Abbau mineralischer Rohstoffe

Einführung in die Rohstoffgewinnung - Abbau fester mineralischer Rohstoffe im untertägigen Bergbau

Die Abbaue links in der Abbildung zeigen eine streichende Abbaurichtung mit schwebendem (oben) und fallendem (unten) Verhieb. Die Abbildung rechts zeigt ein Abbauverfahren mit einer schwebenden Abbaurichtung und einem schwebendem Verhieb.

Zur weiteren Beschreibung des Abbauverfahrens werden Aussagen zur Abbauführung getroffen. Ausgehend von einem Aufhauen wird der Streb zwischen der oberen und unteren Abbaustrecke ins Feld geführt. Werden die Begleitstrecken gleichzeitig mit dem Streb aufgefahren so wird dies als Vorbau bezeichnet. Bei einem Rückbau werden die Begleitstrecken zunächst in ihrer gesamten Länge bis zur Baufeldgrenze hergestellt. An der am weitesten von der ausgehenden Hauptstrecke liegenden Stelle wird dann das Aufhauen hergestellt und der Streb zurück zur Hauptstrecke geführt (Abbildung 3).

Die nachstehende Abbildung 4 zeigt ein Beispiel eines langfrontartigen Abbauverfahrens wie es im südafrikanischen Golderzbergbau angewendet wird. Das Golderz wird in dem als Reef bezeichneten Flöz mit einer Mächtigkeit von rund 1 Meter abgebaut. Gegenwärtig werden in Südafrika Teufen von 4.000 m und mehr erreicht.

Das Flöz wird abgebohrt und gesprengt, das so freigelegte Gestein wird mit Hilfe von Schrappern zur Hauptfördersohle gefördert und von dort nach übertage transportiert. Ein Charakteristikum des südafrikanischen Golderzbergbaus sind die Pfeiler aus geschichtetem Holz, die die Tragfähigkeit des bereits ausgeerzten Bereiches unterstützen.

Abbauverfahren mit stoßartiger Bauweise

Die Abbauverfahren mit stoßartiger Bauweise zeichnen sich durch die Einteilung der Lagerstätte in Streifen oder Stöße aus, die in flacher Lagerung nebeneinander und in steiler Lagerung übereinander liegen. Erst wenn ein Stoß vollständig abgebaut ist, wird mit dem Abbau des nachfolgenden Stoßes begonnen. Die wichtigsten Ausführungen dieses Abbauverfahrens sind der Stoßbau und der Firstenstoßbau. Diese beiden Varianten werden im Folgenden näher betrachtet.

Stoßbau

Beim Stoßbau werden nacheinander mehrere Meter breite Stöße aufgefahren. Die nachstehende Abbildung 6 zeigt anhand des Beispiels Erzbergwerk Meggen einen Stoßbau bei flacher Lagerung. Ausgehend von einer Strecke, die durch den Erzkörper aufgefahren wird, werden zu beiden Seiten der Strecke Stöße in Angriff genommen. Nachdem ein Stoß vollständig abgebaut wurde, wird er versetzt. Im Anschluss kann ein neuer Stoß angegriffen werden. Die Abförderung des Erzes erfolgt durch die mittlere Strecke.

Auch bei steiler Lagerung kann der Stoßbau eingesetzt werden. Diese besondere Art des Stoßbaus wird als abwärts geführter Stoßbau oder als Strossenstoßbau bezeichnet (Abbildung 7).Hierbei werden die einzelnen Stöße nicht nebeneinander sondern untereinander aufgefahren. Ausgehend von einer Wendelstrecke oder Rampe wird eine Strecke im Erzkörper aufgefahren. Im Erzkörper wird zudem ein Rollloch aufgefahren, durch das das Erz auf die tiefer gelegene Fördersohle verstürzt werden kann. Ist ein Stoß vollständig abgebaut, wird er versetzt und dient dem darunter zu gewinnenden Stoß als Firste . Der Versatz wird durch einen im Versatz mitgeführten Verschlag bis auf die zu versetzende Stelle transportiert. Allerdings gilt das Verfahren als verhältnismäßig leistungsschwach und teuer. Aus diesem Grund kommt es nur noch selten zum Einsatz.

Firstenstoßbau

Der Firstenstoßbau kann bei steilstehenden Erzlagerstätten eingesetzt werden. Ausgehend von einer Wendelstrecke (Abbildung 8) wird im Rahmen der Vorrichtung zunächst eine Gangstrecke aufgefahren, die den Erzkörper in seiner gesamten Mächtigkeit unterfährt. Die Gangstrecke ist meist durch eine Schwebe, das heißt durch einen stehen gelassenen horizontalen Lagerstättenstreifen, von der Förderstrecke getrennt. Ausgehend von der Gangstrecke bzw. von der nächst höher gelegenen Sohle werden vertikale Rolllöcher für das Erz und den Versatz erstellt.

Aus der Gangstrecke bzw. aus einem vorher erstellten Überbruch wird ein gerader Firstenstoß mit einer Höhe von bis zu 4 m aufgefahren. Dies geschieht mittels Bohr- und Sprengarbeit. Ist dieser Stoß abgebaut kann er versetzt werden und dient als Arbeitsebene für die Gewinnung des darüber liegenden Stoßes. So wird ein Stoß nach dem anderen angegriffen, bis die nächst höhere Sohle erreicht ist. Als Versatzarten kommen Spül-, Pump-, Sturz-, Blas- oder Schleuderversatz in Betracht.

Eine Sonderform des Firstenstoßbaus ist der so genannte Magazinbau. Das Verfahren ist nur bei sehr standfestem Nebengestein und einer regelmäßigen Ausbildung der Lagerstätte anwendbar. Der Abbau funktioniert prinzipiell wie beim Firstenstoßbau, allerdings dient hier das bereits gesprengte Haufwerk als Arbeitsebene für den Angriff des nächsten Stoßes (Abbildung 9). Da das gesprengte und damit aufgelockerte Gestein mehr Raum in Anspruch nimmt als das anstehende Gestein, muss ein Teil des Erzes durch Trichter auf die Fördersohle abgezogen werden. Es muss stets soviel Haufwerk abgezogen werden, dass ein ausreichend großer Arbeitsraum im Bereich des Firstenstoßes entsteht. Das Verfahren ist sehr leistungsfähig, allerdings ist ein großer Teil des verkaufsfähigen Wertminerals auf längere Zeit im Speicher gebunden.

Zudem ist das Verfahren nicht anwendbar, wenn das Material, wie bei einigen sulfidischen Mineralen der Fall, zur Selbstentzündung neigt oder wenn eine Veränderung des Speichergutes beispielsweise durch Oxidation auftritt, die eine Aufbereitung möglicherweise erschwert.

Literaturverzeichnis

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Univ.-Prof.Dr.-ing. habil. H. Tudeshki

 

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.

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