Blockbruchbau - Ein Überblick
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INSTITUT FÜR BERGBAUKUNDE I
Rheinisch‐Westfälische Technische Hochschule Aachen
Univ.‐Professor Dr.‐Ing. Dipl.‐Wirt.Ing. P. N. Martens
Projektarbeit II
Internationaler Blockbruchbau
‐Ein
Überblick
‐
von:
Alexey
Postnov
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INSTITUT FÜR BERGBAUKUNDE I
Rheinisch‐Westfälische Technische Hochschule Aachen
Univ.‐Professor Dr.‐Ing. Dipl.‐Wirt.Ing. P. N. Martens
Projektarbeit II
Internationaler Blockbruchbau
‐Ein Überblick‐
Bearbeiter: Alexey Postnov
Matr.‐Nr.: 26 29 78
Betreuer: Dipl.‐Ing. René Randaxhe
Ich versichere, diese Arbeit im Rahmen der am Lehrstuhl
üblichen Betreuung selbständig verfasst und nur die
angegebenen Quellen benutzt zu haben. Die Arbeit hat in
gleicher oder ähnlicher Form noch keiner anderen
Prüfungsbehörde vorgelegen.
Ich bin des Weiteren damit einverstanden, dass das
betreuende Institut die vorliegende Arbeit in seiner
Institutsbibliothek veröffentlicht.
Aachen,
09.01.2009
_______________________________
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
1
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis ....................................................................................................................... 1
1 Einleitung ............................................................................................................................ 2
2 Blockbruchbau .................................................................................................................... 3
2.1 Vorrichtungssysteme im Blockbruchbau ..................................................................... 7
2.1.1 Grizzly System .............................................................................................................. 7
2.1.2 Slusher System ............................................................................................................. 9
2.1.3 Rubber Tired System (LHD System) ........................................................................... 10
2.2 Die Blockunterfahrung ............................................................................................... 11
2.2.1 Pre‐Undercut .............................................................................................................. 11
2.2.2 Post‐Undercut ............................................................................................................ 12
2.2.3 Advance Undercut ...................................................................................................... 12
2.3 Generelle Vor‐ und Nachteile des Blockbruchbaus ................................................... 13
3 Führende Betriebe ........................................................................................................... 15
3.1 Das Bergwerk El Teniente .......................................................................................... 16
3.1.1 Struktur des Betriebes ............................................................................................... 19
3.1.2 Eingesetztes Equipment ............................................................................................. 22
3.1.3 Probleme und Lösungen ............................................................................................ 24
3.2 Das Bergwerk Grasberg .............................................................................................. 27
3.2.1 Struktur des Betriebes (Freeport DOZ) ...................................................................... 34
3.2.2 Probleme und Lösungen ............................................................................................ 39
4 Vergleich der führenden Blockbruchbaubetriebe ........................................................... 47
5 Zusammenfassung ............................................................................................................ 48
6 Fazit .................................................................................................................................. 52
7 Liste der Abkürzungen und Übersetzungen ..................................................................... 53
8 Literaturverzeichnis .......................................................................................................... 54
9 Abbildungsverzeichnis ...................................................................................................... 56
10 Tabellenverzeichnis .......................................................................................................... 57
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
2
1 Einleitung
Diese Arbeit liefert einen Überblick über die weltweit führenden Blockbruchbaubetriebe.
Zuerst werden generelle Aspekte des Abbauverfahrens ausführlich beschrieben. Dies
beinhaltet die Vorrichtungssysteme sowie die Unterfahrung der Lagerstätte. Die Vor‐ und
Nachteile und die Voraussetzungen, die für diesen Abbau notwendig sind, werden weiterhin
in dieser Arbeit in Betracht genommen.
Danach werden die weltweit größten Blockbruchbaubetriebe anhand der aktuellen täglichen
Förderung ermittelt. Aus dieser Liste der größten Blockbruchbaubetriebe werden die beiden
Bergwerke mit der höchsten täglichen Förderung ausgewählt und näher erläutert.
Die Betrachtung der einzelnen Betriebe beinhaltet die mit dem Abbauverfahren verbundene
Probleme sowie deren Lösungen, als auch andere wichtigen Informationen und Statistiken.
Anschließend werden die Blockbruchbaubetriebe anhand von festgelegten Kriterien in
Hinblick auf die Vor‐ und Nachteile genau verglichen. Abschließend folgt eine
Zusammenfassung, in der alle Erkenntnisse und Informationen dieser Arbeit zusammenfasst
sind.
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2 Blockbruchbau
Der Blockbruchbau (engl. Block Caving) gehört zu den Abbauverfahren der blockartigen
Bauweise und wird überwiegend in wenig standfesten Lagerstätten mit sehr großer
Mächtigkeit angewandt. Bei den Abbauverfahren der blockartigen Bauweise werden
regelmäßig geformte, meist quaderähnliche Lagerstätten, in Blöcken bis zu 60 Meter
Kantenlänge, abgebaut [1] 1.
Das Prinzip des Blockbruchbaus besteht darin, einen Block durch spezielle Ausrichtung aus
dem Lagerstättenverband zu lösen und ihn danach auf seiner ganzen Grundfläche durch
Unterschneiden seines Auflagers herein zugewinnen. Dabei wird das Haufwerk mit Hilfe der
Schwerkraft gebrochen, damit es aus sogenannten Trichtern abgezogen werden kann.
Danach erfolgt der Transport des gewonnenen Materials aus den Abzugstrichtern zu
Rollöchern mittels LHD, Schrapper oder Bagger und LKW, die das Material zur Fördersohle
leiten (siehe Abbildung 1).
Abbildung 1: Prinzip des Blockbruchbaus [12]
1 Die eckig eingeklammerten Zahlen beziehen sich auf das Quellenverzeichnis am Ende des Berichts
3
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Prinzipiell stellt der Blockbruchbau ein kostengünstiges Abbauverfahren dar, welches
kostenmäßig mit dem Abbau über Tage vergleichbar ist. Der Grund dafür ist zum einen die
Abförderung des Materials mittels Schwerkraft, was keine zusätzlichen Investitionen wie
zum
Beispiel
im
Kammerbau
verlang,
als
auch
der
geringere
Bedarf
an
Bohr‐
und
Sprengarbeit.
Da die Produktionskosten für den Blockbruchbau sehr gering sind, wird dieses
Abbauverfahren sogar bei Lagerstätten mit einem relativ geringen Vererzungsgrad
eingesetzt, was für Abbauverfahren wie beispielsweise Firstenstoßbau und Weitungsbau auf
keinen Fall zutrifft.
Eine weitere Ausführung des Blockbruchbaus ist das sogenannte „Panel Caving“. Bei diesem
Verfahren werden kleinere Blöcke, die sogenannte Panels, aus dem Lagerstättenverband
gelöst. Der Bruchvorgang wird dabei von Panel zu Panel weitergeleitet. Panel Caving wird
meistens in Erzen mittlerer Festigkeit angewandt. Die folgende Abbildung stellt ein Vergleich
des Blockbruchbaus und dem Panel Caving dar.
Abbildung 2: Blockbruchbau (links) und Panel Caving (rechts) [3]
4
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Eine wesentliche Rolle für die erfolgreiche Mineralgewinnung im Blockbruchbau spielt das
Abziehen des gelösten Materials aus den Trichtern. Ein ungleichmäßiges Abziehen des
Haufwerks könnte das Entstehen von Hohlräumen bewirken, was den Einbruch von
Nebengestein
verursachen
kann
und
so
die
darunterliegenden
Grubenbaue
gefährdet.
(siehe
Abbildung 3/4).
Abbildung 3: Schema des Abziehens aus einem Block [1]
Die folgende Abbildung zeigt die Entstehung eines Hohlraums. Dieser bildet sich zum einen
aus dem ungleichmäßigen Abziehen des gebrochenen Erzes und zum anderen durch das
standfeste Nebengestein. Die Gefahr, die sich aus einem solchen Hohlraum ergibt, besteht
darin, dass das anstehende Nebengestein ruckartig herabfällt und somit das komplette
Baufeld zerstört.
Abbildung 4: Ungleichmäßiges abziehen des Haufwerks [1]
5
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Mit einem Erzausbringen von ca. 90‐100 Prozent gehört das Verfahren zu den effektivsten
und leistungsfähigsten untertägigen Abbauverfahren (Tabelle 1).
Tabelle 1: Erzausbringen (%) von verschiedenen Abbauverfahren [4], [5]
6
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7
2.1 Vorrichtungssysteme im Blockbruchbau
Ein wesentlicher Bestandteil des Blockbruchbaus ist die Vorrichtung, die in drei Systeme
unterteilt
werden
kann.
Unter
Vorrichtung
wird
dabei
die
Vorbereitung
und
Einteilung
einer
Lagerstätte zum Abbau verstanden.
Die Unterschiede betreffen im wesentlichen Abstand und Anzahl der aufzufahrenden
Strecken und Förderrollen, abhängig davon, ob die Förderung durch Schwerkraft, Schrapper
oder automobilem Fahrzeug geschieht [1]. Die Auswahl des richtigen Systems ist
hauptsächlich von der Geologie, den Haufwerkseigenschaften und der Organisation des
Bergwerks
abhängig.
Das erste System wird als „Grizzly System“ oder Gravitationssystem bezeichnet. Das zweite
System wird als „Slusher System“ (Schrapper System) bezeichnet und das Dritte ist das
sogenannte „Rubber Tired System“ (LHD System). Ausschlaggebendes Kriterium für die Wahl
des Abbausystems ist die Größe des zu erwartenden, gebrochenen Materials (Erz). Demnach
wird das Grizzly System bei sehr brüchigen und kleinen Gesteinsstücken eingesetzt, das
Slusher System für mittelgroße Gesteinsstücke und das Rubber Tired System für große
Gesteinsstücke [4]. Im Folgenden werden die drei oben genannten Systeme ausführlich
behandelt.
2.1.1 Grizzly System
Das „Grizzly System“ besteht aus Förderstrecken, Produktionsstrecken (Grizzlystrecken),
Unterfahrungsstrecken, sowie Förderrollöcher, Abzugstrichter (V‐Form) und
Wetterschächte.
Die Förder‐ und Grizzlystrecken werden quer zum Erzkörper aufgefahren. Dieser Vorgang
kann zeitgleich erfolgen. Danach werden von den Grizzlystrecken Abzugstrichter bis zur
Unterfahrungsstrecken erstellt. Die Förderung des Minerals erfolgt über separate
Mineralrollöcher, die unterhalb (zwischen zwei) Grizzlystrecken aufgefahren werden. Der
Mineraltransport erfolgt meist über eine gleisgebundene Förderung.
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Abbildung 5: Grizzly System im Blockbruchbau [5]
Ausgehend von der Produktionssohle werden die Abzugstrichter erstellt. Diese haben ein V‐
förmiges Profil mit einem Winkel von ca. 45° (siehe Abbildung 5). Dies geschieht über ein
Großbohrloch und einer anschließenden Weitungssprengungen. Weiterhin sind Fahrlader
und Bagger auf der Produktionssohle im Einsatz, die das Mineral zu den Rollöchern
(Erzrollen) transportieren. Die Rollöcher dienen zum einen als Bunker und zum anderen
regeln sie die Übergabe zur Fördersohle. Ferner müssen Wetterschächte von der
Wettersohle zur Produktionssohle und Fördersohle erstellt werden.
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2.1.2 Slusher System
Das „Slusher System“ (Schrapper) findet hauptsächlich bei mäßig großer Gesteinsbrocken
Anwendung. Die Vorrichtung besteht ebenfalls aus Förderstrecken und
Unterfahrungsstrecken sowie Schrapperstrecken. Dazu werden Rollöcher errichtet, die das
gebrochene Mineral von der Unterfahrungsstrecke zur Schrapperstrecke leiten.
Abbildung 6: Slusher System im Blockbruchbau [5]
Die Vorrichtung beginnt mit dem Auffahren der Förderstrecken. Die Schrapperstrecken
werden meist rechtwinklig über die Förderstrecken aufgefahren. Zeitgleich findet das
Unterschneiden statt und anschließend die Verbindung beider Strecken mittels Rollöcher.
Nachdem alle Strecken aufgefahren sind erfolgt die Sprengung von der Unterfahrungssohle
aus. Das gelöste Mineral fällt durch die Rollöcher in die Schrapperstrecke. Von dort wird es
zu einem Rolloch mittels Schrapper zur Fördersohle geschoben.
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2.1.3 Rubber Tired System (LHD System)
Das dritte System ist das weit verbreitete System, aufgrund der hohen Produktivität,
Effizienz und Flexibilität der einzelnen Geräte. Das LHD System kann zur erheblichen
Kostenersparnissen führen, allerdings nur wenn die Instandhaltung der mechanischen
Geräte richtig organisiert, durchgeführt und überwacht wird. Die Förderstrecken befinden
sich unterhalb der Produktionssohlen und werden mittels Rollöcher miteinander verbunden.
Dabei hängt die Größe der Förderstrecken direkt von den eingesetzten Betriebsmitteln ab.
Die Abzugstrichter werden von den Produktionssohlen erstellt. Die Unterfahrungsstrecken
befinden sich ca. 15 Meter oberhalb der Produktionssohle.
Abbildung 7: Rubber Tired System im Blockbruchbau [5]
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2.2 Die Blockunterfahrung
Ein wesentlicher Bestandteil des Blockbruchbaus ist die Unterfahrung des Blocks. In dieser
Phase wird der Block systematisch unterfahren, damit das darüber liegende Mineral aus dem
Gebirgsverband gelöst werden kann. Es gibt drei Verfahren die zur Unterfahrung des Blocks
eingesetzt werden können. Zu diesen Verfahren gehören Pre‐, Post, und Advance Undercut,
die im Folgenden genauer beschrieben werden. Hauptsächlich werden die Verfahren in
Abhängigkeit von den Gebirgseigenschaften ausgewählt.
2.2.1 Pre-Undercut
Beim Pre‐Undercutverfahren wird die Unterfahrung des Blocks als Erstes durchgeführt.
Danach werden die jeweiligen Produktionssohlen mit den dazugehörigen Abzugstrichtern
erstellt. Die Produktionszone soll sich aus Sicherheitsgründe etwa 60 Meter hinter der
Unterfahrungsstrecke befinden. Dieses Verfahren wird in Lagerstätten mit großer Teufe
kaum eingesetzt. Der Grund dafür liegt in der mit der Teufe stark ansteigender
Druckbeanspruchung. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Bruchentwicklung, die durch
das frühe Unterschneiden des Blocks entsteht.
11
Undercut Front
Production Drift
Abbildung 8: Pre-Undercut Methode [6]
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2.2.2 Post-Undercut
Im Post‐Undercut Verfahren (siehe Abbildung 9) wird zunächst die Produktionssohle mit
Abzugstrichtern erstellt. Erst danach wird die Unterfahrungssohle aufgefahren. Dieses
Verfahren ist zwar kostengünstiger als ihre Alternativen, dafür wird aber die
Produktionsstrecke unter extremen Belastungen im Nebengebirge aufgefahren, was zu
möglichen Gebirgsschlägen führen kann. Deswegen müssen die Strecken aus
sicherheitstechnischen Bedingungen mit einem höheren Ausbau versehen werden.
12
Undercut Front
Production Drift
Abbildung 9: Post-Undercut Methode [6]
2.2.3 Advance Undercut
Beim Advance Undercut Verfahren wird die Unterfahrungssohle (Undercut Front) vor der
Produktionsstrecke aufgefahren (siehe Abbildung 10). Der Vorteil dieses Verfahrens besteht
darin, dass die jeweiligen Produktionsstrecken und Abzugstrichtern in weniger
beanspruchtem Gebirge aufgefahren werden können. Dies schützt die Produktionssohle vor
möglichen
Hangengschlägen.
Undercut Front
Production Drift
Abbildung 10: Advance Undercut Methode [6]
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13
2.3 Generelle Vor- und Nachteile des Blockbruchbaus
Jedes bergmännische Abbauverfahren besitzt sowohl Vor‐ als auch Nachteile. Blockbruchbau
bildet keine Ausnahme. Im Folgenden sind die wichtigsten Vor‐ und Nachteile aufgezählt.
Aus der Analyse der Vor‐ und Nachteilen wird verständlich warum das Verfahren des
Blockbruchbaus in den später erwähnten Blockbruchbaubetrieben eingesetzt wird.
Die Vorteile des Blockbruchbaus sind:
Sehr kostengünstiges Verfahren, da geringerer Einsatz von Bohren und Sprengen
Geringe Produktionskosten im laufenden Betrieb
Zentralproduktion sorgt für einfache Überwachung und sichere Arbeitsbedingungen
Einfache Bewetterung
Höhere Produktionsrate
Gut für niedrighaltige Erze
Die Hauptnachteile des Blockbruchbaus sind:
Begrenzter Einsatzbereiche
Hohe Anschaffungskosten
Hohe Aus‐ und Vorrichtungskosten
Schwierige Instandhaltung von Strecken im Produktionsbereich
Eine plötzliche Steigerung der Nachfrage ist sehr schwer zu befriedigen
Die Unterbrechung des Erzabzugs kann zur Verstopfung des Erzblockes führen.
Normalerweise findet die Unterbrechung des Betriebes nur dann statt wenn die
Rohstoffpreise sinken
Es ist nahezu unmöglich zu einem anderen Abbauverfahren zu wechseln, wenn
Blockbruchbau von Anfang an betrieben wurde
Das Prinzip des Blockbruchbaus wird in vielen Bergbaubetrieben weltweit eingesetzt.
Abbildung 11 zeigt die bedeutendsten Bergwerke, die den Blockbruchbau als
Abbauverfahren einsetzen. Die rote Farbe stellt geplante Blockbruchbaubetriebe dar,
während die blaue Farbe geschlossene und momentan laufende Betriebe darstellt. Daraus
folgt, dass es in Zukunft weiterhin Blockbruchbaumethode geben wird.
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Abbildung 11: Blockbruchbau und Panel Caving Betriebe weltweit [3]
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15
3 Führende Betriebe
Die Folgende Tabelle zeigt die tägliche Förderung der fünf größten internationalen
Blockbruchbaubetrieben [2]. Bemerkungswert ist, dass das Bergwerk El Teniente in Chile,
eine Produktion von rund 140.000 t/d besitzt. Auf dem zweiten Platz befindet sich die Grube
Grasberg Mine in Indonesien, die etwa 50.000 t Kupfererz pro Tag fördert.
Lagerstätte Ort Mineral
Tägliche
Förderung von
Untertage (Erz) Abbauverfahren
El Teniente Chile Kupfererz 140.000 t Panel Caving
Grasberg Mine
(DOZ)
Indonesien Kupfererz,
Gold, Silber
50.000 t Block Caving
Polabora Südafrika Kupfererz 30.000 t Block Caving
Henderson
Mine
Colorado,
USA
Molybdänerz 21.000 t Panel Caving
Questa Mine New Mexiko Molybdänerz 18.000 t Block Caving
Tabelle 2: Führende Blockbruchbaubetriebe weltweit [2]
Im folgenden Abschnitt werden die zwei größten Blockbruchbaubetriebe, Bergwerk El
Teniente und das Bergwerk Grasberg, ausführlich beschrieben. Dabei werden die wichtigsten
Faktoren für den Abbau der Rohstoffe ermittelt.
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3.1 Das Bergwerk El Teniente
El Teniente, das aus dem Spanischen als "Leutnant" übersetzt wird, ist das weltweit größte
untertägige Kupferbergwerk. Das Bergwerk ist ca. achtzig Kilometer von der Hauptstadt
Santiago entfernt und befindet sich auf 2.100 Meter Höhe Mitten in den Anden (siehe
Abbildung 12). El Teniente entstand während des Miozäns und Pliozäns, was diese
Lagerstätte zu einer der Jüngsten macht.
El Teniente gehört dem staatlichen Bergbauunternehmen Codelco (gegründet im 1955), das
als größter Kupfer‐ und zweitgrößter Molybdänproduzent auf internationaler Ebene
bezeichnet wird. Die Hälfte der Kupferreserven in Chile ist im Besitz von Codelco, was
ungefähr einem Fünftel aller Reserven weltweit entspricht.
Abbildung 12: Bergwerk El Teniente von Übertage [6]
Das Bergwerk El Teniente wurde im Jahre 1904 in Betrieb genommen. Anfang des 20.
Jahrhunderts betrug die tägliche Produktion in El Teniente nur ca. 250 Tonnen Erz. Bis in die
sechziger Jahre steigerte sich die Ausbeute auf etwa 34.000 Tonnen Kupfererz pro Tag.
Gegenwärtig werden durchschnittlich 140.000 Tonnen Kupfererz produziert [3]. Der
durchschnittliche Vererzungsgrad beträgt etwa 1,2 Prozent Kupfer und etwa 0,026 Prozent
Molybdän (siehe Abbildung 13).
16
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Abbildung 13: Verschiedene Kupfergehalte in El Teniente [10]
Die Lagerstätte von El Teniente besitzt einen Erzkörper von rund 2.8 km Länge, 1.9 km Breite
und 1,8 km Mächtigkeit. Die Erzreserven von El Teniente summieren sich somit auf ca. 4.000
Millionen Tonnen. Die erwartete Lebensdauer beträgt etwa 100 Jahren [6]. Das
Lagerstättenmodell ist in Abbildung 14 dargestellt. Das gebrochene Gestein ist durch die
blaue Farbe gekennzeichnet. Die rote Farbe stellt die so genannte "Braden Pipe" (siehe
Abbildung 14) dar.
17
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18
Abbildung 14: Lagerstättenmodell El Teniente (1998) [6]
"Braden Pipe" ist eine äußerst seltene geologische Formation, die durch einen Schlot der
subvulkanischen Brekzien (Branden Brekzien) charakterisiert ist. Diese Formation, die
während der hydrothermalen Phase entstand, besitzt eine Breite von ca. 1.200 Meter. Es
wird vermutet, dass durch diese Anomalie eine große Menge des Erzes in der Mitte der
Lagerstätte zerstört wurde. Der durchschnittliche Kupfergehalt in der Braden Pipe beträgt
höchsten 0,5 Prozent, was den Abbau von Kupfererz in diesem Bereich unwirtschaftlich
gestaltet
(siehe
Abbildung
13).
Im Bergwerk arbeiten zurzeit 5.000 Mitarbeiter von Codelco und rund 7.000 externe
Kontraktoren [7]. Von den rund 12.000 Beschäftigten sind etwa 2.800 Bergleute im Einsatz.
El Teniente produziert sieben Tage die Woche und vierundzwanzig Stunden am Tag.
Allerdings gibt es wieder und wieder Betriebsstörungen, die durch verschiedene Faktoren
verursacht werden. Im Jahre 2007 zum Beispiel haben etwa 1.400 Mitarbeiter der Codelco
gestreikt. Dies hat zu erheblichen Produktionsrückgängen über eine längere Zeit in den
Bergbaubetrieben der Codelco geführt. Am meisten hat der Streik das Kupferbergwerk El
Teniente betroffen [8].
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3.1.1 Struktur des Betriebes
Das Bergwerk El Teniente besteht aus zehn Sohlen. Davon werden sieben dieser Sohlen
unmittelbar für den Abbau von Kupfer‐ und Molybdänerz und drei für den Transport des
Haufwerks genutzt (siehe Abbildung 16). Die erste Ebene liegt 2.628 Meter über dem
Meeresspiegel, die achte Ebene hingegen liegt ca. 1.983 Meter über dem Meeresspiegel. Im
Bergwerk findet das Verfahren des Panel Caving Anwendung (siehe Kapitel 1). Die
Produktion findet durch die Sprengung von Trichtern statt, aus denen das zerbrochene
Gestein abgezogen wird. Dies hat dazu geführt, dass auf der Erdoberfläche zahlreiche
Bergschäden entstanden sind. Abbildung 17 zeigt das Prinzip von Panel Caving (siehe
Einführung)
auf
Sub‐
4
Sohle
(2.321
Meter
über
den
Meeresspiegel).
Abbildung 15: Panel Caving in El Teniente [9]
19
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Abbildung 16: El Teniente Bergwerk mit sieben Hauptabbauebenen [10]
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Abbildung 17: Hauptabbauebene in El Teniente [6]
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3.1.2 Eingesetztes Equipment
Das Bergwerk El Teniente ist ein innovatives Beispiel für die Erzgewinnung im
Blockbruchbau. Dies wird anhand der eingesetzten Betriebsmittel deutlich. Zur Erstellung
eines Lüftungsschachts wird eine Horizontalbohrmaschine (Robbins 53RH) der Firma Atlas
Copco mit einem anhebbaren Bohrkopf (raise drilling) eingesetzt (siehe Abbildung 18). Um
die Produktivität der Maschine zu erhöhen wurde speziell für El Teniente eine besondere
Version der Maschine hergestellt. Mit Leistungszuwachs von 31 Prozent und
Drehmomenterhöhung von 44 Prozent kann diese Bohrmaschine in besonders schwierigen
Gebirgsverhältnissen eingesetzt werden [6]. Zur Erstellung von Abzugstrichtern werden
zuerst
Langbohrlöcher
mittels
einer
Robbins
34RH
(ebenfalls
Atlas
Copco)
hergestellt.
Beide
Bohrmaschinen erfüllen die Anforderungen des Bergwerks und wurden deshalb ausgewählt.
Zu den Anforderungen gehört die Arbeitsfähigkeit der Maschinen im Temperaturbereich von
0 ‐ 25 °C in Orten mit Luftfeuchtigkeitsgrad von 15 ‐ 90%.
Abbildung 18: Robbins 53RH (links) und Robbins 34RH (rechts) [6]
Die Arbeitsleistung der kleinen Robbins 34RH Bohrmaschine für Langbohrlöcher beträgt rund
264 Metern in 3 Monate (von 18 bis 22 Bohrlöcher) und die von größerer Robbins 53H ca.
330 Meter innerhalb von drei Monaten. Beide Bohrmaschinen sind 16 Stunden pro Tag im
Einsatz [6]. Die Abbildung 19 zeigt die beiden Bohrmaschinen im Einsatz (Bergwerk El
Teniente).
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Abbildung 19: Robbins 53RH (links) und Robbins 34RH (rechts) im Einsatz [13]
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24
3.1.3 Probleme und Lösungen
Ein Blick in die Geschichte des Bergwerks El Teniente zeigt, dass die meisten Probleme in den
letzen fünfundzwanzig Jahren mit viel zu langen Abbaufronten verbunden waren. Die
untenstehende Tabelle zeigt die Abbaufrontlängen von fünf Bruchbaubetrieben (siehe
Tabelle 3).
Lagerstätte Ort Länge der Strecke (Front)
Esmeralda Sektor (El
Teniente)
Chile 500‐800 m
NorthParkes Australien < 200 m
Palabora Südafrika 200 m
DOZ Sektor
(Grasberg)
Indonesien 200‐300 m
Henderson USA 150 ‐200 m
Tabelle 3: Abbaufrontlängen der Blockbruchbaubetriebe [13]
Auffällig ist der Esmeralda Sektor (2.192 Meter über den Meeresspiegel) des
Kupferbergwerks El Teniente. Er besitzt eine Abbaufront von 500 – 800 m. Allerdings
vermutet man, dass die Frontlänge direkt mit dem Eintreten von Gesteineinstürzen
verbunden ist. Die Abbildung 20 stellt einen maßstabgerechten Vergleich der Fronlängen
von drei Blockbruchbaubetrieben dar.
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Abbildung 20: Frontlängen in Esmeralda, Palabora und DOZ [13]
Laut einer Hypothese verursachen lange und großflächige Fronten eine starke Belastung der
Stützpfeiler sowie große Versetzungen der Gebirgskörper ober‐ und unterhalb der
Abbaustrecke [13]. Die betrieblichen Schwierigkeiten, meistens logistische und
verwaltungstechnische Probleme, die durch Anwendung von breiteren Fronten entstehen
sind sehr schwer zu bewältigen. Die Reduzierung der Frontlänge ist aus vielen
Beobachtungen und Erfahrungen in alten Baufeldern des Bergwerks El Teniente, die kleiner
Frontbreiten besaßen, beschlossen wurde. Einige Beispiele dafür sind die Bereiche Teniente
4 Regimiento (2.347 Meter über dem Meeresspiegel), Teniente 3 Brecha (2.400 Meter über
dem Meeresspiegel) und diverse andere Sektoren in El Teniente (siehe Abbildung 16). Eine
weitere Maßnahme durch die Reduzierung der Frontlänge wurde im Jahre 2006 im Sektor
Teniente 4 Süden (2.347 Meter über dem Meeresspiegel) eingeleitet (siehe Abbildung 16).
Eine Reduzierung der Frontlänge findet ebenfalls im Esmeralda Sektor statt. Weitere
Probleme
im
Bergwerk
El
Teniente
waren
mit
der
Unterfahrung
des
Blockes
verbunden.
In
den 80er und 90er Jahren wurde im Bergwerk das sogenannte Post‐Undercutverfahren
eingesetzt (siehe Einführung). Die Hauptprobleme dieses Verfahrens waren mit großen
Schäden in den Produktionsstrecke, die geringere Verfügbarkeit von produktiver
Infrastruktur und die Mehrausbrüche von Erzrollen verbunden. Im Jahre 1997 wurde im
Esmeralda Sektor ein neues Pre‐Undercutverfahren eingeführt mit dem Ziel die Schäden in
der Produktionssohle zu reduzieren und eine stabilere Infrastruktur zu erlangen um die
durch seismische Aktivitäten verursachten Schäden zu minimieren. Mit dem neuen
Verfahren wurde die Nutzbarkeit des Bergwerks von 75% auf 90% erhöht. Ferner hatten die
25
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
26
Effekte der Erdbebentätigkeiten nur noch eine schwache Auswirkung. Allerdings entstanden
durch den Einsatz neuer Verfahren auch neue Probleme, wie bspw. die Festenbreiten, die
von 26 Meter auf 11 Meter reduziert werden mussten. Die Verringerung der Festenbreite
hatte
erhebliche
Probleme
im
Bezug
auf
die
Standfestigkeit
des
Gebirges
mit
sich
gebracht.
Die entstandenen Schäden traten insbesondere in weniger standfesten Gebirgen auf. Ein
weiteres Problem war die Planung und Logistik des neuen Baufelds. Abbildung 21 zeigt, dass
die Vorbereitungszone mit dem Einsatz des Pre‐Undercutverfahrens wesentlich kleiner ist als
die des Post‐Undercuts. Laut Erfahrungen ist die Beschränkung der Vorbereitungszone ist
direkt mit der Kostenzunahme und der Produktivitätsabnahme verbunden [13].
Um die neu entstandenen Probleme zu beseitigen wurde das Advance Undercut‐Verfahren
in Esmeralda Sektor eingeführt. In anderen Sektoren des Bergwerks El Teniente gab es
bereits erfolgreiche Ergebnisse mit dem Einsatz des Advance Undercut‐Verfahren.
Abbildung 21: Pre und Post undercut in El Teniente [13]
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3.2 Das Bergwerk Grasberg
Das Bergwerk Grasberg befindet sich in der Tembagapura Papua Region in Indonesien. Es ist
das größte Goldbergwerk der Welt und gleichzeitig das kostengünstige Kupferbergwerk
weltweit. Die Rohstoffe werden sowohl über Tage als auch unter Tage mit Hilfe des
Blockbruchbaus gewonnen. Der Tagebau wurde im Jahre 1988 in Betrieb genommen und
voraussichtlich bis zum Jahr 2014 weiterhin bestehen [2].
Abbildung 22: Tagebau Grasberg [2]
Zurzeit werden die meisten Rohstoffe von über Tage gefördert. Die tägliche Förderung
beträgt ca. 250.000 Tonnen Erz. Unter Tage wird das Erz von „Deep Ore Zone“ (DOZ) und
„Big Gossan“ (Block A) Sektoren gefördert. Die gemeinsame Förderung beträgt etwa 50.000
Tonnen Erz pro Tag (siehe Abbildung 23).
Die untertägige Förderung hat im Vergleich zur übertägige Förderung nur eine relativ kleine
Bedeutung. Trotzdem gehört der DOZ Sektor in Grasberg schon jetzt zu einem der größten
Blockbruchbaubetriebe weltweit.
Der Abbau wird nach Stilllegung des Tagebaus nach unter Tage verlegt. Dabei ist zu
27
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
erwarten, dass die tägliche Förderung von unter Tage spätestens bis zum Jahr 2020 alleine
von „Grasberg Underground Sektor“ etwa 225.000 Tonnen Erz beträgt. In diesem Fall wird
das Bergwerk Grasberg zum Blockbruchbaubetrieb mit der größten täglichen Förderung
gehören.
Im
Folgenden
werden
die
einzelnen
Sektoren
des
Bergwerks
Grasberg
kurz
erläutert.
Abbildung 23: Aktuelle und zukünftige tägliche Förderung in Grasberg [14]
Der „Grasberg Underground Sektor“, der sich direkt unter dem Tagebau befindet, wird im
Jahre 2011 mit einer geringeren täglichen Förderung im Betrieb genommen. Die Förderung
wird aber von Jahr zu Jahr steigen bis der „Grasberg Underground Sektor“ die maximale
Förderleistung erreicht hat (siehe Abbildung 23). Die Reserven in diesem Sektor summieren
sich auf ca. 985 Millionen Tonnen, was es zur größten Lagerstätte des Bergwerks Grasberg
macht (siehe Abbildung 25).
28
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Der Kucing Liar (Block A) Sektor befindet sich ca. 2.600 ‐ 3.100 Meter über den
Meeresspiegel und liegt unter dem Grasberg Underground Sektor (siehe Abbildung 24). Mit
dem Abbau mittels Blockbruchbauverfahren wird voraussichtlich im Jahre 2014 begonnen.
Der
Abbau
ist
auf
ca.
23
Jahren
festgelegt.
Die
Reserven
in
diesem
Sektor
betragen
ca.
580
Millionen Tonnen (siehe Abbildung 25).
Abbildung 24: Lagerstättenmodell in Grasberg [15]
29
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Abbildung 25: Wahrscheinliche und bewiesene Reserven der Sektoren [11]
30
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Der „Deep Ore Zone“ (DOZ) Sektor befindet sich ca. 3.100‐3.600 Meter über dem
Meeresspiegel und die Reserven belaufen sich auf ca. 149 Millionen Tonnen. Der
durchschnittliche Vererzungsgrad der Reserven liegt bei etwa 0,86 Prozent Kupfer, 0,59
Gramm
pro
Tonne
Gold
und
4,66
Gramm
pro
Tonne
Silber
(siehe
Abbildung
18).
Die
Stilllegung des Betriebes wird voraussichtlich im Jahre 2015 stattfinden. Der „Big Gossan“
Sektor liegt ca. 2.500‐3.200 Meter über dem Meerspiegel. Der Abbau erfolgt seit 2004 und
ist viel kostenintensiver als der DOZ Sektor. Grund dafür ist der Abbau mit Versatz, welcher
in diesem Sektor wegen der schlechten Gebirgseigenschaften durchgeführt werden muss [2].
Die Stilllegung des Betriebes wird voraussichtlich im Jahre 2029 erfolgen. Der „East
Stockwork Zone“ (ESZ) Sektor befindet sich etwa 3.200‐3.600 Meter über dem
Meeresspiegel. Die Reserven in diesem Sektor belaufen sich auf ca. 144 Millionen Tonnen,
was in etwa dem DOZ Sektor entspricht. Mit dem Abbau wird voraussichtlich im Jahre 2017
begonnen. Das Ende des Betriebes ist für das Jahr 2031 festgelegt. Der „Mill Level Zone“
(MLZ) Sektor liegt rund 2.900‐3.100 Meter über dem Meeresspiegel. Die Reserven sind
ungefähr 110 Millionen Tonnen. Darunter befindet sich der „Deep Mill Level Zone“ (DMLZ)
Sektor mit einer geschätzten Reserve von 280 Millionen Tonnen. Der Abbau des MLZ Sektors
wird voraussichtlich im Jahre 2015 und der Abbau des DMLZ im Jahre 2022 stattfinden. Die
Abbildung 26 stellt die geplanten Abbauzeiten der einzelnen Sektoren dar. Daraus wird
ersichtlich, dass zurzeit nur ein kleiner Prozentsatz der vorhandenen Reserven abgebaut
wird.
Abbildung 26: Abbauzeiten der einzelnen Sektoren in Grasberg [11]
31
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Abbildung 27 zeigt die untertägige sowie übertägige Infrastruktur im Bergwerk
Grasberg.
Abbildung 27: Infrastruktur des Grasberg Bergwerkes [11]
32
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Abbildung 28 zeigt den Kupferäquivalenten „Cut‐Off Grad“ (Mindestgehalte) der einzelnen
Sektoren im Bergwerk Grasberg. Unter Cut‐Off Grade wird ein Mindestgehalt verstanden,
bei der sich der Abbau einer Lagerstätte noch wirtschaftlich ist. Kupferäquivalent bezeichnet
die
enthaltene
Menge
an
Kupfer,
Gold,
Silber
und
Molybdän
(basierend
auf
den
Ergebnissen
der Analyse von mineralisiertem Gestein), die individuell in eine entsprechende Menge von
reinem Kupfer umgewandelt werden (basierend auf den Metallpreisen zum Zeitpunkt der
Kalkulation) und dann zusammengezählt werden.
Das Kupferäquivalent ist hilfreich, da es eine einfache und akkurate Interpretation des
möglichen, theoretischen Wertes des mineralisierten Gesteins erlaubt, allerdings ohne
Einbeziehung der letztlich extrahierbaren Menge von jedem Metall [16]. Der DOZ Sektor ist
aktuell der einzige Abbaubetrieb in Grasberg, indem das Blockbruchbauverfahren eingesetzt
wird. Im Folgenden wird die Struktur des DOZ Betriebes genau beschrieben.
Abbildung 28: Kupferäquivalente Cut‐Off Grades der einzelnen Sektoren [11]
33
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
34
3.2.1 Struktur des Betriebes (Freeport DOZ)
Der DOZ Sektor in Grasberg ist der größte einzelne Blockbruchbaubetrieb der Welt.
Insgesamt wurde in diesem Sektor seit Beginn des Abbaus rund 80 Millionen Tonnen
Kupfererz abgebaut, mit einem Anteil von 1,27 % Kupfer und 0,76 % Gold. Zurzeit beträgt die
tägliche Förderung ca. 50.000 Tonnen Erz pro Tag, die laut Prognosen bis zum Jahr 2009 um
30.000 Tonnen gesteigert werden soll (dies wird allerdings nicht in Abbildung 26
berücksichtigt).
Der DOZ Sektor bietet im Vergleich zu den anderen Blockbruchbausektoren dieser
Lagerstätte
einige
wesentliche
Vorteile.
Dazu
zählen:
ein verbessertes eigenständiges Ventilationssystem;
ein flexibles und effizientes Lastwagentransportsystem (Truck Haulage System) und
ein zuverlässiges Zerkleinerungs‐ und Fördersystem [17].
Die Produktionssohle im DOZ Sektor befindet sich ca. 1.200 Meter unter der Erdoberfläche
(3.126 Meter über den Meeresspiegel). Die Unterschneidungssohle (3.146 Meter über den
Meeresspiegel) befindet sich ca. 20 Meter under der Abbaustrecke. Die erste
Unterscheidung des Erzkörpers im DOZ Sektor wurde im Jahre 2000 durchgeführt. Die
Gebirgsverhältnisse waren für die Initiierung des Bruchs der ausschlaggebende Faktor.
Der Abbau des DOZ Sektors hat sich in östliche Richtung weiterentwickelt, um mögliche
Gebirgsbelastungen, die durch einen zusätzlichen Druckaufbau im benachbarten Sektor
entstanden sind, auf den sich darüber befindenden IOZ Sektor zu vermeiden. Im IOZ Sektor
wurde in der Vergangenheit rund um 18.000 Tonnen Erz pro Tag gefördert. Nach der
Stilllegung des IOZ Sektors im Jahre 2004, wurde mit dem Abbau im DOZ auch in Richtung
Westen begonnen (siehe Abbildung 24) [17].
Die Abbildunge 29 & 30 zeigen die geologischen Gegebenheiten des Unterschnittniveaus im
DOZ Sektor. Zu den Gesteinsverbänden in diesem Sektor gehören Diorit, Brekzie, Marmor,
Dolomit sowie Skarngestein.
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35
Abbildung 29: Abbau im DOZ Sektor [11]
Abbildung 30: Geologie des Unterschnittniveaus im DOZ Sektor [18]
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Die Produktionssohle des DOZ Sektors ist, im Vergleich zum IOZ Sektor, durch ein
Fischgrätenmuster gekennzeichnet. Diese Veränderung hat die Förderdistanz um 40 Meter
reduziert und eine bessere Orientierung der Fahrlader im DOZ Sektor gewährleistet [18].
Abbildung 31: Abzugstrichtern im IOZ und DOZ Sektor [18]
Das Bewetterungssystem im DOZ Sektor wurde so gestaltet, dass jeder Bergmann der sich
unmittelbar im Abbau befindet mit Frischwettern versorgt wird. Die Frischwetter kommen
aus den nördlichen und südlichen Feldstecken, den sogenannten Fringe Drifts.
Die Abwetter werden durch die Entlüftungsgesenke, die sogenannten „Exhaust Raises“, in
der Mitte von jeder Abbaustrecke (siehe Abbildung 32) abgezogen. Die Abwetter aus den
Entlüftungsgesenken werden in Entlüftungsstrecke geführt, die mit dem Hauptabwetternetz
verbunden sind [18].
Abbildung 32: Ventilation im DOZ Sektor [18]
36
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Dieses duale Bewetterungssystem ist von Vorteil, da zwei Ladegeräte gleichzeitig auf einer
Sohle ohne Mangel an Frischwetter arbeiten können. Die Frischwetter des IOZ Sektors
kamen aus den südlichen Feldstrecken und wurden im nördlichen Teil der Sohle abgesaugt.
Dies
hatte
dazu
geführt,
dass
im
nördlichen
Teil
der
Strecke
hauptsächlich
Abwetterbereich
gearbeitet wurde. Aus diesem Grund war es fast unmöglich genug Frischwetter für den
erfolgreichen Einsatz von zwei Ladegeräten zu liefern [18].
Nicht nur das Bewetterungssystem, sondern auch das Fördersystem im DOZ Sektor
unterscheidet sich von dem ehemaligen IOZ Sektor. Das Fördersystem im IOZ Sektor hat
einen Puffer in Form eines Hohlraums (Sammelschrapperstrecke) unter jeder
Schrapperstrecke beinhaltet. Das Haufwerk wurde abgezogen und dann mittels eines
Förderbands zum Backenbrecher transportiert. Für die Förderung des Erzes zum Brecher
wird im DOZ Sektor die Kombination von Lastwagen und Rutschen (Chutes) eingesetzt.
Abbildung 33 zeigt den im DOZ Sektor verwendeten Förderplan für Lastwagen.
Abbildung 33: Fördersohle im DOZ Sektor [18]
37
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Das Haufwerk der Schrapperstrecken wird in einer 40 bis 50 Meter langen (Ø 4 Meter)
Erzrolle gespeichert. Das Aufnahmevermögen dieser Erzrollen beträgt etwa eine Million
Tonnen. Von den Erzrollen aus gelangt das Material mit Hilfe sogenannten Rutschen zur
Förderebene.
Die
Fördersohle
hat
einen
beschränkten
Zugang
und
wurde
für
den
Einbahnverkehr ausgelegt (siehe Abbildung 33). Der Verkehr im DOZ Sektor wird durch ein
elektronisches Kontrollsystem gesteuert.
Das zur Förderung des Erzes zum Brecher eingesetzte Equipment besteht fast nur aus
Caterpillar AD55 Lastwagen, die eine Aufnahmefähigkeit von 55 Tonnen besitzen.
Abbildung 34 zeigt zum einen die Lastwagen sowie einen Brecher im DOZ Sektor [18].
Abbildung 34: Brecher im DOZ Sektor [18]
Dieses Fördersystem ist viel flexibler als die älteren Systeme, die im IOZ Sektor eingesetzt
wurden. Das neue System kann jeder Zeit erweitert oder verändert werden. Deshalb ist es
leicht an modifizierten Abbauplanen oder Entdeckung von neuen Reserven anzupassen.
Ferner kann die Gewinnung von Erz aus anderen Bereichen ohne Probleme erfolgen. Ein
weiterer Vorteil des Fördersystems besteht darin, dass es sich relativ weit von der
Abbausohle befindet. So hat der durch den Abbau verursachte Gebirgsdruck nur geringe
Auswirkung auf die Fördersohle. Dieses System soll voraussichtlich auch nach der Stilllegung
des DOZ Betriebes im Jahre 2020 weiter verwendet werden [18].
38
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3.2.2 Probleme und Lösungen
Das folgende Kapitel beinhaltet Problemstellungen sowie deren Lösungen im DOZ Sektor des
Bergwerks Grasberg. Die meisten Probleme gab es in der Strecke 11 (siehe Abbildung 35).
Mitte 2006 haben sich die Gebirgsverhältnisse drastisch verschlechtert. Die Veränderungen
wurden sofort bemerkt und daraufhin Sanierungsmaßnahmen festgelegt, um den Abbau in
diesem Bereich sicher zu gewährleisten. Die gesamten Reserven im betroffenen
Arbeitsbereich betrugen ca. 198.000 Tonnen Erz mit 0,89 Prozent Kupfer und 0,44 Prozent
Silber [17].
Abbildung 35: Strecke 11 während der Erschließung [18]
Die Strecke 11 ist von Brekzien umgeben. Brekzien sind Gesteine mit einer geringeren
Festigkeit und einem Rock Mass Rating Index von ca. 30, was für schlechte
Gebirgsverhältnisse steht (siehe Tabelle 4). Deshalb wurden für diesen Abbau
hochbeanspruchungsfähige Hangendunterstützungen eingesetzt.
Rock Mass Rating (RMR) Rock Quality
0‐20 sehr schlecht
21‐40 schlecht
41‐60 ausreichend
61‐80 gut
81‐100 sehr gut
Tabelle 4: Gebirgskörperbeurteilung ‐ Rock Mass Rating [19]
39
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
40
Im Jahre 2004 wurden in der Strecke 11 im DOZ Sektor zahlreiche Risse im Betonausbau
beobachtet. Aus diesen Beobachtungen wurden zusätzliche, leichtere
Hangendunterstützungen angebracht, um eine weitere Rissentwicklungen zu verhindern.
Dies
führte
dazu,
dass
in
den
darauffolgenden
sechs
Monaten
keine
weiteren
Schäden
oder
bedeutenden Veränderungen der Konvergenzraten (Hohlraumschrumpfungen) erkannt
wurden. Die entsprechenden Messungen ergaben Konvergenzraten in Höhe von 0,3 ‐ 0,5
Millimeter pro Tag, die basierend auf Erfahrungen in anderen Gebieten im DOZ Sektor
akzeptabel waren [17].
Im Jahre 2005 hatte sich der Zustand der Strecke dramatisch verschlechtert. Es wurden
zahlreiche Verformungen im Stahlausbau sowie Hebungen im Liegenden observiert. Die
Konvergenzrate hatte sich enorm erhöht, was durch die Komprimierung des Materials im
Abzugstrichtern verursacht wurde. Das Material in den Abzugstrichtern wurde so verdichtet,
dass es sehr schwer wurde es gleichmäßig abzuziehen. Wegen der hohen Komprimierung
des Materials hätten die Sprengarbeit und das kontinuierliche Wegräumen des Erzes nur
wenig Einfluss auf die Verstopfung der Abzugstrichter. Das zusätzliche Gewicht der mit Erz
gefüllten Abzugstrichter hat für eine zusätzliche Belastung der Bergfesten in der Fördersohle
geführt.
Im Jahre 2006 hat der Zustand der Strecke 11 wieder angefangen sich zu verschlechtern.
Zahlreiche Kappen und Stempel aus Stahl sind in die Brüche gegangen. Die Abbaustrecke ist
von 4,0 x 4,4 Meter auf 3.9 x 3,6 Meter geschrumpft.
Um sichere Bedingungen für de Abbau zu gewährleisten wurden verschiedenen Methoden
zur Beurteilung der Schäden erarbeitet. Der Umfang der Schäden wurde durch folgende
Kriterien evaluiert:
‐ Optische Beobachtungen
‐ Konvergenzüberwachung
‐ Georadaraufnahmen (Ground Penetrating Radar)
‐ Probebohrungen
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Die Optische Beobachtungen
Die Abbaustrecke 11 wurde täglich observiert und alle Beschädigungsentwicklungen sowie
Arten von Schäden registriert. Die Abbildung 36 zeigt die observierten Schäden am Beispiel
der
Strecke
11
im
DOZ
Sektor.
Zu
diesen
Schäden
gehören:
die Rissbildung in Beton,
Hohlraumschrumpfung,
Schäden von Metallbogenausbau,
Abtrennung der Stahlbogenausbau von Beton sowie
andere Schäden (siehe Abbildung 36) [17].
Abbildung 36: Schäden in Strecke 11‐ optische Beobachtungen [18]
Die Konvergenzüberwachung
Die horizontalen Konvergenzmessungen wurden umfassend dokumentiert um die
Veränderungen der Sohle beurteilen zu können. Die Abbildung 30 zeigt die Konvergenz in
der Strecke 11 (siehe Abbildung 30). Einer der Hauptgründe für die Erhöhung der
Konvergenzraten ist die oben erwähnte Verstopfungen der Abzugstrichter.
Um das Verstopfen der Abzugstrichter zu vermeiden wurde die Abziehrate des Erzes aus den
Abzugstrichtern von 6 ‐ 8 Schaufel pro Schicht auf 10 ‐ 12 Schaufel pro Schicht erhöht (wobei
jede
Schaufel
etwa
11
Tonnen
Material
aufnehmen
kann).
41
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Abbildung 37: Konvergenz in der Strecke 11 [18]
Die Abbildung 38 liefert eine kumulierte, horizontale Konvergenz über eine bestimmte
Zeitperiode von zwei Jahren. Daraus folgt, dass die kumulierte Konvergenz am Ende des
Jahres 2006 etwa 0,8 Meter betrug.
Abbildung 38: Kumulierte horizontale Konvergenz in der Strecke 11 [18]
42
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Die Abbildung 39 zeigt die vorgenommenen kleinen und großen Wartungsarbeiten der
Strecke 11. Für eine Schadensminimierung wurde (unter arbeitssicheren Bedingungen) das
Haufwerk (wie oben erwähnt) aus den Abzugstrichtern kontinuierlich abgezogen. Dies führte
zur
Reduzierung
der
Beanspruchung
des
Gebirgskörper.
Die
kleineren
Wartungsarbeiten
beinhalteten die Beseitigung von relativ kleinen Schäden, wie beispielsweise Rissen im Stoß
oder Hangenden, mit Hilfe von W‐förmigen Trägern, wobei größere Reparaturen erst
stattfanden, nachdem der 1600G Lader nicht mehr genug Arbeitsraum für die Ladevorgänge
hatte. Für diesen Fall wurde das komplette Streckenprofil überarbeitet.
Abbildung 39: Schadenbehebung in der Strecke 11 [11]
Die Georadaraufnahmen
Das Georadar wurde eingesetzt um den Zustand der Bergfesten zu beurteilen. Das Georadar
besteht aus einem Transistor, der die Radiowellen erzeugt, und einer Antenne, die diese
Radiowellen registriert. Dieses Verfahren hat wichtige Information über die vorhandenen
Inhomogenitäten der Bergfesten geliefert. Die Georadaraufnahmen der Strecke 11 haben
gezeigt, dass erhebliche Schäden in unmittelbare Nähe der Abzugstrichter auftraten.
43
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Die Probebohrungen
Probebohrungen können als weitere Verfahren zur Untersuchung des Zustandes von
Bergfesten eingesetzt werden. Sechs Probebohrungen wurden von drei unterschiedlichen
Positionen
gebohrt,
um
die
Integrität
des
Deckgebirges
der
Abbaustrecke
11
zu
überprüfen
(siehe Abbildung 40). Die Länge, die gebohrt werden musste um die Bruchzone zu erreichen
wurde dokumentiert. Dies hat wichtige Informationen bezüglich des aktuellen Zustands der
Festen geliefert. Aus der Abbildung 40 ist ersichtlich, dass der abgeschätzte Zustand der
Feste offenkundig schlechter war als zuvor erwartet wurde. Die Auswertung der
Bohrergebnisse hat gezeigt, dass der Gipfel, der planmässig 22 Meter hoch sein sollte, sich
nur 15,3 Meter über der Abbaustrecke befand.
Abbildung 40: Probebohrungen im Deckgebirge [11]
44
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
45
Allerdings sind die Ergebnisse der Probebohrungen nur mit einem geringen Grad an
Genauigkeit zu betrachten. Der Grund dafür liegt in einer schlechten Differenzierung des
festen Materials und dem verdichteten Haufwerk. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist
die
schlechte
Erkennung
von
5‐
7
Zentimeter
breiten
Rissen
im
Gestein.
Diese
Betrachtung
ist
nur möglich, wenn der Bohrvorgang mit einer geringeren Geschwindigkeit und durch eine
erfahrene Person ausgeführt wird.
Nachdem alle Schäden der Strecke 11 erkannt und beurteilt waren, wurde ein Rettungsplan
entwickelt. Das Hauptziel dieses Plans war ein schnellerer Abbau der verbleibenden
Reserven unter gesonderten Arbeitsbedingungen. Die Lösungen des anstehenden Problems
beinhalteten die Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit aus den Abzugstrichtern, die
ständigen Reparaturen der Strecke und die Rückgewinnung der Bergfesten. Die Erhöhung
der Abzugsgeschwindigkeiten aus den Abzugstrichtern wurde aufgrund der
Konvergenzbeobachtungen in der Strecke beschlossen. Die folgenden
Abzugsgeschwindigkeiten in Zusammenhang mit der Konvergenz wurden vorgeschlagen:
Konvergenzrate < 0.8 mm/Tag ‐ keine Änderung der Abzugsgeschwindigkeit.
Konvergenzrate = 0.8‐2.0 mm/Tag ‐ Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit auf 2‐3
Schaufel/Schicht bis auf maximal 10 Schaufel/Schicht.
Konvergenzrate >2.0 mm/Tag ‐ Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit auf 4‐6
Schaufel/Schicht bis auf maximal 17 Schaufel/Schicht.
Die Abzugsrate der benachbarten Abzugstrichter in den Strecken 10 und 12 wurde unter
folgenden Bedingungen ebenfalls erhöht:
Konvergenzrate der Strecke 11 etwa 1.5‐3.0 mm/Tag innerhalb 3‐7 Tage
Sobald die Konvergenzrate sich verlangsamt hat, wurde die Abzugsgeschwindigkeit wieder
verringert.
Streckenreparaturen wurden ebenfalls durchgeführt um die Streckenkonvergenz zu
vermindern. Die Strecke 11 wurde anhand einer 75 mm dicken Spritzbetonschicht und
zahlreichen Maschenreihen ausgebaut. Wenn sich die Konvergenzrate erhöhte, wurden
zusätzliche W‐förmige Träger installiert, mit dem Ziel die Schäden in betroffenen Bereichen
der Strecke zu reduzieren.
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
Als letzte Maßnahme wurden die unmittelbaren Bergfesten gesprengt, damit sich die
Auswirkung der Konvergenz auf die Strecke minimierte. Diese Maßnahme hat weiterhin das
Ziel die Last auf die Sohle zu leiten und so die Entwicklung von dichtem Haufwerk im Bereich
zu
reduzieren.
Die
für
die
Sprengung
ausgewählte
Fläche
lag
zwischen
den
Abzugstrichtern
5
und 6 auf beiden Seiten der Strecke (siehe Abbildung 41). Zusätzliche Träger zum Stützen des
Gebirges wurden in den Strecken und Abzugstrichtern installiert, die sich im Umfeld der
Sprengarbeiten befinden. Die restlichen Reserven in der Mitte der Strecke 11 wurden dann
von beiden Seiten (nördlich und südlich) des gesprengten Bereiches abgezogen.
Die Methode der Rückgewinnung der Bergfesten wurde erfolgreich in dem IOZ Sektor sowie
in anderen Zonen mit höher Konvergenzrate im DOZ Sektor angewandt.
46
Rückbau
Süd Rückbau
Nord
Abbildung 41: Sprengung der Bergfesten in der Strecke 11 [11]
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47
4 Vergleich der führenden Blockbruchbaubetriebe
Die letzten beiden Kapitel beinhalteten eine Übersicht der Blockbruchbaubetrieben „El
Teniente“ und „Grasberg“. Dabei wurden zahlreiche Parameter wie z.B.: Geologie, Struktur
des Betriebes sowie die mit dem Abbau verbundene Probleme genannt.
Im Folgenden werden die beschriebenen Betriebe miteinander verglichen. Anhand der
vorgegebenen Kriterien werden die Unterschiede der einzelnen Blockbruchbaubetriebe
beschrieben.
Kriterium Bergwerk El Teniente Bergwerk Grasberg, DOZ Sektor
Beschäftigte Mitarbeiter ≈ 12.000 ≈ 18.000
Abbaumethode
Panel
Caving
Blockbruchbau
Mitarbeiter Untertage ≈ 2.800 ≈ 1.617
Reserven ≈ 4.000 Mio. t Kupfererz ≈ 148.391 t Kupfererz
Vererzungsgraden 1,2 % Kupfer
0,026 % Molybdän
1.09% Kupfer
1,03 g/t Gold
4,23 g/t Silber
Betriebsende
(voraussichtlich)
Jahr 2100 Jahr 2037
Tägliche Förderung (2008) 140.000 t/d 50.000 t/d
Maximale zukünftige
Förderung pro Tag
k. A. 225.000 t/d (Jahr 2025)
Hauptprobleme ‐ Versetzungen des Gebirges ‐ Höhe Konvergenzrate
‐ Verstopfung der
Abzugstrichtern
Grund für die Probleme ‐ lange Abbaufront (500‐800 m) ‐ schlechte Gebirgsverhältnisse
‐ Verdichtung des Haufwerks
Lösungen ‐ Reduzierung der Frontlänge
‐ Advanced Undercut Methode
‐ Erhöhung der Abzugsrate
‐ Streckenreparaturen
‐ Rückgewinnung von Bergfesten
Unterfahrung des Blocks ‐ Advanced Undercut ‐ Advanced Undercut (seit Jul.
2001)
Tabelle 5: Vergleich von Weltweitführenden Blockbruchbaubetrieben
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
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5 Zusammenfassung
Diese Arbeit befasst sich mit den weltweit führenden Blockbruchbaubetrieben. Im ersten
Kapitel ist eine Zielsetzung dieser Projektarbeit präzise festgelegt. Diese Zielsetzung
beinhaltet generelle Aspekte des Abbauverfahrens, wobei der Schwerpunkt auf die
Vorrichtungssysteme, die Unterfahrung der Lagerstätte und den Vor‐ und Nachteile liegt.
Im zweiten Kapitel sind die allgemeinen Prinzipien des Blockbruchbauverfahrens näher
behandelt. Zunächst ist der Gewinnungsprozess ausführlich beschrieben sowie die mit dem
Abbau verbundenen Kosten. Weiterhin ist der Blockbruchbau beziehungsweise das Panel
Caving (eine Ausführung des Blockbruchbaus) skizziert und beschrieben. Dabei sind
insbesondere Unterschiede der beiden Blockbruchbauausführungen aufgelistet. Danach wird
die erfolgreiche Mineralgewinnung im Blockbruchbau dargestellt. Desweiteren beinhaltet
das Kapitel einen Vergleich über die Erzausbringung im Blockbruchbau und anderen
Abbauverfahren. Ein besonderer Schwerpunkt spielt dabei die Vorrichtung des
Blockbruchbaus. Dabei unterscheidet man prinzipiell zwischen drei Systemen:
Grizzly;
Slusher und
Rubber Tired.
Die Anwendung der einzelnen Systeme ist zum Einen abhängig von den
Wertmineraleigenschaften und Nebengestein sowie zum Anderen aus gebirgsmechanischen
Aspekten.
Weiterhin ist die Blockunterfahrung ein wesentlicher Punkt für einen erfolgreichen Abbau.
Dabei unterscheidet man zwischen drei unterschiedlichen Unterschneidungsverfahren:
Pre‐Undercut,
Post‐Undercut und
Advance Undercut.
Abschließend sind die generelle Vor‐ und Nachteile des Blockbruchbaus sowie internationale
Einsatzbereiche des Abbauverfahrens aufgeführt.
5/17/2018 Blockbruchbau - Ein Überblick - slidepdf.com
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
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Im Kapitel drei sind zunächst die fünf weltweit größten Blockbruchbaubetriebe anhand der
vorhandenen aktuellen täglichen Förderung dargestellt. Dabei hat sich gezeigt, dass zwei von
fünf in Betracht genommenen Blockbruchbaubetriebe, eine mit Vorsprung größere tägliche
Förderung
nachweisen.
Das Bergwerk El Teniente in Chile und der DOZ Sektor im Bergwerk Grasberg in Indonesien
mit jeweils 140.000 t/d und 50.000 t/d sind zurzeit die größten Blockbruchbaubetriebe der
Welt. Weiterhin sind allgemeine Daten über das Bergwerk El Teniente im Kapitel
beschrieben. Bei der Beschreibung werden die Aspekte der geographischen Lage, den
geologischen Verhältnissen, und der vorhanden Reserven in Betracht genommen. Die
Reserven der Lagerstätte El Teniente betragen zurzeit ca. 4.000 Mio. t Kupfererz. Außerdem
ist die Struktur des Bergwerks El Teniente näher dargestellt. Dies beinhaltet sowohl die
Infrastruktur des Betriebes als auch die Abbauvorgehensweise. Weiterhin sind die im
Bergwerk eingesetzten Betriebsmittel erwähnt. Zu diesen gehören unter anderem die
Bohrgeräte Robbins 53 RH und 34RH der Firma Atlas Copco. Ein wesentlicher Unterpunkt
sind die Schwierigkeiten zur Streckenerhaltung, die beim Abbau des Erzes entstehen. Dabei
sind die meisten Probleme im Bergwerk El Teniente in den letzten fünfundzwanzig Jahren
mit viel zu langen Abbaufronten von ca. 500 bis 800 Meter verbunden. Dies führte zu
zahlreichen Versetzungen des Gebirges ober‐ und unterhalb der Abbaustrecken. Ferner sind
Schäden in den Produktionsstrecken entstanden. Als Vergleichsbeispiel ist zunächst eine
Übersicht der Abbaufrontlängen dargestellt. Fazit ist, dass die Abbaufrontlängen mindestens
doppel so lang sind wie vergleichsweise kleinere Blockbruchbaubetriebe. Als letzter
Unterpunkt sind die Lösungen für die entstandenen Schwierigkeiten aufgeführt.
Hauptmaßnahme gegen die Versetzungen des Gebirges ist die Reduzierung der
Abbaufrontlänge.
Die
positiven
Erfahrungen
mit
geringeren
Abbaufrontlängen
in
alten
Baufeldern des Bergwerks El Teniente haben diese Entscheidung unterstützt.
Erwähnenswert ist die Tatsache, dass große Schäden in den Produktionsstrecken des
Bergwerks nicht direkt mit langen Abbaufronten zusammenhängen, sondern hauptsächlich
durch die Anwendung des Post‐Undercut Unterschneidungsverfahren auftreten. Als
Lösungsansatz für dieses Problem ist der Einsatz des Advance Undercut Verfahrens
vorgesehen.
Im darauffolgenden Kapitel folgt eine weitere Beschreibung des Bergwerks Grasberg in
Indonesien. Wie beim Bergwerk El Teniente sind zunächst allgemeine Aspekte der
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
50
geographischen Lage, den geologischen Verhältnissen, und den vorhanden Reserven in
Betracht genommen. Die Reserven des Bergwerks Grasberg belaufen sich auf ca.
2.800 Mio. t Kupfererz. Danach folgen Beschreibungen der einzelnen untertägigen
Abbausektoren
des
Bergwerks
Grasberg.
Dabei
unterscheidet
man
die
einzelnen
Sektoren
anhand ihrer Lage und den vorhanden Reserven. Ein bedeutender Sektor des Bergwerks ist
der DOZ Sektor, welcher näher betrachtet wird. Dabei sind die Vorteile des Sektors
gegenüber der anderen Sektoren im Bergwerk dargestellt. Ebenfalls sind die geologischen
Gegebenheiten des DOZ Sektors erläutert. Die Lage und Gestaltung der Produktions‐und
Fördersohlen im DOZ Sektor sind ausgiebig behandelt. Zu den Gestaltungsaspekten gehören
Bewetterungs‐ und Fördersysteme sowie Anordnung des Abzugstrichters. Desweiteren sind
Verbesserungen gegenüber dem IOZ Sektor aufgeführt. Ein anderer Unterpunkt sind die im
DOZ Sektor eingesetzten Betriebsmittel zur Förderung des gewonnenen Materials.
Hauptsächlich werden hier Caterpillar AD55 SLKWs eingesetzt, da sie eine hohe Flexibilität
gewährleisten.
Als nächsten Punkt sind die Problemstellungen im DOZ Sektor aufgelistet. Schwerpunkt ist
dabei die Strecke 11 im Sektor DOZ. In diesem Zusammenhang sind die Zustände der
Strecke 11 im Zeitraum 2004 bis zum Jahr 2006 dargestellt und die Methoden zur
Beurteilung der auftretenden Schäden ausführlich beschrieben. Dabei sind die ermittelten
Ergebnisse der optischen Beobachtungen, der Konvergenzüberwachung, der
Georadaraufnahmen und Probebohrungen aufgelistet. Das Ergebnis dieser Untersuchungen
ist, dass durch die hohen Konvergenzraten im Gebirge und die Verstopfungen der
Abzugstrichter die meisten Betriebsstörungen in der Strecke 11 entstanden. Abschließend
sind Lösungsansätze zur Beseitigung der Schänden in Stecke 11 dargestellt. Die
Lösungsansätze
beinhalten
die
Erhöhung
der
Abzugsrate
aus
den
Abzugstrichtern,
Streckenreparaturen mit Spritzbeton und der Einsatz von W‐förmigen Trägern, sowie die
Rückgewinnung von Bergfeste.
Das letzte Kapitel liefert einen Vergleich der Blockbruchbaubetriebe El Teniente und dem
DOZ Sektor in Grasberg. Für ein besseres Verständinis ist nachfolgende eine Tabelle der
wesentlichen Kriterien dargestellt.
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Kriterium Bergwerk El Teniente Bergwerk Grasberg, DOZ Sektor
Beschäftigte Mitarbeiter ≈ 12.000 ≈ 18.000
Abbaumethode Panel Caving Blockbruchbau
Mitarbeiter Untertage ≈ 2.800 ≈ 1.617
Reserven ≈ 4.000 Mio. t Kupfererz ≈ 148.391 t Kupfererz
Vererzungsgraden 1,2 % Kupfer
0,026 % Molybdän
1.09% Kupfer
1,03 g/t Gold
4,23 g/t Silber
Betriebsende
(voraussichtlich)
Jahr 2100 Jahr 2037
Tägliche Förderung (2008) 140.000 t/d 50.000 t/d
Maximale zukünftige
Förderung pro Tag
k. A. 225.000 t/d (Jahr 2025)
Hauptprobleme ‐ Versetzungen des Gebirges ‐ Höhe Konvergenzrate
‐ Verstopfung der
Abzugstrichtern
Grund für die Probleme ‐ lange Abbaufront (500‐800 m) ‐ schlechte Gebirgsverhältnisse
‐ Verdichtung des Haufwerks
Lösungen ‐ Reduzierung der Frontlänge
‐ Advanced Undercut Methode
‐ Erhöhung der Abzugsrate
‐ Streckenreparaturen
‐ Rückgewinnung von Bergfesten
Unterfahrung des Blocks ‐ Advanced Undercut ‐ Advanced Undercut (seit Jul.
2001)
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
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6 Fazit
Der Blockbruchbau ist durch hohe Aus‐ und Vorrichtungskosten besonders gekennzeichnet.
Allerdings werden diese Kosten durch geringe Produktionskosten kompensiert, sodass es
letztendlich ein sehr kostengünstiges Verfahren ist.
Die beiden Bergwerke (El Teniente und Grasberg) haben ebenfalls gezeigt, dass in den
Blockbruchbaubetrieben mit erstaunlichen täglichen Förderzahlen (140.000 t/d und 50.000
t/d) zu rechnen ist.
Allerdings sollte hierbei erwähnt werden, dass gerade wegen der hohen Produktivität die
Gebirgsbeherrschung sehr kompliziert und schwierig ist. Diese Gebirgsbeherrschung wird
durch neue Verfahren, wie zum Beispiel die Konvergenzüberwachung, zunehmend einfacher.
Abschließend kann davon ausgegangen werden, dass das Abbauverfahren Blockbruchbau
zunehmend in mächtigen Lagerstätten mit geeigneten Rohstoffen Anwendung finden wird.
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7 Liste der Abkürzungen und Übersetzungen
Abkürzung:
CODELCO Corporacion Nacional del Cobre de Chile
DMLZ Deep Mill Level Zone
DOZ Deep Ore Zone
ESZ East Stockwork Zone
IOZ Intermediate Ore Zone
MLZ Mill Level Zone
NFD North Fringe Drift
SFD South Fringe Drift
Abb.: Spanisch Deutsch
8 Hundimiento Bruch
9 Nivel de acarreo Transportebene
9 Nivel de producción Produktionsebene
9 Norte Norden
9 Sur Süden
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
54
8 Literaturverzeichnis
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Deutschland. ISBN: 3773904932
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Smith, I (2006): "Diggers and Dealers Forum", Newcrest Mining Limited
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ISBN: 0873351002
[5] Julin, D. E. (19): "Mining Engineering Handbook", Seite: 1815‐1836, ISBN: 0873351002
[6] Trueman R., Pierceand R., Wattimena R. (2002): "International Journal of Rock
Mechanics and Mining Sciences", Volume 39, Issue 5. ISSN: 1365‐1609
[5] Kennedy, B. A. (1990): "Surface Mining“, 2nd Edition, Society for Mining and
Exploration Inc., Littleton, USA. ISBN: 0873351029
[6] Engenklöw, M. (2000): "The Lieutenant Marches On", World Rock Boring Association,
Sudbury, Kanada
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Erzmetall 56, Clausthal‐Zellerfeld, Deutschland
[8] http://www.iht.com, Zugriff am 31.05.2008
[9] http://www.wikepedia.org, Zugriff am 20.06.08
[10] http://www.uni‐stuttgart.de, Zugriff am 22.06.08
[11] Freeport‐McMoRan Copper & Gold Inc. (2007): "Annual Report Pursuant to Section 13
or 15 (d) of the Securities Exchange Act 1934", United States Securities And exchange
Commission, Washington, USA
[12] http://www.atlascopco.com, Zugriff am 31.05.2008
[13] Araneda, O.; Sougarret, A. (2007): "Lessons Learned in Cave Mining: El Teniente 1997‐
2007", 1st International Symposium on Block and Sub‐Level Caving, Kapstadt, Südafrika
[14] BBK1 Vorlesungsunterlagen
[15] Chadwick, J. (2005): "PTFI Defines Worldclass", International Mining
[16] http://www.finanznachrichten.de, Zugriff am 15.06.2008
[17] Sahupala, H. A.; Srikant, A. (2007): "Assessment of Pillar Damage at the Extraction level
in the Deep Ore Zone (DOZ) Mine, PT Freeport Indonesia", 1st International Symposium
on Block and Sub‐Level Caving, Kapstadt, Südafrika.
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
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[18] Barber, J.; Ganesia, B.; Casten, T. (2001) "Developing the DOZ Mine at PT Freeport
Indonesia", Mining Engineering, Band 53, Heft 11, Littleton, USA. ISSN: 00265187
[19] Bieniawski, Z. T. (1989): "Engineering Rock Mass Classifications" Wiley, New York, USA
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
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9 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Prinzip des Blockbruchbaus [12] ........................................................................... 3
Abbildung 2: Blockbruchbau (links) und Panel Caving (rechts) [3] ............................................ 4
Abbildung 3: Schema des Abziehens aus einem Block [1] ......................................................... 5
Abbildung 4: Ungleichmäßiges abziehen des Haufwerks [1] ..................................................... 5
Abbildung 5: Grizzly System im Blockbruchbau [5] .................................................................... 8
Abbildung 6: Slusher System im Blockbruchbau [5] .................................................................. 9
Abbildung 7: Rubber Tired System im Blockbruchbau [5] ....................................................... 10
Abbildung 8: Pre‐Undercut Methode [6] ................................................................................. 11
Abbildung 9: Post‐Undercut Methode [6] ............................................................................... 12
Abbildung 10: Advance Undercut Methode [6] ....................................................................... 12
Abbildung 11: Blockbruchbau und Panel Caving Betriebe weltweit [3] .................................. 14
Abbildung 12: Bergwerk El Teniente von Übertage [6] ........................................................... 16
Abbildung 13: Verschiedene Kupfergehalte in El Teniente [10] .............................................. 17
Abbildung 14: Lagerstättenmodell El Teniente (1998) [6] ....................................................... 18
Abbildung 15: Panel Caving in El Teniente [9] ......................................................................... 19
Abbildung 16: El Teniente Bergwerk mit sieben Hauptabbauebenen [10] ............................. 20
Abbildung 17: Hauptabbauebene in El Teniente [6] ................................................................ 21
Abbildung 18: Robbins 53RH (links) und Robbins 34RH (rechts) [6] ....................................... 22
Abbildung 19: Robbins 53RH (links) und Robbins 34RH (rechts) im Einsatz [13] .................... 23
Abbildung 20: Frontlängen in Esmeralda, Palabora und DOZ [13] .......................................... 25
Abbildung 21: Pre und Post undercut in El Teniente [13] ........................................................ 26
Abbildung 22: Tagebau Grasberg [2] ....................................................................................... 27
Abbildung 23: Aktuelle und zukünftige tägliche Förderung in Grasberg [14] ......................... 28
Abbildung 24: Lagerstättenmodell in Grasberg [15] ................................................................ 29
Abbildung 25: Wahrscheinliche und bewiesene Reserven der Sektoren [11] ......................... 30
Abbildung 26: Abbauzeiten der einzelnen Sektoren in Grasberg [11]..................................... 31
Abbildung 27: Infrastruktur des Grasberg Bergwerkes [11] .................................................... 32
Abbildung 28: Kupferäquivalente Cut‐Off Grades der einzelnen Sektoren [11] ..................... 33
Abbildung 29: Abbau im DOZ Sektor [11] ................................................................................ 35
Abbildung 30: Geologie des Unterschnittniveaus im DOZ Sektor [18] .................................... 35
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Blockbruchbau: Ein Überblick Januar 2009
57
Abbildung 31: Abzugstrichtern im IOZ und DOZ Sektor [18] ................................................... 36
Abbildung 32: Ventilation im DOZ Sektor [18] ......................................................................... 36
Abbildung 33: Fördersohle im DOZ Sektor [18] ....................................................................... 37
Abbildung
34:
Brecher
im
DOZ
Sektor
[18]
..............................................................................
38
Abbildung 35: Strecke 11 während der Erschließung [18] ....................................................... 39
Abbildung 36: Schäden in Strecke 11‐ optische Beobachtungen [18] ..................................... 41
Abbildung 37: Konvergenz in der Strecke 11 [18] .................................................................... 42
Abbildung 38: Kumulierte horizontale Konvergenz in der Strecke 11 [18] ............................. 42
Abbildung 39: Schadenbehebung in der Strecke 11 [11] ......................................................... 43
Abbildung 40: Probebohrungen im Deckgebirge [11] ............................................................. 44
Abbildung 41: Sprengung der Bergfesten in der Strecke 11 [11] ............................................ 46
10 Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Erzausbringen (%) von verschiedenen Abbauverfahren [4], [5] ............................... 6
Tabelle 2: Führende Blockbruchbaubetriebe weltweit [2] ...................................................... 15
Tabelle 3: Frontbreiten der Blockbruchbaubetriebe [13] ........................................................ 24
Tabelle 4: Gebirgskörperbeurteilung ‐ Rock Mass Rating [19] ................................................ 39
Tabelle 5: Vergleich von Weltweitführenden Blockbruchbaubetrieben ................................. 47