Hydraulische Brecher für den Bergbau und Steinbruchbetrieb: Anpassung an schwerste Einsatzbedingungen

Was unterscheidet den Bergbau und Steinbruchbetrieb von allen anderen Anwendungsbereichen für Brecher?

Das prägende Merkmal von Bergbau- und Steinbrucharbeiten ist nicht die Gesteinhärte – es ist der Einsatzzyklus. Ein Bauhammer arbeitet intermittierend: dreißig Sekunden schlagen, herausheben, schwenken, neu positionieren, wiederholen. Die Stillstandszeiten zwischen den Schlagereignissen ermöglichen es dem Hydrauliköl, seine Temperatur abzukühlen, den Dichtungen, sich geringfügig zu entspannen, und dem Meißel, abzukühlen. Ein Steinbruchhammer hingegen, der im Zweitbrechbetrieb neben einer Kieferbrechanlage eingesetzt wird, arbeitet kontinuierlich über Zeitblöcke von zwei Stunden mit nur minimalem Neupositionierungsbedarf. Die Öltemperatur steigt an und bleibt hoch. Die Dichtungen arbeiten nahe ihrer thermischen Belastungsgrenze, ohne Erholungsphasen. Die Meißelspitzen durchlaufen schneller als bei Bauanwendungen einen Zyklus aus Erhitzen und Abkühlen, da das Gestein härter ist und die Kontaktzeit pro Position länger dauert.

Die Folge ist, dass ein Brecher, der ausschließlich nach Trägergewicht und Gesteinshärte spezifiziert wurde – ohne Berücksichtigung des Einsatzzyklus – seine Wartungsgrenzen deutlich früher erreicht, als die veröffentlichten Intervalle nahelegen. Dichtungen für den Baumaschinenbereich, die bei normalem Einsatz für 1.800–2.200 Betriebsstunden zugelassen sind, erreichen im kontinuierlichen Steinbruchbetrieb möglicherweise nur 900–1.100 Betriebsstunden. Die Lebensdauer der Meißel verkürzt sich entsprechend. Der Stickstoffdruck in den Speicherkesseln driftet aufgrund der thermischen Zyklen schneller ab. Der Bediener, der die Maschine nach dem Wartungsplan für den Bau-Einsatz inspiziert, jedoch im Steinbruch betreibt, wird bereits zur Hälfte jedes Intervalls Probleme feststellen und sich fragen, warum.

Die Gesteinshärte bestimmt die erforderliche Energieklasse; der Einsatzgrad (Duty Cycle) legt fest, wie diese Energieklasse spezifiziert und aufrechterhalten werden muss. Beide Angaben sind erforderlich. Der häufigste Beschaffungsfehler im Steinbruchbetrieb besteht darin, die richtige Energieklasse anhand der Gesteinshärte auszuwählen und dann ein Gerät der Baugruppenklasse (Construction Grade) dieser Klasse zu kaufen, weil es günstiger ist als ein Gerät der Bergbaugruppenklasse (Mining Grade) mit derselben nominalen Energieangabe. Beide Geräte weisen dieselben Werte im Datenblatt auf. Sie unterscheiden sich jedoch in den Spezifikationen für Dichtungsmaterialien, Akkumulatordesign und Gehäusewandstärke. Nach sechs Monaten kontinuierlichen Betriebs im Steinbruch zeigt sich der Unterschied deutlich in den Wartungsprotokollen.

Vier Gesteinstypen – Brecher-Spezifikation, Werkzeug, Schlagverfahren, Feldhinweis

Die Tabelle reicht vom weichsten bis zum härtesten Gestein und ordnet jedem Gesteinstyp die passende Brecherklasse sowie das Schlagverfahren zu, das von Bedienern mit Erfahrung im Bauwesen am häufigsten falsch angewendet wird.

Sekundäres Brechen in der Nähe von Brechern: Die Anwendung, die Geräte besonders schnell verschleißt

Sekundäres Brechen – das Zerkleinern von zu großen Felsbrocken, die nicht in den Einlauf eines Brechkessels gelangen können – ist die Anwendung, bei der der Verschleiß des Brechers schneller zunimmt als bei nahezu jeder anderen Steinbruchaufgabe. Die Gründe wirken kumulativ: Der Brecher arbeitet mit einem hohen Auslastungsgrad, da das zu große Material kontinuierlich ankommt und der Brecher erst weiterarbeiten kann, sobald die Verstopfung beseitigt ist. Der Bediener steht unter Zeitdruck, was zu Abkürzungen führt: zu langes Halten der Position an einer Fläche, die sich nicht spaltet, Erhöhung des Abwärtsdrucks über die zulässige Betriebskraft hinaus oder ein seitliches Abwinkeln des Meißels aus der Senkrechten, um einen unzugänglich liegenden Felsbrocken zu erreichen. Jede dieser Abkürzungen belastet die Haltezone und die vordere Buchse derart, dass der Verschleiß im Vergleich zu einer disziplinierten Bedienung um den Faktor zwei bis drei beschleunigt wird.

Die Anpassung, die die Lebensdauer des Brechers beim Sekundärzerkleinern verlängert, betrifft die Positionierung: Nähern Sie sich niemals einem Block von oben her seinem höchsten Punkt, wenn der Block beweglich ist. Ein lockerer, übergroßer Block, der sich bei dem ersten Schlag verschiebt, überträgt eine seitliche Kraft auf den Meißelschaft. Ein einzelnes signifikantes Ereignis mit seitlicher Belastung verursacht mehr Verschleiß am Sicherungsstift als ein ganzer Tag disziplinierten vertikalen Zerkleinerns. Die korrekte Vorgehensweise besteht darin, den Block zunächst mit dem Löffel zu stabilisieren, bevor der Brecher eingesetzt wird – zwei Sekunden zum Verkeilen, dann Zerkleinern. Bediener, die diese Methode früh erlernen, verlängern ihre Intervalle für Meißel und Sicherungsstift um 40–50 % gegenüber Bedienern, die jeden übergroßen Block so behandeln, als wäre er ortsfest.

Für Steinbrüche mit kontinuierlichem Sekundärzerkleinern bei hohem Produktionsvolumen ist die effizienteste langfristige Lösung ein auf einem Sockel montiertes Felsbrecher-Ausleger-System über dem Brecher-Einlass statt eines am Bagger montierten Brechers, der ständig neu positioniert werden muss. Das Sockel-System ist von Konstruktion her für den Nennbetrieb ausgelegt, seine Hydraulikschaltung ist für den Dauerbetrieb dimensioniert, und der Ausleger positioniert den Brecher korrekt für jeden Block, ohne dass das Trägerfahrzeug neu positioniert werden muss. Der am Bagger montierte Brecher, der für das Sekundärzerkleinern eingesetzt wird, ist eine vorübergehende Lösung, die bei geringer bis mittlerer Häufigkeit von Übergrößen gut funktioniert, bei hoher Übergrößenrate jedoch zum Engpass – und zu einem Beschleuniger des Verschleißes der Ausrüstung – wird.