J. Wit
Werktuigen in de dagbouw.
Literatuuropdracht/scriptie,
Rapport 94.3.TT.4358, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
In deze scriptie wordt de toepassing van snij-, verzamel- en transportwerktuigen
in de dagbouw besproken. De werktuigen die de revue passeren zijn onder andere:
laadschoppen, draglines, wielafgravers, surface miners, frontladers, scrapers,
bulldozers, trucks, bandtransporteurs en breekinstallaties.
Onder dagbouw verstaat men die mijnmethoden, waarbij ertsen, kolen of andere
mineralen in de open lucht worden gewonnen. In plaats van het graven van
mijnschachten, zoals dat bij de ondergrondse mijnbouw gebeurt, graaft men in
de dagbouw het oppervlak boven de gewenste mineralen weg. Dit houdt in, dat
er grote hoeveelheden deklaag materiaal verwijderd moeten worden. Dit
verwijderen noemt men het strippen of pre-strippen. Als het gestripte
materiaal in grote storthopen buiten de mijn moet worden opgeslagen,
spreekt men van surplus materiaal. Een betere methode is, om het materiaal
dat door het strippen van de deklagen vrijkomt, binnenin de mijn te houden.
Het kan dan gestort worden op plaatsen, waar de onderliggende mineraallaag
al verwijderd is. Als dit gebeurt, noemt men de strippingmethode direct
casting. Dit is een zeer gunstige methode, omdat de herbehandeling van
surplus materiaal niet nodig is.
In de meeste dagbouwmijnen wordt de deklaag verwijderd door stripping
draglines of wielafgravers. Beide werktuigen kunnen ± 2.000 tot
10.000 m3 materiaal per uur afgraven. Als de dragline direct casting
toepast, dan staat hij aan de rand van de mijnstrook en stort het materiaal aan
de overkant van de strook op storthopen. Hiervoor is een grote reikwijdte nodig.
Onder het standniveau van de dragline zijn bij direct casting de
winningswerktuigen druk in de weer om het mineraal te winnen. Dit moet snel
gebeuren, anders heeft de dragline geen plaats om het materiaal te storten.
Als een wielafgraver direct casting toepast, zijn er twee mogelijkheden om
het materiaal naar de storthopen te transporteren. Bij beide methoden wordt
gebruik gemaakt van bandtransporteurs. Die kunnen naar keuze in een U-vorm
rondom de mijn aangelegd zijn, of kunnen zich bevinden op een cross pit
stacker of een bandbrug. Deze laatste twee werktuigen verzorgen het
materiaaltransport over de mijnstrook heen. De afvoermethode over
de mijn heen is het goedkoopste, want de totale transportafstand is veel
lager, dan bij het transport rondom de mijn.
Draglines en wielafgravers zijn niet de enige werktuigen, die
strippingwerkzaamheden kunnen uitvoeren. In mijnen met dunnere deklagen
(bijvoorbeeld minder dan 10 meter dik) of hardere deklaagmaterialen
(bijvoorbeeld harder dan 15 MPa), gebruikt men vaak laadschoppen,
frontladers of surface miners voor de deklaagverwijdering. Laadschoppen en
frontladers maken voor de materiaalafvoer gebruik van trucks. Bij surface
miners gebeurt dit ook, maar in de toekomst zal het materiaal met behulp van
mobiele transportbanden kunnen worden afgevoerd.
Voor de winning van de mineralen wordt gebruik gemaakt van dezelfde
werktuigen. Voor elk van de mogelijke winningswerktuigen volgt hierna een
korte toelichting.
Winning met draglines: Draglines worden niet zo vaak toegepast voor de
mineraalwinning, omdat hun afgravingsproces discontinu is. Dit houdt in, dat
de materiaalafvoer normaalgesproken gebeurt met behulp van trucks. Op zich is
de combinatie van draglines en trucks niet onmogelijk, maar de produktie van
draglines is meestal zo hoog, dat de afhankelijkheid van de veel minder
produktieve trucks te groot is. Bovendien zijn trucks als transportwerktuig
veel duurder en onderhoudsgevoeliger dan bijvoorbeeld bandtransporteurs.
Als gevolg hiervan worden draglines vrijwel uitsluitend gebruikt voor
strippingwerkzaamheden met de direct casting methode.
Winning met wielafgravers: Wielafgravers worden veelvuldig
toegepast in de mineraalwinning, omdat het afgraven in een continu proces
gebeurt. Hierdoor kan de afvoer plaatsvinden met behulp van transportbanden,
die goedkoop en betrouwbaar zijn. De mineraalsoorten, die door een wielafgraver
kunnen worden gewonnen, zijn echter beperkt. De hardheid ervan mag niet hoger
zijn dan 15 MPa.
Winning met laadschoppen of frontladers: Deze werktuigen graven het
materiaal in een discontinu proces uit de materiaalwand, waardoor de afvoer
plaats dient te vinden met behulp van trucks. De te behandelen mineralen
zijn in hardheid beperkt tot aan ± 20 Mpa. Als er hardere
mineraalsoorten moeten worden afgegraven, gebruikt men explosieven om de
materiaalwand op te blazen. Hierdoor wordt het materiaal gefragmenteerd en kan
het door de laadschop of frontlader opgeschept worden en in de trucks worden
gestort. Vroeger brachten deze trucks het materiaal de mijn uit, waar in een
breekinstallatie de brokgrootte werd gereduceerd om het mineraal beter
verwerkbaar te maken. Tegenwoordig gebruikt men vaak semi-mobiele of mobiele
breekinstallaties in de mijn. Het gewonnen mineraal hoeft dan door de trucks
slechts tot aan die breekinstallatie te worden gebracht.
Bij volledig mobiele breekinstallaties worden tracks niet eens meer gebruikt,
omdat de laadschop of frontlader het direct in de bunker van deze installatie
stort. Het grote voordeel van de breekinstallaties binnenin de mijn is, dat
het mineraal na het breken door bandtransporteurs de mijn uit vervoerd kan
worden. Zoals al eerder is gezegd, is dit continu, goedkoper en
betrouwbaarder.
Laadschoppen en frontladers zijn kleinere werktuigen dan draglines of
wielafgravers. Hun produktie ligt daardoor meestal ook lager
(± 1.500 - 4.000 m3/uur). Frontladers zijn altijd
kleiner geweest dan laadschoppen, maar hebben zich door een groei in formaat de
afgelopen jaren opgeworpen als geduchte concurrent voor de laadschoppen.
Winning met surface miners: Surface miners zijn betrekkelijk nieuwe
werktuigen in de dagbouw (± 10 jaar geleden geïntroduceerd).
Het zijn zeer mobiele werktuigen, die de mineralen in een continu proces
afgraven of lossnijden. De brokstukken die daarbij geproduceerd worden, zijn
uitermate geschikt voor transport per bandtransporteur. Helaas is het tot nu
toe nog niet gelukt om het materiaal daadwerkelijk door bandtransporteurs te
laten afvoeren. Dit komt doordat het mobiele en flexibele winningskarakter van
de surface miners ook vraagt om zeer mobiele transportbandmodules. Deze mobiele
transporteurs hebben tot op heden nog niet samen met een surface miner
succesvol geopereerd. De materiaalafvoer vindt bij de op dit moment
bestaande toepassingen van surface miners plaats met behulp van trucks. Ook
met deze trucks kunnen surface miners echter zeer goede resultaten halen. Ze
kunnen namelijk zeer selectief en nauwkeurig zachte tot zeer harde materialen
afgraven. Als de toekomstige combinatie van surface miners en mobiele
bandtransporteurs tot de mogelijkheden gaat behoren, dan zal dit een ideale
winningsmethode blijken te zijn.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
Gewijzigd: 2008.05.01;
logistics@3mE.tudelft.nl
, TU Delft
/ 3mE
/ TT
/ LT.