Die geologischen Merkmale des Tagebaus, die ihn von anderen Tagebauen unterscheiden, sind die Art der Formation und ihr relativ geringer Wert, was oft erfordert, dass Tagebau-Kohlebergwerke große Mengen an Abraum über ein großes Gebiet bewegen (d. h. es hat ein hohes Abraumverhältnis). ). Infolgedessen haben Kohleminen an der Oberfläche spezielle Ausrüstungen und Bergbautechniken entwickelt. Beispiele hierfür sind ein Tagebau mit Seilbaggern, der in Streifen von 30 bis 60 m Breite abgebaut wird, sowie Versatzmaterial in Gruben mit einer Länge von bis zu 50 km. Die Sanierung ist aufgrund der erheblichen Störung der betroffenen Gebiete ein integraler Bestandteil des Bergbauzyklus.

Kohleminen an der Oberfläche variieren von klein (dh produzieren weniger als 1 Million Tonnen pro Jahr) bis groß (über 10 Millionen Tonnen pro Jahr). Die erforderlichen Arbeitskräfte hängen von der Größe und Art der Mine, der Größe und Menge der Ausrüstung sowie der Menge an Kohle und Abraum ab. Es gibt einige typische Messungen, die die Produktivität und Größe der Belegschaft angeben. Diese sind:

1. Output pro Bergmann, ausgedrückt in Tonnen pro Bergmann und Jahr; dies würde von 5,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr bis zu 40,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr reichen.

2. Gesamtes bewegtes Material, ausgedrückt in Tonnen pro Bergmann und Jahr. Dieser Produktivitätsindikator kombiniert Kohle und Abraum; Eine Produktivität von 100,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr wäre niedrig, wobei 400,000 Tonnen pro Bergmann und Jahr das sehr produktive Ende der Skala darstellen.

Aufgrund der damit verbundenen großen Kapitalinvestitionen arbeiten viele Kohleminen nach einem siebentägigen kontinuierlichen Schichtplan. Daran sind vier Mannschaften beteiligt: ​​Drei arbeiten in drei Schichten zu je acht Stunden, wobei die vierte Mannschaft die dienstplanmäßige Freizeit abdeckt.

Minenplanung

Die Bergbauplanung für Kohletagebaue ist ein sich wiederholender Prozess, der in einer Checkliste zusammengefasst werden kann. Der Zyklus beginnt mit Geologie und Marketing und endet mit einer wirtschaftlichen Bewertung. Der Detaillierungsgrad (und die Kosten) der Planung steigen, wenn das Projekt verschiedene Phasen der Genehmigung und Entwicklung durchläuft. Machbarkeitsstudien decken die Arbeiten vor der Entwicklung ab. Dieselbe Checkliste wird nach Beginn der Produktion verwendet, um Jahres- und Fünfjahrespläne sowie Pläne für die Schließung der Mine und die Sanierung des Gebiets zu entwickeln, wenn die gesamte Kohle gefördert ist.

Bedeutsamerweise besteht weiterhin Bedarf an Planung und die Pläne müssen häufig aktualisiert werden, um Änderungen des Marktes, der Technologie, der Gesetzgebung und des Wissens über die Lagerstätte widerzuspiegeln, die im Laufe des Abbaus gewonnen werden.

Geologische Einflüsse

Geologische Merkmale haben einen großen Einfluss auf die Auswahl des Abbauverfahrens und der Ausrüstung, die in einem bestimmten Tagebau-Kohlenbergwerk verwendet werden.

Nahthaltung, Üblicherweise bekannt als tauchen, stellt den Winkel zwischen dem abgebauten Flöz und der horizontalen Ebene dar. Je steiler das Gefälle ist, desto schwieriger ist es, es abzubauen. Die Senke wirkt sich auch auf die Stabilität der Mine aus; Die Grenzneigung für den Schleppleinenbetrieb liegt bei etwa 7°.

Das Stärke von Kohle und Abfallgestein bestimmt, welche Geräte eingesetzt werden können und ob das Material gesprengt werden muss oder nicht. Kontinuierliche Bergbauausrüstung, wie Schaufelradbagger, die üblicherweise in Osteuropa und Deutschland verwendet werden, ist auf Material mit sehr geringer Festigkeit beschränkt, das nicht gesprengt werden muss. Typischerweise ist die Deckschicht jedoch zu hart, um ohne Sprengungen ausgehoben zu werden, um das Gestein in kleinere Stücke zu fragmentieren, die dann mit Schaufeln und mechanischer Ausrüstung ausgehoben werden können.

Da die Tiefe der Kohleflöze nehmen zu, die Kosten für den Transport von Abfall und Kohle an die Oberfläche oder zur Deponie werden höher. Irgendwann würde es wirtschaftlicher werden, unter Tage abzubauen als im Tagebau.

Flöze mit einer Dicke von nur 50 mm können abgebaut werden, aber die Gewinnung von Kohle wird schwieriger und teurer Nahtdicke nimmt ab.

Hydrologie bezieht sich auf die Wassermenge in der Kohle und im Abraum. Erhebliche Wassermengen beeinträchtigen die Stabilität und die Pumpanforderungen erhöhen die Kosten.

Die Größenordnung der Kohle reserven und der Betriebsumfang beeinflusst, welche Ausrüstung verwendet werden kann. Kleine Minen erfordern kleinere und relativ teurere Ausrüstung, während große Minen von Skaleneffekten und niedrigeren Kosten pro Produktionseinheit profitieren.

Umwelteigenschaften bezieht sich auf das Verhalten des Deckgebirges nach dem Abbau. Einige Deckschichten werden als „säureproduzierend“ bezeichnet, was bedeutet, dass sie, wenn sie Luft und Wasser ausgesetzt sind, Säure produzieren, die schädlich für die Umwelt ist und eine besondere Behandlung erfordert.

Die Kombination der oben genannten Faktoren und anderer Faktoren bestimmt, welches Abbauverfahren und welche Ausrüstung für ein bestimmtes Tagebau-Kohlebergwerk geeignet sind.

Der Bergbauzyklus

Die Methode des Kohleabbaus an der Oberfläche kann in eine Reihe von Schritten unterteilt werden.

Mutterboden entfernen und entweder die Lagerung oder der Ersatz auf Sanierungsflächen ist ein wichtiger Teil des Kreislaufs, da das Ziel darin besteht, die Landnutzung wieder in einen mindestens so guten Zustand wie vor Beginn des Bergbaus zu versetzen. Mutterboden ist ein wichtiger Bestandteil, da er Pflanzennährstoffe enthält.

Bodenvorbereitung kann die Verwendung von Sprengstoff beinhalten, um die großen Felsen zu zersplittern. In manchen Fällen geschieht dies durch Bulldozer mit Aufreißern, die das Gestein mit mechanischer Kraft in kleinere Stücke brechen. Einige Minen mit geringer Gesteinsfestigkeit erfordern keine Bodenvorbereitung, da der Bagger direkt vom Ufer aus graben kann.

Abfallbeseitigung ist der Prozess des Abbaus des Gesteins, das über dem Kohleflöz liegt, und des Transports zur Deponie. In einem Tagebau, bei dem sich die Deponie in einem angrenzenden Streifen befindet, handelt es sich um einen Sidecast-Vorgang. In einigen Bergwerken kann die Deponie jedoch aufgrund der Struktur des Flözes und des verfügbaren Deponieraums mehrere Kilometer entfernt sein, und ein Transport zur Deponie mit Lastwagen oder Förderern ist erforderlich.

Kohle abbauen ist der Prozess des Entfernens der Kohle von der exponierten Wand in der Mine und des Transports aus der Grube. Was als nächstes passiert, hängt von der Lage des Kohlemarktes und seiner Endverwendung ab. Wenn es einem Kraftwerk vor Ort zugeführt wird, wird es pulverisiert und gelangt direkt zum Kessel. Wenn die Kohle minderwertig ist, kann sie durch „Waschen“ der Kohle in einer Aufbereitungsanlage aufgewertet werden. Dies trennt die Kohle und den Abraum, um ein höherwertiges Produkt zu erhalten. Bevor sie auf den Markt kommt, muss diese Kohle normalerweise zerkleinert werden, um sie auf eine einheitliche Größe zu bringen, und gemischt werden, um Qualitätsschwankungen zu kontrollieren. Es kann per Straße, Förderband, Zug, Lastkahn oder Schiff transportiert werden.

Rehabilitation umfasst die Gestaltung der Deponie, um das Gelände wiederherzustellen und die Entwässerungskriterien zu erfüllen, den Oberboden zu ersetzen und Pflanzen zu pflanzen, um ihn in seinen ursprünglichen Zustand zurückzubringen. Weitere Überlegungen zum Umweltmanagement umfassen:

• Wasserverwaltung: Umleitung bestehender Wasserläufe und Kontrolle des Grubenwassers durch Sedimentdämme und Recycling, damit kein kontaminiertes Wasser eingeleitet wird
• visuelle Planung : Sicherstellen, dass die visuelle Wirkung minimiert wird
• Flora und Fauna: Wiederherstellung von Bäumen und Vegetation und Ersatz einheimischer Wildtiere
• Archäologie: Erhaltung und/oder Restaurierung kulturell bedeutsamer Stätten
• endgültige Leere: was mit dem Loch zu tun ist, nachdem der Abbau eingestellt wurde (z. B. kann es zugeschüttet oder in einen See umgewandelt werden)
• Luftstoß und Vibration, aufgrund von Sprengungen, die durch spezielle Techniken bewältigt werden müssen, wenn sich Gebäude in der Nähe befinden
• Lärm und Staub, die verwaltet werden müssen, um eine Belästigung für nahe gelegene Wohnungen und Gemeinden zu vermeiden.

Die Auswirkungen des Tagebaus auf die Gesamtumwelt können erheblich sein, aber mit angemessener Planung und Kontrolle in allen Phasen des Unternehmens können alle Anforderungen erfüllt werden.

Bergbaumethoden und -ausrüstung

Drei Hauptabbaumethoden werden für den Kohletagebau verwendet: LKW und Schaufel; Schleppleinen; und förderbandbasierte Systeme wie Schaufelradbagger und Grubenbrecher. Viele Minen verwenden Kombinationen davon, und es gibt auch spezielle Techniken wie Auger Mining und Continuous Highwall Miner. Diese machen nur einen kleinen Teil der gesamten Kohlebergbauproduktion im Tagebau aus. Die Schürfkübel- und Schaufelradsysteme wurden speziell für den Kohletagebau entwickelt, während LKW- und Schaufel-Bergbausysteme in der gesamten Bergbauindustrie eingesetzt werden.

Das LKW und Schaufel Bei der Bergbaumethode wird ein Bagger wie ein elektrischer Seilbagger, ein Hydraulikbagger oder ein Frontlader verwendet, um Abraum auf Lastwagen zu laden. Die Größe der LKWs kann von 35 Tonnen bis zu 220 Tonnen variieren. Der Lastwagen transportiert den Abraum von der Abbaufront zum Deponiebereich, wo ein Bulldozer das Gestein schiebt und aufhäuft, um die Deponie für die Sanierung zu formen. Die Truck-and-Shovel-Methode zeichnet sich durch ihre Flexibilität aus; Beispiele finden sich in den meisten Ländern der Welt.

Schleppleinen sind eine der billigsten Methoden zum Abbau des Abraums, sind jedoch in ihrem Betrieb durch die Länge des Auslegers begrenzt, der im Allgemeinen 100 m lang ist. Der Schürfkübel schwingt um seinen Mittelpunkt und kann das Material daher ca. 100 m von seinem Sitz entfernt abladen. Diese Geometrie erfordert, dass die Mine in langen schmalen Streifen angelegt wird.

Die Haupteinschränkung des Schürfkübelbaggers besteht darin, dass er nur bis zu einer Tiefe von etwa 60 m graben kann; darüber hinaus ist eine weitere Form der ergänzenden Abraumbeseitigung wie die LKW- und Schaufelflotte erforderlich.

Conveyor-basierte Mining-Systeme Verwenden Sie Förderbänder, um den Abraum anstelle von Lastwagen zu transportieren. Wo die Deckschicht von geringer Festigkeit ist, kann sie direkt von der Ortsbrust aus mit einem Schaufelradbagger abgebaut werden. Es wird oft als „kontinuierliches“ Abbauverfahren bezeichnet, da Abraum und Kohle ohne Unterbrechung zugeführt werden. Schleppleinen und Schaufeln sind zyklisch, wobei jede Schaufelladung 30 bis 60 Sekunden dauert. Härterer Abraum erfordert eine Kombination aus Sprengung oder einem Grubenbrecher und Schaufelbeladung, um ihn auf das Förderband zu befördern. Auf Förderbändern basierende Tagebausysteme sind am besten geeignet, wenn der Abraum über beträchtliche Entfernungen oder in beträchtliche Höhen transportiert werden muss.

Fazit

Der Kohlebergbau an der Oberfläche erfordert spezialisierte Ausrüstung und Abbautechniken, die die Entfernung großer Abfall- und Kohlemengen aus großen Gebieten ermöglichen. Die Rehabilitation ist ein integraler und wichtiger Teil des Prozesses.

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