Einsatz von Hydraulikbrechern in Bergwerkstunneln: Auswahl schwerer Modelle und Verbesserung der Effizienz

Arbeiten im Bergwerkstunnel stellen einen hydraulischen Brecher vor die anspruchsvollste mögliche Kombination aus Bedingungen: hartes Gestein, beengter Raum, schlechte Lüftung und Dauerschichten. Der Brecher, der eine Tagebausohle im Freien bewältigt, wird unter Tage einem anderen Einsatzzyklus unterworfen. Die Effizienztechniken, die im Freien funktionieren, sind nicht alle auf den unterirdischen Einsatz übertragbar. Die richtige Auswahl eines schweren Modells sowie die korrekte Betriebspraxis für einen Bergwerkstunnel stellen eine andere Herausforderung dar als an jedem anderen Ort.

Auswahl schwerer Modelle für den Untertage-Einsatz in hartem Gestein

Die Trägerbeschränkung unter Tage unterscheidet sich von der an der Oberfläche. Ein 20-Tonnen-Bagger in einem oberflächennahen Steinbruch verfügt über volle Auslegerstreckung und uneingeschränkte vertikale Freigängigkeit. Unter Tage bestimmt das Tunnelprofil, welche Maschinen passen. Enge Strecken – oft nur 3–5 Meter breit und 3–4 Meter hoch – können den Träger auf eine kompakte Maschine mit einem Gewicht von 10–15 Tonnen beschränken. Bei Hartgesteinsvortrieben bedeutet dies, einen Brecher auszuwählen, der innerhalb der vom Tunnel zulässigen Gewichtsklasse maximale Energie liefert. Eine kompakte 15-Tonnen-Maschine mit einem Hochdruckbrecher mit 155 mm Durchmesser bei 200–220 bar liefert pro Schicht mehr Bruchenergie in hartes Granit ein als eine größere Maschine, deren Ausleger im Vortriebsquerschnitt nicht ordnungsgemäß geschwenkt werden kann.

Die chinesische Forschung zur Bohr- und hydraulischen Schlagbohrung bei der Hartgesteins-Tunnelbohrung (DHIHT) der Taiyuan-Universität zeigte, dass der Vorbohrabstand zur wirksamen Erzeugung einer Freifläche vor dem Schlagbrechen nicht mehr als 0,20 Meter betragen sollte. Das gleiche Prinzip gilt für jeden Hartgestein-Stollen im Bergwerk: Das alleinige hydraulische Brechen gegen eine intakte Stirnfläche ohne vorherige Entlastungsbohrungen ist langsamer als das Brechen mit einigen Freiflächen, auf die hin gearbeitet werden kann. Kombinieren Sie Bohranlage und Brecher als sequenziellen Prozess, nicht als Alternativen.

Effizienzsteigerung im Vortrieb

Bei einem Tunnelvortrieb verursacht jeder Arbeitszyklus, bei dem der Bediener anhält, um die Maschine neu zu positionieren, höhere Kosten als bei einer oberirdischen Arbeitsbank, da die Maschine weniger Platz zum Manövrieren hat und die Vortriebsfläche schmaler ist. Wenn das Brechwerkzeug zu Beginn jedes Schlagzyklus präzise an einem Riss, einer Fuge oder einem Bohrloch positioniert und von der freien Fläche aus nach außen gearbeitet wird, wird Material schneller gewonnen, als wenn immer wieder dieselbe massive Oberfläche bearbeitet wird. Arbeiten Sie niemals länger als 30–60 Sekunden ununterbrochen mit dem Brechwerkzeug an derselben Stelle: Die Meißelspitze erhitzt sich, ihre Härte nimmt ab, und das Werkzeug stumpft schneller ab, insbesondere auf einer bereits widerstandsfähigen Oberfläche.

Die Staubkontrolle in einem Tunnelvortrieb ist keine Option. Die OSHA-Norm 29 CFR 1926.800 verlangt mindestens 200 CFM Frischluft pro Arbeiter bei unterirdischen Arbeiten mit stauberzeugenden Tätigkeiten. Nassbohren und Wassernebel im Meißelbereich unterdrücken Kieselsäurestaub bereits an der Entstehungsstelle. Das geschlossene Gehäuse des Brechers verhindert, dass Gesteinsstaub in die Buchse eindringt – bei einem Hartgesteinstunnel ist die freiliegende Staubbelastung so hoch, dass die Staubdichtung eines offenen Brechers deutlich schneller versagt als bei Freiluft-Bergwerksarbeiten.

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Bergwerkstunnel: Herausforderungen und Anpassungen

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