Continuous Miner

Continuous Miner

Ein Continuous Miner ist eine Gewinnungsmaschine, die im Bergbau Untertage zur Gewinnung von Steinsalz, Gips und Steinkohle eingesetzt wird. Der Continuous Miner gehört aufgrund seiner Bauform zu den Umfangfräsen. Es gibt Continuous Miner in unterschiedlichen Größen.^[1]

Geschichte

Der erste Vorläufer eines Continuous Miners wurde bereits in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts eingesetzt. Es handelte sich dabei um eine mit Druckluft angetriebene Maschine. Diese Maschine sollte dazu dienen, einen Tunnel unter dem Ärmelkanal zu erstellen. Das Projekt wurde allerdings aufgegeben.^[2] Der erste erfolgreiche Einsatz eines Continuous Miners fand im Jahr 1943 statt, die Maschine wurde von dem Amerikaner Harold Silber gebaut. Das Patent für diesen Continuous Miner erwarb die Firma Joy.^[3] Im Jahr 1958 wurde der erste Continuous Miner im südafrikanischen Kohlebergbau eingesetzt.^[4] In Europa wurden die ersten Continuous Miner Ende der 1960er Jahre eingesetzt. In Frankreich, Großbritannien und vereinzelt auch in Deutschland wurden diese Maschinen für den Vortrieb von Flözstrecken eingesetzt.^[5] Auf dem Bergwerk Niederrhein erzielte ein dort eingesetzter Continuous Miner eine durchschnittliche Auffahrleistung von 23 Metern pro Tag.^[6] Allerdings konnten sich diese Maschinen in den europäischen Bergbaurevieren nicht durchsetzen und wurden durch Teilschnittmaschinen verdrängt. Dies lag insbesondere an dem durch die großen Teufen bedingten hohem Gebirgsdruck der europäischen Bergwerke.^[5] Im südafrikanischen Bergbau wurden Continuous Miner verstärkt eingesetzt.^[4] Erst Anfang der 1990 Jahre wurden Continuous Miner auch wieder im europäischen Bergbau eingesetzt.^[5]

Aufbau

Jeder Continuous Miner besteht aus einem Grundrahmen, in dem sich die Hydraulik der Maschine befindet. Seitlich am Grundrahmen befindet sich auf jeder Seite als Antrieb ein Raupenfahrwerk. An dem Chassis ist ein in vertikaler Richtung beweglicher Ausleger angeschraubt. Der Ausleger ist in der Regel nicht teleskopierbar. Am oberen Ende des Auslegers befinden sich die Schneidwerkzeuge.^[1] Bei früheren Maschinen wurden als Schneidwerkzeuge parallel nebeneinander angeordnete Schrämketten verwendet.^[7] Bei modernen Maschinen werden meißelbestückte Schneidwalzen eingesetzt. Die Schneidköpfe werden entweder über einen Kettenantrieb oder direkt angetrieben. Bei den direkt angetriebenen Schneidköpfen befinden sich die Motoren innen im Schneidkopf, bei kettenangetriebenen Schneidköpfen befindet sich der Antriebsmotor im Chassis. Im Heckbereich des Continuous Miners befindet sich ein Stützzylinder, der die Maschine stabilisiert und Nickbewegungen beim Schneidvorgang unterbindet. Vor Kopf befindet sich eine Ladeeinrichtung. In der Mitte des Grundrahmens ist ein kleiner Kratzkettenförderer integriert. Zur elektrischen Versorgung wird der Continuous Miner mit einer etwa 250 Meter langen Schlepptrosse an das Stromnetz des Bergwerks angeschlossen.^[1]

Typen

Im Laufe der Jahre wurden unterschiedliche Typen des Continuous Miners entwickelt, sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Form und Art der Schneidwerkzeuge. Es gibt folgende Typen:

• Ripper Type
• Borer Type
• Typ mit oszillierendem Schneidkopf
• Typ mit horizontalem Schneidkopf^[4]

Ripper Type

Continuous Miner, Ripper Type

Bei diesem Typ des Continuous Miners besteht die Schneidvorrichtung aus fünf bis sieben senkrecht dicht nebeneinander angeordneten Schrämketten. Der Ausleger hat eine Breite von 1,5 Meter, er wird hydraulisch bewegt.^[8] Vorteile dieses Typs sind die Flexibilität und die gute Anpassung an unterschiedliche Bergbaubedingungen. Nachteilig ist seine geringe Abbaurate, bedingt durch die kleine Angriffsfläche der Schrämketten und seine Komplexität. Es gab auch Ripper Miner mit Schwingkopf. Bei diesem Continuous Miner wurde der Grundrahmen am Anfang auf Gummireifen montiert, jedoch wurde diese Bauweise bald geändert und durch Raupenfahrwerke ersetzt. Der Schwingkopf-Ripper hatte rotierende Schneidräder, die horizontal hin und her bewegt wurden. Der Typ konnte sich jedoch nicht durchsetzen, da der Schwingkopf sehr wartungsintensiv war.^[2]

Borer Type

Bei diesem Continuous Miner besteht der Schneidapparat aus zwei unterschiedlichen Teilen. Das Hauptschneidelement ist ein rotierender Bohrkopf, an dem Schneidmeißel angebracht sind. Dieser Bohrkopf schneidet eine erste Form in das zu bearbeitende Mineral. Zur Verbreiterung des Profils dienen seitlich angebrachte Schrämketten.^[4] Größere Maschinen dieses Types wurden von den Firmen Marietta, Goodman und Joy entwickelt. Der Marietta Miner Type 675 hatte ein Gewicht von 57 Tonnen und eine installierte Leistung von rund 330 Kilowatt.^[2] Es gab Maschinen mit zwei oder vier Rotoren. Maschinen mit zwei Rotoren konnten Ausbruchsquerschnitte von bis zu zehn Quadratmetern erstellen. Bei Maschinen mit vier Rotoren lag der Ausbruchsquerschnitt bei 18 Metern. Der Marietta Miner ähnelte in seiner Bauweise heutigen Vollschnittmaschinen.^[7] Aufgrund der mangelnden Flexibilität beim Einsatz werden seit den 1970er Jahren immer weniger Borer-Typen eingesetzt.^[2]

Typ mit oszillierendem Schneidkopf

Dieser Continuous Miner besitzt vier Schneidköpfe, jeder dieser Schneidköpfe hat einem Durchmesser von etwa einem Meter. Der Antrieb der Räder erfolgt über einen zwischen den Rädern liegenden Motor. Jedes der Räder kann von Seite zu Seite bewegt werden und erzeugt dabei oszillierende Bewegungen. Dadurch werden beim Vorfahren der Maschine mehrere Schnitte in der Ortsbrust erzeugt. Die Maschine wurde hauptsächlich zum Auffahren von Teststrecken für sogenannte englisch Longwall Panels verwendet.^[4]

Typen mit rotierendem Schneidkopf

Continuous Miner mit Querschneidkopf

Bei diesem Continuous Miner unterscheidet man zwischen Typen mit Längsschneidköpfen und Typen mit Querschneidköpfen. Maschinen mit Längsschneidköpfen können bauartbedingt in geringmächtigen Kohlenflözen eingesetzt werden.^[1] Die Doppel-Längsschneidköpfe der Maschine sind in der Höhe verstellbar. Die Motoren jeder Schneidwalze haben eine Schneidleistung von bis zu 116 Kilowatt. Das Besondere an dem Continuous Miner mit Längsschneidköpfen ist, dass dieser Typ mit einem Schneidgang die gesamte Streckenbreite ohne Umsetzen hereingewinnen kann. Da dieser Miner immer in der Streckenmitte steht, entsteht beim Schneiden eine halbkreisförmige Schnittfigur.^[9] Continuous Miner mit Querschneidköpfen werden von mehreren Firmen angeboten. Die Maschinen werden für Mächtigkeiten zwischen einem und fünf Metern gebaut. Auch bei den Schneidwalzen gibt es unterschiedliche Durchmesser.^[1]

Einsatz

Continuous Miner werden im Bergbau im maschinellen Vortrieb beim Örterbau eingesetzt. Die Maschinen sind jedoch nur für weiches Nebengestein geeignet. Bauartbedingt können sie nur Rechteckquerschnitte schneiden, deshalb sind sie bei der Streckenauffahrung nur bedingt einsetzbar. Auch zu Erstellung von Strebaufhauen lassen sich Continuous Miner gut verwenden. Sie wurden auch zum Senken von hochgequollenem Liegenden verwendet.^[5]

Arbeitsweise

Der Abbau der Mineralien mittels Continuous Miner erfolgt in mehreren Schritten. Als Erstes wird mit der Schneidwalze in der Ortsbrust ein Einschnitt erstellt. Dies erfolgt mit rotierender Walze und gehobenem Ausleger durch Vorfahren der Maschine. Der Einschnitt erfolgt in die Ortsbrust bis zur Schneidwalzenmitte. Anschließend wird die rotierende Walze im Schnitt bis zum Liegenden herabgesenkt und der untere Teil des Minerals herausgeschnitten. Der obere anstehende Teil des Minerals wird auf ähnliche Weise herausgeschnitten. Die unteren und oberen Ränder müssen mit einem Säuberungsschnitt beigeschnitten werden. Das hereingewonnene Mineral wird mittels des Ladetisches aufgenommen. Dazu wird der Miner nach vorne gefahren und dabei mit dem Ladetisch das Haufwerk untergriffig aufgenommen. Durch den Kettenkratzförderer wird das nun aufgenommene Mineral an das hintere Ende des Miners gefördert. Dort wird es mit entweder mit mobilen Kettenkratzförderern oder Gurtbandförderern abgefördert. Weitere Möglichkeiten für die Förderung sind Gleislosfahrzeuge wie Schiebekastenfahrzeuge oder englisch Shuttle Cars.^[1]

Produktivität und Kosten

Die Produktivität von Abbaubetrieben mit Continuous Minern ist nicht wesentlich geringer als die Produktivität von Walzen- oder Hobelbetrieben. Beim Vergleich amerikanischer Steinkohlenbergwerke lag die beste mit Continuous Miner betriebene Grube noch vor der besten Grube, die im Strebbau betrieben wurde. Die Investitionskosten für einen Continuous-Miner-Betrieb lagen bei gerade mal knapp zwölf Prozent der Investitionskosten, die für eine Strebausrüstung erbracht werden müssen. Somit liegen die Investitionskosten, die für eine Strebausrüstung bei annähernd gleicher Produktivität aufgebracht werden müssen, achtmal so hoch wie die Investitionskosten für einen Betrieb, der im Room-and-Pillar-Verfahren (Kammer-Pfeilerbau) betrieben wird. Es werden auch gebrauchte Ausrüstungen für Room-and-Pillar-Betriebe angeboten, die deutlich günstiger zu bekommen sind als Neuausrüstungen.^[10]

Literatur

• Howard L. Hartman u. a. (Hrsg.): SME mining engineering handbook. Volume 1. 2nd edition. Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Littleton CO 1992, ISBN 0-87335-100-2.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f} Eric Drüppel: Entwicklung eines Konzeptes für die schneidende Gewinnung im Steinsalz. Dissertation 2010, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
2. ↑ ^{a b c d} Illawarra Coal: TECHNOLOGY-The history of mechanisation (abgerufen am 15. August 2011)
3. ↑ West Virginia Coal History: Continuous Miner Scrubber (abgerufen am 15. August 2011)
4. ↑ ^{a b c d e} J.D. Inch, J.D. Stone, I.D. Brumby, C.J. Beukes: The use of continuous miners in South African coal mines [1] (abgerufen am 15. August 2011)
5. ↑ ^{a b c d} Steinkohle Portal.de: Maschineller Vortrieb (abgerufen am 15. August 2011)
6. ↑ Carl Hellmut Fritzsche: Lehrbuch der Bergbaukunde. Zweiter Band, 10. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1962
7. ↑ ^{a b} Walter Bischoff, Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. 7. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1988, ISBN 3-7739-0501-7
8. ↑ Carl Hellmut Fritzsche: Lehrbuch der Bergbaukunde. Erster Band, 10. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1961
9. ↑ Produktivität statt Grösse. Hochproduktiver Bergbau in CM-Betrieben. (abgerufen am 15. August 2011)
10. ↑ K. Nienhaus: Strebbau und Örterbau - Wettbewerb und Ergänzung. (abgerufen am 15. August 2011)

Weblinks

 Commons: Continuous Miner – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Foto: Continuous Miner im Einsatz (abgerufen am 15. August 2011)
• Foto: Continuous Miner (abgerufen am 15. August 2011)
• Video: Arbeitsweise des Continuous Miner (abgerufen am 15. August 2011)