2. U-Bahn-Verkehr
1) Klassifizierung des unterirdischen Verkehrs
Der Untertagetransport ist ein wichtiger Bestandteil der Gewinnung und Förderung von Metall- und Nichtmetallerzen unter Tage und umfasst sowohl den Abbau von Erz als auch den Transport über Strecken. Er dient als Transportweg für Erz aus dem kontinuierlichen Abbau, der Ortsbrust, dem Untertagelager, dem Verfüllbereich oder dem Tagebau sowie der Abraumhalde. Der Abbau von Erz umfasst den Schwerkrafttransport, den Transport mit Elektroharken, den Transport mit spurgebundenen Geräten (Schaufelbagger, Lademaschinen oder Bergbaufahrzeuge), den Transport mit Vibrationsfördermaschinen und den Sprengtransport. Der Streckentransport umfasst den Transport von Erz auf ebener Strecke und geneigter Strecke, d. h. den Transport zwischen dem Abbautrichter, dem Abbaufeld oder dem Streckenabschnitt unterhalb des Schachts zum Untertagelager (oder zum Stolleneingang).
Die Klassifizierung des U-Bahn-Verkehrs nach Verkehrsträger und Verkehrsausrüstung ist in Tabelle 3-4 dargestellt.
Klassifizierung des U-Bahn-Verkehrs
Für den reibungslosen und effizienten Betrieb des U-Bahn-Verkehrs ist die notwendige Transporthilfsausrüstung unerlässlich.
2) U-Bahn-System
Das Transportsystem und die Transportart im Untertagebau werden in der Regel bei der Erschließung und Planung von Erzlagerstätten festgelegt. Die dabei zu bestimmenden Prinzipien berücksichtigen die Lagerstättenbedingungen, das Erschließungssystem, die Abbaumethode, den Abbauumfang, die Nutzungsdauer der Förderanlagen, den Entwicklungsstand der Transportausrüstung und das Managementniveau des Unternehmens. Das System sollte technologisch fortschrittlich und zuverlässig, wirtschaftlich und vorteilhaft, betriebssicher, einfach zu handhaben, energiearm und investitionsarm sein.
(1) Schienenverkehr
Der Begriff Schienentransport bezieht sich im Allgemeinen auf den lokomotivgestützten Transport, der im In- und Ausland das wichtigste Transportmittel für Untertagebergwerke darstellt. Der Schienentransport besteht hauptsächlich aus Bergbaufahrzeugen, Traktionsgeräten und Hilfsmaschinen sowie weiterer Ausrüstung und umfasst häufig ein effizientes Transportsystem mit Erzförderanlage, Verladeeinrichtung usw.Förderbandoder spurlose Transportgeräte können im Produktionsprozess Erz, Abraum, Materialien, Ausrüstung und Personal transportieren. Sie sind einer der Hauptfaktoren, die die Produktionsorganisation und die Produktionskapazität des Bergwerks bestimmen.
Die Vorteile des Schienentransports liegen in seiner weiten Verbreitung, der hohen Produktionskapazität (bestimmt durch die Anzahl der Lokomotiven), der unbegrenzten Transportdistanz, der Wirtschaftlichkeit, der flexiblen Fahrplangestaltung und der Möglichkeit, verschiedene Erze entlang der Gleisverzweigung zu transportieren. Zu den Nachteilen zählen der diskontinuierliche Transport, die vom Organisationsgrad abhängige Produktionseffizienz (in der Regel 3–5 ‰) und die Schwierigkeit, die Transportsicherheit bei steilen Streckenneigungen zu gewährleisten.
Der Schienenverkehr ist die wichtigste Art des horizontalen Fernverkehrs. Die Spurweite wird in Normalspur und Schmalspur unterteilt. Die Normalspur beträgt 1435 mm, die Schmalspur gibt es in drei Varianten: 600 mm, 762 mm und 900 mm. Lokomotiven werden je nach Spurweite in Normalspur- und Schmalspurlokomotiven unterteilt. Je nach Antriebsart unterscheidet man zwischen Elektro-, Diesellokomotiven und Dampflokomotiven. Dampflokomotiven sind weitgehend verschwunden, Diesellokomotiven werden hauptsächlich über Tage eingesetzt. Elektrolokomotiven werden elektrisch angetrieben und je nach Art der Stromversorgung in Gleichstrom- und Wechselstromlokomotiven unterteilt. Gleichstromlokomotiven sind am weitesten verbreitet. Mittlerweile setzen viele Betreiber jedoch auch Frequenzumrichter-Lokomotiven ein. Gleichstromlokomotiven werden je nach Antriebsart in Draht- und Batterielokomotiven unterteilt. In China werden unter Tage (außer im Kohlebergbau) überwiegend Draht-Elektrolokomotiven eingesetzt.
Dank seiner einfachen Struktur, der geringen Kosten, der bequemen Wartung, der hohen Förderleistung, der hohen Geschwindigkeit, des hohen Wirkungsgrads und der niedrigen Transportkosten ist er der am weitesten verbreitete Motor. Zu den Nachteilen zählen die eingeschränkte Flexibilität der Gleichrichter- und Verkabelungsmöglichkeiten; die Streckengröße und die Fußgängersicherheit beeinflussen die Funkenbildung zwischen Stromabnehmer und Oberleitung, die beim Bau von Großbergwerken nicht zulässig ist. Langfristig gesehen sind die Gesamtkosten des Motors jedoch deutlich niedriger als die eines Akkumotors. Die Gleichspannung beträgt 250 V und 550 V.
Ein batteriebetriebener Elektromotor wird mit einer Batterie betrieben. Diese wird üblicherweise in der Untertage-Motorgarage geladen. Nach einer gewissen Nutzungsdauer sollte die Batterie ausgetauscht werden. Vorteile dieser Art von Elektromotor sind die fehlende Funkengefahr, die Eignung für den Einsatz in Gasminen ohne notwendige Leitungen, die flexible Einsatzmöglichkeit sowie die Eignung für geringe Förderleistungen, den Transport in unebenen Strecken und Tunneln. Nachteile sind die hohen Anschaffungskosten für die Ladeausrüstung, der geringe Wirkungsgrad und die hohen Transportkosten. In der Abbauphase werden üblicherweise kabelgebundene Motoren eingesetzt, während in der Erschließungsphase batteriebetriebene Fahrzeuge verwendet werden können, um die äußeren Bedingungen zu bewältigen. In Strecken mit Sprenggasen sollte der Einsatz nicht erfolgen. In schwefelhaltigen Minen und Bergwerken mit natürlicher Brandgefahr sind explosionsgeschützte batteriebetriebene Motoren erforderlich.
Zusätzlich zu den beiden oben genannten Arten vonElektromotorenEs gibt Duplex-Elektromotoren, die sich hauptsächlich in kabelgebundene und batteriebetriebene Elektrolokomotiven sowie in seilzugbetriebene Elektrolokomotiven unterteilen lassen. Batteriebetriebene Elektrolokomotiven verfügen über ein automatisches Ladegerät, was die Auslastung und Flexibilität erhöht. Bei Betrieb entlang der Fahrstrecke erfolgt die Stromversorgung über das Kabel, wobei die Transportdistanz die Kabellänge nicht überschreiten darf.
Lokomotiven mit Verbrennungsmotor benötigen keine Auskleidung, sind kostengünstig in der Anschaffung und sehr flexibel. Aufgrund ihrer komplexen Bauweise und der damit verbundenen Luftverschmutzung durch Abgase ist jedoch der Einbau einer Abgasreinigungsanlage am Auslass sowie eine verbesserte Streckenbelüftung erforderlich. Derzeit nutzen nur wenige Bergwerke in China die gut belüftete Verbindung von Stollen und Tagebau mit oberirdischem Transport, während diese Technologie im Ausland häufiger zum Einsatz kommt.
Bergbaufahrzeuge transportieren Erz (Abraum), Personen- und Fahrzeugfahrzeuge, Materialfahrzeuge, Sprengstofffahrzeuge, Wassertransporter, Feuerwehrfahrzeuge und Sanitärfahrzeuge sowie andere Spezialfahrzeuge.
(2) Schienenloser Verkehr
In den 1960er Jahren wurde mit der Verbesserung der schienenlosen Untertageausrüstung auch die schienenlose Untertagebautechnologie rasant weiterentwickelt.
Das Untertage-Bergbaufahrzeug ist ein selbstfahrendes Fahrzeug, das speziell für den Einsatz im Untertagebau entwickelt wurde. Es ist das wichtigste Transportmittel für die spurlose Abbautechnologie und zeichnet sich durch Mobilität, Flexibilität, Multi-Energie-Antrieb und Wirtschaftlichkeit aus. Untertage-Bergbaufahrzeuge werden in allen Arten von Untertagebergwerken mit geeigneten Bedingungen zur Steigerung der Abbauleistung eingesetzt. Sie verbessern nicht nur die Arbeitsproduktivität und den Ausstoß, fördern die kontinuierliche Produktionsausweitung, sondern verändern auch den Abbauprozess, die Abbaumethoden sowie das Tunnel- und Transportsystem. Insbesondere mit der Entwicklung von Minenautomatisierung, intelligentem Bergbau und anderen Technologien und Systemen in den letzten Jahren schreitet der Untertagebau in Richtung fahrerloser, spurloser Abbauprozesse voran.
① Die Hauptvorteile des Fahrzeugtransports im Untertagebau sind, dass
a. Flexible Mobilität, breites Anwendungsspektrum und hohes Produktionspotenzial. Das Abbaugestein kann ohne Zwischenumschlag direkt zu den jeweiligen Entladestellen transportiert werden, und auch Personal, Material und Ausrüstung können ohne Umladen direkt zur Abbaufront gelangen.
b. Unter bestimmten Bedingungen kann der Einsatz von Untertage-Bergbaufahrzeugen Ausrüstung, Stahl und Personal angemessen einsparen.
c. Vor der Fertigstellung der gesamten Schachtanlagen ist es möglich, den Abbau und Transport von Erzkörpern und sporadischen Rändern voranzutreiben und zu erleichtern.
d. Bei angemessener Transportdistanz verringern sich die Transport- und Produktionsverbindungen im Untertagebau, was die Arbeitsproduktivität erheblich steigern kann.
② Die Nachteile des Fahrzeugtransports im Untertagebau sind folgende:
a. Obwohl die Untertage-Grubenwagen über eine Abgasreinigungsanlage verfügen, verschmutzt das Abgas des Dieselmotors die Untertageluft, was derzeit noch nicht vollständig behoben werden kann. Maßnahmen wie die Verstärkung der Belüftung führen üblicherweise zu höheren Kosten für die Belüftungsanlage.
b. Aufgrund der schlechten Qualität der Fahrbahnoberfläche im Untertagebau ist der Reifenverschleiß hoch und die Kosten für Ersatzteile steigen.
c. Der Wartungsaufwand ist hoch, daher werden qualifizierte Wartungsarbeiter und eine gut ausgestattete Wartungswerkstatt benötigt.
d. Um das Fahren von Untertage-Bergbauwagen zu ermöglichen, ist eine große Streckenquerschnittsgröße erforderlich, was die Entwicklungskosten erhöht.
③ Im Vergleich zu oberirdischen Selbstentladefahrzeugen weisen Untertage-Bergbaufahrzeuge in der Regel folgende bauliche Merkmale auf:
a. Kann montiert und zusammengebaut werden, praktischer großer Brunnen.
b. Durch die Verwendung eines Knickgelenkfahrgestells und einer hydraulischen Lenkung ist die Karosseriebreite gering und der Wendekreis klein.
c. Die Fahrzeughöhe ist gering, in der Regel 2 bis 3 m, was für Arbeiten in engen und niedrigen unterirdischen Räumen geeignet ist. Der niedrige Schwerpunkt erhöht die Kletterfähigkeit.
d. Die Fahrgeschwindigkeit ist niedrig und die Motorleistung gering, wodurch die Abgasemissionen reduziert werden.
(3)FörderbandTransport
Die Förderbandförderung ist ein kontinuierliches Transportverfahren, das hauptsächlich für den Transport von Mineralgestein eingesetzt wird, aber auch für den Transport von Material und Personal geeignet ist. Es zeichnet sich durch hohe Produktionskapazität, Sicherheit und Zuverlässigkeit, einfache Bedienung und einen hohen Automatisierungsgrad aus. Dank des Einsatzes hochfester Förderbänder bietet die Förderbandförderung die Vorteile großer Förderstrecken, hoher Fördermengen und hoher Geschwindigkeiten und erfüllt somit die Anforderungen an einen effizienten Transport moderner Bergbauausrüstung.
Der Einsatz von Förderbändern im Untertagebau ist durch die Gesteinsbeschaffenheit, das Fördervolumen, die Streckenneigung, Kurvenverläufe usw. begrenzt. Im Allgemeinen können nur grobkörnige Erzbrocken (unter 350 mm) transportiert werden, und das Verfahren eignet sich nur für große Fördermengen, geringe Streckenneigungen und kurvenfreie Strecken.
Der Untertage-Förderbandtransport lässt sich je nach Einsatzort und Transportaufgabe in folgende Kategorien unterteilen: ① Abbauförderbandtransport, der direkt Gestein von der Abbaufront aufnimmt und transportiert; ② Sammelförderbandtransport, der Gestein von zwei oder mehr Förderbändern aufnimmt; ③ Stammförderbandtransport, der das gesamte unter Tage geförderte Gestein, einschließlich des vom Förderband transportierten Materials, an die Oberfläche befördert.
Förderbänder lassen sich anhand ihrer Grundstruktur in Standard- und Spezialtypen unterteilen. Zu den Standardtypen gehören Flach- und Rillenförderbänder. Typische Spezialförderbänder sind beispielsweise Tiefrillenförderbänder, Wellenförderbänder, Profilförderbänder, Rohrförderbänder, Luftkissenförderbänder, Druckförderbänder und Biegeförderbänder.
Die Förderbandtechnik gewährleistet einen kontinuierlichen Materialtransport. Im Vergleich zu anderen Förderanlagen weist sie folgende Merkmale auf:
① Förderleistung. Die maximale Förderleistung inländischer Förderbänder beträgt 8400 t/h, die ausländischer Förderbänder 37500 t/h.
② Große Förderstrecke. Bei ausreichend starkem Förderband ist die Förderstrecke technisch gesehen unbegrenzt. Die längste Einzelstrecke eines inländischen Förderbandes erreichte bereits 15,84 km.
③ Hohe Geländeanpassungsfähigkeit. Das Förderband passt sich dem Gelände sowohl in moderaten Kurven als auch in horizontalen Ebenen an, wodurch Zwischenglieder wie Umschlagstationen reduziert und der Infrastrukturaufwand gesenkt werden kann. Dadurch werden Beeinträchtigungen von Straßen, Eisenbahnen, Bergen, Flüssen und Städten vermieden.
④ Einfache Struktur, sicher und zuverlässig. Die Zuverlässigkeit von Förderbändern wurde durch zahlreiche Anwendungen im industriellen Bereich nachgewiesen.
⑤ Niedrige Betriebskosten. Der Zeit- und Energieverbrauch pro Transporteinheit des Bandfördersystems ist in der Regel am geringsten unter allen Schüttgutfahrzeugen oder -geräten, und die Wartung ist einfach und schnell.
⑥ Hoher Automatisierungsgrad. Der Förderprozess mit Bandförderern ist einfach, die Leistungsausrüstung konzentriert, die Steuerung hoch, die Automatisierung leicht zu realisieren.
⑦ Es zeichnet sich durch geringe Witterungseinflüsse und eine lange Lebensdauer aus.
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Veröffentlichungsdatum: 16. März 2023
