Verbesserung der Verfülleffizienz und der Arbeitssicherheit im Untertagebergbau

May 05, 2023

Im letzten Jahrzehnt haben Bergwerksbesitzer verstärkt Auffüllsysteme zur Abfallbewirtschaftung und Verbesserung der Erzrückgewinnung in Untertagebergwerken eingesetzt, und automatisierte Systeme spielen mittlerweile eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Effizienz und Arbeitssicherheit.

In der Vergangenheit haben Minenbesitzer aufgrund der Kosten für die Verfüllausrüstung und des Zeitaufwands für den manuellen Betrieb nur langsam mit der Einführung von Pastenvernetzungssystemen begonnen. In einigen Fällen entschieden sich die Eigentümer für den Abbau von oben nach unten und verwendeten zur Stabilisierung der Strossen zementierte Gesteinsfüllungen, obwohl dieser Ansatz weniger effektiv ist als Verfüllmasse, um eine vollständige Eingrenzung der hängenden Wände sicherzustellen.

Es besteht kein Zweifel, dass das manuelle Verfüllen ein zeitaufwändiger Prozess ist. In Netzwerksystemen, in denen keine Umschaltventile vorhanden sind, muss ein Arbeiter zur Sperrstelle fahren, die Sperre durchführen (die in einigen Minen an der Oberfläche stattfindet), zur Schaltstelle fahren, das Rohr manuell wechseln und zur Sperrstelle zurückkehren Ort, an dem die Schlösser entfernt werden können. Die Durchführung dieser Arbeiten kann für ein Team aus drei Kleistern zwischen zwei und fünf Stunden dauern, abhängig von der Anordnung der Mine und dem eingesetzten Sperrverfahren.

Umschaltventile verändern das Spielfeld. Durch die Verwendung eines ferngesteuerten Ventils, das die Umleitung der Paste ohne manuelles Eingreifen ermöglicht, werden Verzögerungen vermieden, sodass das Einfüllen der Paste schnell und reibungslos beginnen kann und die Arbeiter aus Bereichen entfernt werden, in denen sie gefährdet sind. Ein automatisiertes System ermöglicht auch Rotationen während ansonsten unproduktiver Zeiten, wie zum Beispiel bei Schichtwechseln. Ein physischer Eingriff ist nicht erforderlich, so dass Arbeiter, die bisher für Kleisterarbeiten benötigt wurden, andere Aufgaben übernehmen können. Dieser Gewinn an produktiver Zeit hat erhebliche Auswirkungen auf das Endergebnis.

Leider haben viele Eigentümer diese Technologie noch nicht übernommen, da sie davon ausgehen, dass automatisierte Geräte zu teuer sind. Und das bedeutet, dass ihnen nicht nur die finanziellen Vorteile entgehen, sondern auch die Chance, die Arbeitssicherheit zu verbessern.

Das ferngesteuerte 4-Wege-Umschaltventil der Serie 725T von Victaulic baut auf dem Originaldesign auf und bietet verbesserte Funktionalität. Der interne Drehstopfen verfügt über drei Durchflusspositionen, mit zwei Hauptauslässen zum Leiten von Paste oder hydraulischer Verfüllung durch das Netzsystem, um die entsprechenden Strossen zu füllen, und einem dritten, deutlich gekennzeichneten Abflussauslass für die Umleitung des Spülwassers und zur Notentsorgung der Verfüllung. Die 90-Grad-Drehung zum konischen Ablaufanschluss ermöglicht eine schnelle Umleitung des Durchflusses, um Wasserschläge während der Spülwasserumleitung zu mildern.

Das Ventil ist kompakt für eine einfache Installation in engen unterirdischen Umgebungen und kann mit verschiedenen Arten von genuteten Endanschlüssen konfiguriert werden. Es besteht aus hochleistungsfähigen, widerstandsfähigen Materialien und hält Drücken bis zu 1.500 psi stand. Ein Polyurethan-Sitz sorgt für eine langlebige Verschleißfestigkeit und die benetzten Oberflächen aus martensitischem Edelstahl verhindern vorzeitige Erosion und Korrosion.

Bei einer kürzlich durchgeführten Installation ersetzte dieses automatische Umschaltventil die manuelle Umleitung in einem Netzsystem. Die Mine nutzte zur Gewinnung von Golderz ein offenes Strossen-Rückbauverfahren. Die offenen Strossen waren zwischen 500 Kubikmeter und 2.700 Kubikmeter groß, mit einer durchschnittlichen Größe von 1.500 Kubikmetern, was zwischen 100.000 und 110.000 Kubikmeter Verfüllung pro Jahr erforderte. Da der Erzkörper relativ flach einfällt, mussten die Hangwände mit einer fließfähigen Mischung aus Sand, Zement und Wasser aufgefüllt werden, um ein Versagen der Hangwände zu verhindern. Obwohl diese manuelle Auffüllmethode effektiv war, war sie langsam und die Betriebskosten waren hoch.

Der Betreiber entschied sich für die Umstellung auf Pastenverfüllung, um sicherzustellen, dass die Verfüllung die Hohlräume im Hangende vollständig einschließt und gleichzeitig die Produktivität der Mine steigert, die Verdünnung verringert und die Betriebskosten senkt. Bei der Installation wurden automatisierte Umlenkventile im Netzsystem eingesetzt, die von einem oberirdischen Kontrollraum aus überwacht und betätigt werden konnten. Durch die Installation eines automatischen Umschaltventils wurde der Pastenvernetzungsprozess rationalisiert, die unproduktive Zeit minimiert und die Arbeiter aus der Gefahrenzone gebracht.

Das verbesserte Design des Umschaltventils selbst eliminiert alle freiliegenden beweglichen Teile, was die Arbeitssicherheit weiter verbessert. Im unwahrscheinlichen Fall eines Dichtungsverschleißes am Ventil bleiben alle Medien im Ventilgehäuse enthalten. Diese Funktion bietet Vorteile gegenüber anderen Umschaltventilen, die auf freiliegenden Kompressionsdichtungen zwischen dem Gehäuse und den Gleitplatten oder rotierenden Scheiben basieren, die den Bediener Hochdruck-Medienspritzern aussetzen und Undichtigkeiten verursachen, wenn während des Betriebs oder während des Spülvorgangs ein Fehler auftritt.

Dieses Ventil ermöglicht auch eine lokale Betätigung. Ein Bediener kann die Umlenksteuereinheit auf lokale Betätigung umstellen, das Ventil von der Leitung, an der gearbeitet wird, entfernen und den Aktuator sperren, um die Leitung zu isolieren. Diese Funktionalität bietet den Bedienern ein Höchstmaß an Sicherheit, da sie den Prozess verwalten können, ohne sich auf jemand anderen verlassen zu müssen, der die Isolierung gewährleistet.

Heutzutage sind Ventile, die speziell für die Verfüllung entwickelt wurden, kompakter und sicherer im Untertagebetrieb als je zuvor, und mit der Weiterentwicklung der Verfüllsysteme entwickelt sich auch die Entwicklung automatisierter Umschaltventile weiter. Die durch die Installation dieser fortschrittlichen Ventile erzielten Ergebnisse beweisen, dass Funktionalität und Arbeitssicherheit durch Automatisierung verbessert werden können und dass bessere Designs den Anlagenbesitzern höhere Effizienz und bessere Wirtschaftlichkeit bieten können.

Marc Carriere ist globaler Bergbaumanager bei Victaulic (www.victaulic.com).

7. Juni 2023

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