Wie lässt sich die Produktivität hydraulischer Brecher im Bergbau steigern?

Die Kenngröße, die die Bewertung von Brechern durch Steinbrüche verändert hat

Für den größten Teil der Geschichte der Brecherbranche wurde die Leistung in Tonnen Gestein pro Stunde gemessen. Es handelt sich um eine sinnvolle Kenngröße – klar, nachvollziehbar und zwischen Maschinen vergleichbar. Das Problem ist jedoch, dass sie den eigentlichen Kostenfaktor verschleiert. Zwei Brecher können dieselbe Tonnage pro Stunde erzeugen, dabei aber sehr unterschiedliche Mengen Kraftstoff verbrauchen, zu sehr unterschiedlichen Verschleißraten der Meißel führen und sehr unterschiedliche Wartungsintervalle erfordern. Ein schnellerer Brecher, dessen Meißel nach 40 Betriebsstunden ausgetauscht werden müssen, verursacht höhere Kosten pro Tonne als ein etwas langsamerer Brecher, dessen Meißel 120 Betriebsstunden halten.

Die Kosten pro Tonne werden zunehmend zum Industriestandard für die Bewertung der Leistung von Brechern im Bergbau und im Steinbruchbetrieb. Diese Verschiebung der Messgröße verändert, was optimiert wird. Im Rahmen einer Leistungsangabe in Tonnen pro Stunde lautet die Antwort auf geringe Produktivität ein größerer Brecher. Im Rahmen einer Kostenangabe pro Tonne könnte die Antwort jedoch darin bestehen, den aktuellen Brecher mit dem richtigen Arbeitsdruck zu betreiben, das geeignete Werkzeug für die jeweilige Blockgröße einzusetzen oder ein Sockelsystem am Brecher einzubauen, um die primäre Baggermaschine nicht mehr zur Beseitigung von Verstopfungen einzusetzen. Jede dieser Maßnahmen ist kostengünstiger als der Kauf einer neuen Maschine.

Im Bergbau ist der Brecher selten die einzige Einschränkung für die Schichtproduktion. Ein Bagger, der pro Schicht 40 Minuten damit verbringt, Blockierungen im Brecher zu beseitigen, anstatt an der Primärfront zu brechen, verliert etwa 10 % seiner produktiven Zeit – und tut dies zudem in der gefährlichsten Zone der Anlage. Die erste Frage lautet daher, ob die Engstelle an der Front oder am Brecher liegt, denn die jeweilige Lösung unterscheidet sich vollständig.

Fünf Produktivitätshebel – Aktuelle Praxis, Verbesserte Praxis und Gemessener Gewinn

Die nachstehende Tabelle behandelt die fünf Variablen mit der höchsten Auswirkung auf die Produktivität von Brechern im Bergbau. Die Spalte „Aktuelles Praxisproblem“ beschreibt das, was typischerweise auf den Anlagen geschieht, nicht das, was geschehen sollte. Die Spalte „Verbesserte Praxis“ beschreibt die konkrete Änderung. Die Spalte „Messbarer Gewinn / Quelle“ enthält, sofern vorhanden, Feld-Daten aus der Praxis.

Welchen Beitrag leistet die Bediener-Technik – und wo endet sie

Die Bediener-Technik ist eine der größten Quellen für Varianz bei der Produktivität von Brechern im Bergbau und gleichzeitig eines der am wenigsten diskutierten Themen. Derselbe Brecher, derselbe Träger und dieselbe Felswand – dennoch kann die Leistung zwischen einem erfahrenen und einem unerfahrenen Bediener innerhalb einer Schicht um 25–30 % variieren. Der Großteil dieser Differenz resultiert aus der Häufigkeit der Neupositionierung. Ein erfahrener Bediener liest den Block – er sucht nach natürlichen Rissen, Schichtlinien und Spaltflächen – und platziert den ersten Schlag an der Stelle, an der sich der Bruch am effizientesten ausbreiten wird. Ein unerfahrener Bediener setzt das Werkzeug hingegen auf die nächstliegende ebene Fläche und betreibt den Brecher, bis etwas nachgibt – was oft deutlich länger dauert.

Die praktische Trainingsmaßnahme ist die 15–30-Sekunden-Regel: Wenn der Brecher 30 Sekunden lang an einer Stelle läuft und der Bediener keine Durchdringung, keinen Riss, keinen Staub oder keine Spalte sieht, ist die Arbeit zu unterbrechen und die Position neu auszurichten. Dabei geht es nicht nur um Produktivität – ein andauerndes Hämmern an derselben Stelle erzeugt intensive, lokal begrenzte Hitze (über 500 °C am Kontaktpunkt bei längerem Betrieb), wodurch die gehärtete Zone an der Meißelspitze bereits innerhalb einer Schicht verschwindet. Ein neu positionierter Schlag aus einem frischen Winkel fördert stattdessen die Rissausbreitung, anstatt lediglich an der Oberfläche zu schleifen. Nach der Neuausrichtung ist die Maschine für 60 Sekunden im Leerlauf bei hoher Drehzahl zu betreiben, bevor der nächste Schlag erfolgt, damit sich die Öltemperatur wieder normalisieren kann.

Drehzahlgeregelte Brecher lösen diesen Aspekt zumindest auf der Anlagenebene teilweise. Wenn der Hub eines Brechers justiert werden kann, ermöglicht dies den Bedienern, die Frequenz an die Härte des Materials anzupassen – hohe Frequenz bei weichem Kalkstein, niedrige Frequenz bei Granit – ohne dass eine manuelle Neupositionierung nach Ermessen erforderlich ist. Dadurch verringern sich sowohl die Unterschiede zwischen einzelnen Bedienern als auch die pro Tonne verarbeiteten Materials erzeugte Wärmemenge. Bei Betrieben mit 10–12-Stunden-Schichten im Hartgestein lohnt sich die automatische Hubanpassung trotz der höheren Anschaffungskosten, da der Produktivitätsgewinn sich über die gesamte Schicht hinweg kumuliert – und nicht nur in den Momenten, in denen der Bediener besonders aufmerksam ist.

Eine spezifische Technik, die Steinbruchbetreiber systematisch unterschätzen: Bei zu großen Felsbrocken im Sekundärzerkleinerungsstadium sollte der Meißel zunächst nahe am Rand des Brocks und nicht in der Mitte positioniert werden. Die Bearbeitung vom Rand aus erzeugt eine freie Bruchfläche und führt den Riss seitlich durch das Material, anstatt einen einzelnen Punkt in der Mitte anzusteuern, wo das umgebende Gestein die Energie absorbiert. Dasselbe Prinzip gilt auch an der Primärbruchfläche: Jeder neue Felsblock sollte an einer sichtbaren natürlichen Fuge oder Naht begonnen werden – nicht am geometrisch günstigsten Mittelpunkt. Gestein bricht entlang seiner inneren Struktur. Die Aufgabe des Brechers besteht darin, diese Struktur zu finden – nicht darin, sie zu überwinden.