Blockbruchbau - Ein Überblick

5/17/2018 Blockbruchbau - Ein Überblick - slidepdf.com

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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



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

_______________________________



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




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.




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




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




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




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




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.




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.

8




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.

9




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]

10




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]




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]




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.




14

Abbildung 11: Blockbruchbau und Panel Caving Betriebe weltweit [3]




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.




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




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




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].




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




20

Abbildung 16: El Teniente Bergwerk mit sieben Hauptabbauebenen [10]




Abbildung 17: Hauptabbauebene in El Teniente [6]

21




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).

22




23

Abbildung 19: Robbins 53RH (links) und Robbins 34RH (rechts) im Einsatz [13]




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.




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




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]




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




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




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




Abbildung 25: Wahrscheinliche und bewiesene Reserven der Sektoren [11]

30




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




Abbildung 27 zeigt die untertägige sowie übertägige Infrastruktur im Bergwerk

Grasberg.

Abbildung 27: Infrastruktur des Grasberg Bergwerkes [11]

32




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




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.




35

Abbildung 29: Abbau im DOZ Sektor [11]

Abbildung 30: Geologie des Unterschnittniveaus im DOZ Sektor [18]




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




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




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




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




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




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




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




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




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




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.




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]




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




48

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.




49

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




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.




51

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)




52

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.




53

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




54

8 Literaturverzeichnis

[1] Reuther, E.‐U. (1989): "Lehrbuch der Bergbaukunde" Verlag Glückauf, Essen,

Deutschland. ISBN: 3773904932

[2]

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http://www.infomine.com, Zugriff am 30.05.2008

Smith, I (2006): "Diggers and Dealers Forum", Newcrest Mining Limited

[4] Hartmann, H. L. (1987): “Introductory Mining Engineering” John Wiley & Sons, Canada.

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

[7] Winkel, R. (2003): "Praktikum im Kupferbergwerk El Teniente der Codelco, Chile",

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.




55

[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




56

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




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

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Blockbruchbau - Ein Überblick