichen des minimalen
Bohrandruckes beendet.
72
70
21
19
16
Dann sollte ein Mindestandruckwert festgelegt werden,
der über dem Schwellenwert des Gebirges für das Eindringen der Schneidwerkzeuge liegen sollte. In der Regel wird
das 10-fache bis 20-fache der einaxialen Druckfestigkeit
des Gebirges als Basis angenommen. Ausgehend von der
maximalen Drehzahl sind 3 bis 5 Drehzahlen, in Abständen
von 10 bis 20 U/min, zu fixieren. Ausgehend von diesen
Grundeinstellungen können die Einzelversuche durchgeführt und ein Arbeitsblatt komplettiert werden.
Der Ablauf des Drill-Off-Tests wird nachstehend stichpunktartig beschrieben:
•Mit der jeweils nachfolgend festgelegten Drehzahl wird in
gleicher Weise verfahren.
•Mit Hilfe der Zeitwerte aus der Tabelle wird ein Diagramm
angefertigt, das einen Graphen je Drehzahl enthält. Im untersten Punkt dieser Graphen lässt sich die günstigste Kombination von Drehzahl und Bohrandruck erkennen.
Ein Bespiel für einen Drill-Off-Test ist nachstehend dargestellt. Zum Einsatz kommt ein Zahnrollenmeißel mit einem Durchmesser von 6 Zoll (152 mm). Maximalwerte für
Bohrandruck und –drehzahl sind:
Abb. 18: Drill-Off-Test, graphische Auswertung
•120 kN bei 80 U/min
•60 kN bei 160 U/min
Ausgabe 02 | 2009
13
WEITERBILDUNG
Beispiele
Komponenten einer Bohranlage
Beispielhaft sollen nachstehend die erreichbaren Bohrfortschritte für einen Flügelmeißel und einen Diamantmeißel unter bestimmten Bohrbedingungen dargestellt werden.
Abbildung 19 zeigt die Bohrleistung eines Flügelmeißels in einem Gestein mit einer Druckfestigkeit von rund
75 MPa. Bei jeweils konstantem Andruck und steigenden
Drehzahlen ergeben sich exponentiale Kurvenscharen, die
an ihrem höchsten Punkt den maximalen Bohrfortschritt
anzeigen. Die gestrichelte Linie verbindet die Maxima und
stellt somit eine Kennlinie für den optimalen Einsatz des
Meißels dar.
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Komponenten
von Bohranlage kurz vorgestellt. Da die eingesetzte Technik stark von dem Bohrverfahren abhängt, sind zunächst
nur generelle Ausführungen möglich. Auf spezifische Eigenheiten wird in den späteren Kapiteln eingegangen, die
sich mit der detaillierten Vorstellung der Bohrverfahren
und deren Anwendung befassen. Generell besteht eine
Bohranlage aus folgenden Hauptkomponenten:
Abb. 19:
Bohrfortschritt eines Flügelmeißels in Abhängigkeit
von Bohrandruck und
–drehzahl [1]
•Trägergerät mit Energieversorgung
•Bohrlafette / Bohrmast
•Bohrmotor
•Bohrstrang
•Bohrwerkzeug
•Spülungssystem
•Spülungsarten
In den folgenden Unterkapiteln werden diese Komponenten kurz vorgestellt.
Gestein mit einer
Druckfestigkeit von
ca. 75 MPa
Der Bohrfortschritt beim
Einsatz eines Diamantmeißels
ist in Abbildung 20 dargestellt.
Durch die logarithmische Skalierung der Koordinatenachsen ergeben sich Geraden für
den konstanten Bohrandruck.
Bei einem Diamantmeißel
wird der Bohrfortschritt bei
konstantem Bohrandruck mit
zunehmender Drehzahl linear
erhöht, d.h. bei der Verdopplung der Drehzahl wird der
doppelte Bohrfortschritt erzielt.
Trägergeräte für Bohranlagen
Die Trägergeräte der Bohranlagen dienen hauptsächlich der Mobilität des gesamten Systems. In der Regel sind
die Bohrgeräte selbstfahrend, so dass sie über eine eigene Antriebseinheit verfügen müssen. Zum Einsatz kommen
sowohl radbereifte als auch kettengetriebene Fahrwerke,
wobei die Antriebsenergie fast
ausschließlich durch Dieselmotoren bereitgestellt wird. Begrenzt mobil sind Bohranlagen
ohne eigene Antriebseinheit,
die auf Anhängerfahrgestellen
oder Schlitten/Kufen montiert
sind.
Für radbereifte Maschinen
werden meist Großserien-LKW
als Grundgeräte verwendet.
Anstelle der Kasten- oder Pritschenaufbauten sind auf dem
Heck die eigentlichen Bohrkomponenten montiert. Seltener
sind Sonderkonstruktionen mir
Reifenfahrwerken. (siehe Abbildung 21) Die Reifenbohrgeräte
sind für einen Einsatz mit längeren Fahrtstrecken vorteilhaft,
da sie höhere Fahrgeschwindigkeiten erreichen und geringere
Fahrwerkskosten besitzen. Im
Falle der LKW kommt der Vorteil
der Straßenzulassung hinzu.
Abb. 20:
Bohrfortschritt eines Diamantmeißels in Abhängigkeit von Bohrandruck und –drehzahl [1]
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14
WEITERBILDUNG
Abb. 21:
radbereifte, selbstfahrende Bohranlagen [14], [7]
Während die radbereiften Bohranlage mehr in der Geotechnik und dem Spezialtiefbau eingesetzt werden, finden kettengetriebene Trägerfahrzeuge neben diesen Anwendungsbereichen auch in der Gewinnungsindustrie Einsatz. Hauptvorteil
des Kettenfahrwerks sind die hohe Traktion und geringere Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Belastungen. Die
Antriebsenergie wird durch Dieselmotoren bereitgestellt, aber meist durch hydraulische Komponenten für den Fahrbetrieb
genutzt. Es werden Gummi- oder Stahlketten verwendet. Je nach Anwendungsgebiet und Geräteklasse werden die Kettenfahrzeuge mit einer Fahrerkabine oder Fernsteuerung ausgestattet.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal von kettengetriebenen Bohranlagen bildet die Anordnung und Beweglichkeit der
Bohrlafette bzw. des Bohrmastes. Die Bilder auf der linken Seite zeigen Bohrgeräte, deren Bohrlafetten fest auf dem Trä-
Abb. 22:
radbereifte Bohranlagen ohne eigene Antriebseinheit
[7], [13]
Ausgabe 02 | 2009
15
WEITERBILDUNG
Abb. 23:
kettengetriebene, kleine Bohranlagen ohne Fahrerkabine [7], [5]
gergerät montiert sind und nur in ihrer Neigung verstellbar sind. Bei den Bohrgeräten, die auf den rechten Bildern gezeigt
werden, sind die Lafetten an einem beweglichen Ausleger montiert, so dass auch die seitliche Neigung variiert werden
kann. Weiterhin sind bei vielen Bohrgeräten die Bohrlafetten für den Transport klappbar. Die Verringerung der Höhe und
damit das Tieferlegen des Schwerpunktes ermöglicht das Verfahren der Maschinen.
Abb. 24:
kettengetriebene Großlochbohrgeräte mit Fahrerkabine [15], [9]
Ausgabe 02 | 2009
16
WEITERBILDUNG
Bohrlafette / Bohrmast
Generell werden folgende Meißeltypen verwendet:
Bei jedem Bohrvorgang ist das geführte Nachschieben
des Bohrgestänges notwendig. Neben diesem gerichteten
Vorschub müssen je nach Art des Bohrverfahrens mehr
oder weniger große Kräfte eingeleitet werden, um den
Bohrmeißel mit ausreichendem Andruck auf die Bohrlochsohle zu drücken. Im Gegenzug muss nach Erreichen der
gewünschten Bohrteufe der Bohrstrang wieder gezogen
werden. Diese Aufgabe kann unterschiedlich gelöst werden – gängige Systeme sind:
Drehendes Bohren:
1. Flügelmeißel
2. Rollenmeißel
3. PDC-Meißel
4. Diamantmeißel
5. (Dreh-) schlagendes Bohren
6. Bohrkronen für Außenbohrhämmer
7. Bohrkronen für Senkbohrhämmer
•Zahnstangen
•Hydraulikzylinder
•Laschenketten
Eine Ausnahme bilden Rotary-Bohrgeräte, die für große
Bohrteufen verwendet werden. In diesem Fall hängt der
Bohrstrang an einem Flaschenzugsystem im Bohrmast und
der Andruck wird über das Eigengewicht des Bohrgestänges unter Verwendung spezieller Schwerstangen erzeugt.
Generell gilt, dass die Bohrlafette / Bohrmast die Reaktionskräfte aufnehmen muss, die beim Bohrvorgang entstehen.
Bohrstrang
1. Flügelmeißel
Flügelmeißel werden beim rein drehenden Bohren in weichem Gestein eingesetzt. Der ringförmige Grundkörper
kann mit 2 bis 4 Schneiden bestückt sein. Die Anzahl der
Schneiden nimmt mit der Härte des Gesteins zu. Abhängig von der Bohrbarkeit des Gesteins und dem Bohrlochdurchmesser werden Flügelmeißel als sog. Stufenmeißel
ausgeführt. Das bedeutet, dass sie keine durchgehende
Schneide besitzen, sondern jeder Flügel mit mehreren
stufenförmig angeordneten Einzelschneiden besetzt ist.
Die Schneidelemente können zusätzlich mit Hartmetall
in Form von Aufschweißungen oder eingelassenen Plättchen bestückt werden, um bei abrasivem Material längere
Standzeiten zu erzielen. Ausnahme bilden Meißel die in
Ton eingesetzt werden und durch geschwungene Flügel
gekennzeichnet sind.
Der Aufbau des Bohrstranges ist in großem Maße von
dem Bohrverfahren abhängig. Daher wird auf die Komponenten und ihre Anordnung erst in den Fachkapiteln zu den
Bohrverfahren eingegangen. Die Aufgaben des Bohrstranges sind jedoch in allen Fällen gleich:
•Übertragung der Bohrenergie auf den Meißel
•Aufnahme des Bohrwerkzeugs
•Erstellen der Verbindung zwischen der Oberfläche
und der Bohrlochsohle für Ein- und Ausbau des Bohrwerkzeugs
•Trennung der frischen Bohrspülung zum Bohrwerkzeug von der Bohrklein beladenen Spülung zur Oberfläche
•Stützung der Bohrlochwand
Abb. 25: Flügelmeißel [7], [11]
2. Rollenmeißel
Rollenbohrmeißel werden in einer Vielzahl von Varianten
angeboten. Unterschieden werden sie anhand ihrer Konstruktionsmerkmale:
•Meißeldurchmesser
•Art der Schneideelemente
Bohrwerkzeuge / Bohrmeißel
•Zahnhöhe, Zahnwinkel, Zahnform, Zahnabstand und
Zahnreihenzahl
Die Bohrwerkzeuge sowie Kriterien für ihre Auswahl
sind in ihren Gestein zerstörenden Wirkungen bereits zuvor kurz angesprochen worden. In diesem Kapitel soll vertiefend auf die unterschiedlichen Meißeltypen eingegangen werden.
•Art des Zahnverschleißschutzes
•Anordnung und Form der Zähne/Warzen
•Maßnahmen zur Kaliberhaltigkeit
•Anordnung der Spülungswege
•Größe des Lagerwinkels (journal angle)
•Größe des Achsversatzes (off-set)
•Lagerart, -abdichtung und –schmierung
Ausgabe 02 | 2009
17
WEITERBILDUNG
In der Regel werden Dreirollenmeißel eingesetzt. Der
grundsätzliche Aufbau eines Rollenmeißels ist in Abbildung 26 dargestellt.
Dieser Meißeltyp findet in eher weichem Gestein Anwendung. Warzenmeißel (insert tooth) zeichnen sich dadurch
aus, dass die Schneidwerkzeuge als Stifte (Warzen) in den
Rollengrundkörper eingelassen sind. Die Warzenmeißel
werden in festerem Gestein eingesetzt. Beide Meißeltypen
sind in Abbildung 28 dargestellt.
Abb. 26: Aufbau eines Rollenmeißels [1]
Abb. 28: Rollenbohrmeißel [16]
Aufgrund der im Vergleich zu anderen Meißelarten
komplexen Mechanik eines Rollenmeißels sind diese erst
ab einem Durchmesser von ca. 100 mm verfügbar.
Die größten Durchmesser reichen bis zu mehreren Metern, wobei diese Meißel sich durch die Anzahl und die Anordnung der Rollen auf dem Meißelgrundkörper sowie dem
anzuwendenden Bohrverfahren, dem Lufthebebohrverfahren, von den Dreirollenmeißeln stark unterscheiden.
Je schwerer ein Gestein zu bohren ist, umso kürzer
müssen die Zähne des Meißels gewählt werden. In Gesteinen ab einer Druckfestigkeit von etwa 120 MPa können nur
noch Warzenrollenmeißel eingesetzt werden.
Weitere Konstruktive Unterschiede ergeben sich durch
die geometrische Anordnung der Rollen auf dem Grundkörper. Durch den Lagerzapfenwinkel (journal angle) und
den Parallelversatz der Rollenachsen (off-set) wird das
Abrollverhalten des Meißels bestimmt und damit eine Anpassung an das zu erbohrende Gestein erreicht. Ein großer
Lagerwinkel in Verbindung mit einem geringen off-set führt
zu einer Abrollbewegung, bei der die Warzen ein hartes
Gestein drückend-zertrümmernd zerstören. Im geometrisch umgekehrten Fall arbeiten die Zähne in einem weichen Gestein grabend-schabend (Abbildung 29).
Abb. 27: Rollenmeißel mit großem Durchmesser [16]
Neben dem Durchmesser ist die Art der Schneidwerkzeuge ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal. Zahnrollenmeißel (milled tooth) besitzen gefräste Rollen, deren Zähne mit einer Hartmetallpanzerung versehen sind.
Ausgabe 02 | 2009
Abb. 29: Lagerachsenversatz bei einem Rollenmeißel [1]
Haupteinsatzgebiet der Rollenmeißel sind die Tiefbohrtechnik und der Brunnenbau. Hier werden sie ausschließlich in Verbindung mit flüssigen Spülungsmedien einge-
18
WEITERBILDUNG
setzt, die u.a. eine gute Bohrlochsäuberung bei gleichzeitig
guter Kühlung des Meißels gewährleisten.
Ein weiteres Einsatzgebiet sind großkalibrige
Sprenglochbohrungen in Großtagebauen mit bis zu 400
mm Durchmesser, bei denen Druckluft als Spülmedium
eingesetzt wird. Die Kühlung des Meißels und das Austragen des Bohrkleins kann durch die Geschwindigkeit der im
Ringraum aufströmenden Luft geregelt werden. Begrenzt
wird die max. Spülungsgeschwindigkeit durch die erosiven
Effekte der bohrkleinbeladene Spülung an Meißel und Gestänge. In der Praxis werden der daher Volumenstrom und
–druck der Kompressoren so eingestellt, dass Aufstiegsgeschwindigkeiten von 30 bis 40 m/s erreicht werden.
Zusammen mit Bohrmotoren wurden die meisten PDCBohrmeter in homogenem, nicht abrasiven Gesteinen wie
Kalkstein, Salz, Anhydrit und Bereichen der Buntsandsteinfolge abgeteuft.
3. PDC-Meißel
Neben den Vollbohrkronen werden auch Kernbohrkronen als PDC-Meißel ausgeführt.
PDC steht für „polycristaline diamond compact“ und
Abb. 33: PDC-Vollbohrkronen [10]
Abb. 30:
PDC-Schneidelemente [18]
bezeichnet daher einen Meißel der mit Polykristallin-Diamanten als Schneidelementen besetzt ist.
PDC-Meißel haben auf ihrer Oberfläche verteilte
Schneiden, die mit einer Schicht aus synthetischen Diamanten belegt sind. Die 0,5 mm dicke Diamantschicht befindet sich auf einer Hartmetallplatte (Wolframkarbid) von
ca. 2,5 mm Stärke. Der Durchmesser des Schneidelements
beträgt rund 10 mm bis 25 mm. Diese Einheit wird auf einen
Pass-Stift aufgebracht, der in dem Meißelgrundkörper befestigt wird.
Abb. 31:
PDC-Einsatz [17]
Abb. 34: Kernbohrkronen mit TSP-Einsätzen und PDC-Einsätzen [18]
4. Diamantbohrkronen
Diamantbohrkronen werden in zwei Ausführungen hergestellt:
•Oberflächengesetzte Diamantbohrkronen
•Imprägnierte Diamantbohrkronen
In oberflächengesetzten Diamantkronen sind die Diamanten auf der Stirnfläche und den Seitenflächen in einer Matrix nach einem bestimmten Muster eingesetzt. Sie
werden auch als Ganzsteinbohrkronen oder mit SS - Surface Set – bezeichnet. Durch die Abnutzung der Diamanten entsteht immer eine scharfe Schnittkante, bis sie nicht
mehr über den Meißelgrundkörper hinaus stehen. Es werden Diamanten mit einer Korngröße von 4 bis 100 Steinen/
Karat verwendet.
Eine besondere Ausführung der PDC-Meißel bilden die
TSP-Meißel, deren Schneidelemente aus quader- oder
prismenartig geformten künstlichen Diamanten bestehen.
TSP ist die Abkürzung für „thermally stable polycristalline“.
Abb. 32:
TSP-Schneidelemente [18]
PDC-Meißel lösen das Gestein durch spanende Wirkung und werden daher in weicherem Gestein eingesetzt.
Ausgabe 02 | 2009
Abb. 35: oberflächengesetzte Diamantkronen [16]
19
WEITERBILDUNG
a = Korndurchmesser
s = Eindringtiefe = 1/30 a
b = drückende Fläche = 10 s
Bindung = 2/3 a
Exposure (Freilegung) = 1/3 a
Diamant-Vollbohrkronen wurden für den Einsatz in der
Tiefbohrtechnik entwickelt. Im Vergleich zu den Einsatzbedingungen im Bergbau werden insbesondere durch die
geringere Teufe der Bohrungen andere Anforderungen an
die Bohrwerkzeuge gestellt. Tabelle 2 zeigt die Unterschiede in den verwendeten Diamanten und deren geometrischen Randbedingungen.
Tab. 2:
Vergleich der Einsatzgebiete oberflächengesetzter Diamantmeißel
Erdöl
Oberflächenbesetzte Diamantkronen:
Sie werden bei annähernd gleichartigen, monolithischen oder wenig rissigen, weichen, mittelharten und harten Gesteinen eingesetzt.
•Schiefertone, Kalksteine, Mergel, Marmor, Dolomit,
Tonsandstein, Kalksandstein
Abb. 36: oberflächengesetzte Diamantkronen [16]
Diamant
Die Einsatzgebiete der beiden Arten der Diamantbohrkronen unterscheiden sich und sind nachstehend beschrieben:
Bergbau
Durchmesser D [mm]
2-5
1-2
Steine pro Karat [st/ct]
15 - 1
100 - 15
Einbettungstiefe E [mm]
1,3 - 1,8
3,3 - 4,4
0,67 - 0,88
1,3 - 0,67
Exposure e [mm]
0,25 - 0,67
0,67 - 1,7
0,13 - 0,33
0,25 - 0,67
Eindringungstiefe p [mm]
0,025
0,025
Kontaktfläche F [mm]
0,16 - 0,40
0,08 - 0,16
Belastung je Stein P [kg]
3-6
2-4
Imprägnierte Diamantkronen zeichnen sich durch eine
Matrix aus, in die feinkörnige Diamantsplitter bis zu einer
bestimmten Tiefe eingesintert sind. Beim Bohren nutzen
sich die Diamanten und die Hartmetallmatrix ab. Dabei fallen einzelne der eingebetteten Diamanten aus der Matrix
aus und neue werden freigelegt. Für einen optimalen Einsatz muss daher der gezielte Verschleiß der Matrix auf das
zu erbohrende Gestein abgestimmt sein. Eine zu weiche
Matrix wird schnell zerstört und die einzelnen Diamanten
fallen aus, bevor sie verschlissen sind. Eine zu harte Matrix
verhindert das Freilegen neuer Diamanten und verringert
so den Bohrfortschritt. Verwendete Diamanten haben geringe Korngrößen von 100-500 Steine/Karat, im Extremfall
sogar bis 1000 Steine/Karat.
•metamorphe und kristalline Gesteine wie Siderit, Gabbro, Basalt, Porphyr, Granit, Gneis oder Pegmatit.
Imprägnierte Diamantkronen:
Sie werden in schlecht bohrbarem Gesteinen eingesetzt.
•Konglomerate, grobkörnige konglomeratische Sandsteinen
•harte gebrochene bis klüftige Gesteine
•sehr harte, abrasive Gesteine
•z.B. monolithische Eisen-Quarzite, Hornsteine
Entscheidungskriterien für die Meißelauswahl
Die Auswahl des geeigneten Bohrmeißels hängt von
vielen Randbedingungen ab. Ziel ist in der Regel die Auswahl des kostengünstigsten Werkzeugs.
Aus der Kombination der Prozessdaten und Werkzeugdaten kann anhand der erwarteten Meißelleistungen eine
Vorauswahl getroffen werden. In Verbindung mit den ökonomischen Vorgaben wird abschließend der kostengünstigste Meißel ausgewählt (Abbildung 38).
Abb. 38: Fließschema für die Meißelauswahl [1]
Spülungssystem und Spülungsarten
Abb. 37:
Diamanten in der Matrix
einer imprägnierten Diamantbohrkrone [10]
Ausgabe 02 | 2009
Da sich die Spülungssysteme und –arten der verschiedenen Bohrverfahren stark unterscheiden, wird dieser
Aspekt erst in den späteren Kapiteln detailliert und diffe-
20
WEITERBILDUNG
renziert betrachtet. Als Einführung wird nachstehend das
klassische hydraulische Spülungssystem einer Drehbohranlage (Rotary-Bohranlage) beschrieben.
Eine oder mehrere liegende, doppeltwirkende DuplexKolbenpumpen oder einfachwirkende Triplex-Kolbenpumpen (2) saugen aus einem Behälter (1) Bohrspülung an und
pumpen diese erst durch ein Übertageleitungssystem (3,
4, 5), dann durch den innen hohlen Bohrstrang (6, 7, 8) zum
Bohrwerkzeug (9).
•Entfernen aller vom Meißel erbohrten Bohrkleinteilchen von der Bohrlochsohle
•Austragen des Bohrkleins durch den Ringraum der Bohrung
•Kühlung und Schmierung der Arbeitselemente, die sich infolge der mechanischen Arbeit
an der Bohrlochsohle stark erwärmen
•Abstützen der nicht standfesten Gesteine an
der Bohrlochwand
•Isolierung der zu durchbohrenden Horizonte
durch Bildung einer Schutzschicht (Filterkuchen)
•Inschwebehalten des Bohrkleins bei Unterbrechung der Spülungszirkulation
•Erzeugen eines Gegendruckes gegen das
Eindringen von Gas, Öl, Wasser oder ähnlichen Lagerstätteninhalten aus den durchbohrten Formationen
•Übertragung der hydraulischen Energie zur
Bohrlochsohle zum Betrieb von Bohrlochsohlenmotoren oder als hydraulische Energie für die Bohrlochsohlenreinigung
Um diesen Aufgabenstellungen gerecht zu
werden, wird eine große Anzahl unterschiedlicher Spülungsarten verwendet, die von gasförmigen über wasser- und ölbasischen Spülungen bis
hin zu Spülungen mit diversen Zusätzen reichen.
Wesentliches Kriterium für die Kennzeichnung
einer Spülung ist ihre Dichte, da diese über den
erzeugbaren hydrostatischen Druck im Bohrloch
die Bohrlochstabilität beeinflusst. Ein höheres
Gewicht wird in der Regel über die Zugabe von
Schwerspat erreicht.
Abb. 39: Rotary-Spülbohranlage [1]
Am Meißel (9) tritt die Spülung in das offene Bohrloch
und steigt im Ringraum zwischen Bohrstrang und Bohrlochwand nach oben. Über Tage wird die Spülung über ein
Reinigungssystem für Feststoffe, bestehend aus Sieben
(12), Zyklonen und Zentrifugen geleitet, um sie möglichst
feststofffrei dem Saugbehälter wieder zuzuführen.
Je nach Art des zu erbohrenden Untergrundes und dem
eingesetzten Bohrverfahren sowie dem Ziel der Bohrung
müssen folgende Aufgaben von der Spülung erfüllt werden:
Ausgabe 02 | 2009
Ein ebenfalls wichtiger und oft eingesetzter Zusatz ist das Bentonit, das verschiedene Aufgaben
übernimmt. Bentonite sind Tone, die aufgrund des
Montmorillonit-Gehaltes quellfähig sind und somit
thixotrope Gele erzeugen. Diese suspensionsstabilisierende Wirkung stellt sich bei der Spülung
ein, wenn die Zirkulation z.B. zum Nachsetzen von Bohrgestänge oder dessen Ausbau gestoppt wird. Die Bohrspülung vergelt und die darin befindlichen Feststoffe bleiben
in der Schwebe. Durch das Verhindern der Sedimentation
wird dem Festwerden des Bohrstranges entgegengewirkt.
Gleichzeitig bildet sich an der Bohrlochwand ein sog. Filterkuchen aus, der den Zufluss von Grundwasser in das
Bohrloch und Wasserverluste der Spülung in das Gebirge
verhindert. Weiterhin besitzt Bentonit reibungsmindernde
Eigenschaften.
Die nachstehende Tabelle 3 zeigt eine Auswahl unterschiedlicher Spülungsarten anhand einer Dichteskala.
21
WEITERBILDUNG
Tab. 3: Spülungsarten, dichteabhängige Unterteilung nach [1]
Spülungsdichte in kg/l
0 bis 0,83
0,83 bis 1,0
1,0 bis 1,2
1,2
1,2 bis 1,25
ab 1,33
ca. 1,44
1,44 bis 2,4
Spülungsart
Type of mud
Luft
Spülnebel
Stabiler Schaum
Schaum unter Druck
Belüftete Spülung
Ölspülung
Klarwasserspülung
Betonitspülung
Gelförmige Wasserspülung
Salzwasserspülung
Wasserspülung mit Naturton
Beginn der beschwerten Spülungen
Gesättigte CaCl2-Spülung
Beschwerte Spülung (Schwerspat)
Air
flush fog
Stable foam
Foam under pressure
Ventilated mud
Oil mud
Mud with clear water
Mud with benotite
Gelatinous water-mud
Saltwater mud
Water-mud with natural clay
Start of the weighted mud
Saturated CaCl2-mud
Weighted mud (barium sulfate)
Quellenverzeichnis
[1] WIRTH Maschinen- und Bohrgeräte – Fabrik GmbH: Bohtechnisches Handbuch, Ausgabe 2002.
[2] Arnold, Werner: Flachbohrtechnik Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1993.
[3] DIN Taschenbuch 272:Bohrtechnik, Beuth Verlag, 1999.
[4] Sandvik Tamrock Corp.: Rock Excavation Handbook, Sandvik
Tamrock Corp., 1999.
[5] Sandvik BPI: Firmeninformation.
[6] Ernst-Georg Fengler: Grundlagen der Horizontalbohrtechnik,
Schriftenreihe aus dem Institut für Rohrleitungsbau an der Fachhochschule Oldenburg, Band Nr. 13, Vulkan-Verlag, 1998.
[7] Nordmeyer GmbH & Co. KG: www.nordmeyer.de
[8] WIRTH Maschinen- und Bohrgeräte – Fabrik GmbH: www.wirth-europe.de
[9] Atlas Copco MCT GmbH: www.atlascopco.com
[10] Schlumberger Limited: www.slb.com
[11] Palmer Industries Inc.: www.palmerbit.com
[12] Caterpillar Inc.: Caterpillar Performance Handbook, Edition 33,
2002.
[13] Diedrich Drill Inc.: www.diedrichdrill.com
[14] BAT Bohr- und Anlagentechnik GmbH: Firmeninformation.
[15] Harnischfeger Corporation, P&H Mining Equipment: www.phmining.com
[16] Institut für Bergbau, TU Clausthal: Bilderdatenbank.
[17] Sandia National Laboratories: www.sandia.gov
[18] Dimatec Inc.: www.dimatec.com
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki
studierte am Mining College of Schahrud, Iran.
Nach mehrjähriger Tätigkeit in der Bergbauindustrie absolvierte er 1989 das Bergbaustudium
an der RWTH Aachen. Von 1992 bis 2001 war
er Oberingenieur am Institut für Bergbaukunde
III der RWTH Aachen mit dem Arbeitsschwerpunkt Tagebau- und Bohrtechnik. Er promovierte 1993 und habilitierte sich 1997. Von 1997 bis
zu seiner Ernennung zum Universitätsprofessor war er als Dozent
für das Fach Tagebau auf Steine und Erden tätig. 1998 wurde ihm
die Venia Legendi für dieses Fach an der RWTH Aachen verliehen. 2001 wurde er zum Professor für Tagebau und Internationaler
Bergbau an der TU Clausthal ernannt. Neben dem Tagebau und
internationalem Bergbau bildet u.a. die Spezialbohrtechnik mit den
Anwendungsfeldern Brunnenbau, Microtunneling, pipe jacking
und HDD-Technologie einen Schwerpunkt seiner Lehr- und Forschungstätigkeit.
[email protected] | [email protected]
www.bergbau.tu-clausthal.de
[19] Ernst-Ulrich Reuther: Einführung in den Bergbau - Verlag Glückauf GmbH, 1982.
Ausgabe 02 | 2009
22
WEITERBILDUNG
Bau. Bergbau. Montage.
Kompetenz
Leistungsfähigkeit
Zuverlässigkeit
Operta GmbH
Dieter aus dem Siepen Platz 1
45468 Mülheim an der Ruhr
Tel.: +49 (0) 208 459 59 0
Fax: +49 (0) 208 459 59 59
E-Mail: [email protected]
www.operta-bbm.de
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Mitarbeiter sind gefragte Spezialisten, denn wir setzen konsequent auf den Einsatz hoch qualifizierter
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Dienstleister für Bergbauspezialarbeiten im Steinkohlenbergbau. Und auch in Bosnien-Herzegowina
haben wir uns als starker und verlässlicher Partner für Kunden mit höchsten Ansprüchen etabliert.
Diese Position wird von uns stetig weiter ausgebaut.
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Gesteinen in Top-Qualität mit modernsten Maschinen. Schon heute ist BBM-VARES einer der
führenden Produzenten von Rohstoffen für das Bauwesen in Bosnien und Herzegowina und darüber
hinaus. BBM bietet sich auch als zuverlässiger Contract Mining-Dienstleister an. Dabei übernimmt
BBM die Gewinnung von Rohstoffen auf eigenes Risiko – was dem jeweiligen Besitzer der Lagerstätte
eine Kapazitätserweiterung bei minimierten Investitionen, hoher Produktivität und ohne finanzielles
Risiko ermöglicht.
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Bereichen des Straßen-, Tunnel- und Gleisbaus: in Bosnien-Herzegowina und zunehmend auch in
Deutschland - von der Planung und Vermessung bis zur Abnahme des jeweiligen Bauwerks. Alle
Teilleistungen werden eigenständig ausgeführt. Dabei legen wir höchsten Wert auf ein modernes
Equipment, mit dem optimale Ergebnisse erzielt werden. Insbesondere profitieren unsere Kunden von
den Leistungen unseres eigenen, integrierten Ingenieurbüros, das die professionelle Begleitung aller
Baumaßnahmen sicherstellt.
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Leistungen am Bau. Im Auftrag großer Baufirmen kommen unsere Ingenieure, Techniker,
Maschinenführer, Betonbauer, Einschaler und Eisenflechter usw. zum Einsatz. Bei Schalung und
Betonarbeiten gewährleisten wir die Anwendung der jeweils modernsten Schalungstechnik, die
entweder vom Auftraggeber bereitgestellt oder auf eigene Rechnung angemietet wird. Zudem erbringt
BBM baubegleitende Leistungen, etwa Beratung, Koordinierung und die lückenlose Dokumentation
des Baufortschritts.
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BBM besetzt zukunftsfähige Geschäftsfelder. Der Bereich IT/Dokumentenmanagement-Systeme
(DMS) ist unser jüngstes Geschäftsfeld, mit dem wir in die Entwicklung und Vermarktung neuer
Technologien eingestiegen sind. So erweitern wir unser Portfolio und treiben unsere
Internationalisierung voran. arCaptis, ein Unternehmen der BBM-Gruppe ist der Spezialist für die
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Ausgabe 02 | 2009
24
TECHNOLOGIETRANSFER
Gewinnungssprengungen in einer deutschen Großstadt –
Erfahrungen, Optimierung und Emissionsschutz
am Beispiel der Rheinkalk GmbH
von Dipl.-Ing. Uwe Stichling
Abteilung Umweltschutz und Genehmigung | Rheinkalkwerk GmbH Wülfrath | Deutschland
I
m Kalkwerk Dornap der Rheinkalk GmbH wird seit über 100 Jahren Kalkstein in Steinbrüchen abgebaut. Die Steinbrüche sind durch Schienenwege und Straßen getrennt sowie von Wohnbebauung
umgeben. Es werden jährlich rund 1,5 Mio. t Kalkstein mit Bohr- und Sprengarbeit abgebaut. Die
Einhaltung der immissionsschutzrechtlichen Vorgaben hat höchste Priorität und ist existentiell für den
Standort. Im Beitrag werden die Maßnahmen vorgestellt, die eine sichere, regelkonforme und verträgliche Sprengarbeit am Standort Dornap ermöglichen. Zielsetzung ist dabei immer ein verträgliches
Miteinander von Steinbruch und Nachbarschaft.
Einführung
Die Rheinkalk GmbH mit Sitz in Wülfrath betreibt
in Deutschland an zehn Standorten Kalksteinbrüche und Kalkwerke. Sie gehört zur belgischen Lhoist Group, dem weltweit größten Kalkproduzenten.
Das Kalkwerk Dornap in Wuppertal ist neben
Wülfrath eines der beiden Gründungswerke der
Gruppe. Kalksteingewinnung und Kalkerzeugung
im niederbergischen Kalkrevier haben eine sehr
lange Tradition, die sich bis ins späte Mittelalter
zurückverfolgen lässt.
Seit dem Jahr 1887 wird in Dornap großindustriell Kalkstein abgebaut und zu Kalk gebrannt, der
dann über die Eisenbahn in großen Mengen frachtgünstig an die Stahlwerke an der Ruhr geliefert
wurde. Die begünstigenden Faktoren Lagerstätte,
Eisenbahn und Arbeitskräfte ließen so einen bedeutenden Kalkstandort am Rand der Großstadt
Wuppertal entstehen.
Das Werk Dornap liegt am westlichen Rand der Stadt
Wuppertal direkt an der Grenze zum Kreis Mettmann. Der
Brennbetrieb ist im Jahr 1999 stillgelegt und in das Werk
Flandersbach verlagert worden. Seitdem werden im Werk
Dornap nur noch ungebrannte Körnungen hergestellt, der
chemisch brennfähige Anteil des Kornbands wird mittels
LKW nach Flandersbach transportiert, um die hochwertige Lagerstätte weiterhin möglichst optimal zu nutzen. Die
Rohstoffgrundlage des Werks Dornap ist der Gruiten-Dornaper Massenkalkzug, der bedingt durch Bebauung und
Verkehrslinien in vier großen Steinbrüchen aufgeschlossen ist. Die Steinbrüche selbst sind durch Tunnel untereinander verbunden. Gekennzeichnet ist der Standort durch
eine hohe Dichte an Verkehrswegen und eine, teils direkt
an die Steinbrüche angrenzende, dichte Wohnbebauung.
(Abb. 1)
Ausgabe 02 | 2009
Abb. 1: Luftbildübersicht
In Betrieb sind heute nur noch die Steinbrüche Hahnenfurth und Voßbeck. Der Steinbruch Hanielsfeld beherbergt
noch die zentrale Vorbrechanlage, der ehemalige Steinbruch Schickenberg dient als Sedimentationsbecken für
die Waschabgänge aus Gesteinswäsche und Klassierung.
Der Steinbruch Voßbeck wurde seit Ende der 1960er-Jahre
übergangsweise als Sedimentationsbecken genutzt und
war rund 20 Jahre nicht in Abbau.
In den Steinbrüchen Hahnenfurth und Voßbeck stehen
allerdings noch bedeutende Kalksteinvorräte an. Eine weitere laterale und vertikale Erweiterung des Steinbruchs
Hahnenfurth nach Süden hin ist geplant. Die Gewinnung
erfolgt derzeit ausschließlich im Steinbruch Voßbeck, da
der Steinbruch Hahnenfurth wegen der geplanten Erwei-
25
TECHNOLOGIETRANSFER
terung gestundet ist. Die Gewinnung des hier anstehenden, mitteldevonischen Kalksteins erfolgt klassisch durch
Bohr- und Sprengarbeit. Dabei werden sowohl Bohrloch- als auch Großbohrlochsprengungen durchgeführt.
(Abb. 2).
südlich die Bundesstraße B 7. Der Abstand der genehmigten Steinbruchgrenze zur nächsten Wohnbebauung beträgt teils nur 100 m Luftlinie (Abb. 3).
Der Steinbruch Voßbeck ist mittels eines Planfeststellungsbeschlusses, der damals zuständigen Bezirksregierung Düsseldorf vom Dezember 1996, genehmigt worden.
Darin sind die lateralen Abbaugrenzen und die maximale
Abbauteufe von +60 m NN festgelegt worden. Ab etwa
+145 m NN muss der hier anstehende Grundwasserspiegel
unterschritten und der Steinbruch gesümpft werden.
Bedingt durch die große Nähe der Wohnbebauung ist
damals eine Erschütterungsprognose erstellt worden (1).
Darin wurden gutachterlich Lademengenbegrenzungen
festgelegt, die zunächst bei maximal 48 kg/Zündzeitstufe
lagen. Mit dieser Begrenzung kam die Prognose damals zu
Erschütterungswerten, welche die Anhaltswerte der DIN
4150 (5) nicht überschritten. Dabei wurde in der Prognose
Abb. 2: Abbau im Steinbruch Voßbeck
Versuche zu einer sprengstofflosen Gewinnung haben gezeigt, dass ein Lösen
durch Reißen mittels eines Hydraulikbaggers oder mittels eines Hydraulikhammers
nicht wirtschaftlich durchzuführen ist. Die
jährliche Fördermenge beträgt rund 1,5
Mill. tH. Es wird an sechs Tagen der Woche gearbeitet, wobei an Samstagen keine
Sprengarbeiten stattfinden. An den übrigen Wochentagen wird täglich mindestens
eine Gewinnungssprengung durchgeführt.
Es werden vergleichsweise kleine Sprenganlagen von im Schnitt zwischen 5 bis 10
000 t angelegt, die wiederum begründet
sind durch qualitative Anforderungen an
das Haufwerk und die Nähe zur Wohnbebauung. Geladen wird das Haufwerk mit
Radladern der 6 bis 7 m³-Schaufelklasse.
Mittels SKW der 50-t-Nutzlastklasse wird
das Material zur zentralen Vorbrechanlage im ehemaligen Steinbruch Hanielsfeld
transportiert.
Lokale Rahmenbedingungen
für Gewinnungssprengungen
Die Rahmenbedingungen für Gewinnungssprengungen
im Werk Dornap sind denkbar schlecht. Der Standort ist
gekennzeichnet durch eine Reihe von Faktoren, welche
die Sprengarbeiten sehr erschweren und teils nahezu unmöglich machen.
Der Steinbruch Voßbeck ist auf drei Seiten von Wohnbebauung umgeben, westlich verläuft die Landstraße L 74,
Ausgabe 02 | 2009
Abb. 3: Luftbild Steinbruch Voßbeck
eine konventionelle Zündung mit elektrischen Zeitzündern
von 20 ms Verzögerung unterstellt. Eine Unterteilung der
Ladesäule durch Zwischenbesatz und unterschiedliche
Zündzeiten in den getrennten Ladesäulen war bereits vorgesehen. Es waren sowohl Bohrloch- als auch Großbohrlochsprengungen vorgesehen. Als Sprengmittel kamen lo-
26
TECHNOLOGIETRANSFER
sprengung im Steinbruch Voßbeck über 700 m weit in die
Wohnsiedlung Kirchenfeld geschleudert wurden. Dabei
gab es Sachschaden, aber zum Glück keinen Personenschaden. Der Steinbruch Voßbeck wurde daraufhin von
der Behörde für drei Monate stillgelegt. Die Ursache des
Sprengunfalls konnte trotz Hinzuziehen mehrerer Sachverständiger nicht restlos aufgeklärt werden.
Heute wird angenommen, dass nicht bemerkte Sprengstoffreste einer alten Sprengung zu einer punktuellen Überladung und somit zu dem Steinflug geführt haben. Dafür
spricht die Tatsache, dass die auslösende Sprenganlage
alte Steinbruchwände zu einer neuen Wand zusammenführen sollte. Sprengtechnische Fehler oder menschliches
Versagen konnten nicht nachgewiesen werden (Abb. 5).
Abb. 4: Besetzen einer Sprenganlage im Steinbruch Voßbeck
ser ANC-Sprengstoff, patronierter gelatinöser Sprengstoff
und – nach Bedarf – Sprengschnüre zum Einsatz. Aufgrund
der vergleichsweise kleinen Lademengen wurde ein Mischfahrzeug
nicht eingesetzt (Abb. 4).
Verbunden mit der Genehmigung
war die Auflage, an ausgewählten
Immissionsorten die Erschütterungen aus den Gewinnungssprengungen kontinuierlich zu überwachen. Es
wurden sieben Dauermessstationen
eingerichtet und seitdem betrieben.
Eine Dauermessstation besteht aus
einem geeichten Erschütterungsmessgerät, das die ankommenden
Schwingungen und die jeweiligen
Frequenzen am Fundament in allen
drei Richtungen aufnimmt.
Zusätzlich finden Überprüfungen
der Messergebnisse durch eine
nach § 26 BImSchG anerkannte
Messstelle statt. Dabei wird sowohl
am Fundament als auch im ersten
Vollgeschoss normgerecht gemessen.
Die Wiederinbetriebnahme des Steinbruchs Voßbeck
war mit zusätzlichen, verschärften Auflagen – wie eine
feste Vorgabe zum Seitenabstandsverhältnis, eine detaillierte Wandaufnahme, eine detaillierte Dokumentation der
Sprenganlagen, ein temporäres Verbot von Großbohrloch-
Abb. 5: Sprengunfall
Wiederaufnahme der
Gewinnungssprengungen
Mit diesen sprengtechnischen Parametern wurde der
gestundete Steinbruch Voßbeck im Jahr 1997 wieder in
Betrieb genommen. Es kam immer wieder zu Beschwerden
über Erschütterungen, die aber nicht den Betrieb infrage
stellten. Im Oktober 2004 kam es bedauerlicherweise zu einem Sprengunfall, bei dem Steine aus einer Gewinnungs-
Ausgabe 02 | 2009
sprengungen und vor allem das Verbot des Einsatzes von
losem ANC-Sprengstoff –verbunden. Dieses Verbot konnte dahingehend gelockert werden, dass ANC-Sprengstoff
in einen in das Bohrloch eingebrachten Plastikschlauch
eingebracht werden darf. Der Plastikschlauch verhindert
ein unkontrolliertes Verlaufen des losen Sprengstoffs in
eventuell vorhandene Klüfte, was zu einer gefährlichen
Ansammlung von Sprengstoff im Gebirge führen könnte
(Abb. 6).
27
TECHNOLOGIETRANSFER
lichen. Eine weitere Forderung, die später noch hinzukam,
war die Einhaltung von rund 60 % des Anhaltswerts aus
der Tabelle der DIN 4150, Teil 3 (5). In dieser Tabelle werden die zulässigen Anhaltswerte für verschiedene Gebäudearten am Fundament und im obersten Vollgeschoss genannt. Empirisch konnte aus vielen Messungen in Dornap
und Flandersbach ein Übertragungsfaktor zwischen Fundament und oberster Deckenebene von etwa 3 bis 5 abgeleitet werden (1, 3). Der Grenzwert der obersten Deckenebene kann ansonsten nicht sicher eingehalten werden
(Tab. 1).
Abb. 6: Einsatz von ANC-Sprengstoff in Plastikschläuchen
In der Tabelle 2 sind Maßnahmen und sprengtechnische Parameter dargestellt, die verändert beziehungsweise optimiert wurden. Nicht alle Maßnahmen haben eine
spürbare oder deutliche Wirkung gezeigt. Eine drastische
ANC-Sprengstoff wird seitdem nur noch in Plastikschläuchen eingesetzt, der Sprengmitteleinsatz ist daher
ein großes Problem. Erschwerend kommt dabei hinzu,
dass seit dem Unterschreiten der +145 m-Sohle der AbTab. 1: Maximal zulässige Erschütterungswerte an Gebäuden
bau im Grundwasser stattfindet und somit Wasser
in den Bohrlöchern ansteht. Seit einer sprengtechniAnhaltswerte für die Schwinggeschwindigkeit
schen Optimierung erfolgt die Zündung alternierend
vi [mm/s]
nicht-elektrisch oder elektronisch. Des Weiteren ist
Oberste DeFundament
die Lademenge pro Zündzeitstufe bei einer AnnäheZeile
Gebäudeart
ckenebene,
Frequenzen
horizontal
rung an Wohnbebauung noch weiter zu reduzieren.
10 bis 50
50 bis
alle
1 bis 10
Es wurden Sprenganlagen mit Lademengen von unter
Hz
Hz
100 Hz*
Frequenzen
10 kg/Zündzeitstufe abgetan, das Sprengergebnis war
Gewerblich genutzte Bauten,
erwartungsgemäß schlecht (Abb. 7).
1
Sprengtechnische Optimierung Es ist nahe liegend,
dass unter den obigen Rahmenbedingungen eine wirtschaftliche Gewinnung dauerhaft nur schwer möglich
ist. Daher wurden in Zusammenarbeit mit einem Sachverständigen für Erschütterungen – Dipl.-Ing. Josef
Hellmann– sowie dem Spreng- und Zündmittellieferanten Orica Germany GmbH, Troisdorf, verschiedene Optimierungen durchgeführt. Alle Optimierungen
hatten zum Ziel, eine wirtschaftliche Sprengarbeit mit
möglichst optimalem Sprengergebnis bei Einhaltung
der immissionsschutz-rechtlichen Auflagen zu ermög-
Industriebauten und ähnlich
strukturierte Bauten
20
20 bis 40
40 bis 50
40
2
Wohngebäude und in ihrer
Konstruktion und/oder Nutzung gleichartige Bauten
5
5 bis 15
15 bis 20
15
3
Bauten, die wegen ihrer
besonderen Erschütterungsempfindlichkeit nicht denen
nach Zeile 1 und Zeile 2
entsprechen und besonders
erhaltenswert (z.B. unter
Denkmalschutz stehend) sind
3
3 bis 8
8 bis 10
8
* Bei Frequenzen über 100 Hz dürfen mindestens die Anhaltswerte für 100 Hz angesetzt
Reduktion der Erschütterungen war nicht zu beobachten.
Festgestellt wurde allerdings eine gewisse Stabilisierung
bei der Einhaltung eines Regelwerts von 2,0 bis 3,0 mm/s.
Einen sehr negativen Einfluss hat der relativ hohe Grundwasserspiegel, der zudem querschlägig – das heißt nach
Norden und Süden – steil auf sein unbeeinflusstes Niveau
wieder ansteigt und bekanntermaßen die Erschütterungen
sehr gut weiterleitet.
Abb. 7:
Sprengergebnis bei geringer Lademenge
Ausgabe 02 | 2009
28
TECHNOLOGIETRANSFER
Tab. 2: Optimierungsumfang
Maßnahmen/Optimierung
Ist-Zustand
Unterschiedliche Wandhöhen zwischen 10 und 20 m
15 m
Vorgaben zwischen 3,5 und 4,5 m
3,5 m
Seitenabstand zwischen 2,5 und 4,0 m
3,0 m
1- bis 4-Reihensprengungen
2-Reihen
Körnung des Endbesatzes
5 - 22 mm
Höhe des Zwischenbesatzes zwischen 1, 5 und 2,5 m
Bohrlochdurchmesser von 95 bis 115 mm
1,5 m
105 - 115 mm
Primäre Zündung obere oder untere Ladesäule
obere
Lademenge pro Zündzeitstufe von 10 bis 50 kg
etwa 35 kg
Anzahl Zündzeitstufen im Bohrloch von 1 bis 3
maximal 2
Verzögerung von Bohrloch zu Bohrloch
24 ms
Verzögerung 2. Bohrlochreihe
16 ms
Verzögerung im Bohrloch
24 ms
Einsatz unterschiedlicher Sprengstoffe
X
Sprengsignale mittels ortsfester Sirene
X
Durchführung von Bürgerversammlungen
X
Regelmäßige Gespräche mit den Anwohnern
X
Genaue Ermittlung der Lage der Sprengungen
X
Dokumentation der Sprenganlagen
X
Fernabfrage Messstationen
X
Erschütterungsmonitoring und
Beschwerdemanagement
Bereits vor dem Sprengunfall war die umliegende Bevölkerung stark sensibilisiert. Durch die rund 20-jährige Betriebsunterbrechung waren Emissionen aus Gewinnungssprengungen weitgehend völlig unbekannt. Insbesondere
die Siedlung Kirchenfeld ist für Wuppertaler Verhältnisse
als sehr ruhige Wohnlage zu bezeichnen. Erschwerend
kommt hinzu, dass durch die natürliche Fluktuation aus einer ehemaligen Werkssiedlung ein ganz normaler Wohnbezirk ohne größere Bindung an den Standort geworden
ist (Abb. 8).
Einrichtung eines umfassenden Erschütterungsmonitorings und eines Beschwerdemanagements. Beide Maßnahmen haben zum Ziel, belastbare Daten über einen
möglichst langen Zeitraum zu ermitteln, um auf dieser Basis eine gerichtsfeste gutachterliche Aussage zu erhalten.
Weiterhin schaffen Daten Transparenz und – bis zu einem
gewissen Punkt – auch Vertrauen. Schließlich dienen beide Maßnahmen der Eigenüberwachung mit dem Ziel eines
genehmigungskonformen Betriebs unter Einhaltung der
Nebenbestimmungen. Zunächst wurde vor Aufnahme der
Gewinnungssprengungen im Steinbruch Voßbeck in einem
abgestimmten Umkreis eine flächendeckende Gebäudezustandserfassung an allen potenziell von Erschütterungen
betroffenen Gebäuden durchgeführt. Dabei wurde der aktuelle Zustand des Gebäudes in einer Begehung erfasst
und in einem Bericht dokumentiert. Der Eigentümer erhielt eine Ausfertigung dieses Berichts, ebenso der Auftraggeber. Bei späteren Schäden wird dieser Bericht als
Grundlage für eine weitere Gebäudeeinschätzung herangezogen, notfalls als Beweis vor einem Gericht. Insgesamt
wurden damit rund 100 unterschiedliche Gebäude erfasst.
Seit dieser Erfassung kam es öfter zu erneuten, gutachterlichen Gebäudeaufnahmen. Ursächliche Schäden wurden
bislang nicht festgestellt, beziehungsweise Ansprüche
konnten bislang erfolgreich abgewehrt werden.
Ein weiterer unverzichtbarer Punkt ist ein ausreichendes
Netz von Erschütterungsmessstationen. An ausgewählten
Gebäuden werden normgerechte Erschüttungsmessgeräte dauerhaft aufgebaut und zur kontinuierlichen Messung
eingerichtet. Die Auswertung erfolgt in der Regel monatlich, wird aber individuell mit dem Eigentümer abgestimmt.
Eine Fernübertragung mittels Modem ist heute ebenfalls
möglich, nicht teuer und bei besonders sensiblen Punkten
sehr hilfreich. Der Sprengberechtigte ist damit in der Lage,
sofort nach einer Sprengung das Ergebnis abzurufen und
gegebenenfalls bei der Planung der nächsten Sprenganlage dieses zu berücksichtigen.
Abbildung 9 zeigt ein solches normgerechtes Erschütterungsmessgerät, welches heute standardmäßig bei Rheinkalk eingesetzt wird.
Die sensibilisierte Öffentlichkeit im Umfeld führte zur
Abb. 9:
Erschütterungsmessgerät der ZEB
Abb. 8:
Wohnsiedlung Wuppertal-Kirchenfeld
Ausgabe 02 | 2009
Trotz dieser Maßnahmen sind Beschwerden über Erschütterungen oder Sprengknall doch noch sehr häufig.
29
TECHNOLOGIETRANSFER
Die Emissionen werden von der Bevölkerung aufmerksam
beobachtet, Auffälligkeiten werden sofort an die zuständige Aufsichtsbehörde weitergeleitet. Mit diesen Beschwerden muss umgegangen werden. Rheinkalk hat ein
Beschwerdemanagement seit Anfang 2008 in das bestehende QM-System integriert und somit auch weitgehend
formalisiert sowie automatisiert. Der betroffene Personenbereich – Werksleiter, Meister, Sprengberechtigte, Immissionsschutzbeauftragter – wird automatisch nach Eingabe
in das System benachrichtigt und zum Handeln aufgefordert. Nach unseren Erfahrungen ist dabei der betroffene
und auch sich beschwerende Personenkreis relativ konstant und überschaubar. Selbst bei Bürgerinitiativen sind es
eigentlich immer nur wenige Ansprechpartner, mit denen
man sich auseinandersetzen muss. Ein ständiger Kontakt
zu diesen Personen ist ungemein wichtig. Allerdings darf
man dabei nicht vergessen, dass die persönliche Kontaktpflege einen großen Zeitaufwand und hohen persönlichen
Einsatz bedarf.
Erfahrungen aus fast zehn Jahren
Gewinnungssprengungen
Zusammenfassung
Die Durchführung von Gewinnungssprengungen – zumal in einer deutschen Großstadt – ist nicht einfach, die
Akzeptanzschwelle der Anwohner wird immer niedriger.
Anhand der Durchführung und Optimierung von Gewinnungssprengungen im Steinbruch Voßbeck der Rheinkalk
GmbH wurde aufgezeigt, wie solche Gewinnungssprengungen trotz sehr schwierigen Rahmenbedingungen noch
machbar sind. Nur mit ständigem, höchstem technischen
Aufwand und Know-how sowie permanenter Schulung des
Sprengpersonals sind die geschilderten Maßnahmen wirtschaftlich durchzuführen. Begleitende Maßnahmen wie
ein Gebäude- und Erschütterungsmonitoring sind unter
bestimmten Rahmenbedingungen unverzichtbar. Ebenso
unverzichtbar ist bei solchen Optimierungsprozessen die
Unterstützung durch den Zünd- und Sprengmittellieferanten sowie einen kompetenten Sprengsachverständigen,
da der Betrieb allein diese Aufgabe weder fachlich noch
personell bewältigen kann.
Im Steinbruch Voßbeck wird seit nahezu zehn Jahren
Kalkstein mittels Bohr- und Sprengarbeit abgebaut. Dabei
wurden umfangreiche sprengtechnische, organisatorische und informative Optimierungen durchgeführt.
Quellenverzeichnis
1.
Rheinkalk GmbH, Wülfrath. Interne Unterlagen
Folgende Erfahrungen lassen sich festhalten:
2.
Orica Germany GmbH, Dortmund.f
3.
Dipl.-Ing. Josef Hellmann, Dortmund.
4.
Westspreng GmbH, Finnentrop-Fretter.
5.
Deutsches Institut für Normung: DIN 4150 - Erschütterung im
Bauwesen, Teil 1 bis 3. Berlin: Beuth Verlag, 1999.
•Eine möglichst individuelle Wahl des Verzögerungsintervalls
bewirkt nachweislich eine Minderung der Sprengemissionen
und ein besseres Sprengergebnis (Haufwerk).
•Bei einer geteilten Ladesäule ist nicht eindeutig nachweisbar, welche Initiierung (von oben oder von unten) einen Einfluss auf die Sprengemissionen hat. Allerdings bewirkt die
Initiierung von der Wohnbebauung weg eine Minderung der
Sprengerschütterungen.
•Die Nähe zum Grundwasser ist eindeutig ein sehr negativer
Faktor und bewirkt erhebliche sowie weite Übertragungen.
Eine effektive und vorlaufende Gebirgsentwässerung führt
zu einer deutlichen Verbesserung.
•Eine vorlaufende Gebäudezustandserfassung schafft Vertrauen und Rechtssicherheit. Unberechtigte Forderungen
können so gerichtsfest zurückgewiesen werden.
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•Eine repräsentative und normgerechte Erfassung der Sprengerschütterungen ist als Nachweis eines genehmigungskonformen Betriebs unverzichtbar.
•Eine strukturierte Erfassung und Bearbeitung von Anwohnerbeschwerden schafft Objektivität, Transparenz und Vertrauen
im Sinne eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses.
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31
TECHNOLOGIETRANSFER
Einsatz selbststeuernder Vertikalbohrsysteme in Bohrprojekten mit
höchsten Anforderungen an die Zielgenauigkeit
von Dipl.-Ing. Kai Schwarzburg
Geschäftsführer der MICON Drilling GmbH | Nienhagen | Deutschland
B
ei der Erkundung und Erschließung von Lagerstätten im internationalen Bergbau kommen aufgrund der zunehmenden Teufen vermehrt selbststeuernde Richt- und Zielbohrsysteme zum Einsatz. Im Beitrag werden zwei abgeschlossene Projekte vorgestellt, in denen die Funktion und
Handhabung dieser Systeme erläutert wird.
Die Erkundung und Erschließung von Lagerstätten im
weltweiten Bergbau erfordert mit zunehmenden Teufen
vermehrt den Einsatz von zuverlässig arbeitenden selbststeuernden Richt- und Zielbohrsystemen. Die Einsatzgebiete dieser Systeme erstrecken sich hierbei über das
gesamte Spektrum der Bohrtechnik im Bergbau – von Gefrierbohrungen über Entgasungsbohrungen bis hin zu Pilotbohrungen für das Raise Boring. Im Folgenden werden
repräsentativ zwei abgeschlossene Projekte vorgestellt, in
denen die Funktion und Handhabung dieser, den Stand der
Technik definierenden Systeme erläutert wird:
•Niederbringung von Gefrierbohrungen mit einem Durchmesser von 8 ½“ bis in eine Endteufe von 650 m in einem vorgegebene Zielfenster von 0,3 m Durchmesser für ein Schachtbauprojekt in Polen.
•Bohren eines Pilotlochs mit einem Durchmesser von 13 ¾“
bis in eine Teufe von 865 m in ein vorgegebenes Zielfenster
von ebenfalls 0,3 m Durchmesser für eine nachfolgende Raise Bohrung im kanadischen Goldbergbau.
Die möglichen Kombinationen dieser ursprünglich für
spezifische Anwendungen entwickelten Systeme mit den
unterschiedlichen zur Verfügung stehenden und eingesetzten Bohrsträngen und -anlagen sowie die stark variierende Geologie in den unterschiedlichen Bereichen des
Bergbaus bei gleichmäßiger und zuverlässiger Funktionsweise heben diese Selbststeuernden Systeme von der
herkömmlichen Richtbohrtechnik ab.
Aufbau und Funktionsweise des
MICON -RVDS
Im Bohrstrang wird das so genannte Rotary Vertical
Drilling System (RVDS) direkt hinter dem Rollenmeißel eingesetzt. Das MICON-RVDS besteht dabei aus zwei 1,5 m
langen Komponenten (Abb. 1).
Die untere Komponente trägt auf einer nicht mitrotierenden Hülse die Steuerrippen, sowie die Steuer- und
Ausgabe 02 | 2009
Abb. 1:
Schnittdarstellung des MICON-RVDS
Messelektronik. In der oberen Komponente sind die Energieversorgung, die Datenübertragung und der Hydrauliktank angeordnet.
Während des Bohrens werden kontinuierlich die aktuellen Neigungswerte gemessen und mit den geforderten
Werten abgeglichen. Weichen die gemessenen Werte von
den geforderten Werten ab – wandert also das Werkzeug
aus der Vertikalen aus – werden die Steuerrippen aktiviert
und steuern dem Neigungsaufbau entgegen. Die aktuell
gemessenen Neigungswerte werden in Signale gewandelt
und von der unteren an die obere Komponente zur Übertragung nach über Tage übergeben. Gleichzeitig werden
diese Messwerte neben anderen relevanten Daten wie
Spülstrom, Bohrlochtemperatur und Steuerstatus im RVDS
intern gespeichert.
Von der oberen Komponente aus werden die eingehenden Signale mittels der so genannten Positiv-Puls-Technologie nach über Tage übertragen. Ferner befinden sich
in der oberen Komponente eine Turbine und ein Hydrauliktank. Durch den Spülstrom wird diese Turbine angetrieben. An die Turbine sind ein elektrischer Generator und die
Hydraulikpumpen angeschlossen. Bei laufender Turbine
wird sowohl die benötigte elektrische Energie für die interne Stromversorgung als auch der hydraulische Druck
zur Betätigung der Steuerrippen erzeugt. Im Hydrauliktank
32
TECHNOLOGIETRANSFER
wird das Hydrauliköl zum Ausgleich von kleinen Leckagen
vorgehalten.
Je nach Einsatzzweck wird das RVDS in Einzelkomponenten oder komplett montiert ausgeliefert – für den
Einsatz auf Raise-Bore-Maschinen üblicherweise in 1,5
m langen Komponenten, für den Einsatz auf Rotary-Bohranlagen gewöhnlich komplett montiert in einer Länge von
3 m. Abgestimmt auf den Bohrungsdurchmesser werden
verschiedene RVDS eingesetzt.
Die üblichen RVDS-Durchmesser sind:
•7 ¾“,
•10“ und
•12 7/8“
mit den passenden Steuerrippen in Bohrungsdurchmesser. Gängige Bohrungsdurchmesser sind:
und Bohrungen für Versorgungsleitungen im Bergbau zu
nennen. Die Bohrungsdurchmesser in diesen Anwendungen weichen mit 16“ beziehungsweise 17 ½“ von den oben
genannten ab.
RVDS-Einsatz in Gefrierbohrungen in
Lagoszow, Polen
Für das nachfolgende Teufen eines Förderschachts in
Lagoszow, Polen, war es notwendig im Vorlauf das Gebirge
mittels Gefrierbohrungen zu stabilisieren (Abb. 2). Hierfür
sind insgesamt 36 Bohrungen mit dem 7 ¾“ x 8 ½“-RVDS
abwechselnd auf 430 und 650 m geführt worden.
Die Bohrlochgarnitur (Bottom Hole Assembly –BHA) bestand bis in eine Teufe von 430 m aus einem IADC 1-1-7
Tab. 1: RVDS-Feldergebnisse von 1993 bis 2008 (153 Projekte)
•8 ½“,
RVDS
Drilled distance by continent
7 ¾” (8 ½” – 9 7/8” holes)
18,739 m
•9 ½“,
•12 ¼“,
Europe
Average
deviation
0.05 %
•13 ¾“,
-
Asia
-
•15“ und
-
Australia
-
-
Africa
-
-
North America
-
-
South America
-
Total
18,739 m
Worldwide
0.05 %
9 ½“ (12 ¼“ – 13 ¾“ holes)
7,948 m
Europe
0.13 %
3,879 m
Asia
0.23 %
1,738 m
Australia
0.08 %
753 m
Africa
0.23 %
1,010 m
North America
0.10 %
-
South America
-
Total
15,328 m
Worldwide
0.15 %
10“ (12 ¼“ – 13 ¾ holes)
1,290 m
Europe
0.04 %
1,104 m
Asia
0.04%
573 m
Australia
0.10 %
•17 ½“.
Für davon abweichende Durchmesser werden die
Systeme angepasst.
Einsatzgebiete
Die RVDS werden fast ausschließlich in Bereichen eingesetzt in denen höchste Anforderungen
an die Genauigkeit mit Hinblick auf Bohrungsverlauf und Zielfenster gestellt werden.
Der Bohrungsdurchmesser 8 ½“ ist beispielsweise ein gängiger Durchmesser für Gefrierbohrungen. Hier ist ein kleines Zielfenster zu treffen
bei gleichzeitig möglichst geradem Verlauf der
Bohrung von Bohransatz bis auf Endteufe.
Die Bohrungsdurchmesser 12 ¼“, 13 ¾“ und 15“
sind übliche Durchmesser im Raise Boring. Auch
hier sind die Anforderungen gleich denen bei Gefrierbohrungen, ein möglichst gerader Bohrungsverlauf von Bohransatz bis auf Endteufe in ein
kleines Zielfenster. Unabhängig vom Bohrungsdurchmesser liegen die mit dem RVDS erreichbaren Genauigkeiten auf die Bohrungslänge bezogen
im Promillebereich – durchschnittlich sind in den
vergangenen 15 Einsatzjahren Genauigkeiten von
0,25 m bezogen auf 500 m Bohrungslänge erreicht
worden (Tab. 1).
Als weitere Einsatzgebiete sind noch Gasspeicherbohrungen sowie Entgasungsbohrungen
Ausgabe 02 | 2009
-
Africa
-
835 m
North America
0.08 %
-
South America
-
Total
3,802 m
Worldwide
0.06 %
12 7/8“ (15“ – 17 ½“ holes)
3,056 m
Europe
0.05 %
-
Asia
-
3,315 m
Australia
0.07 %
3,818 m
Africa
0.06 %
2,062 m
North America
0.21 %
1,399 m
South America
0.34 %
Total
15,591 m
Worldwide
0.10 %
Total all RVDS-Sizes
53,460 m
Worldwide
0.09 %
33
TECHNOLOGIETRANSFER
RVDS-Einsatz in einer Pilotbohrung für
nachfolgendes Raise Boring in Rouyn,
Kanada
Abb. 2:
Anordnung der Gefrierbohrungen in Lagoszow, Polen, mit der
Darstellung der Bohrergebnisse konventioneller Methoden im
Vergleich zum RVDS-Einsatz.
Für das nachfolgende Raisen eines Wetterschachts im
kanadischen Rouyn wurde ein 13 ¾“-Pilotloch mit dem
RVDS gebohrt. Die Bohrung wurde auf eine Endteufe von
865 m in ein Zielfenster von 0,3 m Durchmesser geführt.
Das BHA von Ansatz bis Endteufe bestand aus einem IADC
5-1-7 Rollenmeißel, dem 10“ x 13 ¾“-RVDS, einem Rollenräumer hinter dem RVDS, drei 12 7/8“ x 10 ½“ DI 22 Raise
Bore Rods, einem untermaßigem Stabilizer und nachfolgend 12 7/8“ x 10 ½“ DI 22 Raise Bore Rods (Abb. 5).
beziehungsweise 1-1-8 Rollenmeißel, dem 7 ¾“ x 8 ½“RVDS, einem untermaßigem Stabilizer hinter dem RVDS, 6
½“-Schwerstangen und 5“-APIBohrgestänge.
Die tieferen Bohrungen wurden aufgrund des härteren
Gebirges ab einer Teufe von 430 m bis zur Endteufe mit
einem IADC 4-3-7 Rollenmeißel aber sonst gleichem BHA
gebohrt. Zusätzlich wurden drei Überwachungsbohrungen
auf 650 und 850 m Teufe außerhalb des eigentlichen Gefrierkreises geführt (Abb. 3).
Abb. 5:
Einbau des RVDS in
RBM Robbins 85R.
Abb. 3: Aufnahme des RVDS auf Rigfloor.
Während des gesamten Projekts wurde parallel mit
zwei Bohranlagen gebohrt. Durchschnittlich wurde ein
Bruttobohrfortschritt von 3,6 m/h über den gesamten Projektzeitraum erreicht. Der Nettobohrfortschritt lag etwa
um den Faktor 2 höher als der Bruttobohrfortschritt. Insgesamt wurden 18 000 m Gefrierbohrungen
und 2 100 m Überwachungsbohrungen
geteuft. Alle Bohrungen verliefen über
die gesamte Bohrungslänge innerhalb
eines „Zielzylinders“ mit einem Durchmesser von 0,3 m – inklusive dem Bohrungsdurchmesser von 0,2 m (Abb. 4).
Über die gesamte Bohrungslänge war keine Abweichung (Dogleg) messbar, das heißt die gerade Bohrung
konnte ohne Einschränkung für das Raisen im geplanten
Durchmesser von 4,5 m verwendet werden. Der im Raiseboren übliche Bohrfortschritt von 1,5 m/h wurde zu keiner
Zeit unterschritten, mit dem Wechsel des verschlissenen
Meißels wurde jeweils auch das RVDS gewechselt, insgesamt waren hierfür zwei Roundtrips auf einer Bohrungslänge von 865 m notwendig (Abb. 6)
Abb. 4:
Ansicht der Bohranlagen in Lagoszow, Polen.
Ausgabe 02 | 2009
34
TECHNOLOGIETRANSFER
Abb. 6: Durchbruch RVDS in Rouyn, Kanada.
Ausblick
Derzeit sind folgende RVDS-Weiterentwicklungen in
Planung beziehungsweise kurz vor Abschluss. In Planung
ist die Entwicklung eines 3-D-Werkzeugs, ein System welches nach entsprechender Programmierung in jede beliebige Richtung im Raum bohren kann. Abgeschlossen sein
wird die Entwicklung eines RVDS für das Bohren im Lufthebeverfahren im April/Mai 2009. Begleitend dazu wird ebenfalls sowohl die EM-Datenübertragung im Mai/Juni 2009
abgeschlossen sein wie auch die Bi-direktionale Kommunikation mit dem RVDS welches ein „umprogrammieren“
und kommunizieren während des Bohrens erlauben wird.
Für die Zukunft ist abzusehen, dass der Einsatz von
selbststeuernden Systemen zunehmen wird. Dies hängt einerseits damit zusammen, dass die zunehmende Komplexität anstehender Projekte neue Lösungsansätze erfordert
und anderseits das die bloße Verfügbarkeit dieser Systeme
die Planung und Durchführung von bestimmten Projekten
heute erlaubt, die vor fünf Jahren schon geplant waren,
aber seinerzeit als nur mit großem Aufwand durchführbar
galten. Als Beispiele seien hier nur aktuell abgeschlossene Raise-Bohrungen im Bergbau auf eine Endteufe über
1 000 m aus bestehenden Strecken heraus sowie Gefrierbohrungen mit höchsten Anforderungen an Verlauf und
Zielgenauigkeit genannt.
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Im Nordfeld 14
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Ausgabe 02 | 2009
35
TECHNOLOGIETRANSFER
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Ausgabe 02 | 2009
36
TECHNOLOGIETRANSFER
Maßgebende Innovationen in der konventionellen
Vortriebstechnologie durch eine neue
Bohrwagengeneration
von Dipl.-Ing. Karl-Heinz Wennmohs,
Senior Project Director, Global Strategic Customers,
Atlas Copco MCT GmbH, Essen
M
aßgebende Innovationen bei der Entwicklung der neuen Bohrwagengeneration führten zu einem Leistungssprung in der
konventionellen Vortriebstechnik, der bis zu diesem Zeitpunkt nicht für möglich gehalten wurde. Einen wesentlichen
Faktor neben der hohen Bohrleistung stellt die höhere Präzision der Kinematik dar. Diese erlaubt entscheidende Kosteneinsparungen bei Beton und Nachprofilierungen. Zeitgleich wurden Kundenwünsche wie die Vorbohrtechnologie, Aufzeichnen
von Bohrparametern, Profilkontrolle und Kommunikationstechnik in diese neue Bohrwagengeneration implementiert.
Entscheidende Fortschritte in der Bohrtechnik wurden
in den letzten Jahren durch die Entwicklung leistungsstarker Bohrhämmer und moderner Steuerungstechniken gemacht. Die ersten Schritte wurden dabei zunächst im Zusammenspiel mit vorhandener, bewährter Technik getätigt.
Ausgehend von zum Teil abenteuerlichen Baustellenkonstruktionen und Versuchen, die Bohrarbeit zu mechanisieren, wurde in den folgenden Jahren eine standardisierte
Bohrwagentechnik entwickelt, die in den Grundüberlegungen nach wie vor aktuell ist. Die Ausgangsparameter waren die reine Bohrgeschwindigkeit und die daraus resultierende Bruttobohrgeschwindigkeit als Gesamtleistung des
Bohrgeräts. Genauigkeit und Präzision waren zunächst in
den sich entwickelnden Hochleistungsvortrieben nicht von
hoher Wertigkeit. Eine Phase der Besinnung trat ein, nachdem die ersten Projekte aus Gründen der Profilgenauigkeit und den daraus resultierenden Kosten „an die Wand“
gefahren wurden. Später wird auf solch ein Beispiel noch
näher eingegangen, und dabei gezeigt, welch hohe Kosten
für ein Überprofil entstehen können.
In den Entwicklungsschritten bei den Bohrwagen wurden in erster Linie die zum jeweiligen Zeitpunkt entwickelten leistungsstärksten hydraulischen Bohrhämmer
bevorzugt eingebunden. Dabei wurden die zum System
Ausgabe 02 | 2009
„Bohrwagen“ gehörenden Komponenten häufig den nun
zur Verfügung stehenden Bohrhammerleistungen angepasst. Diese Größen wurden in den Jahren wesentlich
durch die Steigerung der Schlagleistung von hydraulischen Bohrhämmern geprägt und durchbrachen mit den
30-kW-Bohrhämmern für diesen Anwendungsbereich eine
„Schallmauer“ – über diese Technik wurde bereits an dieser Stelle berichtet.
Den Sprung in eine neue Ära der Schlagbohrtechnik
schafften die Konstrukteure, indem sie diese Technologie
auf eine geeignete Plattform durch die Entwicklung neuer
Systeme bei den für den Vorgang Bohren erforderlichen
Komponenten brachten.
Neben den Bohrhämmern wurden zahlreiche Baugruppen innerhalb des Bohrwagens überarbeitet und zum Teil
neu entwickelt. So wurde schon früh die Möglichkeit einer
Kombination von Bohr- und Sprengarbeit erkannt und in
den Vortriebsprozess übernommen.
Die Bohrleistung vollzog in den vergangenen 100 Jahren
eine eindrucksvolle Entwicklung. Anhand von Bild 1 kann
man erkennen, dass ausgehend von einem pneumatischen
Bohrgerät um das Jahr 1907 mit einer Bohrleistung von 3
bis 5 Bohrmeter (Bm)/h und Mann nach einer Entwicklungszeit von einhundert Jahren eine Bruttoleistung von
37
TECHNOLOGIETRANSFER
Abb. 1: Entwicklung der Bohrleistung von 1905 bis 2008.
450 Bm/h und Mann möglich ist. Parallel zu diesen Entwicklungen wurde die Sprengtechnik durch verbesserte
Sprengstoffe und Zündsysteme den ständig wachsenden
Anforderungen durch die Bohrtechnik gerecht
ten, und den großen Typen für den Tunnelvortrieb mit
entsprechend größeren Querschnitten und Reichweiten – genutzt. Von 1980 bis 2008 wurden allein
von diesem Typ für den Tunnelvortrieb mehr als 4 000
Exemplare gebaut.
Mit der Entwicklung der letzten Bohrhammergeneration – 30 kW Leistungsklasse – und den Anforderungen des Markts nach einer weiteren Steigerung
der Bruttobohrleistung, größerer Genauigkeit und
dem Wunsch nach Aufbau von Zusatzkomponenten,
wurde eine neue Bohrarmgeneration entwickelt.
Diese sollte allen Anforderungen gerecht werden
und den letzten Stand der Entwicklung repräsentieren.
Aus dieser langjährigen Entwicklungs- und Erprobungszeit entstand die Bohrarm-Baureihe BUT 45.
Neuartig bei dieser Anordnung und Bauweise sind
zwei Rotationssysteme für die Lafettenbewegungen
im Raum. Auch bei einer nachezu unbegrenzten Bewegungsmöglichkeit der Lafettenposition besticht
bei diesem System die hohe Genauigkeit in der Parallelführung. Durch diese technische Lösung ist es
möglich, auf Zylinder und Gelenke in diesem Bereich
zu verzichten. Die Lafettenposition kann in Vortriebsrichtung um ±190° und in der Schwenkachse um
±135° bewegt werden (Bild 2).
Entscheidende Weiterentwicklungen bei
den Bohrarmen
Begonnen hatte die Bohrarmtechnik mit einfachen Rotationsbohrarmen, die den gesamten Ausleger über ein.
Drehsystem bewegten. Die Parallelhaltung der Lafette
erfolgte zunächst durch mechanische Scherensysteme,
die jedoch nur eingeschränkte Bewegungsmöglichkeiten
besonders in den seitlichen Schwenkbewegungen der Lafette ermöglichten. Dann wurden die ersten Bohrarme, die
in der X-Y-Achse Bewegungen durchführen konnten – jedoch mit getrennten Zylindersystemen in beiden Achsen
– entwickelt. Die Parallelhaltung der Lafette erfolgte hydraulisch zum Teil mithilfe von Pilotzylindern. Anfang 1980
wurde der erste Bohrarm ohne Aufteilung der Bewegungen in den X-Y-Koordinaten entwickelt. Dadurch war es
möglich, die Bewegungsvielfalt eines Bohrarms in geradlinige Bewegungen im Raum zu realisieren. Die Umsetzzeiten von Bohrloch zu Bohrloch wurden reduziert, gleichzeitig konnten diese neuen hydraulischen Kinematiksysteme
mit einer gesteigerten Parallelhaltung im Raum die Genauigkeit des Bohrvorgangs steigern. Diese Bohrarmtechnik
wurde in verschiedenen Bohrarmgrößen – entsprechend
dem gewünschten Anwendungsbereich, wie zum Beispiel
beim Einsatz in Bergwerken mit relativ kleinen Querschnit-
Ausgabe 02 | 2009
Abb. 2: But-45-Bewegungen der Lafette mit Rotationssystemen.
Eine steigende Bohrgeschwindigkeit bedeutet im Allgemeinen einen Zeitgewinn bei der Auffahrung. Der neue
Bohrarm zeichnet sich durch etwa 50 % schnellere Bewegungen gegenüber dem Vorgänger aus (Bild 3).
Durch die neu entwickelte Bauart wurde die Elastizität
des Bohrarms um 50 % reduziert. Dies ermöglicht eine Positionierungs- und Wiederholgenauigkeit von maximal ±10
cm bei voller Auslage oder über einen Querschnitt von
etwa 130 m².
Mit der optimalen Auslegung des Bohrarms kann nun
ein etwa 30 % höheres Zusatzgewicht – zum Beispiel ein
Stangenmagazin für das Vorbohren – angebaut werden.
Den Anforderungen der neuen Bohrhammerklasse mit
30 kW (oder höher) wurde entsprochen, der neue Bohrarm kann nun mit einer maximalen Andruckkraft von 25 kN
38
TECHNOLOGIETRANSFER
Abb. 3:
Baureihe
der Atlas Copco
Tunnelbohrwagen.
die Lafette gegen das Gebirge verankern. Dies hat seine
Gültigkeit in der Vortriebs- und Ankerposition. Mit dieser
Verankerungskraft wird eine sichere Bohrposition und die
Voraussetzung für eine präzise Bohrung geschaffen.
Die neue Bohrwagengeneration
Mit der Markteinführung des 30-kW-Hydraulikbohrhammers und des neuen Bohrarms BUT 45 wurde die für den
Betrieb erforderliche Software überarbeitet und den neuen Techniken angepasst.
Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Bewegungsabläufe bei den Bohrarmbewegungen gelegt, da die
höheren Umsetzgeschwindigkeiten maschinengerecht,
das heißt mit optimierten Beschleunigungs- und Verzögerungswerten, gesteuert werden. Die Steuerungstechnik
für Bohrhammer und Lafette wurde entsprechend den
neuen Hardwaremöglichkeiten überarbeitet. Das Resultat
ist eine nahezu perfekte Steuerung des Bohrvorgangs in
den unterschiedlichsten geologischen Formationen bei
Sprengloch-, Anker - und Langlochbohrungen.
Mit dieser neuen Technik werden Bohrwagen für die unterschiedlichsten Anforderungen gebaut, vom einarmigen
Typ bis zur leistungsstärksten Bauform mit vier Bohrarmen
und Servicekorb (Bild 4).
Tab. 1: Kenndaten des neuen 30-kW-Hydraulikbohrhammers mit neuen
Bohrarm BUT 451.
Querschnitt
Bruttobohrleistung
6 bis 70 m²
120 Bm/h
Zweiarmig
8 bis 112 m²
220 Bm/h
Dreiarmig
20 bis 206 m²
320 Bm/h
Vierarmig
20 bis 153 m²
450 Bm/h
Einarmig
1
Bohrlochdurchmesser 45 bius 64 mm, Granit 200 Mpa.
Ausgabe 02 | 2009
Die Baureihe kann in Querschnitten von 6 bis 206 m²
eingesetzt werden. Die möglichen Bruttobohrleistungen
reichen von 120 bis 450 Bm/h (Tabelle 1).
Die Steigfähigkeit der Geräte in Abhängigkeit von der
Fahrbahnbeschaffenheit beträgt bei den ein- bis dreiarmigen Bohrwagen 1:4. Bei der vierarmigen Ausführung mit
einem Gewicht von etwa 50 t beträgt die Steigfähigkeit
1:5.
Abb. 4: Neue Bohrwagengeneration BH XE 3 C.
Die wesentlich stärkeren Bohrhämmer benötigen für die
hydraulische Versorgung je Bohrarm ein Antriebsaggregat
von 95 kW elektrischer Antriebsleistung. Dies bedeutet bei
den drei- und vierarmigen Geräten eine installierte Leistung von 285 bis 380 kW plus Zusatzaggregate. Daher werden diese Bohrwagen vorzugsweise für 1 000 Volt elektrischer Spannung betrieben.
39
TECHNOLOGIETRANSFER
Geräumige Kabinen für die
Bedienung sind heute Stand der
Technik. In der drei- und vierarmigen Bauform kann die Kabine
in der Höhe verfahren werden.
Der Schallpegel während des
Bohrvorgangs sollte 80 dB (A)
nicht übersteigen.
Diese Bohrwagengeneration
konnte die Bohrzeit innerhalb eines Abschlags im Vergleich von
1973 bis Ende 2007 um mehr als
50 % reduzieren. Im Vergleich
zu allen anderen Teilvorgängen
während eines Abschlags war
diese Steigerung mit Abstand die
Größte (Bild 5).
Abb. 5:
Zeitaufwand pro Meter Tunnel und Teilvorgang während
eines Abschlags im Vergleich
1973 bis 2007.
Optionen für Anforderungen in der
Vortriebstechnik
Serviceplattform
Die aktuellen sicherheitstechnischen Anforderungenund die nun
möglich gewordenen größeren Querschnitte durch die Bohrwagenbaureihe erforderten eine Weiterentwicklung der Servicebühnen. Besondere Merkmale sind nun ein FOPS-geprüftes klappbares
Schutzdach und als Option eine Schwenkmöglichkeit des Korbs (Bild
6).
Bohrstangenverlängerungsmagazin
Mit der neu entwickelten Bohrarmgeneration BUT 45
konnte erstmals ein Stangenmagazin für das Verlängerungsbohren bei Tunnelvortriebsarbeiten auf einem Atlas-Copco-Bohrwagen
als Option aufgebaut werden.
Diese Technik wurde aus sicherheitstechnischen Anforderungen
– die in Skandinavien in den Tunnelbau flossen – entwickelt. Ziel war
es, dass während der Verlängerungsbohrarbeiten kein Arbeiter im
Abb. 6:
Serviceplattform mit
klappbarem Schutzdach.
Abb. 7:
Stangenmagazin für den Bohrarm BUT 45m.
Ausgabe 02 | 2009
40
TECHNOLOGIETRANSFER
Servicekorb für Stangenwechselarbeiten eingesetzt werden sollte. Der gesamte Arbeitsablauf für das Verlängerungsbohren muss aus der Kabine vom Bohrwagenfahrer
gesteuert werden.
Das Vorbohren für das Erkunden und für die Injektionsarbeiten gehört im Hartgesteinstunnelbau als normaler Arbeitsvorgang innerhalb des Vortriebs dazu.
Für Injektionsarbeiten werden Bohrlöcher in den Längen von 20 bis 30 m mit einem Bohrlochdurchmesser von
64 bis 76 mm erstellt.
Das neu entwickelte Stangenmagazin „RHS E“ (Rod
Handling System E) kann an Lafetten mit einer Bohrstangenlänge von 6,3 m angebaut werden (Bild 7). Das Magazin
wird mit 8 x 3,05 m Bohrstangen mit fester Muffe bestückt.
Bei einem dreiarmigen Bohrwagen werden zwei Stangenmagazine installiert, die von der Kabine aus gesteuert werden.
Automatisierungsstufen
Das weiterentwickelte Steuerungssystem erlaubt es
dem Anwender, das Bohrgerät in drei verschieden Stufen
zu fahren.
Abb. 8:
Auswertung mit der Tunnel Manager Software.
ABC BASIC
In der Stufe „ABC BASIC“ werden dem Bediener auf dem
Bildschirm nur die Neigungswinkel der Lafette im Raum
angezeigt. Alle Bewegungen der Bohrarme und das Bohren selbst erfolgen manuell. Es werden keine Sprengbilder
eingelesen und auch die Position des Bohrwagens in der
Bohrposition wird nicht eingelesen.
ABC REGULAR
Bei der Stufe „ABC REGULAR“ wird der Bohrwagen über
die Laserkoordinaten des Tunnels in die Bohrpositon eingerichtet. Die Sprengbilder liegen dem Bediener auf dem
Bildschirm vor. Seine Aufgabe besteht darin, manuell den
Bohrarm deckungsgleich mit dem Computersprengbild zu
bringen. Alle Bohrdaten werden aufgezeichnet, und stehen für alle späteren Nutzungen zur Verfügung.
ABC TOTAL
Mit „ABC TOTAL“ steht ein vollautomatisches Bohrsys em
dem Anwender zur Verfügung. Nach dem Positionieren
des Bohrwagens in den Laser wird jeder Bohrarm gemäß
der Programmierung im Sprengbild seine vorgeplanten
Bohrlöcher in der gewünschten Reihenfolge bohren (Bild
8). Der Bohrwagenfahrer hat bei diesem Modus nur eine
Kontrollfunktion. Sehr hilfreich ist die Möglichkeit, zu jedem Zeitpunkt in den Automatikmodus eines jeden Bohrarms einzugreifen und das System für diesen Bohrarm auf
ABC REGULAR“ mit
manueller Steuerung
umzustellen.
Dies kann beispielsweise bei einem
bestimmten Bohrloch
oder bei einer Serie
von Bohrlöchern der
Fall sein. Danach kann
das System, wenn
gewünscht, wieder
in den vollautomatischen Modus „ABC
TOTAL“ wechseln.
Tunnel Manager
Software für die
Planung
Wichtige Voraussetzung für die Planung
und Auswertung von
Bohrdaten ist die zur
Verfügung stehende
Software. Ein wichtiger Schritt war somit die Entwicklung
der „Tunnel Manager
Ausgabe 02 | 2009
41
TECHNOLOGIETRANSFER
Software“ (TMS) für diese neue Bohrwagenbaureihe. Damit können die erforderlichen Streckenprofile gezeichnet und
auch Sonderprofile konstruiert werden.
Entsprechend den bohr- und sprengtechnischen Vorgaben werden Sprengbilder
erstellt und in den Bohrwagen übertragen. Alle aufgezeichneten Bohrdaten
können mit dieser Software ausgewertet
oder in Form von Protokollen ausgedruckt
werden (Bild 9).
Abb. 9:
Vorbohren und Auswerten der
„MWD“-Daten mit dem Tunnel Manager.
Aufzeichnen und senden der Daten
gemäß internationaler Standards
•Bohrgeschwindigkeit [m/min].
Ausgehend von den Erfahrungen in großen Bergwerken mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Geräten wurde
nach einer Lösung für den Datenstandard gesucht. Damit
alle Geräte in das Netzwerk des Bergwerks eingebunden
werden können, wurde ein internationaler Standard für
den Datenaustausch festgelegt. Dieser, mit dem Namen
„IREDES“ (International Rock Excavation Exchange Standard) bezeichnete Ausdruck wurde von Atlas Copco und
anderen Herstellern aufgegriffen und in die Gerätetechnik
übernommen.
Aufzeichnen und Auswerten der Bohrparameter
mittels „MWD”
•Hydraulischer Schlagwerksdruck [bar].
•Hydraulischer Vorschubdruck [bar].
•Hydraulischer Dämpferdruck (Hydraulischer Dämpfer
im Bohrhammer) [bar].
•Drehzahl der Bohrstange [U/min].
•Hydraulischer Rotationsdruck [bar].
•Wasserspülung Durchfluss [l/min].
•Wasserspülung [bar].
Diese Daten werden in ihrer Gesamtheit während des
Bohrvorgangs aufgezeichnet, jedoch gibt die reine Aufzeichnung der Daten nur bedingt eine Information über das
anstehende Gebirge (Bild 10).
„Vor der Hacke ist es duster“; mit diesem Bergmannsspruch wurde die Unsicherheit in der Beurteilung des Berges und seiner Geologie zum
Ausdruck gebracht. In den letzten Jahren sind
zahlreiche Versuche unternommen worden, mit geeigneten Sensoren und Software bereits im Vorfeld
mit Vorausbohrungen Daten aus dem Gebirge zu
erhalten. Mit der Möglichkeit des nun verfügbaren
Stangenmagazins bei der neuen Bohrwagengeneration und den Möglichkeiten einer optimierten
Software für das Aufzeichnen und Auswerten der
Bohrdaten sind vollkommen neue Möglichkeiten
erschlossen worden.
Unter der Bezeichnung „MWD“ (Measure while
drilling) kann nun in Verbindung mit diesen Bohrgeräten ein ganzes Spektrum an Daten während des
Bohrens aufgezeichnet werden:
Abb. 10: Vorbohren und Aufzeichen mit dem „MWD“-System – Acht Parameter.
Ausgabe 02 | 2009
42
TECHNOLOGIETRANSFER
Erst mit der Unterstützung einer geeigneten Software
– diese ist im TSM enthalten – kann eine Analyse der
Bohrungen mit unterschiedlichen Aufzeichnungsparametern erstellt werden. Als Ergebnis können nun Strukturen,
Gesteinsübergänge sowie Hohlräume lokalisiert werden.
Werden diese Auswertungen in einem Bergwerk oder bei
einem langen Tunnelvortrieb häufiger benötigt, können die
ermittelten Werte – zum Beispiel Bohrgeschwindigkeiten
und Rotationsdruck – jeweils bestimmten geologischen
Formation in der Software zugeordnet werden. Mit den Informationen aus den Bohrungen sind so genannte „Überraschungen“ auf ein Minimum reduziert worden. Notwendige Maßnahmen können rechtzeitig eingeleitet werden.
Mehrkosten, die häufig durch dramatische geologische
Änderungen hervorgerufen werden, können vermieden
beziehungsweise abgeschwächt werden.
notwendig, vor dem nächsten Abschlag eine Kontrolle des
letzten Abschlags durchzuführen (Bild 11).
Der Atlas-Copco-Profiler, als Option zum Aufbau auf
einen Bohrwagen, erlaubt eine Aufnahme des letzten Abschlags im Zuge der Bohrarbeiten für den neuen Abschlag.
Da der Scanner Bestandteil der Bohrwagenelektronik ist,
benötigt er keine Justierung und die Aufnahmen können
mit den vorgegebenen Soll-Profilen im Bohrwagen verglichen werden. Bei kritischen Abweichungen können sofort
notwendige Maßnahmen eingeleitet werden.
Die Zeit für einen Scanvorgang beträgt für ein 65 m² freigelegtes Profil etwa 5 min. Das Ergebnis wird auf einem
separaten Bildschirm dargestellt und kann anschließend
von der TMS verarbeitet werden. Spritzbetonstärken können, durch eine Aufnahme vor und nach dem Auftragen
des Spritzbetons, exakt vermessen werden.
Scannen des Tunnelprofils
Schnittstelle zum Netz/Internet für den Datenaustausch
Eine Qualitätskontrolle des erstellten Hohlraums ist besonders bei mehrschaligen Ausbausystemen von immer
größerer Bedeutung. Die Mehrkosten für ein ungenaues
Ausbruchprofil können ein Projekt in die Verlustzone rutschen lassen. Es ist bekannt, dass es einen hohen Aufwand für die Beseitigung von Unterprofil erfordert, aber
die Kosten für Spritzbeton bei einem Überprofil können
über ein gesamtes Projekt ebenfalls eine gewaltige Kostenlawine verursachen. Kalkulatorisch kann man heute bei
Verkehrstunneln durchaus mit 30 bis 50 €/cm Überprofil auf
den Tunnelmeter je nach Querschnitt rechnen.
Daher ist es für alle Beteiligten am Vortrieb zwingend
Die neue Bohrwagengeneration hat die Möglichkeit, sich
über eine Schnittstelle mit einem vorhandenen Datennetz,
oder – wenn vorhanden – über WLan-Daten auszutauschen.
Informationen aus dem Bohrgerät können über jeden im
Netzwerk angeschlossenen PC abgerufen werden, oder,
wenn erforderlich, Daten – wie ein neues Sprengbild –
zum Bohrwagen gesendet werden.
Mit dieser Möglichkeit können Wartungs-und Servicearbeiten geplant, aber auch Störungen analysiert und gegebenenfalls beseitigt werden.
Abb. 11: Profilkontrolle mit dem „Profiler“.
Ausgabe 02 | 2009
43
TECHNOLOGIETRANSFER
Bohr- und Sprengtechnik als Einheit
Die Arbeitsvorgänge Bohren und Sprengen werden in Hochleistungsvortrieben zunehmend als zusammenhängende
Arbeitsvorgänge angesehen. Eine Parallelisierung der Vorgänge Bohren und Sprengen ist sicherheitsbedingt noch nicht
möglich, jedoch können die Arbeiten Bohren und Sprengen vernetzt werden. Erste Anfänge wurden in Skandinavien in
der 1980er-Jahren mit dem Aufbau von Anfo-Systemen auf dem Bohrwagen gemacht. Mit der Einführung der Emulsionssprengstoffe wurde diese Möglichkeit wieder aufgegriffen und die Systeme Bohren und Sprengen gekoppelt. Die neue
Bohrwagengeneration kann für die Verwendung von Emulsionssprengstoffen vorbereitet werden, indem so genannte
Andockpunkte am Ende des Bohrwagens für das Sprengfahrzeug zur Verfügung gestellt werden. Durch den Bohrwagen
werden zwei oder drei Ladesysteme durchgeleitet – zwei auf der Sohle und ein Ladesystem in den Ladekorb, wobei der Ladekorb zusätzlich mit einer Schlauchrückzugsautomatik ausgerüstet wird. Diese Rückzugsautomatik
erlaubt bei konstantem Pumpvolumen mit variabler
Rückzugsgeschwindigkeit die Sprengstoffmenge
im Bohrloch zu dosieren (Bild 12).
Mit dieser Technologie können Profile mit hoher
Genauigkeit gesprengt werden. Die Belastung des
anstehenden Gebirges/Hohlraum kann dabei auf
ein Mindestmaß reduziert werden.
Abb. 12:
Bohren und Sprengen als Einheit,
andocken des Pumpfahrzeugs an den Bohrwagen.
Ausblick
Abb. 13:
Steuerstand Hochleistungsbohrwagen XE 3C.
Ausgabe 02 | 2009
Mit der neuen Bohrwagengeneration werden im
konventionellen Tunnelbau neue Maßstäbe in Bezug
auf Sicherheit, Schnelligkeit, Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit gesetzt. Dies ist ein wichtiger Schritt
zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit gegenüber den mechanischen Tunnelvortriebstechniken.
Lösen von Gestein mittels Bohr-und Sprengtechnik
stellt nach wie vor die kostengünstigste Lösung dar.
Die Flexibilität eines konventionellen Vortriebs kann
von keiner anderen Ausbruchweise übertroffen
werden. Verfügbare Optionen wie Stangenmagazine für das mechanisierte Vorbohren, Profilmessgeräte auf den Bohrwagen, Auswertungssoftware
und die Anbindung in Computernetzwerke sowie die
Vernetzung von Bohr- und Sprengtechnik eröffnen
neue Möglichkeiten für diese Vortriebstechnik (Bild
13).
44
TECHNOLOGIETRANSFER
Dipl.-Ing. Karl-Heinz Wenmohs studierte
an der Technischen Universität „Georg
Agricola“ in Bochum, Deutschland. Seine
Tätigkeit bei Atlas Copco hat er im Jahr
1970 begonnen und ist seitdem in dieser
Firma vielseitig tätig. Sein Tätigkeitsfeld
erstreckt sich über die Aufgaben eines
verkaufsberatenden Ingenieurs im Bereich Kohleabbau über die Aufgaben
eines Projectingenieurs im Tunnel- und
Bergbau. Als Projektingenieur war er für
Atlas Copco für den Tunnelausbau der Autobahnstrecke Hannover-Würzburg (120 km Tunnelbau) verantwortlich. Weitere internationale Projekte betreute er in China (Ertan Hepp) und Südafrika
(Lesotho Highlands Water Project). Des Weiteren ist er als CMTGeschäftsleiter für Deutschland sowie in leitender Funktion auch
für die Nachbarländer Österreich und Schweiz eingesetzt. Einer
weiteren Tätigkeit kommt er als Mitglied der GSC „Group for civil engineering and cement producer“, international bekannt als
„Senior Project Director Global Selected Customers“ mit der Aufgabe enge Kontakte zwischen den wichtigsten Bau- und ZementUnternehmen sowie den existierenden Kundencentern zu knüpfen
und bei der Koordination von internationalen Projekten beratend
zur Seite zu stehen.
| [email protected] |
| wwww.atlascopco.com |
Atlas Copco MCT gmbh
Langemarckstr. 35
45141 Essen | Deutschland
Tel.: +49 (0)201 - 2177 0
eMail: [email protected]
Internet: www.atlascopco.de
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Ausgabe 02 | 2009
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45
Ausgereifte Sternsiebtechnik mit Selbstreinigungsvorrichtung
D
ie deutsche Firma Backers Maschinenbau GmbH setzt auf Sternsiebtechnik und produziert seit
nun mehr 17 Jahren Sternsiebe zur Aufbereitung mineralischer und organischer Materialien. Aufgrund der langjährigen Erfahrung in diesem Bereich und der Praxis direkt beim Anwender ist es
den Backers-Ingenieuren gelungen, ihr Produktportfolio stetig zu erweitern, die Anlagen kontinuierlich
zu optimieren und das Know-How auf dem aktuellsten Stand neuster Erkenntnisse aus Forschung und
Entwicklung zu halten.
Die Sternsiebtechnik umfasst sowohl Zwei- als auch
Drei-Fraktionen-Sternsiebe bzw. Siebmaschinen. ZweiFraktionen-Sternsiebe können aus dem Inputmaterial das
Überkorn und das Feinkorn aussieben, wobei wahlweise
Gitterrost oder Vibrationsrost als ergänzende Ausstattung
integriert werden können. Das zu siebende Material wird
in dem jeweiligen Bunker des Siebtypes aufgegeben. Je
nach Material kann im Bunker zusätzlich eine Dosierschnecke eingebaut werden, um das Material noch dosierter auf das Sternsieb aufzugeben. Der Siebprozess beginnt
auf dem Sternsieb, wobei die Siebsterne in einer Richtung
drehen und das Material auflockern. Das feine Siebmaterial fällt zwischen den Sternen auf einem Sammelband,
welches das Material auf
einem Feinkornband zur
Seite fördert. Das Überkorn wird bis zum Ende
des Sternsiebes befördert
und auf ein Überkornband
gegeben, welches dann
das Überkorn nach hinten
weg transportiert. Die op- Abb. 1: Zwei-Fraktionen-Sternsieb
timalen Absiebungsgrößen
entsprechen 6/8 - 80 mm.
Die Drei-Fraktionen-Sternsiebe können aus dem Inputmaterial einmal das Überkorn, Mittelkorn und Feinkorn
aussieben. Auch bei dieser Technik lassen sich wahlweise
Gitterrost oder Vibrationsrost als Zusatz integrieren. Analog zur Zwei-Fraktionen-Siebtechnik wird das Material
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den jeweiligen Bunker des
Siebtyps aufgegeben. Anschließend wird zuerst das
Material zum Grobsieb übergeben, um das klebrige Material für das feine Siebdeck
aufzulockern. Das Mittel-/
Feinkorn wird dosiert und
Abb. 2: Drei-Fraktionen-Sternsieb
auf das Unterband gegeben, von wo es flach und dosiert auf das zweite Sternsieb
übergeben wird. Dort werden Fein- und Mittelkorn nach
dem Prinzip der Zwei-Fraktionen-Sternsiebtechnik übergeben. Auch hier liegt die optimale Absiebungsgröße bei
6/8 – 80 mm.
Bei den Drei-Fraktionen-Sternsieben wird seit Kurzem eine neuartige Reinigungsvorrichtung eingesetzt,
die deutlich zur Erhöhung der Siebleistung beiträgt. Das
Reinigungssystem ist oberhalb des Sternsiebaggregates
montiert. Der Abstand zwischen den Siebsternen und dem
Reinigungssystem ist dabei ausreichend groß, um einen
uneingeschränkten Materialfluss wahrend des Siebprozesses zu gewährleisten. Je nach Version des Systems
kann die Reinigung nach gleichem Prinzip entweder elektrisch oder hydraulisch gesteuert werden.
Über einen vorgegebenen Druck, beispielsweise 140 bar
sowie über ein definiertes Zeitfenster kann die Reinigung
automatisch oder manuell ausgelöst werden. Die dabei
zur Anwendung kommenden Reinigungskämme reinigen
die Bereiche zwischen den Siebsternen und Siebfingern.
Je nach Anwendungsfall kann das Reinigungssystem der
46
Aufteilung des Siebsternaggregates individuell angepasst
werden. Das Reinigungssystem ist dann aktiv, wenn die
Beschickung stoppt. Das Siebdeck wird vor Beginn der
Reinigung in wenigen Sekunden freigelaufen, um Material
von dem zu reinigenden Bereich zu entfernen, bevor die
eigentliche Reinigung abläuft. Die Reinigung erfolgt durch
das Herunterfahren der Siebkämme auf das laufende
Siebdeck. Durch einen leichten Druck auf die Siebfinger
erfolgt die Bereinigung von Materialrückständen, welche
seitlich über den Nabenbereich wieder dem Siebprozess
zugeführt werden. Durch anschließendes Versetzen der
Siebkämme um einen Wellenstand werden die Naben gereinigt. Die Endreinigung der gesamten Reinigungseinheit
erfolgt beim Rücklauf der Einheit in die Ausgangsposition,
entgegen der Siebsternlaufrichtung.
Alle Verfahrensschritte der Backers-Sternsiebtechnik
sind detailliert aufeinander abgestimmt und erbringen
somit hohe Siebleistungen. Generell wird die Sternsiebtechnik zum Sieben von Kornfraktionen von 8 bis zu 80 mm
eingesetzt. Hierbei erfolgt eine wirtschaftliche Absiebung
nach dem „Backers Prinzip“ Grob- vor Feinabsiebung
(Drei-Fraktionen-Siebung). Das Grobkorn wird in der ersten Siebstufe (Grobabsiebung) exakt separiert und ausgetragen. Das Unterkorn gelangt frei vom Grobkorn und
Störstoffen auf die zweite Siebstufe (Feinabsiebung). Das
Prinzip der Drei-Fraktionen-Siebung hat neben dem Vorteil
der guten Reinigung des Mittelkornes den weiteren Vorteil, dass der Siebdurchsatz des Materials gesteigert wird
und somit ein höherer Materialumsatz erzielt werden kann.
Damit einhergehend ist eine Kostenreduzierung durch die
minimale Beanspruchung der Siebsterne bzw. bei den Sekundärgeräten, wie beispielsweise Beschickungsgeräte.
Abb. 3:
Reiningungssystem - Reinigung von
oben
Abb. 4:
Reiningungssystem
ganischen Materialien geeignet. Material mit einer Kantenlänge über 250 mm wird vorab durch einen Stangenrost
ausgesondert.
Backers produziert sowohl mobile Zwei- als auch DreiFraktionen Sternsiebe. Die mobilen Drei-Fraktionen Anlagen sieben, je nachdem welcher Stern eingesetzt wird,
zuerst die grobkörnigen Bestandteile zwischen 35 und 80
mm ab. Im Anschluss an die Grobsiebung erfolgt die Absiebung der Reinfraktionen. Dieses Verfahren bietet folgende
Vorteile:
•Verschleißminderung: Das grobe Siebdeck ist mit stärkeren
Siebwellen und größeren Sternen bestückt. Dadurch wird
der Verschleiß minimiert.
•Bessere Siebleistung: Die Siebleistung des groben Siebdecks
mit 1,2 m Breite beträgt bis zu 300 Tonnen pro Stunde.
•Bessere Materialvorbereitung: Das Feinmaterial, das dem
feinen Siebdeckzugeführt wird, ist bereits durch das grobe
Siebdeck aufgelockert worden; Die Materialaufgabe bzw.
-übergabe erfolgt gleichmäßiger.
Das Siebgut, das vom Grobsieb dem feinen Siebdeck
übergeben wird, wird mittels eines schnell laufenden Förderbandes dosiert, aufgelockert und flach aufgegeben.
Dieser Prozess erhöht die Siebleistung und minimiert langstückige Materialteile beim zweiten Siebdurchgang im
Feingut.
Die Siebleistung bei der Absiebung von beispielsweise
Material mit einer Kantenlänge von 18 mm kann bis zu 200
Tonnen pro Stunde betragen. Diese Technik arbeitet optimal, wenn alle Verfahrensschritte detailliert aufeinander
abgestimmt sind. Neben dem Materialfluss sind Antrieb,
Abstreifer etc. sowie die Wartungsfreundlichkeit von großer Bedeutung. Durch die CANBUS-Steuerung kann eine
Person die Siebmaschine komplett mittels Funksteuerung
vom Bagger oder Radlader aus bedienen. Das Dreifraktionen-Sternsieb 3-mtb von Backers eignet sich besonders
zur Absiebung bindiger Bestandteile.
Die Firma Backers setzt bei den Drei-Fraktionen-Sternsieben eine neue Reinigungsvorrichtung ein. Damit können beispielsweise sowohl Lehmboden von Steinen einer
Korngröße von 18 mm als auch feuchter Kompost mit guter
Siebleistung und geringem Verschleiß getrennt werden.
Läuft das feine Siebdeck wegen Anhaftung von bindigem
Material schwer, stoppt die Bunkerzufuhr und die Reinigungsvorrichtung reinigt das Siebdeck zwischen den Ster-
Abb. 5:
Automatische oder manuelle
Zuschaltung zur Sternreinigung
Durch vielfältige Bauformen und kompakte Abmessungen
ist die Backers-Sternsiebtechnik flexibel in vielen Materialen einsetzbar. Sternsiebe von Backers sind deshalb
sowohl für die Absiebung von mineralischen als auch or-
Ausgabe 02 | 2009
Das neue Sternsieb 3-mtb von Backers.
47
nen auf der Nabe als auch in den Taschen der Siebsterne.
Einige Sekunden später wird der Siebvorgang neu gestartet.
Die Produktpalette von Backers ist umfangreich und
umfasst rad-, raupen-, radraupen- und hakenmobile Sternsiebe als auch stationäre Siebaggregate und Anlagen. Neben der Standard-Siebbreite von 1,2 Meter wird auch eine
Abb. 6 & 7:
Rotorschaufel von Backers
Übergröße von 1,8 Meter angeboten. Für gröbere Vorseparierungen werden Gitterrost oder Vibrorost als optionale
Mehrausstattung bei allen in Frage kommenden Sternsiebausführungen angeboten. Eine weitere Innovation ist die
neue Rotorschaufel von Backers, welche als Vorabscheider einsetzbar ist.
Die Entwicklung und Fertigung erfolgt anwendungsorientiert und kundennah am Produktionsstandort Twist in
Deutschland. Hier werden mobile und semimobile Zweibzw. Drei-Fraktionen-Sternsiebmaschinen hergestellt.
Desweiteren werden für den stationären Anlagenbau individuelle Sternsieblösungen und Aggregate projektbezogen entwickelt und produziert.
Backers Maschinenbau GmbH
Auf dem Bült 42
49767 Twist | Deutschland
Tel.: +49 (0)5936 - 9367 0 | Fax:+49 (0)5936 - 9367 20
Internet: www.backers.de
Ausgabe 02 | 2009
48
Bell Equipment
Geschäftsführer Kramme scheidet aus
A
uf eigenen Wunsch verlässt Geschäftsführer Ulrich Kramme (41) zum 30. Juni 2009
die deutsche Niederlassung des internationalen Muldenkipperherstellers Bell Equipment.
Kramme führte die Bell Equipment (Deutschland)
GmbH mit Hauptsitz in Alsfeld und Produktionsniederlassung in Eisenach seit Anfang 2006.
Innerhalb der erweiterten Geschäftsführung
verantwortlich für den Vertrieb und die Händlerbetreuung trug er nach Darstellung des Unternehmens maßgeblich zur starken Positionierung
von Bell in den Muldenkippermärkten Deutschlands und den angrenzenden Ländern Mittelund Osteuropas bei.
Geschäftsführer Marc Schürmann,
gleichzeitig verantwortlich für den
europäischen Bell-Vertrieb.
Geschäftführer André Krings,
Werksleiter Bell Eisenach.
Die nahtlose Übernahme der Verantwortlichkeiten durch die beiden bisherigen Co-Geschäftsführer Marc Schürmann – gleichzeitig zuständig für den gesamteuropäischen Bell-Vertrieb
– und André Krings, Werksleiter Bell Eisenach,
gewährleistet die volle Kontinuität in Vertrieb,
Serviceorganisation und allen übrigen kundenorientierten Aktivitäten.
Ausgabe 02 | 2009
49
Bell B25DN im innerbetrieblichen Transport
Leistungsriese
auf schmalen Fuß
Seit 1970 baut die Strohmaier-Gruppe im
südbadischen Grißheim bei Neuenburg
hochwertige Sande und Kiese ab. Das große Lieferprogramm und die enge Verzahnung mit weiteren Strohmaier-Betrieben
in der Region machten das Werk zu einem leistungsstarken Produktionsstandort mit rund 4000 Tonnen
Tagesausstoß Alpiner Moräne. Der Nass- und Trockenabbau auf etwa 25 ha, zahlreiche Veredelungsstufen sowie die angeschlossenen Produktionslinien erfordern dabei eine leistungsfähige innerbetriebliche Transportorganisation, in der knickgelenkte Muldenkipper mit schmaler Baubreite bereits
seit Jahren eine entscheidende Rolle spielen. Zum anstehenden schrittweisen Ersatz seiner insgesamt
vier Altfahrzeuge unterzog Strohmaier jetzt den neuen Bell B25DN einem eingehenden Praxistest, in
dem sich der derzeit einzige „Serien-Schmalspur-Großdumper“ am Markt vollauf bewährte.
Großes Produktsortiment aus Grißheim
Mit 190 Mitarbeitern ist das Werk Grißheim der größte Betrieb der international ausgerichteten Strohmaier-Gruppe. Insgesamt beschäftigt das Mitte der sechziger Jahre gegründete Familienunternehmen an vier weiteren Standorten in Südbaden, dem angrenzenden Elsass und seit Ende der Neunziger auch in der Region um die bosnische Hauptstadt Sarajewo rund
300 Mitarbeiter. Neben Mineralstoffen und Zuschlägen aus hochwertigen Sande und Kiesen liefert Strohmaier Transportbeton aus insgesamt fünf eigenen Betonwerken. Das Fertigproduktprogramm unter den Marken Grissheimer Betonwaren
und Betonia umfasst Betonsteine für Flächen und Wege, Gestaltungen im GaLaBau sowie Tief- und Hochbauprodukte zur
Wasserführung oder für Schalsteinanwendungen.
Komplettiert wird die Palette schließlich durch Trockenbaustoffe (Betone, Zementmörtel, Estriche) als Silo- oder Sackware. Im Badischen liefert Strohmaier seine Roh- und Baustoffe mit eigener Straßenflotte in den Großraum Freiburg/Basel
– ein nahegelegener Rhein-Verladeterminal erlaubt auch weitergehende Massentransporte hochwertiger Körnungen. Das
mit teils aufwändiger mechanischer Nachbehandlung auf drei vollautomatischen Linien produzierte Betonsteinsortiment
wird im deutschen Raum und bis weit ins angrenzende Ausland vermarktet.
Dumper im Zentrum der Transportkette
Entsprechend umfangreich gestaltet sich der innerbetriebliche Transport im
Werk Grißheim. Insgesamt drei Brecherlinien verarbeiten den Rohkies zu zahlreichen End- und Zwischenprodukten, die über Dosieranlagen für definierte Materialmischungen oder als Grundstoffe für die Betonproduktion per Förderband im
Werk zirkulieren. Einen Großteil davon „fahren“ jedoch seit Jahren schon insgesamt vier knickgelenkte 25-Tonnen-Muldenkipper.
Etwa die Hälfte der täglichen Dumpertransporte entfällt auf Rohmaterial aus
dem Trockenabbau und die Verfüllung der in Schichten von 40 bis 60 cm anstehenden Überdeckung. Die übrigen Fahrten leisten die Fahrzeuge der Baujahre
1992 bis 2003 zwischen den insgesamt vier Silostraßen im Werk und den knapp
700 Meter entfernten Außenlagern für Zwischen- und Endprodukte. Rund 40
Ausgabe 02 | 2009
50
Prozent der gut 4000 Tonnen Tagesleistung ziehen die
Knicklenker so aus den Produktsilos ab, deren enge Durchfahrten eigentlich für wesentlich schmalere Straßenkipper
konzipiert sind. Die Anforderungen werden hier durch die
2,95 m x 3,40 m messende Durchfahrt im Strohmaier-Nachbarbetrieb Steinenstadt definiert, wohin bei Bedarf ein
Fahrzeug zur kurzfristigen Kapazitätssteigerung entsandt
werden soll.
Die herstellerspezifische schmale Serienbaubreite 2,75
m der Altfahrzeuge entspricht gerade noch den Anforderungen in Grißheim. Bei der jetzt anstehenden schrittweisen Erneuerung der bestehenden Dumperflotte, sah sich
die Betriebsleitung mit dem Problem konfrontiert, dass
aus den Großserien der führenden Anbieter kein 25-Tonner die erforderliche Maximalabmessungen in Breite und
Höhe auch nur annähernd erreicht. Die angestrebte wirtschaftliche Lösung ohne teure projektspezifische Umbauten bei voller Beibehaltung der Ladekapazitäten und 6x6typischen
Allround-Eigenschaften
des Serien-Grundgerätes bietet ab
Werk nur Bell Equipment: das neue
Sondermodell Bell B25DN mit einer
Normal-Baubreite von 2,60 m und der
LowCab-Niedrigkabine (Gesamtbauhöhe: 3,25 Meter). Der Testtermin mit
dem zuständigen Bell-Gebietshändler
Michael Welte Baumaschinen war
schnell vereinbart – Anfang März
absolvierte der schlanke Bell eine
Testwoche unter Grißheimer Produktionsbedingungen.
Leistung ohne Abstriche
Eigentlich erst auf den zweiten
Blick erkennt man die schmale Spur
des Bell B25DN gegenüber den 2,88
m des Standardfahrzeuges. Verantwortlich dafür sind die identische
EM-Standardbereifung 23.5R25 und
der unveränderte B25D-Triebkopf mit
der Bell-LowCab-Kabine (- 200 mm
Bauhöhe), die auf gleicher Grundfläche das Bell-typische
großzügige Raumangebot für den Fahrer gewährleistet.
Schon deutlicher werden die Unterschiede an der komplett neu gezeichneten Mulde, die dank geringfügig erhöhten Bordwänden, aber verlängertem Körper bei nur 2510
mm Baubreite die gleiche Ladekapazität wie die Standardmulde bietet. Die Neukonstruktion, für die auch eine innen
angeschlagene und entsprechend schmal bauende Heckklappe vorgesehen ist, gewährleistet einen schmalspuroptimierten Lastschwerpunkt, der die zwangsläufigen Defizite im Fahren, Laden und Kippen weitgehend auffängt.
Dazu trägt auch das unveränderte Bell-Fahrwerk mit ÖlStickdämpfung vorne und Tri-Link-unterstützter Tandem-
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schwinge hinten bei, an dem lediglich die Achsen auf die
neue Spurweite gekürzt wurden.
Das modulare Baugruppen-Konzept umfasst auch den
kraftstoffeffizienten Antriebsstrang mit 205-kW-Mercedes-Benz-Turbodiesel und ZF-Ecomat-Sechsgang-Automatik, das Retarder-gestützte Bremssystem mit hohen
Sicherheitsreserven sowie die spezifisch für den DumperEinsatz entwickelten Bell-Steuerungen und -Betriebsüberwachungen mit Anbindung an das satellitengestützte
Fleetm@tic-Fuhrparkmanagement. Diese Großseriennähe
macht das Sondermodell schnell verfügbar ab dem deutschen Bell-Lieferwerk Eisenach und sichert trotz geringerer Stückzahlen wirtschaftliche Investitionskosten. Beides
favorisiert bei spezifischen Bedarfsfällen die Bell-Lösung
eindeutig gegenüber aufwändigen Sonderumbauten.
Praxistest bestanden
Dies ist auch das eindeutige
Resümee der Strohmaier-Verantwortlichen im Werk Grißheim. Unter Produktionsbedingungen harmonierte der Bell B25DN sehr gut
mit den vorhandenen 4- bis 5-m³Ladegeräten und überzeugte durch
gute Fahrleistungen auf den rund
1200 m (Trockenabbau) bis gut 3000
m (Verfüllung) langen Umläufen.
Auf den problemlosen Silodurchfahrten nahm das Fahrzeug auch
ohne montierte Heckklappe hohe
Ladechargen selbst stark fließender Körnungen auf und erfüllte damit die Hauptanforderung im Werk
vollauf.
Dabei zeigte sich der Bell B25DN auch im Verbrauch
hoch wirtschaftlich – gerade 9,2 Liter/Stunde betrug das
ausgelesene Tagesmittel. Zum Vergleich: die freilich seit
bis zu 32 000 Betriebsstunden in Grißheim arbeitenden
leistungsgleichen Altfahrzeuge kommen im Schnitt auf 12
Liter/Stunde.
51
Der Krise trotzen!
Mit diesem Motto präsentierte sich Bell
Equipment auf der Intermat 2009
„Das ist für uns die bislang erfolgreichste Intermat!“
Dieses mehr als überraschende
Resümee
zog Claude Boulet, Geschäftsführer von Bell
Frankreich, bereits zur
Halbzeit der internationalen Baumaschinenmesse
in Paris. Wenn sich darin
zwar zuallererst die endgültige Positionierung von Bell Equipment als einen der führenden Lieferanten von knickgelenkten Muldenkippern in
Frankreich und den übrigen europäischen Märkten widerspiegelt – nur wenig mehr als zehn Jahre nach Eröffnung
der ersten eigenen Niederlassung – so liegt in dieser Äußerung auch viel Optimismus für die kommenden Monate.
„Wie alle anderen Hersteller hatten wir einen schwierigen
Start in das Verkaufsjahr 2009. Entsprechend bescheiden
waren unsere Messeerwartungen. Tatsächlich aber registrierten wir ein anhaltendes und starkes Kundeninteresse
und freuten uns insbesondere über sehr konkrete Projekte
mit kurz- bis mittelfristigem Umsetzungsbedarf,“ beurteilt
Claude Boulet die viel versprechenden Aussichten für den
französischen Markt.
Für die internationale Situation gab Bell-Vorstandsvorsitzender Gary Bell eine differenziertere Einschätzung:
„Der schwache Messebesuch von Kunden aus den britischen und iberischen Märkten zeigte sehr deutlich die
sehr schwierige Situation in diesen Regionen. Dabei sehen wir für den europäischen Gesamtmarkt, wie für weite Teile unserer weltweiten Aktivitäten optimistischer. Als
echte Muldenkipper-Spezialisten sind wir nicht solch hohem Maße von der breiten Verunsicherung betroffen, die
derzeit nahezu alle Bausektoren erreicht, und können uns
ganz auf unser Segment konzentrieren. Hinzu kommt, dass
unsere weltweiten Aktivitäten sich nicht nur auf die großen entwickelten Märkte stützen, die derzeit am stärksten
unter der Krise leiden. Unser starkes Engagement in den
sogenannten Schwellenländern macht derzeit den Unterschied,“ erklärt Gary Bell.
Auf der Intermat präsentierte Bell Equipment seine
neuesten Entwicklungen in der Knicklenkertechnologie.
Neben Verbesserungen in Sicherheit, Arbeitskomfort und
Produktivität, die eine Überarbeitung der aktuellen D-Serie
bringen wird, unterstrichen gleich zwei neue Modelle den
Anspruch des Unternehmens innovative 6x6-Konzepte entlang aktueller Kundenanforderungen zu entwickeln.
Ein großes Interesse von Gewinnungs- und Erdbauexperten erfuhr der weltweit erste 45-Tonnen-Knicklenker
Bell B45D (Nutzlast: 41,0 t; Muldeninhalt: 25,0 m³ (SAE 2:1).
Mit dessen definitivem Marktstart öffnet Bell jetzt eine
neue Leistungsklasse zwischen den herkömmlichen 40Tonnern und den 50-Tonnen-6x6, wo das Bell-Flaggschiff
B50D nach wie vor die Branchenstandards setzt. Die wichtigsten Vorteile des B45D sind laut Bell hohe Sicherheitsund Standfestigkeitsreserven selbst unter härtesten Betriebsbedingungen sowie Lade- und Transportleistungen,
die exakt auf gegebene Praxisanforderungen zugeschnitten sind.
Als zweite Premiere präsentierte Bell den B25DN in
schmaler Baubreite für innerbetriebliche Transporte und
öffentliche Straßenzulassungen in Märkten mit entsprechenden Richtlinien. Auf Basis des erfolgreichen Bell B25D
ist der B25DN tatsächlich der einzige Serien-Dumper der
schmalen Bauklasse, der allen genehmigungstechnischen
und wirtschaftlichen Anforderungen der Gewinnungsindustrie entspricht. Als echter Blickfang am Bell-Stand
präsentiert unterstrich der nur 2,60 breite und in „LowCabVersion“ lediglich 3,20 m hohe 25-Tonner die praktischen
und wirtschaftlichen Vorteile des Bell-Konzepts von KleinSerien entlang kundenspezifischer Anforderungen.
Bell Equipment Deutschland GmbH
Willy-Brandt-Str. 4-6
36304 Alsfeld | Deutschland
Tel.: +49 (0)6631 - 9113 0 | Fax:+49 (0)6631 - 9113 13
Internet: www.bellequipment.de
Ausgabe 02 | 2009
52
Laserscanner ILRIS 3D-HD setzt neue Maßstäbe
für 3D-Modellierung
T
errestrische Laserscanner (TLS) finden häufig in Bergbau, Architektur und
Anlagendokumentation ihre Anwendung.
Sowohl Innen- als auch im Außenbereich
führen sie auf schnellem Weg zu genauen
und sicheren Ergebnissen. Dank hoher Wirtschaftlichkeit und Produktivität setzt der neu entwickelte
Laserscanner ILRIS 3D-HD von Optech neue Maßstäbe in Genauigkeit, Geschwindigkeit und Mobilität.
Geo-konzept erhält Auszeichnung für
ihre Sprengplanung!
Die Steinbruchs-Berufsgenossenschaft (StBG) zeichnet besonders innovative Hersteller aus, die beispielsweise die Sicherheit bei Sprengungen deutlich erhöhen
oder die Arbeitsabläufe entscheidend verbessern. Dieser Preis wird nicht jedes Jahr an Hersteller verliehen,
sondern nur, wenn herausragende Innovationen diesen
Preis auch rechtfertigen. Dieses Jahr wurde er für ihre
Sprengplanung an die geo-konzept GmbH verliehen. Die
Firma steht für exaktes Vermessen, schnelles Planen und
sicheres Kontrollieren von Großbohrlochsprengungen. Die
eingesetzten Technologien reichen vom hochgenauen terrestrischen Laserscanning über Software zur Planung und
Kontrolle bis hin zur Bohrlochvermessung und Integration
von GPS-Daten. Der Herstellerpreis 2009 der StBG wird für
die Integration aller Arbeitsabläufe, von der Planung über
die Kontrolle bis hin zur Sprengung, in einer Software verliehen. Grundlage für die Preisverleihung war die Neuentwicklung des Laserscanners ILRIS 3D-HD, welcher neue
Maßstäbe in der 3D-Modellierung präsentiert. Derartige
terrestrische Laserscanner
(TLS) werden vorwiegend im
Bergbau, in der Architektur
oder in der Anlagendokumentation eingesetzt und
finden sowohl im Innen- als
auch im Außenbereich Verwendung. Schlagendes Argument dieser Technik ist
ihr Wirtschaftlichkeit, durch
die deutlich höhere Produk-
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tivitäten erreicht werden können. Der neue Laserscanner
ILRIS 3D-HD von Optech setzt Maßstäbe in Genauigkeit,
Geschwindigkeit und Mobilität. Das neue Gerät ist hochmobil sowie extrem Widerstandsfähig und ist seit April
verfügbar.
Die Technik des ILRIS
3D-HD erfüllt aufgrund der
schnellen, genauen und mobilen Arbeitsweise höchste
Ansprüche an exakte 3D_
Modellierungen. Mit dem
neuen Laserscanner lassen
sich 3D-Modellierungsergebnisse in unterschiedlichen Anwendungsgebieten
deutlich schneller und genauer erzielen als mit den
herkömmlichen Methoden.
Derzeit wird der ILRIS 3DHD für 3D-Modellierungen,
Geomonitoring und Anlagen- bzw. Bestandsdokumentation eingesetzt. „HD“
steht dabei für „High density“ und verspricht hohe Punktdichten, womit gleichzeitig eine hohe Messgenauigkeit in
kurzer Zeit verbunden ist.
Erwähnenswerter Vorteil der neuen Scantechnik des
ILRIS 3D-HD ist die Geschwindigkeit und die Genauigkeit.
Der verbesserte Laser und die neu entwickelte Elektronik
bieten verschiedene Modi für das Scannen, so dass im
Vergleich zur herkömmlichen Technik, je nach Bedarf viermal schnellere oder doppelt so genaue Ergebnisse erzielt
werden können.
53
Der „Rapid Survey“ Modus ist vergleichbar mit den üblichen Scanverfahren, besitzt allerdings einen entscheidenden Zeitvorteil. Der ILRIS 3D-HD arbeitet, dank echter
10kHz-Wiederholrate, viermal schneller, so dass Ergebnisse in üblicher Qualität in einem Viertel der Zeit erhalten
werden.
Der „High Precision“ Modus erfüllt dagegen höchste
Ansprüche an die Genauigkeit. Der Scanner arbeitet mit
der marktüblichen Wiederholrate von 2,5 kHz, verdoppelt
aber die Messgenauigkeit. Dabei punktet der Scanner mit
konkurrenzlos niedriger Winkelauflösung (13 µrad) und
weltweit bester Strahlaufweitung (150 µrad). Die hohe Streckengenauigkeit (bis zu 3mm) verdoppelt die bisher übliche
Genauigkeit von 7 mm. Das Ergebnis: Bei der gewohnten
Scanzeit wird die doppelt so hohe Qualität erzielt.
Desweiteren sind die Laser der ILRIS-Serie sind in allen
Reichweiten uneingeschränkt augensicher!
Das effiziente Softwarepaket ist einfach zu bedienen
und bietet dennoch Möglichkeiten, die auch höchsten Ansprüchen gerecht werden. Beispielsweise sind die aktuellen Workflows für Vermessung und Georeferenzierung
bereits voll integriert und erlauben auch hier deutlich effektiveres Arbeiten.
Die bereits bekannten Optionen der ILRIS-Familie zur
Erweiterung des Systems sind auch bei der Neuheit ILRIS3D-HD berücksichtigt:
•„PanTilt“ - für Scans über 360°
•„Enhanced Range“ - für Scans bis zu 1800 m
•„Motion Compensation“ - für hochgenaue Scans aus der Bewegung. Beispielsweise von Schiffen, zur Vermessung von
Küstenlinien oder zur schnellen und effizienten Anlagendokumentation vom fahrenden Auto aus
Beteiligte Unternehmen
Integration von Mobilität und effizietem
Sotfwarepaket
Der ILRIS 3D-HD Laserscanner ist hochintegriert, extrem kompakt und portabel. Alle Bauteile liegen gut geschützt unter der robusten Außenhülle. Der Scanner ist
damit auch härtesten Anforderungen gewachsen und voll
geländetauglich.
Unter der widerstandsfähigen Hülle findet sich auch
eine digitale Farbkamera. Somit sind, ohne zusätzlichen
Aufwand, auch korrekte Farbinformation zu Ihren 3DModellen möglich. ILRIS 3D-HD bietet weiterhin die Möglichkeit, eine externe Kamera Ihrer Wahl für noch höhere
Qualität anzuschließen. Weiterer Vorteil, der Scanner lässt
sich über einen Pocket-PC bedienen, welches eine Laptopmitnahme ersetzt.
Trotz der kompakten Bauweise zur Steigerung der Mobilität erreicht der ILRIS 3D-HD eine unschlagbare Reichweite. Eine dynamische Reichweite von 3 m bis zu 1800 m
sucht am Markt Ihresgleichen. Es besteht die Möglichkeit
auch in gefährlichen Gebieten, wie etwa bei Gletscherbeobachtungen, stets in sicherem Abstand zu arbeiten.
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Die geo-konzept GmbH wurde 1992 gegründet und ist ein
zuverlässiger Partner beim Vermessen, Planen und Kontrollieren von Großbohrlochsprengungen. Die eingesetzten
Technologien reichen von hochgenauem terrestrischem
Laserscanning über angepasste Software zur Planung bis
hin zur Verarbeitung geo-referenzierter Daten. Der Einsatz
von Bohrlochsonden und große Expertise im Einsatz von
GPS-Systemen runden das Bild ab. Weitere Geschäftsfelder sind der Einsatz von präzisem GPS in der Landwirtschaft, Fernerkundung (multispektrale Luftbilderstellung
und -auswertung), mobiles GIS sowie Dienstleistungen
und Softwareentwicklung.
geo-konzept GmbH
Gut Wittenfeld
85111 Adelsberg | Deutschland
Tel.: +49 (0)8424 - 8989 0 | Fax:+49 (0)8424 - 8989 80
Internet: www.geo-konzept.de
Optech Inc aus Kanada ist Weltmarktführer für Entwicklung, Herstellung und Support hochwertiger lasergestützter Überwachungsinstrumente. Das Unternehmen bietet
Systeme zur Laservermessung für Endnutzer, luftgestützte
Systeme zur Kartografie, 3D-Modellierung, Minenüberwachung, industrielle Anlagendokumentation und Raumfahrt.
Optech Incorporated
300 Interchange Way
Vaughan, Ontario | Canada, L4K 5Z8
Tel.: +49 1 905 660 0808 | Fax:+49 1 905 660 0829
Internet: www.optech.ca
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Kapazität optimal nutzen!
Pfreundt bringt neue Dumperwaage DW-3 für knickgelenkte Muldenkipper auf den
Markt
Der Hersteller PFREUNDT plant, entwickelt und vertreibt mobile Wägesysteme einschließlich Software und Datenübertragungssysteme auf den weltweiten Märkten der Gewinnungs-, Entsorgungs- und Recyclingindustrie. Ihre Produkte zeichnen sich durch gute Qualität, hohem Nutzen und hoher Zuverlässigkeit aus. Diese Eigenschaften sind Ergebnisse ständiger
technischer Weiterentwicklung, die notwendig ist, um den wachsenden Anforderungen der Märkte und Kunden in aller
Welt gerecht zu werden.
Einen zukunftsweisenden und marktgerechten Charakter besitzt die neuentwickelte Dumperwaage DW-3 für knickgelegte Muldenkipper. Ihr Einsatz ermöglicht Kosteneinsparungen bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung. Durch kundenorientierte Forschungs- und Entwicklungsarbeit ist es der Firma
Pfreundt gelungen, eine Dumperwaage für knickgelegte Muldenkipper auf den Märkt zu
bringen, welche schon während der Beladung eines Muldenkippers das geladene Materialgewicht überprüft. Mit der Hilfe von zwei Messsensoren, die im Bereich der Hinterachse
installiert sind, wird das Materialgewicht in der Mulde direkt gemessen. Durch eine entsprechende Wägeelektronik hat der Fahrer in seiner Kabine die Möglichkeit, das beladene
Gewicht direkt über ein Display abzulesen. Gleichzeitig wird der aktuelle Beladungszustand
über zwei helle LED-Ampeln (rot/gelb/grün), die an der Außenseite des Muldenkippers installiert sind, signalisiert. Somit ist auch für den Fahrer der Beladungsmaschine jederzeit
der aktuelle Beladungszustand ersichtlich. Dieser Technologieentwicklung bedeutet eine
Aktueller Beladungszustand über
helle
LED-Ampel an der Außenseite
Steigerung der Effizienz durch Zeitersparnisse und Kostenreduzierungen, da Überladungen
des Muldenkippers
Ausgabe 02 | 2009
55
vermieden werden und die vorhandenen Kapazitäten optimal ausgenutzt werden können.
Genaue Gewichtskontrolle für optimale
Fahrzeugausnutzung
Die Dumperwaage DW-3 ist mit einem universellem
Messprinzip für nahezu alle knickgelenkten Dumper geeignet und kann bei Bedarf auch nachträglich montiert
werden. Durch ihren Einsatz werden Überlastungen der
Maschinen beim Beladen vermieden. Desweiteren bedeutet der Einsatz eines Wägesystems, welches während der
Beladung alle beteiligten Fahrer über den aktuellen Beladungszustand informiert, eine optimale Ausnutzung der
Ladekapazitäten. Darüberhinaus führt der Einsatz der neuen Wägetechnik zum Schutz der Fahrzeuganbauteile und
Reifen. Resultierend daraus ist von einer Reduzierung der
Fahrstrecken auszugehen.
Die Markteinführung der Dumperwaage DW-3 verspricht nicht zuletzt dank der kundenorientierten Beratung
des Herstellers eine Bereicherung für die Märkte der Gewinnungs-, Entsorgungs- und Recyclingindustrie, sondern
zeigt, dass sich ständige Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter in einem hohen Qualitätsstandard wiederspiegeln.
PFREUNDT GmbH
Ramsdorfer Straße 10
46354 Südlohn | Deutschland
Tel.: +49 (0)2862 - 9807 0 | Fax:+49 (0)2862 - 9807 99
eMail:[email protected]
Internet: www.pfreundt.de
www.
www.
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ADVANCED-MINING.com
.com
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Thema:
Arbeitssicherheit bei KomatsuMaschinen im Vormarsch
Nach dem Motto der Steinbruchs-Berufsgenossenschaft „Wer mehr tut wird belohnt“ hat Komatsu gemeinsam mit der StBG Sicherheitspakete für diverse Komatsu-Maschinen erarbeitet, die von der StBG
mit Prämien von bis zu 30 % der nachgewiesenen Netto-Fremdkosten gefördert werden. Der Schutz der
Kunden vor Gefahren wie Stolpern, Stürzen, Rutschen, Lärm oder Vibrationen hat für Komatsu oberste Priorität, so dass die prämierbaren Sicherheitspakete nicht nur für einzelne Maschinen erarbeitet
wurden, sondern insgesamt für vier Produktgruppen, von denen Maschinen mit Sicherheitspaketen
ausgerüstet werden können. Mit den Produktgruppen der knickgelenkten sowie starren Muldenkipper,
der Radlader und der Hydraulikbagger sind alle für die Arbeit im Steinbruch relevanten Maschinentypen prämierbar.
Kleine bauliche Veränderung mit großer
Wirkung
Um dem Maschinenführer und Wartungspersonal beim Auf- oder Abstieg
der Komatsu-Maschinen höchste Sicherheit zu bieten, verfügen die Maschinen auf beiden Seiten über treppenartige Sicherheitsaufstiege zur
Kabine. Rutschfeste Trittflächen und
stabile Handläufe an beiden Seiten des
Aufstiegs, an den Kotflügeln sowie an
beiden Seiten der Kabinentür ermöglichen sicheres Arbeiten an und auf den
Maschinen, selbst bei Nässe, Vereisung oder starker Verschmutzung der
Maschinen.
Um die Wartung der Maschine zu erleichtern und so sicher wie möglich zu
gestalten, kann die täglich vorgeschriebene Kontrolle der Flüssigkeitsstände für Motor, Getriebe und Hydraulik
Ausgabe 02 | 2009
bequem, schnell und sicher vom Boden aus durchgeführt
werden. Die dafür notwendigen Prüfungseinrichtungen
wie Peilstäbe oder Schaugläser sind leicht sichtbar bzw.
Der Aufstieg zum Fahrerhaus per Leiter stellt eine wesentliche Unfallquelle dar. Mit
der Aufstiegstreppe zum Fahrerhaus fällt diese Gefahrenquelle weg und der Aufstieg kann
sicher erfolgen.
57
zugänglich angebracht, womit das
zeitaufwändige und gefährliche
„erklettern“ der Prüfungseinrichtungen auf der Maschine entfällt.
Eine Dachreling inklusive Aufstiegsbeleuchtung macht den
Aufstieg bei schlechten Sichtverhältnissen sicherer und bietet
eine zusätzliche Griffmöglichkeit
an der Maschine. Die Aufstiegsbeleuchtung besteht aus einem
an der Dachreling montierten zusätzlichen Scheinwerfer, der den
Einstiegsbereich an der Maschine
beleuchtet.
Technischer Clou
Damit es speziell bei im Gefälle parkenden Maschinen nicht zu
ungewollten Bewegungen kommt,
bietet das automatische Bremssystem eine erhöhte Betriebssicherheit. Die beim Abstellen des
Motors automatisch verriegelnde
Parkbremse muss beim erneuten
Starten manuell entriegelt werden.
Muss eine Maschine rückwärts
bewegt werden, warnt die akustische Rückfahrwarnanlage das
Arbeitsumfeld mit einem lauten
Impuls-Ton vor der unter ungünstigen Sichtverhältnissen fahrenden
Maschine.
Darüber hinaus gewährt die am
Heck der Maschine angebrachte
Rückfahrkamera zusätzliche Sicherheit beim rückwärtigen Manövrieren der Maschine. So kann
der Maschinenführer über einen
7 Zoll großen Monitor in der Fahrerkabine in den für ihn sonst verdeckten Raum hinter der Maschine blicken.
Die serienmäßige Heckscheibenheizung mittels Heizdraht hält
die Heckscheibe frei von Beschlag
und Eis und bietet dem Fahrer
somit in der Übergangs- und kalten Jahreszeit jederzeit optimale
Sichtverhältnisse. Darüber hinaus
sind in dem Sicherheitspaket auch
klappbare und beheizte Rückspiegel enthalten. Ähnlich wie bei der
Ausgabe 02 | 2009
Der Einstiegsbereich an der Maschine wird durch
einen zusätzlichen Scheinwerfer beleuchtet.
serung der Arbeitssicherheit für
in und um die Baumaschine herum
arbeitende Personen ein wichtiger
Bestandteil der Entwicklungsbemühungen.
Komatsu
präsentiert
Innovationen
Heckscheibenheizung werden dem Fahrer
auch bei schwierigen äußeren Witterungsbedingungen optimale Sichtverhältnisse ermöglicht.
Safe SpaceCab™
Speziell für die Komatsu Hydraulikbagger
wurde das Safe SpaceCab™ entwickelt, um
den Fahrern ein Höchstmaß an Sicherheit
bei größtmöglichem Komfort zu garantieren.
Diese speziell verstärkte Kabine schützt den
Fahrer optimal und minimiert zudem den Geräuschpegel innerhalb der Kabine wodurch
sich dieser lediglich auf PKW-Niveau (69
dB(A)!) bewegt.
Komatsu ist darauf bedacht, Kundenwünsche und Marktentwicklungen mit in ihre
Entwicklungsarbeit mit einzubeziehen und
die Maschinen stetig weiterzuentwickeln.
Die dafür nötigen Informationen gehen aus
Produktbeobachtungen, der Analyse und
Auswertung von Marktinformationen und
vor allem aus Kundenbesuchen hervor. Neben der Optimierung der Arbeitsleistung aller
Komatsu-Maschinen ist die stetige Verbes-
Um dem Fahrer maximale Sicherheit zu gewährleisten,
schützt das Safe SpaceCab™ sogar bei Überschlag.
Gemeinsam mit dem französischen Distributor Komatsu France präsentierte Komatsu auf der
Intermat 2009 marktführende
Produkte und Service-Angebote.
Das fachkundige Publikum bekam
einen Einblick in die umfangreiche Produktpalette von Komatsu:
Mehr als 20 Maschinen und doppelt so viele Anbaugeräte wurden
präsentiert.
Der neu entwickelte
HM250-2 Muldenkipper
der 25 Tonnen-Klasse
Zu den technischen Innovationen gehört insbesondere der neu
entwickelte HM250-2. Mit diesem
25 Tonnen Knicklenker erweitert
Komatsu sein bestehendes Maschinenangebot in diesem Marktsegment. Neben erstklassigem
Fahrerkomfort und maximaler
Sicherheit erwartet den Kunden
eine Maschine mit hoher Fahrgeschwindigkeit und die für diese
Maschinenklasse einzigartigen,
ölgekühlten und somit verschleißfreien
Lamellenbremsen
mit
Bremsölkühlung. Außerdem verfügt die Maschine über einen
leistungsstarken ecot3 Motor, der
Leistung und Kraftstoffeffizienz
bei dabei niedrigen Abgas- und
Geräuschemissionen zu vereinen
weiß. Er stellt die Antwort auf die
stetig wachsende Nachfrage an
knickgelenkten
Muldenkippern
58
der 25-Tonnen-Klasse dar. Der neue HM250-2 lässt somit
für Komatsu auf eine verbesserte Wettbewerbssituation in
diesem Marktsegment hoffen.
Basierend auf dem bewährten Konzept des HM300-2,
bietet auch der HM250-2 hohe Fahrgeschwindigkeit und
beste Steuerbarkeit, sowie einen geringen vorderen Wendekreis. Die in dieser Maschinenklasse einzigartigen, ölgekühlten Lamellenbremsen garantieren eine hervorragende
Bremsleistung und eine lange Haltbarkeit. Der leistungsstarke ecot3-Motor SAA6D125E-5 liefert eine Leistung von
232 kW / 315 PS und erfüllt die geltenden Abgasemissionsrichtlinien EU Stufe IIIA und EPA Tier III. Durch die optimale
Harmonisierung von Einspritzung und Verbrennung, sowie
eine speziell entwickelte Verbrennungskammer sorgt dieser Motor für geringeren Kraftstoffverbrauch, niedrigere
NOx- und Rußpartikel-Emissionen sowie reduzierte Geräuschpegel.
Wie bei allen Komatsu-Maschinen sind erstklassiger
Fahrkomfort und maximale Sicherheit auch beim HM250-2
eine Selbstverständlichkeit. Das breite und geräumige
ROPS/FOPS-Fahrerhaus ermöglicht eine hervorragende
Sicht. Der luftgefederte Sitz und die hydropneumatisch
gedämpfte Fahrerkabine sorgen jederzeit für eine komfortable, ruhige und vibrationsarme Arbeitsumgebung. Der
Fahrer kann sich so voll und ganz auf den Einsatz konzentrieren und mit höchster Produktivität arbeiten.
Der neue HM250-2 ist serienmäßig mit KOMTRAX™,
dem satellitengestützten Maschineninformationssystem
von Komatsu, ausgestattet. Sobald das System aktiviert ist,
stehen dem Nutzer hilfreiche Flottenmanagement-Funktionen, wie Verfolgung des Maschinenstandorts, Motorsperre, Fahralarm und Flottenkarten, zur Verfügung. Außerdem
liefert KOMTRAX™ wertvolle Informationen über den Wartungszustand der Maschine und ermöglicht dem Besitzer
so, die Maschine rechtzeitig zu warten, bevor lange Stillstandzeiten entstehen können.
Der neu vorgestellte Radlader WA100M-6 .
Radlader WA100M-6 und Planierraupe
D65 vorgestellt
Neben dem HM250-2 gibt es mit dem neusten Radlader
der -6 Serie eine weitere Maschinenneuvorstellung. Diese Maschine wurde speziell als Antwort auf die aktuelle
Marktnachfrage in der Abfall-Recycling-Ausführung entwickelt. Sie zeichnet sich neben ihrem kippbaren Fahrerhaus, welches die tägliche Wartung erheblich vereinfacht,
vor allem durch einen noch leistungsstärkeren CommonRail-Motor aus der Komatsu-Produktion aus.
Ebenfalls neu vorgestellt wurde die neue Planierraupe
D65 mit dem innovativen Sigma-Schild, welches sich auf
der D155 bereits bestens bewährt hat. Mit diesem einzigartigen Schild werden die Planiereigenschaften der Maschine noch weiter verbessert. Gleichzeitig sorgt die patentierte Ausführung des Sigma-Schildes für eine weitere
Erhöhung von Produktivität und Effizienz.
Wartung Plus - neu und kundenorientiert
Der neu entwickelte HM250-2 Muldenkipper.
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Das kundenorientierte Konzept im Bereich der Serviceleistungen wird durch die neuen Serviceangebote von
Komatsu deutlich. Dazu zählt unter anderem das Serviceangebot „Wartung Plus“: Dieses einzigartige Angebot ermöglicht es jedem Komatsu-Kunden, seine Maschine mit
höchster Einsatzsicherheit, niedrigen Wartungskosten und
fest kalkulierbaren Einsatzkosten zu betreiben. Der hohe
Wiederverkaufswert einer mit „Wartung Plus“ betreuten Maschine ist ein weiterer Vorteil, welcher für diese
Lösung spricht. Besondere Aufmerksamkeit wird zudem
Komatsu´s exklusivem satellitengestützten MaschinenInformationssystem KOMTRAX gewidmet, welches mittlerweile bei fast allen Komatsu-Maschinen zum Standard
gehört. Mit KOMTRAX ist es dem Kunden möglich rund
um die Uhr Betriebsdaten, Standort und Zustand seiner
Maschine abzufragen. Dies erleichtert die Planung von
Wartungsarbeiten und ermöglicht die Optimierung des
Maschineneinsatzes.
59
Komatsu auch auf der DASA
im Dienst der Arbeitssicherheit vertreten
In Dortmund findet die in ihrer Art wohl einzigartige
Deutsche Arbeitsschutzausstellung (DASA) als Dauerausstellung statt. Als Ziel der Ausstellung wird formuliert:
Arbeitsschutzgedanken in die ganzheitliche Beantwortung
der Fragen von Wettbewerbsfähigkeit, Sozialverträglichkeit
und Nachhaltigkeit einzubeziehen und dafür eine überzeugende, für die Zukunft tragfähige Perspektive anzubieten.
Dabei stellt die DASA den Menschen mit seinen körperlichen, seelischen, sozialen und kulturellen Belangen in den
Mittelpunkt. Die DASA selber sieht sich als erlebnisreichen
Bildungsort. Sie informiert über die Arbeitswelt und ihren
Stellenwert in der Gesellschaft. Eingebunden in die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin wurde
die DASA 1993 eröffnet und verzeichnet seitdem ständig
steigende Besucherzahlen. Anlässlich der Weltausstellung „Expo 2000“ wurde die Fläche auf 13.000 m² erweitert
und ändert sein Bild seitdem stetig. Der schnelle Wandel in
der Arbeitswelt fordert immer wieder neue Darstellungen
sowohl für das Fachpublikum als auch für Bildungseinrichtungen und die breite Öffentlichkeit. Das Hauptaugenmerk
der Ausstellung ist auf die Sicherung zentraler menschlicher Werte wie Gesundheit, Würde, Unversehrtheit und
Teilnahme an gesellschaftlichem Leben gerichtet. Im Vordergrund steht der präventive Arbeitsschutzgedanke, der
in der Ausstellung u.a. auch über verschiedene Erlebniswelten vermittelt wird.
schutz können natürlich auch die Hersteller der Baumaschinen leisten, indem sie sich immer besser auf die Bedürfnisse der Bediener einstellen. Dies können die beiden
Komatsu Minibagger PC30MR (3440 kg, 21 kW/28,2 PS) und
PC14R (1820 kg, 11,2 kW/15,2 PS) auf der Ausstellung eindrucksvoll beweisen.
So bieten die Minibagger von Komatsu eine großzügig
dimensionierte Kabine mit viel Platz und optimaler Sicht.
Eine hohe Produktivität erreicht man nur mit entsprechend
angenehmer Arbeitsumgebung, in der sich der Fahrer über
viele Stunden wohl fühlt. Dazu tragen auch der einstellbare
Fahrersitz und ergonomisch angeordnete PPC-Bedienelemente bei. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der sichere
Auf- und Abstieg von der Maschine.
Die beiden Minibagger von Komatsu sind seit 2003 Teil
der Ausstellung „Mehr Sicherheit am Bau“. Auf Grund der
besonderen Ausstattung, Kurzheck in Verbindung mit optimaler Rundumsicht als Voraussetzung für maximale Sicherheit, sind sie bestens dazu geeignet, zukunftsweisende Lösungen bei der Vermittlung moderner und humaner
Arbeitswelten aufzuzeigen. Die sehr interessante Ausstellung ist außer Montag täglich geöffnet und auf jeden Fall
einen Besuch wert.
Zwei Minibagger von Komatsu zur praktischen Vorführung in Dauerausstellung
Eine der vielen Ausstellungsrubriken der DASA ist die
Rubrik „Mehr Sicherheit am Bau“. Die Entwicklung von
Technik am Bau hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht und somit den Menschen erheblich entlastet. Aber der Umgang mit der hochentwickelten Technik
will gelernt sein, auch mögliche Gefahren in diesem Zusammenhang müssen beachtet werden. So gibt es z. B. ein
Schild, welches ausdrücklich das Betreten der Baustelle
erwünscht, aber nur in einem Bereich, der genügend abgesichert ist.
Mit verschiedenen Sonderausstellungen werden aktuelle Themen aufgegriffen, wie z.B. der moderne Tiefbau.
Hier stehen Bagger, Lader und Spezialmaschinen des Erdbaus im Mittelpunkt. Praktische Vorführungen der Baumaschinen gehen einher mit Erläuterungen über den sicheren
Umgang damit. Einen wesentlichen Beitrag zum Arbeits-
Ausgabe 02 | 2009
In die Ausstellung
fest integriert und für
praktische Vorführungen bestens geeignet: die Minibagger von Komatsu.
Komatsu Hanomag GmbH
Hanomagstrasse 9
30449 Hannover | Deutschland
Tel.: +49 (0)511 - 4509 0
Internet: www.komatsu-kohag.com
60
www.
www.
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ADVANCED-MINING.com
.com
61
RWE:
Neuer Bandsammelpunkt im Tagebau Inden fertiggestellt!
• 100 Millionen-Investment sichert Arbeitsplätze im Tagebau und Kraftwerk
• Umfangreiche Immissionsschutzmaßnahmen umgesetzt
Der fünfte und somit letzte Förderweg des neuen
Bandsammelpunktes im Tagebau Inden wurde heute in
Betrieb genommen. Rund 20 Millionen Tonnen Kohle und 80
Millionen Kubikmeter Kies, Löß und Abraum transportieren
die insgesamt 45 Kilometer langen Bandanlagen des Tagebaus Inden pro Jahr. Gezielt und bedarfsgerecht gesteuert
werden diese Mengen über den Bandsammelpunkt mit
Hilfe der ebenfalls neu errichteten Betriebsüberwachung.
Diese ist mit modernster Elektro- und Prozessleittechnik
ausgestattet. Insgesamt hat RWE Power 100 Millionen
Euro für den Bau des neuen Bandsammelpunktes und die
dazugehörigen Infrastrukturmaßnahmen investiert.
„Unsere Experten im Tagebau und die beauftragten Firmen haben hervorragende Arbeit geleistet. Alle Umschlüsse und technischen Modernisierungen mussten während
des laufenden Produktionsbetriebes vorgenommen und
gleichzeitig die Kohleversorgung des Kraftwerks Weisweiler sichergestellt werden“, freut sich Arthur Oster, Leiter
des Tagebaus Inden, über das erfolgreich abgeschlossene
Projekt. Mit dem neuen Bandsammelpunkt, so Oster weiter, werde der Zugang zu 500 Millionen Tonnen Braunkohle und damit drei Prozent der
jährlichen deutschen Stromerzeugung über
das Jahr 2030 hinaus gesichert. Gleiches gelte auch für die Arbeitsplätze im Tagebau und
Kraftwerk Weisweiler. „Besonders erfreulich
ist auch, dass es während der gesamten Bauphase, in der täglich bis zu 500 Menschen auf
der Baustelle tätig waren, zu keinem Arbeitsunfall kam“, erklärt der Tagebauchef.
Die Arbeiten zur Errichtung des neuen Bandsammelpunktes starteten im Oktober 2007. Zuvor wurde eine
50.000 Quadratmeter große Betonplatte gegossen. 100.000
Kubikmeter Erde mussten hierfür ausgehoben, 20.000 Kubikmeter Beton und 700 Tonnen Stahl verarbeitet werden.
Der erste Förderweg ging im Juni 2008 in Betrieb. Zug um
Zug wurden dann die weiteren Bandanlagen umgeschlossen. Für die Stromver-sorgung des Bandsammelpunktes
musste eine vier Kilometer lange 110 kV-Leitung mit zwölf
rund 30 Meter hohen Masten neu errichtet werden.
Mit dem Bandsammelpunkt hat RWE Power den Immissionsschutz für die Zukunft neu ausgerichtet. Eingesetzt
werden unter anderem sogenannte Untergurtbedüsungen
und Gurtintensivreinigungen, Wenderegner und Hochmastregner. Des Weiteren wurde ein großer Teil der Flächen im
Bereich des Bandsammelpunktes befestigt. Diese werden
nunmehr von einer Spezialkehrmaschine gereinigt. Zudem
wurde eine neue Sprühgalerie am Tagebaurand in Betrieb
genommen.
RWE Power Aktiengesellschaft
Internet: www.rwe.com
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62
Kleemann GmbH
Leistungsfähig und flexibel!
Kleemann stellt zusammen mit Wirtgen France seine mobilen Prallbrecheranlagen
MOBIREX MR 130 Z und MOBIREX MR 100 Z vor.
B
eide Anlagen vereinen ein durchdachtes und funktionales Maschinendesign mit robuster
Bauweise und ökonomischen Betrieb – bei gleichzeitig enormer Leistungsfähigkeit. Außerdem
ermöglichen sie mit der optionalen, großzügig dimensionierten Siebanlage die Herstellung eines definierten
Endkorns in einem Arbeitsgang.
Dabei überzeugen die MOBIREX MR 100 Z und die MOBIREX MR 130 Z durch eine Reihe durchdachter Merkmale:
Um eine optimale Beschickung zu ermöglichen, bestehen
die Aufgabeeinheiten aus Trichtern aus verschleißfestem
Stahl, deren Wände für den Transport hydraulisch klappbar
sind, und Vibrationsaufgaberinnen, die durch frequenzgeregelte elektrische Motoren angetrieben werden. Gleich
danach fügen sich große unabhängig schwingende Doppeldecker-Schwerstücksiebe an, die für eine effektive Vorabsiebung des Aufgabematerials sorgen. Außerdem wird
so das Material, welches schon die erforderliche Größe
hat, über einen Bypass um den Brecher herum direkt auf
die Vibrationsabzugsrinnen geleitet. Dies erhöht nicht nur
die Qualität des Endprodukts, sondern auch die Effizienz
des Brechers. Die Vibrationsabzugsrinnen selbst sind mit
verschleißfestem Stahl (Hardox) ausgekleidet und fördern
Ausgabe 02 | 2009
das Material gleichmäßig und schonend auf die großzügig
dimensionierten Austragsbänder. So wird der Verschleiß
an den Austragsbänder erheblich gemindert und somit die
Gesamtverfügbarkeit der Anlagen erhöht. Dazu kommen
auf beiden Anlagen Brecher der Baureihe SHB zum Einsatz, die sich durch ihre besonders schwere und robuste
Bauweise auszeichnen.
Kleemann MOBIREX MR130Z
Flexibel einsetzbar und äußerst leistungsfähig:
Bis zu 400 t/h Aufgabeleistung, sehr gut geeignet für
Kalkstein- oder Recyclinganwendungen.
63
Die MOBIREX MR 100 Z überzeugt durch ihren einfachen Transport, kurze Rüstzeiten und die hohe Leistung bei
vergleichsweise geringem Anlagengewicht. Zusammen
mit ihrem effizienten Antrieb ermöglicht sie ein sehr wirtschaftliches Brechen auch bei kleineren Mengen.
Die MOBIREX MR 130 Z verfügt über eine Brechereinlauföffnung von 1300 mm x 900 mm und ermöglicht eine
Aufgabeleistung von bis zu 400 t/h. Insgesamt überzeugt
die MOBIREX MR 130 Z durch ihre flexible Einsetzbarkeit.
Kalkstein, armierter Beton, Ziegel und Asphalt verarbeitet
sie mit Ihrem hydraulisch angetriebenen Prallbrecher zu
hochwertigen Endkörnungen.
Die Kleemann GmbH ist ein Unternehmen der Wirtgen
Group, einem expandierenden, international tätigen Unternehmensverbund der Baumaschinenindustrie. Zu ihm
gehören die vier renommierten Marken Wirtgen, Vögele,
Hamm und Kleemann mit ihren Stammwerken in Deutschland sowie lokale Produktionsstätten in den USA, Brasilien
und China. Die weltweite Kundenbetreuung erfolgt durch
55 eigene Vertriebs- und Servicegesellschaften.
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Kleemann MOBIREX MR100Z
Wirtschaftliches Brechen auch bei kleineren Mengen.
Die MOBIREX MR 100 Z überzeugt durch einfachen
Transport bei gleichzeitig hoher Leistungsfähigkeit.
WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:
Kleemann GmbH
Mark Hezinger
Hildebrandstr. 18
73035 Göppingen | Deutschland
Tel.: +49 (0) 7161 20 62 09
Fax: +49 (0) 7161 20 61 00
Internet: www.kleemann.info
64
LIEBHERR
Neue Raupenbagger-Baureihe von LIEBHERR
E
inen neuen Standard für Geräte in der Größenklasse
von 21 bis 28 Tonnen präsentierte Liebherr mit der
Generation 6 die neue Baureihe der Raupenbagger
Die neue Raupenbaggergeneration umfasst drei verschiedenen
Typen:
Der R 906 Litronic mit einem Einsatzgewicht von 21,7 bis 23,3
Tonnen, der R 916 Litronic (23,7 - 26,4 t) und der R 926 Litronic
(25,7 - 27,1 t) – jeweils abhängig von der individuellen Ausstattung.
Alle drei Modelle sind jeweils mit einem Vierzylinder Liebherr-Baumaschinenmotor ausgestattet. Die
Motorleistungen betragen für den R 906 Litronic
105 kW / 143 PS, für den R 916 Litronic
115 kW / 157 PS und für den R926 Litronic
130 kW / 177 PS.
Die Motoren erfüllen die international geltenden Abgasvorschriften (Stufe IIIA / Tier 3).
Das Motormanagement mit Systemintegration über CAN-Bus sorgt durch weniger Drehzahlvariation für optimierten
Kraftstoffverbrauch und bessere
Leistungsausnutzung.
Der Liebherr R 916 Litronic, der neuen Raupenbaggergeneration.
Ausgabe 02 | 2009
65
Um den unterschiedlichen Markt- und
Kundenbedürfnissen gerecht zu werden,
ist jedes der drei neuen Raupenbaggermodelle in den Versionen „Classic“ und
„Advanced“ erhältlich. Die ClassicVersionen sind für klassische Erdbewegungsarbeiten konzipiert, während die
Advanced-Versionen mit noch weitergehenden innovativen Liebherr-Technologien ausgerüstet sind und somit
extrem leistungsfähige „Full-Option“Produkte darstellen. Deshalb sind die
Advanced-Versionen der Generation
6 - Bagger universell einsetzbar. Deren
enorme Leistungsfähigkeit wirkt sich
nicht nur bei Erd¬bewegungsarbeiten
aus, sondern auch in der Gewinnung, bei
Böschungsarbeiten, in Industrieapplikationen oder auf Abbruchbaustellen.
Bei modernen Hydraulikbaggern
verlangt die hohe Anzahl der hydraulischen Verbraucher, von denen oft drei
oder mehr Funktionen synchron oder
teilsynchron genutzt werden, technisch
hochwertige und ausgereifte Systeme.
Deshalb sind alle Raupenbagger der
Generation 6 mit dem neu entwickelten
„Positive Control“-Hydrauliksystem mit
entsprechender Steuerungslogik ausgestattet.
Zwei voneinander unabhängige hydraulische
Kreise ermöglichen eine sinnvolle Ansteuerung
der Komponenten insbesondere bei überlagerten Bewegungen, um den benötigten Volumenstrom ausreichend schnell und bei optimaler
Energienutzung zur Verfügung zu stellen. Maximale Geschwindigkeiten von Einzelbewegungen
werden durch Summieren der Pumpenkreisläufe erreicht.
So bietet das Liebherr „Positive Control“Hydrauliksystem Leistungsvorteile bei überlagerten Bewegungen, wie z.B. Planierarbeiten,
sowie bei Geradeaus- und Kurvenfahrt. Bei der
Advanced-Version sorgt der höhere Betriebsdruck zusätzlich für höhere Zug-, Reiß-, und
Losbrechkräfte.
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66
Ponton-Großbagger von Liebherr in Bremerhaven in Betrieb
genommen
Anfang des Jahres hat die Möbius Bau-Aktiengesellschaft in Bremerhaven einen neuen Liebherr-Großbagger P 995 Litronic in Betrieb genommen. Der ca. 360 Tonnen schwere
Pontonbagger ist auf dem Stelzenponton MP 40 installiert. Im Rahmen einer kleinen Feierstunde wurde die Schiffstaufe von Firmenchef Werner Möbius vorgenommen. Mit dieser
Flottenerweiterung ist Möbius bestens aufgestellt, um sich neuen Herausforderungen im
Wasserbau, besonders in Nordeuropa zu stellen.
Der MP 40 ist ein völlig neu konzipierter Stelzenponton von 60 m Länge, 18 m Breite und
4 m Seitenhöhe. Der installierte P 995 Litronic ist bereits das zweite Großgerät dieses Typs
in der Maschinenflotte der Firma Möbius. Bereits seit dem Jahr 2004 bewährt sich ein P
995 Litronic als ökonomisches und besonders leistungsfähiges Ladegerät im Wasserbau.
Der Liebherr P 995 Litronic im Einsatz.
Als erste Bewährungsprobe ist ein Einsatz im geplanten Jade-WeserPort in Wilhelmshaven vorgesehen. In diesem für Deutschland einzigartigen Wasserbauprojekt müssen innerhalb von etwa zwei Jahren 4.000.000
m³ schwer lösbarer „Lauenburger Ton“ gebaggert werden. Aufgrund seiner
enormen Grabkräfte und seiner beeindruckend schnellen Zykluszeiten ist
der MP 40 mit dem P 995 Litronic prädestiniert für diese Aufgabe.
Der P 995 Litronic wird von einem 1.600 kW / 2.140 PS starken MTU-Dieselmotor angetrieben. Die längste Arbeitsausrüstung des MP 40 besteht aus
einem 16 m langen Monoblockausleger, einem 11 m Löffelstiel und einem 11
m³ fassenden Tieflöffel. Mit dieser Ausrüstungskombination werden maximale Grabtiefen bis 22,5 m erreicht. Die Reißkraft beträgt 657 kN, die Losbrechkraft 774 kN.
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Liebherr-International Deutschland GmbH
Hans-Liebherr-Strasse 45
88400 Biberach an der Riss | Deutschland
Tel.: +49 (0)7351 - 41 0
Fax.: +49 (0)7351 - 41 2650
Internet: www.liebherr.com
67
VERANSTALTUNGEN
Weiterbildungsstudiengang
Rohstoffversorgungstechnik
Anmeldeschluss: Juli 2009
Master of Science.
Berufsbegleitend.
Bundesweit.
Hoher Praxisbezug.
Intensive
Betreuung.
Modularer Aufbau.
Flexibel durch
eLearning.
Qualifizieren Sie sich für neue
Herausforderungen in
Management und Technik im
Bereich Mineralische Rohstoffe
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VERANSTALTUNGEN
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ENERGIE und
ROHSTOFFE
2009
Sicherung der Energieund Rohstoffversorgung
DMV
Deutscher
Markscheider-Verein e.V.
IGMC
Institut für Geotechnik und
Markscheidewesen, TU Clausthal
9. - 12. September 2009, Goslar
Ausgabe 02 | 2009
69
VERANSTALTUNGEN
„Energie und Rohstoffe 2009“
Sicherung der Energie- und Rohstoffversorgung
vom 09- bis 12. September 2009 in Goslar
U
nter der Schirmherrschaft des Niedersächsischen Ministerpräsidenten, Herrn
Christian Wulff, findet vom 9.-12. September 2009 die wissenschaftliche Tagung
Energie und Rohstoffe 2009 - Sicherung der Energie- und Rohstoffversorgung - in
Goslar statt. Veranstalter – in Kooperation mit dem Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (efzn) - sind das Institut für Geotechnik und Markscheidewesen (IGMC)
der Technischen Universität Clausthal und der Deutsche Markscheider-Verein
(DMV). Die Tagung wird von einem 14-köpfigen Beirat aus der Industrie, von Bundesund Landesämtern und Hochschulen unterstützt und begleitet.
In 47 Fachvorträgen werden die folgenden Schwerpunkte behandelt:
• die untertägige Speicherung von CO2
• die Gewinnung und Nutzung geothermischer Energie
• die untertägige Zwischenspeicherung von Energie und Energierohstoffen
• die Gewinnung und Nutzung von Methan- und Grubengas
• die Endlagerung radioaktiver Abfallstoffe
• die Aufsuchung und Modellierung von Rohstofflagerstätten sowie die Planung ihrer wirtschaftlichen und umweltverträglichen Nutzung
• die Entwicklung und Anwendung moderner Verfahren der Geoinformatik und Satellitenfernerkundung zur ressourcen- und
umweltschonenden Energie- und Rohstoffgewinnung
• europäische und bundesdeutsche Strategien zur nachhaltigen Sicherstellung einer wirtschaftlichen Versorgung mit Energie
und Rohstoffen
Zusätzlich findet in 9 „Werkstattgesprächen“ (moderierte Kleingruppenveranstaltungen mit Impulsreferat) eine Auseinandersetzung mit speziellen und aktuellen Themen statt. Abendveranstaltungen, ein Rahmenprogramm und eine
Abschlussexkursion runden diese Veranstaltung ab. Der Beirat der Tagung „Energie und Rohstoffe 2009“ besteht aus:
• Prof. Dr.-Ing. H.-P. Beck, Vorstandsvorsitzender EFZN Energie Forschungszentrum Niedersachsen
• Dipl.-Ing. J. Eikhoff, Vorstand RAG Aktiengesellschaft
• Dr.-Ing. K. Freytag, Präsident des LBGR Brandenburg
• Dipl.-Ing. G. Grimmig, Vorstand K+S Aktiengesellschaft
• Dipl.-Ing. M. Hartung, Vorstand RWE Power AG und Vorstandsvorsitzender VRB (Vereinigung Rohstoffe und Bergbau e.V.)
• Prof. Dr. H.-J. Kümpel, Präsident der BGR
• MinR Dr. U. Kullmann, Referatsleiter BMWi, Referat III B5 Bergrecht
• Dipl.-Ing. L. Lohff, Präsident des LBEG Niedersachsen
• Prof. Dr.-Ing. K.-D. Maubach, Vorsitzender des Vorstands EON Energie AG
• Dipl.-Ing. A. Möhring, Geschäftsführer GDF Suez E&P Deutschland GmbH
• Dr.-Ing. T. Neuber, Vorstand EWE Aktiengesellschaft
• Prof. Dr. K.-J. Röhlig, Institut für Endlagerforschung, TU Clausthal
• RA Dr. M. Schlotmann, Geschäftsführer Bundesverband Keramische Rohstoffe e.V.
• Dr.-Ing. H. Zeiß, Vorstand Vattenfall Europe Mining
Einzelheiten und Anmeldung unter:
www.ENERGIE-UND-ROHSTOFFE.org
Ausgabe 02 | 2009
DMV
ENERGIE und
ROHSTOFFE
2009
Deutscher
IGMC
70
VERANSTALTUNGEN
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Radarinterferometrie
zur Erfassung von
B o de n b e we g u n g en
08. September 2009 in Goslar
www.ENERGIE-UND-ROHSTOFFE.org/
2009/anmeldung_und_information.php
ENERGIE und
ROHSTOFFE
2009
DMV
Deutscher
IGMC
8. September 2009, Goslar
Ausgabe 02 | 2009
71
VERANSTALTUNGEN
Radarinterferometrie
zur Erfassung von
B o d e n b e we g u n gen
08. September 2009 in Goslar
Das neue Messverfahren für die Energie-und Rohstofndustrie
Workshop Radarinterferometrie
Vortragende
Die satellitengestützte Radarinterferometrie konnte in den
letzten Jahren aus rein wissenschaftlichen Anwendungen
zu einem zuverlässigen Verfahren entwickelt werden, mit
dem Deformationen der Erdoberfläche im Zentimeter- und
Millimeterbereich gemessen werden können. Die Qualität
und Zuverlässigkeit der Daten und Auswertemethoden
wurde verbessert und erweitert, so dass die Verfahren
z. B. auch in der Rohstoffindustrie erfolgreich eingesetzt
werden konnten. Nicht zuletzt durch die neuen hochauflösenden Sensoren, wie z. B. TerraSAR-X mit einer Bodenauflösung von unter 3 m und einer zeitlichen Wiederkehrrate von 11 Tagen, wird die Radarinterferometrie für das
Bodenbewegungsmonitoring interessant. Der Workshop
richtet sich vornehmlich an Entscheidungsträger und potentielle Anwender in der Industrie und in Behörden. Spezielle Vorkenntnisse sind nicht erforderlich. Es werden die
Grundlagen der Radarfernerkundung und der radarinterferometrischen Auswertemethoden erläutert. Möglichkeiten und Grenzen der Radarinterferometrie zur Erfassung
von Bodenbewegungen werden grundlegend und anhand
von praktischen Beispielen dargestellt. Eingegangen wird
im Speziellen auf die Mehrdeutigkeit der Messgröße, auf
Fehlereinflüsse und die Möglichkeiten ihrer Kompensation. Die Besonderheiten unterschiedlicher Sensoren und
Wellenlängen hinsichtlich der Erfassung und Analyse
großflächiger bzw. kleinräumiger sowie schneller bzw.
langsamer Bodenbewegungen werden erörtert. Darüber
hinaus werden der Einsatz von Radarreflektoren, erweiterte Auswerteverfahren, wie z. B. die Berücksichtigung
von Bewegungsmodellen und die Validierung (mit Nivellements) erläutert. Die Weiterverarbeitung der Ergebnisse radarinterferometrischer Messungen wird anhand der
Verknüpfung von Ergebnissen der differentiellen Synthetic
Aperture Radar Interferometry (dInSAR) und Persistent
Scatterer Interferometry (PSI) sowie beim Einsatz speziell
entwickelter, GISgestützter Analysewerkzeuge gezeigt.
Prof. Uwe Sörgel ist Juniorprofessor für Radarfernerkundung am Institut für Photogrammetrie und Geoinformation
der Leibniz Universität Hannover. Seine Forschungsinteressen liegen in der Analyse hoch aufgelöster SAR-Daten
zur Objekt- und Mustererkennung, SAR-Interferometrie
und Fusion unterschiedlicher bildhafter Sensordaten.
Dr. Michael Eineder ist Abteilungsleiter der Organisationseinheit SAR-Signalverarbeitung (MF-SV) am Institut
für Methodik der Fernerkundung (IMF) des Deutschen
Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) in Oberpfaffenhofen. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der
Entwicklung von Algorithmen für die digitale Signalverarbeitung für SAR und SAR-Interferometrie.
Dr. Tazio Strozzi ist Physiker und Mitarbeiter der Schweizer Firma GAMMA Remote Sensing AG, einem Dienstleister und Softwareanbieter im Bereich der Radarfernerkundung. Seine Hauptarbeitsfelder sind SAR-Interferometrie
und PSI zur Bestimmmung von Bodenbewegungen (Subsidenz, Hangrutschungen, Gletscherfließen) sowie Feldexperimente mit terrestrischen Radarinterferometern und
Scatterometern.
Einzelheiten und Anmeldung unter:
Ansprechpartner:
Dr. Steffen Knospe
Telefon: +49 (0) 53 23 72-27 94
DMV
ENERGIE und
ROHSTOFFE
2009
Deutscher
IGMC
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VERANSTALTUNGEN
09
ff
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Stochastic Resource
Modelling and Mine
Planning Optimization
September 7 and 8 , 2009
in Goslar
th
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ENERGIE und
ROHSTOFFE
2009
DMV
Deutscher
IGMC
September 7 th and 8 th, 2009 in Goslar
Ausgabe 02 | 2009
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VERANSTALTUNGEN
Stochastic Resource
Modern
geostatistics and optimization
tools for the mining industry
Participants will:
Discover how and why risk-based models create value
and opportunities
Understand how to quantify and utilize grade/ tonnage/metal uncertainty and variability
•Learn about new efficient simulation methods for modeling
ore bodies and how to utilize the results in a diversity of mining applications
•Understand how to use quantified ore body risk in ore reserve estimation, mine planning and design, and mineral project
valuation
•Learn from actual industry examples and diverse applications
•Participate in hands-on computer workshops using real case
studies
The final stage of the course is a series of computer workshops, and introduces to participants new powerful public domain software (SGeMS). Data and software remains
with the participants.
Content and Objectives
Growing volatility and uncertainty in global markets highlight the need to focus now, more than ever, on new technologies that can add significant value to mine plans and
evaluations.
This two-day course presents the new generation of applied technologies integrating conditional simulation methods for reserve risk management with new risk-based
mine-planning optimization, leading to improved cash flow
assessments. Emphasis is placed on the downstream applications pertinent to the feasibility, design, development
and planning stages of mining ventures, as well as in the
financial optimization of relevant aspects of operations
and production.
Computer workshops introduce participants to the prac-
Ausgabe 02 | 2009
Modelling and Mine
Planning Optimization
September 7th and 8th, 2009
in Goslar
tical aspects of the technologies taught in lectures. New
public domain software with graphic capabilities is introduced.
Instructor
Roussos Dimitrakopoulos is currently Professor and the
Canada Research Chair in Sustainable Mineral Resource
Development and Optimization under Uncertainty – BHP
Billiton, and Director of the COSMO Laboratory, McGill
University, Montreal, Canada. Previously he was Professor
and Director of the Bryan Research Centre, University of
Queensland, Australia. He holds a PhD in Geostatistics from
Ecole Polytechnique, Montreal, and a MSc from the University of Alberta, Edmonton. He has been working in orebody
risk analysis since 1983 and the last decade on risk-based
optimization in open pit mine design. Roussos has been Senior Geostatistician with Newmont Mining Co., Denver, and
Senior Consultant with Geostat Systems Int. He has taught
short courses and worked in Australia, North America, South
America, Europe, the Middle East, South Africa and Japan.
(http://people.mcgill.ca/roussos.dimitrakopoulos/)
Information and Registration:
Contact-person:
Dr. Steffen Knospe
Telefon: +49 (0) 53 23 72-27 94
DMV
ENERGIE und
ROHSTOFFE
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Deutscher
IGMC
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VERANSTALTUNGEN
2009
DER AMS-VERANSTALTUNGSKALENDER
Juli 2009
Geologie 2009 (COG). Fachtagung für Angewandte
08 Jul 2009 Computerorientierte
Geologie im Rahmen der AGIT
Salzburg
www.agit.at/cog
28 - 30 Jul 2009 CGE09 — COAL-GEN Europe 2009
Warschau, Polen
www.cge09.events.pennnet.com
12 - 16 Jul 2009 15. Tagung Festkörperanalytik
Chemnitz
www.tu-chemnitz.de/physik/AFKO/
FKA15/
26 - 29 Jul 2009 GOLD 2009
Heidelberg
www.gold2009.org
Kalgoorie, Australia
www.diggersndealers.com.au
August 2009
03 - 05 Aug 2009 Diggers & Dealers Mining Forum 2009
- 2009 — International Workshop on "Winning Strategies to Revita- Mangalore, Indien
08 - 09 Aug 2009 WSRMS
lize the Mineral Sector"
www.nitk.ac.in
17 - 19 Aug 2009 Seventh International Mining Geology Conference 2009
Perth, Australien
www.ausimm.com.au/simgc2009
23 - 26 Aug 2009 48th Annual Conference of Metallurgists Nickel-Cobalt 2009
Sudbury, Ontario (Canada) www.metsoc.org
September 2009
07 - 08 Sep 2009 Stochastic resource modelling and mine planning optimization
Clausthal-Zellerfeld
www.igmc.tu-clausthal.de
Goslar
www.energie-und-rohstoffe.org
/2009/workshop_radar.html
International Symposium on Environmental Geotechnology and Sustai07 - 11 Sep 2009 10th
nable Development
Bochum
www.iseg2009.tfh-bochum.de
Energie und Rohstoffe 2009 - Sicherung der Energie- und Rohstoffversor09 - 12 Sep 2009 gung
Goslar
www.energie-und-rohstoffe.org
10 - 15 Sep 2009 NordBau 2009
Neumünster, Holstenhallen www.nordbau.de
9 - 9th International Conference on Rock Fragmentation by
13 - 17 Sep 2009 FRAGBLAST
Blasting
Granada, Spanien
www.fragblast.org
Twin World Congress - Resource Management and Technology for
14 - 16 Sep 2009 R'09
Material and Energy Efficiency
Davos (Switzerland)
www.r2009.org
14 - 18 Sep 2009 Extemin - Convention Minera 2009
Arequipa, Peru
www.convencionminera.com
15 - 17 Sep 2009 Water in Mining 2009 (WIM 2009)
Perth, Australien
www.ausimm.com.au/wim2009
Central Asia - 15th International Exhibition for the Mining and
16 - 18 Sep 2009 MiningWorld
Processing of Metals and Minerals
Almaty, Kazakhstan
www.miningworld-events.com
20 - 23 Sep 2009 HMC 2009 — 7th Heavy Minerals Conference
Drakensberg, Südafrika
www.saimm.co.za/events/0909hmc
21 - 25 Sep 2009 Clays, clay minerals and layered materials
Moskau, Russische
Föderation
www.cmlm2009.ru
22 - 24 Sep 2009 Intergeo 2009
Karlsruhe
www.intergeo.de
22 - 24 Sep 2009 Mining & Energy NSW
Muswellbrook, New South
Wales, Australien
www.miningandenergynsw.com.au
Santiago (Chile)
www.enviromine2009.com
08 Sep 2009 Radarinterferometrie zur Erfassung von Bodenbewegungen
30 Sep - 02 Oct 2009 EnviroMine 2009
Ausgabe 02 | 2009
75
VERANSTALTUNGEN
2009
DER AMS-VERANSTALTUNGSKALENDER
Oktober 2009
05 - 07 Oct 2009 International Conference on Non-linearities and Upscaling in Porous Media
Stuttgart
www.nupus.uni-stuttgart.de/index.p
hp?module=events&file=stuttgart
06 – 08 Oct 2009 MiningWorld Uzbekistan
Tashkent, Uzbekistan
www.miningworld-uzbekistan.com
12 - 15 Oct 2009 ConMex 2009 Middle East
Sharijah, UAE
www.conmex.ae
14 - 17 Oct 2009 Mining Indonesia
Jakarta, Indonesia
www.pamerindo.com/2009/mining
16 - 18 Oct 2009 Tag der Steine in der Stadt
Berlin
www.geo.tu-berlin.de/steine-inder-stadt/tag_der_steine_in_der_
stadt
19 - 23 Oct 2009 IMWC — International Mine Water Conference
Pretoria, Südafrika
www.wisa.org.za/minewater2009.
htm
20 - 22 Oct 2009 CHINA MINING Congress & Expo 2009
Tianjin, China
www.china-mining.com
27 - 29 Oct 2009 Mining & Energy SA
Adelaide, South Australia,
Australien
www.miningandenergysa.com.au
27 - 30 Oct 2009 China Coal and Mining Expo 2009
Beijing, China
www.chinaminingcoal.com
Beijing, China
www.china-mining.com
Essen
www.gvst.de
10 - 12 Nov 2009 Stainless Steel World Conference & Exhibition 2009
Maastricht (Netherlands)
www.stainless-steel-world.net
10 - 13 Nov 2009 Metal-Expo 2009
Moscow (Russia)
www.metal-expo.com
17 - 19 Nov 2009 Geothermiekongress 2009
Bochum
www.geothermie.de
01 - 03 Dec 2009 STUVA Tagung 2009
Hamburg
www.stuva.de
02 - 05 Dec 2009 EuroMold 2009
Frankfurt
www.euromold.com
10 - 13 Dec 2009 ENERGY INDIA, MDA INDIA, CeMAT INDIA, Industrial Automation INDIA
Mumbai (India)
www.cemat-india.com
November 2009
10 - 12 Nov 2009 China Mining 2009
10 Nov 2009 Steinkohlentag 2009
Dezember 2009
Ausgabe 02 | 2009
76
STELLENAUSSCHREIBUNG
VERANSTALTUNGEN
Ausgabe 02 | 2009
77
IMPRESSUM
VERLAG
AMS Online GmbH
An den Wurmquellen 13 a
52066 Aachen | Deutschland
Internet: www.advanced-mining.com
St.-Nr.: 201/5943/4085VST | USt.-ID: DE 262 490 739
GESCHÄFTSFÜHRUNG
Minka Ruile
HERAUSGEBER
Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki
Universitätsprofessor für Tagebau und
internationalen Bergbau
REDAKTIONSTEAM
Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki
Dr. Monire Bassir
Dr.-Ing. Stefan Roßbach
Dipl.-Umweltwiss. Christian Thometzek
AUFBAU & LAYOUT
Dr.-Ing. Stefan Roßbach
Dipl.-Umweltwiss. Christian Thometzek
BANKVERBINDUNG
Bank: Sparkasse Aachen, BLZ 390 500 00
Konto-Nr.: 1070125826
SWIFT: AACSDE33
IBAN: DE 27390500001070125826
GRAFISCHES DESIGN
Graumann Design Aachen
Dipl.-Des. Kerstin Graumann
Augustastr. 40 - 42
52070 Aachen | Deutschland
Tel.: +49 (0) 241 - 54 28 58
Fax: +49 (0) 241 - 401 78 28
Internet: www.graumann-design.de
PROGRAMMIERUNG INTERNETPORTAL
79pixel
Steffen Ottow, B.Sc.
Scharenbergstr. 24
38667 Bad Harzburg | Deutschland
Tel.: +49 (0) 53 22 - 8 19 38
Internet: www.79pixel.de
ERSCHEINUNGSWEISE
Online-Zeitschriftenformat: DIN A4 als
druckoptimiertes PDF in deutscher und englischer
Sprache | 4 Ausgaben pro Jahr
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ONLINE-BEZUG
INHALTE
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78

rohstoffe 2009 - Advanced Mining

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