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54 Ausgabe Dezember 2005 Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen Der Einsatz leistungsstarker und ver- lässlicher Messtechnik und Experten- systeme bei untertägigen Gewin- nungsarbeiten stellt die wesentliche Voraussetzung für eine produktive und sichere Operation dar. Der gesamte Gewinnungsprozess wird heute durch ausgereifte Systeme begleitet; das be- ginnt bei der Lagerstättenprospektion und reicht bis zum Endprodukt. Kom- plexe seismische Erkundunkstechni- ken geben heute eine verlässliche Aus- kunft über den zu erwartenden Lager- stättenverlauf. Simulationsmodelle er- möglichen die optimale Abstimmung der verfügbaren Betriebsmittel, begin- nend bei den Bohrgeräten, über die Ladetechnik, die Fördertechnik bis hin zur Aufbereitung. So werden selbstverständlich auch alle wesentlichen Vorgänge vor, während und nach der Gewinnungssprengung durch unterschiedliche Systeme unter- stützt und überwacht: - Planung und Definition des zu ge- winnenden Bereiches im Lagerstät- tenmodell, - Festlegen einer geeigneten Bohr- und Sprengtechnik; basierend auf der angewendeten Abbaumethode und der verfügbaren Betriebsmittel, - Präzise geometrische Vermessung der gesamten Bohr- und Sprengan- lage, - Überwachung der Sprengemissio- nen, - Aufzeichnung weiterer seismischer Aktivitäten nach der Sprengung, - Ermittlung der Fragmentierung, - Zykluszeiten, - Brecherdurchsatz, - Verdünnung der Förderung durch Aus- und Nachbruch, - Überwachung des neu entstande- nen Abbauhohlraums. Im australischen untertägigen Erzberg- bau kommen häufig kammerartige Abbauverfahren zur Anwendung. Ge- gen Ende des Gewinnungszyklus’ einer Dr. Frank Hammelmann Ein Beitrag von: Kammer werden häufig Großsprengun- gen erforderlich, um die Erzausbeute aus dem jeweiligen Bereich zu opti- mieren, da der weitere Kammerzu- gang schwieriger wird, oder die Ge- fahr der Beschädigung bereits gela- dener Sprenganlagen unverhältnismä- ßig hoch wird. Häufig werden aus ge- birgsmechanischen Gründen zu Be- ginn des Abbaus in den betreffenden Bereichen Pfeiler oder Schweben aus Erz stehen gelassen, um den durch das abgebaute Erz entstandenen Hohl- raum temporär abzustützen und den Überlagerungsdruck aus den Arbeits- bereichen der Kammer abzuleiten. Die- se Pfeiler oder Schweben enthalten je- doch ebenfalls hochwertiges Erz, das in die Rohstoffkalkulation miteinbezo- gen wurde. Die Gewinnung dieser La- gerstättenteile ist für den Grubenbe- trieb von großer wirtschaftlicher Bedeu- tung, da sie bereits vollständig aus- und vorgerichtet sind. Da die Belastung auf diese Bereiche von Sprengung zu Sprengung immer größer wird, kann deren Abbau mit- tels der herkömmlichen Sprengverfah- ren (zahlreiche kleinere Sprenganla- gen) dazu führen, dass die Pfeiler oder Schweben schließlich unter ihre kriti- sche Größe reduziert werden und letztendlich versagen. Die ursprüng- lich geplante Erzmenge ist dann nicht mehr verfügbar. In den folgenden Berichten werden fünf untertägige Gewinnungsbetriebe vor- gestellt, die vergleichbare Aufgaben- stellungen hatten. Beschrieben werden Hintergründe, Planungsgrundsätze, eingesetzte Zünd- und Sprengstoffsys- teme und die Ergebnisse. Das wesentliche Werkzeug zur Ausfüh- rung solch anspruchsvoller Projekte ist heute die elektronische Zündtechnik. Sie ermöglicht eine hochpräzise, fle- xible und zuverlässige Umsetzung der geplanten Zündanlage. Neben dieser zeitgemäßen Ausführung der Zünd- technik arbeiten heute im Hintergrund aber auch Expertensysteme, welche die sorgfältige Planung, Dokumenta- tion, Simulation und Überwachung des gesamten Prozesses garantieren. Bei ORICA wurde zu diesem Zweck - basierend auf der für die übertägigen Sprengarbeiten entwickelten Softwa- re SHOTPlus-i - eine spezielle Variante für solch anspruchsvolle untertägige Gewinnungssprengungen entwickelt: SHOTPlus-i UG 1 . Die in der Folge be- schriebenen Anwendungen wurden allesamt mit diesem Expertensystem SHOTPlus-i UG bearbeitet. 1) UG steht hier für UnderGround (dieses Bild soll zunächst nur als Beispiel/Platzhalter dienen) Bild 1: Das Expertensystem SHOTPlus-i UG

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

    Messtechnik und Expertensysteme beiuntertägigen GewinnungssprengungenDer Einsatz leistungsstarker und ver-lässlicher Messtechnik und Experten-systeme bei untertägigen Gewin-nungsarbeiten stellt die wesentlicheVoraussetzung für eine produktive undsichere Operation dar. Der gesamteGewinnungsprozess wird heute durchausgereifte Systeme begleitet; das be-ginnt bei der Lagerstättenprospektionund reicht bis zum Endprodukt. Kom-plexe seismische Erkundunkstechni-ken geben heute eine verlässliche Aus-kunft über den zu erwartenden Lager-stättenverlauf. Simulationsmodelle er-möglichen die optimale Abstimmungder verfügbaren Betriebsmittel, begin-nend bei den Bohrgeräten, über dieLadetechnik, die Fördertechnik bis hinzur Aufbereitung.

    So werden selbstverständlich auch allewesentlichen Vorgänge vor, währendund nach der Gewinnungssprengungdurch unterschiedliche Systeme unter-stützt und überwacht:

    - Planung und Definition des zu ge-winnenden Bereiches im Lagerstät-tenmodell,

    - Festlegen einer geeigneten Bohr-und Sprengtechnik; basierend aufder angewendeten Abbaumethodeund der verfügbaren Betriebsmittel,

    - Präzise geometrische Vermessungder gesamten Bohr- und Sprengan-lage,

    - Überwachung der Sprengemissio-nen,

    - Aufzeichnung weiterer seismischerAktivitäten nach der Sprengung,

    - Ermittlung der Fragmentierung,

    - Zykluszeiten,

    - Brecherdurchsatz,

    - Verdünnung der Förderung durchAus- und Nachbruch,

    - Überwachung des neu entstande-nen Abbauhohlraums.

    Im australischen untertägigen Erzberg-bau kommen häufig kammerartigeAbbauverfahren zur Anwendung. Ge-gen Ende des Gewinnungszyklus’ einer

    Dr. Frank HammelmannEin Beitrag von:

    Kammer werden häufig Großsprengun-gen erforderlich, um die Erzausbeuteaus dem jeweiligen Bereich zu opti-mieren, da der weitere Kammerzu-gang schwieriger wird, oder die Ge-fahr der Beschädigung bereits gela-dener Sprenganlagen unverhältnismä-ßig hoch wird. Häufig werden aus ge-birgsmechanischen Gründen zu Be-ginn des Abbaus in den betreffendenBereichen Pfeiler oder Schweben ausErz stehen gelassen, um den durch dasabgebaute Erz entstandenen Hohl-raum temporär abzustützen und denÜberlagerungsdruck aus den Arbeits-bereichen der Kammer abzuleiten. Die-se Pfeiler oder Schweben enthalten je-doch ebenfalls hochwertiges Erz, dasin die Rohstoffkalkulation miteinbezo-gen wurde. Die Gewinnung dieser La-gerstättenteile ist für den Grubenbe-trieb von großer wirtschaftlicher Bedeu-tung, da sie bereits vollständig aus-und vorgerichtet sind.

    Da die Belastung auf diese Bereichevon Sprengung zu Sprengung immergrößer wird, kann deren Abbau mit-tels der herkömmlichen Sprengverfah-ren (zahlreiche kleinere Sprenganla-gen) dazu führen, dass die Pfeiler oderSchweben schließlich unter ihre kriti-sche Größe reduziert werden undletztendlich versagen. Die ursprüng-

    lich geplante Erzmenge ist dann nichtmehr verfügbar.

    In den folgenden Berichten werden fünfuntertägige Gewinnungsbetriebe vor-gestellt, die vergleichbare Aufgaben-stellungen hatten. Beschrieben werdenHintergründe, Planungsgrundsätze,eingesetzte Zünd- und Sprengstoffsys-teme und die Ergebnisse.

    Das wesentliche Werkzeug zur Ausfüh-rung solch anspruchsvoller Projekte istheute die elektronische Zündtechnik.Sie ermöglicht eine hochpräzise, fle-xible und zuverlässige Umsetzung dergeplanten Zündanlage. Neben dieserzeitgemäßen Ausführung der Zünd-technik arbeiten heute im Hintergrundaber auch Expertensysteme, welchedie sorgfältige Planung, Dokumenta-tion, Simulation und Überwachungdes gesamten Prozesses garantieren.Bei ORICA wurde zu diesem Zweck -basierend auf der für die übertägigenSprengarbeiten entwickelten Softwa-re SHOTPlus-i - eine spezielle Variantefür solch anspruchsvolle untertägigeGewinnungssprengungen entwickelt:SHOTPlus-i UG1. Die in der Folge be-schriebenen Anwendungen wurdenallesamt mit diesem ExpertensystemSHOTPlus-i UG bearbeitet.

    1) UG steht hier für UnderGround

    (dieses Bild soll zunächst nurals Beispiel/Platzhalter dienen)

    Bild 1: Das Expertensystem SHOTPlus-i UG

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    Urie / Lovitt / Kay „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    Kanowna BelleGegen Ende des Gewinnungszyklus’werden mit dem Ziel einer Maximie-rung der Erdausbeute bei kammerbau-artigen Abbauverfahren Großspren-gungen erforderlich. Zu Beginn desAbbaus werden Pfeiler oder Schwebenaus Erz stehen gelassen, um dendurch das abgebaute Erz entstande-nen Hohlraum temporär offen zu hal-ten. Diese Pfeiler oder Schweben ent-halten jedoch ebenfalls hochwertigesErz, das in die Rohstoffkalkulationmiteinbezogen wurde und für denGrubenbetrieb von großer Bedeutungist. Da die Belastung auf diese Berei-che von Sprengung zu Sprengungimmer größer wird, kann deren Ab-bau mittels herkömmlicher Spreng-verfahren (zahlreiche kleine Spreng-anlagen) dazu führen, dass sieschließlich unter ihre kritische Grö-ße reduziert werden und letztendlichversagen. Die ursprünglich geplanteErzmenge kann dann nicht mehr her-eingewonnen werden.

    Das Kanowna Belle Gold Bergwerkarbeitet nach dem Leitprinzip „Mine toMill“ *. So ist eine optimale Abstim-mung der Sprengarbeiten erforderlich,um möglichst hohe Fördermengenhochwertigen Erzes sicherzustellen.Dies bedeutet, dass das für die Auf-bereitungsanlage bestimmte Erzbereits nach der Gewinnungsspren-gung optimal fragmentiert sein muss,um einen möglichst hohen Brecher-durchsatz sicherzustellen. Große Men-gen von aus- oder nachgebrochenenErz reduzieren die Brecherleistungbedingt durch das Überkorn umge-hend. Darüber hinaus ist es wichtig,dass große Mengen von den Abzug-stellen gefördert werden, die nur ge-ringfügig durch taubes Gestein oderVeratzmaterial aus benachbarten Kam-mern verdünnt sind.

    Bei der in AT 04 geplanten Großspren-gung handelt es sich um ein Erzvor-kommen, welches den kontinuierli-chen Betrieb der Aufbereitungsanlagesicherstellen soll.

    In der Folge werden Hintergründe, Pla-nungsgrundsätze, eingesetzte Zünd-

    Robert Urie1, Mike Lovitt2 und Dave Kay3Ein Beitrag von:

    und Sprengstoffsysteme und die Er-gebnisse dieses außerordentlich an-spruchsvollen Projektes beschrieben.

    HintergrundDie Kanowna Belle Gold Mine (KBGM)der Aurion Gold - Gruppe liegt 18 Ki-lometer nordöstlich von Kalgoorlie inWestaustralien (Bild 2).

    Kanowna Belle zählt zu den wichtigs-ten Goldgruben Australiens. Sie wirdsehr effizient betrieben und stellt einender hochwertigsten Goldfunde Austra-liens der vergangenen Jahre dar. Aus-gehend von der derzeitigen Lagerstät-tenkenntnis wird in Kanowna Bellenoch mindestens bis zum Jahr 2011Golderz gewonnen.

    Die übertägige Gewinnung begann1993 vor Aufnahme des untertägigenGrubenbetriebs (1998). Abbauverfah-ren sind ein kombinierter Kammer- undStrossenbau mit einer jährlichen För-dermenge von 1,3 Millionen Tonnen.Das Erz aus der untertägigen Produk-tion wird durch jährlich etwa 0,5 Milli-onen Tonnen bereits aufgehaldetemErz der übertägigen Gewinnung er-gänzt, so dass die Aufbereitungsanla-ge einen Durchsatz von 1,8 Millionen

    1. Rob Urie, Production Engineer,AurionGold, Kanowna Belle Gold Mine.

    2. Mike Lovitt, Principal Blasting Engineer,Orica Mining Services, Kalgoorlie.

    3. Dave Kay, i-kon™ Technical Manager,Orica Mining Services, Kurri Kurri.

    *) Sinngemäß übersetzt bedeutet dies: „Direktaus der Gewinnung in die Aufbereitung“

    Bild 2: Kanowna Belle Gold Mine - Standort

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

    Tonnen pro Jahr erzielt. Im Ge-schäftsjahr 2000/01 wurden amStandort 290.480 Unzen Gold gewon-nen (1 Unze = 28,35 g).

    Untertägige Großsprengungen werdengenerell als sehr risikoreich angesehenund werden deshalb ungerne ausge-führt. Ausschlaggebend für den Erfolgeiner solchen Großsprengung sindZündplan und -technik; d.h. das zeit-lich korrekte Zünden jeder Sprengla-dung in Bezug auf korrespondieren-de Bohrlöcher und die zur Verfügungstehende Freiflächen und -räume.Darüber hinaus muss vermieden wer-den, dass es während der Sprengungzum Abscheren von Ladesäulenkommt, was zu Teilversagern und so-mit einer wesentlichen Verschlechte-rung der Haufwerkseigenschaften führt.Die Großsprengung von AT 04 betrafein erhebliches Erzvorkommen dessenGewinnung zur kontinuierlichen Versor-gung der Aufbereitungsanlage benö-tigt wurde. Das Sprengergebnis hin-sichtlich der Fragmentierung solltedem der üblicherweise durchgeführtenGewinnungssprengungen vergleichbaroder möglichst sogar besser sein.

    Kanowna BelleGold MineDie Kanowna Belle Gold Mine ging imJahr 1998 vom übertägigen in den unter-tägige Gewinnungsbetrieb über. NachAbschluß der übertägigen Gewinnungwurde zunächst der untertägige Abbauzweier prospektierter Lagerstättenteile

    mit einer Gesamtmenge von 8,35 Mil-lionen Tonnen bei einer Konzentrationvon 4,65 g/t und einer Goldmenge von1,25 bzw. 2,66 Millionen Unzen in An-griff genommen.

    Die erschlossenen Vorkommen belie-fen sich dann 4 Jahre später auf 8,37Millionen Tonnen mit einer Konzentra-tion von 5,67 g/t.

    Der erkundete Haupterzkörper hateine streichende Länge von 600 mund eine Teufe von mehr als 1.200 m.Die Mächtigkeit der Lagerstätte vari-iert von einigen Metern bis über 40 m.Die Schichtenfolge zeigt eine gemä-ßigt nach Südwesten abfallende Fol-ge von Sedimentkonglomeraten undvulkanoklastischen Gesteinen, die vonder Fitzroy-Störung, die von Ost nachWest verläuft und mit einer Neigungvon 60 Grad nach Süden einfällt, ge-schnitten werden. In den oberen Ab-schnitten des Erzkörpers wird das Lie-gende durch die Fitzroy-Störung vor-gegeben. Der erzreichste Teil der La-gerstätte ist im Kanowna Belle Porphyrzu finden, der unmittelbar südlich undunterhalb, parallel versetzt zur Fitzroy-Störung liegt. Die Schichtabfolge imHangenden besteht vorrangig ausVulkanoklasten, in die zahlreiche fel-sitische Gesteinsadern intrudiert sind.Die sedimentären Konglomerate rei-chen von mittelgroben über grobe bishin zu knäpperähnlichen Sandstein-Einlagerungen, mit einigem zwischen-gelagerten vulkanoklastischen Ge-stein, welches die Schichtabfolge desLiegenden charakterisiert.

    Der Erzkörper wurde in fünf vertikaleAbbaublöcke unterteilt, wobei derobere als Block A bezeichnet wird. EinPlan der Abbaublöcke und der Abbau-kammern einschließlich Kammer AT 04ist in den Bildern 3a und 3b zu sehen.

    Der Erzkörper wird in den mächtige-ren Zonen im Kammerbau hereinge-wonnen. Sinkt die Mächtigkeit derLagerstätte unter 10 m kommt derStrossenbau zur Anwendung. Mit demZiel einer möglichst vollständigen Aus-erzung werden große Mengen an Be-tonversatz eingebracht.

    In Block A wurde in den zuerst abge-bauten Kammern Betonversatz und inden letzten Kammern reiner Bergever-satz verwendet. In den tiefer liegendenAbbaublöcken wird mittlerweile in al-len Kammern Betonversatz und nurnoch im Strossenbau Bergeversatzeingebracht.

    Der Zugang zum Erzkörper erfolgtüber ein Rampensystem im Liegendender Lagerstätte. Der typische Sohlen-abstand in Block A beträgt 25 m.

    Das gesamte Erz wird über dieseRampe in 50- und 55-Tonnen SKWsnach über Tage in die Aufbereitunggefördert.

    Im Kammerbau werden Sprengbohr-löcher mit einem Durchmesser von102 mm gebohrt; die Vorgabe desRasters beträgt 3,3 m, der Seitenab-stand 3,8 m. Beim Strossenbau wer-den Bohrlöchern mit einem Durchmes-ser von 76 mm gebohrt; die Vorgabebeträgt hier 2,5 m und der Seitenab-stand 2,8 m.

    Bild 3a: Der Erzkörper, das Gesamtprofil der Abbaublöcke Bild 3b: Position der Abbaukammer AT 04

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    Urie / Lovitt / Kay „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    Die Abbaukammer AT 04 enthielt348.000 t Erz mit einer Konzentrationvon durchschnittlich 6,02 g Gold/t. Beieiner Höhe von 130 m, einer Breite von30 m in Streichrichtung und einer Mäch-tigkeit von 15 bis 40 m quer zum Strei-chen reicht die Kammer in ihrem obe-ren Bereich in die ehemalige übertä-gige Gewinnung hinein.

    Da es sich bei AT 04 um die zweitletz-te Kammer handelte, die in Block Aüberhaupt abgebaut werden sollte,waren die beiden seitlich benachbar-ten Kammern bereits hereingewonnenund mit Betonversatz verfüllt worden.Kammer AT 04 war daher einer gro-ßen, von den angrenzenden Kammernausgehenden Belastung ausgesetzt.Zudem wurde das Liegende durch dieFitzroy-Störung vorgegeben, die miteiner Neigung von etwa 60 Grad inBezug auf die Horizontale streicht undaus einer 25 mm dicken, schichtför-migen Struktur von lehm- und/odertonartigem Material besteht.

    Der Zugang zur Kammer erfolgte übersechs Sohlen. Die tiefste Sohle wardabei die Fördersohle und dieoberste Sohle die des Tagebaus.Aus- und Vorrichtung auf den einzel-nen Sohlen innerhalb des Erzkörperserfolgte über einen Querschlag imLiegenden und eine parallel zumHangenden verlaufende kleine Kopf-strecke.

    Nach dem Abbauplan konnte die Ge-winnung auf den untersten drei Soh-len zunächst noch auf herkömmlicheWeise erfolgen. Zwischen den ein-zelnen Sohlen wurden mithilfe von150 mm Großbohrlöchern (Brenner)und 102 mm-Sprenglöchern kasten-förmige 4 × 4 m Einbrüche geschaf-fen. Die schlitzförmigen Weitungenwurden anschließend auf jeder Sohlein mehreren Zündgängen gesprengt,bevor abschließend die quer verlau-fenden Hauptgewinnungsringe zumLiegenden hin rückbauartig gezündetwurden.

    Für Schlitz und Ring wurden Abwärts-bohrlöcher mit einem Durchmesservon 102 mm gebohrt, die Vorgabebetrug 3,9 m im Fuß bei einem Sei-tenabstand von 3,0 m im Schlitz so-wie einem Seitenabstand von 3,5 m inden Gewinnungsringen. Jede Sohlewurde vollständig gesprengt, bevor

    mit der nächsten Sohle begonnenwurde.

    Gebirgsmechanische Gründe erforder-ten, dass die obersten zwei Sohlen ineiner einzigen Sprengung gesprengtwerden mussten, um einen Erzverlustzu vermeiden. Möglicherweise war eswährend des Abbaus der Schwebebereits zu einem großen keilartigenAusbruch gekommen, der eine Ver-schiebung entlang der relativ schwa-chen Fitzroy-Störung im Liegenden zurFolge hatte. Die nur begrenzt gewähr-leistete Abstützung durch den Beton-versatz der Nachbarkammern beein-trächtigte die Stabilität der Kammer-schwebe zusätzlich. Aufgrund der ho-hen Belastung hätte die mehrstufigeZündung in der „Schwebe“ somit zuihrem Versagen geführt, wodurch dasErz unerreichbar geworden wäre, oderaber eine Förderung nur unter sehrgefährlichen Rahmenbedingungenmöglich gewesen wäre. Die obersten50 Meter der Kammer mussten daherin einer einzigen Sprengung gesprengtwerden (Bild 4).

    Das Bergwerk hatte einen sensiblenAus- und Vorrichtunsstand erreicht, dadie Gewinnung des Erzes aus derSchwebe von Kammer AT 04 für dieGesamtproduktivität von großerBedeutung war. In der Schwebe

    von AT 04 lagen 125.600 t hochwerti-gen Erzes, welches die Förderungetwa 6 Wochen lang sicherstellenwürden und einen Wert von rund12 Millionen AU$ hatte.

    Mit der Sprengung in AT 04 solltenmehrere Ziele erreicht werden:

    - Abzugstelle,

    - Maximaler Füllungsgrad der SKW,

    - Hoher Brecherdurchsatz,

    - Geringe Beschädigung der untertä-gigen Infrastruktur,

    - Minimale Erzverdünnung durch un-gewollten Nachbruch der mit Beton-versatz verfüllten Nachbarkammernoder Ausbrüchen tauben Gesteinsaus dem Hangenden,

    - Termingerechte Sprengung und Ver-fügbarkeit des Erzes für die Förde-rung.

    Das aus der Großsprengung derSchwebe von AT 04 gewonnene Erzwar voraussichtlich von gleichwertigeroder sogar höherer Qualität als dasüblicherweise gewonnene Erz.

    Die SprengungUnter Berücksichtigung der zuvor ge-nannten Kriterien wurden nun die fol-genden Schritte durchgeführt.

    Bild 4: Übersicht über die Bohrungen in AT04

    ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○Beispiel 1

    Abbaukammer AT 04

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

    Planung und ZeitplanUm das Risiko eines belastungsbeding-ten Versagens der Schwebe zu mini-mieren, wurde vor der Großsprengungim Einbruchbereich nur ein geringesVolumen entfernt. Zu diesem Zweckwurde zwischen den beiden für dieGroßsprengung verbleibenden Sohlenzwei Langloch-Aufbrüche hergestellt.Einer wurde von unter Tage gebohrtund gesprengt, der andere aus demehemaligen Tagebau (vgl. Bild 5).

    Der für eine erfolgreiche Sprengungbenötigte Freiraum sowie die gefor-derte Auflockerung mussten währendder Sprengung geschaffen werden.Aus diesem Grund war ein Zündsys-tem gefordert, das die zeitliche Flexi-bilität bot, um den Schlitz herzustel-len und anschließend sämtliche Gewin-nungsringe über zwei Sohlen sprengenzu können. Darüber hinaus durften diebeiden mit Versatzmaterial verfülltenNachbarkammern nicht beschädigtwerden.

    Um die geforderten Ergebnisse zu er-zielen wurden elektronische Zünderund verschiedene pumpfähige Emul-sionssprengstoffe eingesetzt.

    Bedingt durch die geringen Vorräte angesprengtem Erz wurde ein ehrgeizi-ger Zeitplan aufgestellt, nach dem alleerforderlichen Arbeiten fristgerechtdurchgeführt werden mussten, um denvorgesehenen Projektplan einzuhal-ten. Dies umfasste das Bohren, dasLaden sowie alle vorbereitendenSprengungen.

    BohrarbeitenDie Sprengbohrlöcher mit einer ge-samten Länge von 9.735 m und einemDurchmesser von 102 mm mussten

    sowohl von über Tage als auch vonunter Tage gebohrt werden. Pro Bohr-meter wurden 12,9 t Erz erschlossen.

    Die Bohrarbeiten unter Tage erfolgtemit einem H4356S Simba-Bohrgerätvon Atlas Copco unter Verwendungdes ST68-Systems.

    Für die Bohrarbeiten von über Tagewurde ein Bohrunternehmen beauf-tragt, welches über Erfahrung mit Boh-rungen durch eine Schwebe von einerTagebausohle verfügte. Die Bohrarbei-ten wurden durchgeführt mit demBohrgerät CHA1100 von Tamrock, dasmit T51-Bohrstangen und einem Füh-rungsrohr arbeitet, um die erforderli-che Bohrgenauigkeit sicherzustellen.

    SprengarbeitenDie beiden Aufbrüche wurden bis zurTagesoberfläche hochgezogen, bevormit dem Laden der Sprenglöcher be-gonnen wurde.

    Über einen Zeitraum von drei Tagenwurden insgesamt 37,5 t gepump-ter Emulsionssprengstoff über undunter Tage geladen. Das Besetzender Sprenglöcher im Untertagebe-reich erfolgte ausschließlich mit einemhochviskosen Emulsionssprengstoffbei einer Enddichte von 1,15 g/cm³ inden Ringen und 0,8 g/cm³ am Hangen-den. Der über Tage liegende Bereichwurde mit einem mobilen Mischlade-system geladen. Bei den durchge-bohrten Bohrlöchern wurde auch hierein hochviskoser Pumpsprengstoffverwendet, um den Vorteil der höhe-ren Produktviskosität zu nutzen und soein Vorbeilaufen an den im Bohrloch-tiefsten platzierten Verschlussstopfenauszuschließen. Am Hangenden und

    in dem aus Versatz bestehenden Kam-merprofil wurde Pumpsprengstoff mitreduziertem Energieinhalt verwendet.

    Insgesamt kamen 567 i-kon™-Zünderzum Einsatz; ab einer Ladungslängevon über 10 m wurde redundant ge-zündet (Bild 6).

    Der Zündplan wurde nach folgendenKriterien aufgestellt:

    - Die Verzögerungszeit musste so be-messen sein, dass das gesamteHaufwerk aus dem Schlitz bereitsherausgesprengt war und somitgenügend Freiraum für die nachfol-genden Gewinnungsringe entstan-den war.

    - Das Kammerprofil musste gebirgs-schoned gesprengt werden.

    - Alle Sprengladungen mussten miteiner gleichmäßigen Verzögerunggezündet werden, um die Sprenger-schütterungen sowie die Beschädi-gungen der angrenzenden Stößeund verfüllten Abbaukammern zuminimieren.

    - Die Zündzeiten der Gewinnungsrin-ge mussten so eingestellt sein, dasseine bestmögliche Fragmentierungerreicht wurde.

    - Die Zündsequenz war so ausgelegt,dass die Sprengladungen in Rich-tung der Freiflächen wirkten.

    - Die Dauer der gesamten Sprengungmusste begrenzt werden, um dasRisiko des Einbrechens der Schwe-be während der Sprengung zu sen-ken. Auf diese Weise sollte sicher-gestellt werden, dass das Erz durchdie Sprengung fragmentiert wurdeund nicht ein belastungsbedingter

    Bild 5: Bohrung von über Tage in AT 04: Aufbruch undKammerbegrenzungen

    Bild 6: Initiierungsplan mit Zeitlinien für den Tagebau

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    Urie / Lovitt / Kay „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    Einbruch der Schwebe zu einer un-genügenden Fragmentierung ge-führt hätte.

    Die Sprengung dauerte insgesamt2.800 ms, wobei der Sprengvorgang imuntertägigen Teil bereits nach 1.465 msabgeschlossen war.

    Der Zündplan sah ausreichend Zeit vor,um zunächst das Erz aus dem unterTage liegenden Schlitz herauszuspren-gen. In den Gewinnungsringen wurdedie Zündsequenz anschließend we-sentlich verkürzt, um den Grad derFragmentierung zu erhöhen. Die Zün-dung der Sprenglöcher über Tage undunter Tage wurden miteinander ver-knüpft, um die Gefahr eines Absche-rens der Bohrlöcher zu verringern.

    Die Sprenganlage wurde am Sonntag,den 8. April 2001, um 18 Uhr erfolg-reich gezündet.

    ErgebnisseDas Sprengergebnis entsprach in jeg-licher Hinsicht den Erwartungen. Op-tisch waren Liegendes und Hangen-des intakt und die Verbindung zu denangrenzenden, mit Betonversatz hin-terfüllten Abbaukammern war unver-sehrt (Bilder 7 und 8).

    Die Sprengerschütterungen waren imVergleich zu einer typischen - sehr vielkleineren - Gewinnungssprengungunter Tage wesentlich geringer.

    Die Sprengerschütterungen wurdenauch von den Mitarbeitern des Berg-werks subjektiv als wesentlich gerin-ger bewertet.

    Die Sprengung verursachte keineSchäden an den Grubenbauen, sodass auch keine Sanierungsarbeitenim Anschluss an die Sprengung erfor-derlich waren.

    Das an den Abzugstellen anstehendeErz war gut fragmentiert und leicht zuladen. Das Kriterium für den Erfolg warjedoch die hohe Produktivität desgesamten Bergwerks im Anschluss andiese Sprengung.

    Die täglich geförderte Erzmenge wirdgenau dokumentiert. Für den betref-fenden Zeitraum wurde die Erz-Förder-leistung in Bild 9 grafisch dargestellt.Es handelt sich jedoch um eine ganz-heitliche Darstellung und Übersicht,die nicht nur auf die Sprengung derSchwebe von AT 04 bezogen werdenkann. Die AT 04-Schwebe wurde am8. April 2001 gesprengt und die durchdas Bergwerk geförderten Mengenstammten für sechs Wochen vorran-gig aus dieser Abbaukammer. DieKammer war vor der Sprengungnahezu ausgeladen.

    Die Aufzeichnungen umfassensämtliche Aspekte des Gewinnungs-zyklus, einschließlich Verfügbarkeitvon Fahrlader und SKWs. Üblicher-weise wird nur ein einziger Fahr-lader für das Laden des Erzes ver-wendet. Die Förderentfernungenwaren im Diagrammzeitraum immergleich. Die durchschnittliche Tages-fördermenge konnte um über 20 %von ca. 3.500 t/Tag auf 4.200 t/Taggesteigert werden.

    In Bild 10 ist der Brecherdurchsatz vorund nach der beschriebenen Groß-sprengung dargestellt. Auch hier han-delt es sich um eine ganzheitlicheDarstellung, die auch die Betriebsun-terbrechungen und Stillstände desBrechers wiedergibt. Die Auswertungdes Diagramms wird durch die unter-schiedlichen Ladestellen verfälscht, dadas Erz einerseits von der übertägigenHalde und andererseits direkt von un-ter Tage stammt.

    FazitDie Ergebnisse waren im Hinblick aufdie Erzförderleistung sehr gut und la-gen über den normalerweise mit Groß-sprengungen erzielten Werten. DieKombination der auf die energetischenErfordernisse anpassbaren Emulsions-sprengstoffe mit der elektronischenZündtechnik hat die durch die Groß-sprengung ereichte Fragmentierungverbessert. Zudem wurden die mit ei-ner Großsprengung verbundenen Ri-siken dadurch gemindert, dass eineständige Kommunikation mit den elek-tronischen Zündern möglich war, wo-durch die Zündung aller Sprengladun-gen zur programmierten Zeit sicher-gestellt wurde.

    Der Einsatz von gepumpten Emul-sionssprengstoffen bewirkte eine Re-duktion des Risikos der Wasserkon-tamination und ermöglichte gleichzei-tig die Vergrößerung des Bohrrasters.In Anbetracht der höheren Kosten fürdie Emulsionssprengstoffe im Vergleichzu den traditionellen ANFO-Spreng-stoffen stellt dies einen erheblichenwirtschaftlichen Vorteil dar.

    Die Erzverdünnung konnte bei dieserSprengung auf ein Minimum begrenztwerden. Die Gründe hierfür waren, dassder gepumpte Emulsionssprengstoff inseiner Enddichte auf den jeweiligenEnergiebedarf des entsprechendenBereichs abgestimmt war. Darüber hi-naus wurde den aufeinander folgendenZonen ausreichend Zeit zur Entlastunggegeben, um sicherzustellen, dass dieVerspannung für den als nächstes zün-denden Teil der Sprengung nicht mehrzu hoch war. Weitere Maßnahmenwurden im übertägigen Teil der Schwe-be durchgeführt, wo Sprenglöcherparallel zur Abgrenzung der Kammer

    Bild 7: Blick in eine Kammer mit seitlichem Versatz Bild 8: Liegendes in AT 04 nach der Sprengung

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

    gebohrt wurden. Im untertägigen Teilwar dies nicht möglich, da sich dasBohrgerät in dieser Weise bedingtdurch die beengten räumlichen Ver-hältnisse nicht ausrichten ließ.

    Die Anpassung der Dichte des ge-pumpten Emulsionssprengstoffes zurSchonung des Kammerprofils und desangrenzenden Betonversatzes derNachbarkammern erwies sich als sehrwirkungsvolle Maßnahme. Der entstan-dene Abbauhohlraum lässt dies deut-lich erkennen.

    Die mit der beschriebenen Großspren-gung verbundene Belastung des ge-samten Grubengebäudes wurde durchden Einsatz neuer Technologien signi-fikant reduziert. Die Möglichkeit, gro-ße Sprengungen bei kontrollierbaremRisiko in dieser Weise zu initiieren undein derart ertragreiches Ergebnis zuerzielen, könnten als ein neues Gewin-nungsverfahren angesehen werden.

    Quellen- Dave Kay; 2000; Digital Blasting - An Oppor-tunity to Revolutionise Mass Underground Mi-ning; MassMin2000; AusIMM

    - Kanowna Belle Gold Mines, 2000, AT 04 De-sign File Note

    - Mike Lovitt; 1992; Mass Blasting Practices atMt Charlotte, Underground Blasting Work-shop; Curtin

    - Mike Lovitt, W Feltus; 1995; Ora Banda 1994Mass Blast; EXPLO’95; AusIMM

    - Mike Lovitt; 1999; ANFO vs Emulsion; FragBlast 99; IIR

    Bild 9: Erzförderung im Zeitraum der Sprengung in AT 04

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    Bild 10: Brecherdurchsatz

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    Dall’Armi / Lovitt / Roper „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    Olympic DamDas in Südaustralien liegende Berg-werk Olympic Dam der WMC Resour-ces Gruppe baut eine untertägige Kup-fer-Uranerzlagerstätte mit einer jährli-chen Förderleistung von ca. 10,0 Mil-lionen Tonnen ab. Abbauverfahren istder Teilsohlenweitungsbau. Kammer-größe und -geometrie, Gebirgsmecha-nik, sowie Bohr- und Sprengarbeitensind für die Förderleistung ausschlag-gebend. Hinsichtlich der Arbeitshygi-ene werden hohe Anforderungen aneine leistungsstarke Bewetterung ge-stellt, da die in den Grubenwetternbefindlichen radioaktiven Feinstäube,die von der Uranmineralisation herrüh-ren, schnellstmöglich und vollständigausgewettert werden müssen.

    Die Auslegung der Kammern ist einkomplexer Vorgang. Eine Gewinnungmittels Großsprengung ist darauf zuhinterfragen, ob sich auf diese Weisedie Häufigkeit der Gewinnungsspren-gungen verringern lässt. Stabilität undProduktivität der Kammer sowieletztendlich die gesamte Förderleis-tung könnten so gesteigert werden.

    Voraussetzung für die Durchführungvon untertägigen Großsprengungendiesen Umfangs ist der Einsatz derelektronischen Zündtechnik. In denvergangenen Jahren wurden mehr als3 Millionen Tonnen Erz bei einer durch-schnittlichen Größe der Sprengungenvon 250.000 t bis hin zur bisher größ-ten Sprenganlage von 580.000 t mit-tels elektronischer Zündung initiiert.

    Da die elektronische Zündung größt-mögliche Flexibilität bietet, ermöglichtderen Einsatz Großsprengungen übermehrere Teilsohlen. Dies führt im Ver-gleich zur traditionellen Zündung zueiner erheblichen Verringerung der fürden Kammerbau erforderlichen Arbeits-schritte. Die Vorteile einer geringerenAnzahl an Gewinnungssprengungensind die höhere Stabilität der tempo-rären Hohlräume, standfestere Bohr-löcher, eine verbesserte Kontrolle derSprengerschütterungen sowie die Tat-sache, dass für die Sprengarbeitenweniger komplexe Veränderungen ander Grubenbewetterung vorgenom-men werden müssen.

    Ein Beitrag von: G. Dall’Armi1, M. Lovitt2 und M. Roper3

    HintergrundDas Bergwerk Olympic Dam liegt560 km nordnordwestlich von Adelaidein Südaustralien (Bild 11). Eigentümerund Betreiber der Grube ist WMC Re-sources Limited. Es handelt sich umdie achtgrößte Kupferlagerstätte unddie größte Uranlagerstätte weltweit.Gold und Silber werden ebenfalls ge-wonnen. Ausgehend vom derzeitigenVorkommen wird das Bergwerk eineBetriebsdauer von voraussichtlich 50Jahren haben

    Der untertägige Betrieb nahm die För-derung im Sommer 1988 auf. In denvergangenen 16 Jahren erhöhte sichdie Förderleistung von 1,5 MillionenTonnen/Jahr auf derzeit über 10,0 Mil-lionen Tonnen/Jahr.

    Die Steigerung der Förderleistung führ-te dazu, dass mehr Erz aufgeschlos-sen werden musste, während weiterhingeotechnische, bewetterungstechni-sche sowie betriebliche Aspekte be-rücksichtigt werden mussten. Groß-sprengungen stellen eine wirksameMaßnahme dar, um dieses Ziel zu er-reichen.

    Die Lagerstätte befindet sich innerhalbder geologischen Formation StuartShelf. Die Kupfer-Uran-Mineralisation

    1) G. Dall’Armi, Drill & Blast Engineer - Olym-pic Dam Operations - WMC Limited.

    2) Mike Lovitt, Principal Blasting Engineer -Orica Mining Services, Kalgoorlie.

    3) M. Roper, Drill & Blast Engineer - OlympicDam Operations, WMC Limited.

    liegt im Olympic Dam Breccia Com-plex (ODBC), wo sich das Erz auf zahl-reiche Verästelungen verteilt. AktuelleBohrungen haben ergeben, dass sichder Mineralisationsbereich über ein6 km langes, 3 km weites sowie in derTeufe noch offenes Gebiet erstreckt.

    Der ODBC ist in geringer Teufe alsFolge hydrothermaler Brekzierungund magmatischer Aktivität entstan-den. Der Brekzienkörper ist von mafi-schen Adern durchsetzt, welche dieVerteilung der eisenreichen Brekzienbeeinflussen. Zu den wichtigsten Alte-rationsmineralen innerhalb der Lager-stätte gehören Hämatit, Chlorit undSerizit.

    Der derzeitige Abbau wurde in neunAbbaublöcke von Nord nach Süd un-terteilt. Über der Lagerstätte befindensich ein 350 m mächtiges Sediment-Deckgebirge, dessen Alter vom spä-ten Proterozoikum bis zum Kambriumreicht (Bild 12).

    Bild 11: Lage von Olympic Dam Operations

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

    Teilsohlen-weitungsbauIn Olympic Dam wird das Abbauver-fahren des Teilsohlenweitungsbausangewandt. Die Kammergröße hängtvon der Erzkonzentration, der Stand-festigkeit des Gebirgskörpers sowieder Konfiguration von Aus- und Vor-richtung auf der Sohle ab. Hierbeisind strenge Bewetterungsvorgabenzu berücksichtigen. Eine typischeKammer hat eine Grundfläche von30 m × 30 m und besitzt eine seigereHöhe von 60 m bis zu 320 m (!). Derzeitbetragen die Sohlenabstände 40 bis60 m.

    Die folgenden wesentlichen Arbeits-schritte werden während der Gewin-nung durchgeführt:

    1. Großbohrloch2. Kasteneinbruch3. Schlitz4. Ringe

    Der Schlitz, der als Einbruch für dienachfolgenden Ringe dient, wirdzunächst über einen Kasteneinbruch(8 Bohrlöcher auf 4 m × 4 m) auf einmittiges Großbohrloch (Durchmesser:1,4 m) eingesprengt. Von diesemKasteneinbruch ausgehend wird an-schließend ein Raster von 2 m × 2 mmit 3 Löchern pro Schlitzreihe abge-bohrt. Sämtliche Schlitzlöcher werden

    vertikal hergestellt, wobei die Abwärts-löcher einen Durchmesser von 102 mmund die Aufwärtslöcher einen Durch-messer von 89 mm haben. Bild 13 ver-anschaulicht das Abbauverfahren.

    Die Bohrung der Ringe verlaufen par-allel zum Streichen des Schlitzes. DieLochlängen betragen bei Abwärtslö-chern maximal 50 m und bei Aufwärts-löchern maximal 25 m.

    Die Bohrlochvorgaben und Seiten-abstände der abschließenden Ringesind in Abhängigkeit von den Ge-steinseigenschaften unterschiedlich.Die Vorgaben variieren in den Abwärts-löchern von 2,8 m bis 3,8 m und von2,2 m bis 2,8 m in den Aufwärtslöchern.Die Seitenabstände reichen bei denAbwärts-löchern von 4,2 m bis 5,6 mund bei den Aufwärtslöchern von 3,5 mbis 4,3 m.

    Aufgrund des Sohlenabstands von60 m erfolgt ein Ineinandergreifen (Ver-zahnung) der aufwärts und abwärts ge-richteten Ringe auf einer Überlap-pungslänge von 1 m.

    SprengarbeitenAuf Olympic Dam werden als Spreng-stoff vorrangig ANFO und patronierteEmulsionssprengstoffe eingesetzt. ZurZeit läuft zusätzlich ein Programm zurUmstellung auf gepumpte Emulsions-

    sprengstoffe. Bei den Ringsprengun-gen wird ein spezifischer Sprengstoff-aufwand von 250 g/t erreicht. Bei denSchlitzsprengungen liegt der Wertbedingt durch die wesentlich stärkereVerspannung höher.

    Die traditionelle nichtelektrische Zün-dungen erlaubt Größen der Spreng-anlage von 1.000 t in der ersten Ge-winnungsphase des unterfahrenenSchlitzes bis hin zu Sprengungen mitüber 200.000 t bei der Ringzündung.Alle Vorrichtungs- und Gewinnungs-sprengungen werden gemeinsameinmal alle 24 Stunden initiiert.

    Derzeit erfolgt der Abbau von Sohle 27(- 370 m) bis zu Sohle 58 (- 680 m).Die Schweben der Kammern sind,sofern möglich, über Seilanker ge-sichert.

    Sobald das Roherz aus der Kammerabgezogen wurde, wird der Hohlraumentweder mit Beton- oder Bergever-satz hinterfüllt. Die Wahl des Versatz-materials ist davon abhängig, wie nahdie zukünftig in diesem Bereich geplan-ten Kammern liegen. Der gesamteBetonversatz wird durch ein Bohrlochmit einem Durchmesser von 300 mmnach unter Tage gefördert. Der Berge-versatz wird entweder über ein Roll-loch von über Tage oder direkt vonunter Tage aus in den jeweiligen Kam-merhohlraum eingebracht.

    Bild 12: Querschnitt der Lagerstätte

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    Dall’Armi / Lovitt / Roper „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    BergbaulicheRahmen-bedingungenDen folgenden Faktoren kommt beimAbbauverfahren Teilsohlenweitungsbauauf Olympic Dam eine besondere Be-deutung zu:

    - Gebirgsmechanik

    - Gebirgsdynamik; während desKammerbaus

    - Standdauer der Kammern

    - Bewetterung

    GebirgsmechanikDie Gebirgsverhältnisse variieren inAbhängigkeit von der geologischenBeschaffenheit des Gebirgskörpers imgesamten Bergwerk sehr stark. Zu denhäufig auftretenden geotechnischenSchwierigkeiten zählen ein gebrächesHangendes, eine ungünstige geolo-gische Struktur sowie hohe Konver-genzen.

    Die Förderleistung wird im wesentli-chen durch die unterschiedliche Qua-lität des Gebirgskörpers bestimmt.Eine geotechnische Beurteilung er-gab, dass die Gebirgsqualität vonsehr schlecht (Q´ < 1,5) bis sehr gut(Q´ > 80) reicht.

    Die Qualität der Eigentragfähigkeit desGebirgskörpers wird zudem auchdurch den Kammerbau selbst beein-flusst.

    Gebirgsdynamik währenddes KammerbausIn Olympic Dam hat der Kammerbauin zahlreichen Fällen zu einer beschleu-nigten Verschlechterung der Eigentrag-fähigkeit des Gebirges geführt. DieseVerschlechterung ließ sich entweder alseine verstärkte Neigung zum Ausbre-chen des Gebirges, als spannungsin-duzierte Konvergenz oder als eineKombination aus beiden Phänomenenbeobachten.

    Das Ausbrechen erfolgt oft großflächig(in Abhängigkeit von den jeweiligenHohlraumabmessungen) und bedingtsomit einen erhöhten Knäpperanteil,der die Ladearbeiten wesentlich ver-zögert.

    Eine spannungsbedingte Konvergenzwährend der Gewinnung lässt sichoftmals nicht auf Ebene der Abzugstel-len unterhalb der Kammern erkennen,sondern vielmehr auf der Bohrebene.Typische Merkmale einer derartigenVerschlechterung der Gebirgsqualitätsind das Abscheren von Bohrlöchernsowie das Ausbrechen der Bohrloch-wandung. In diesen Bereichen wirdhäufig eine lokale Seismizität festge-stellt.

    Standdauer der KammernDer Zeitfaktor darf beim Teilsohlenwei-tungsbau nicht unterschätzt werden.Es ist nicht ungewöhnlich, dass sichder Kammerbau über einen Zeitraumvon sechs Monaten oder länger hin-zieht. Die verlängerte Standdauer ei-ner Kammer wirkt sich jedoch negativauf die Förderleistung aus.

    Großsprengungen stellen ein wirksa-mes Mittel dar, um die Standdauer ei-ner Kammer auf das erforderliche Mi-nimum zu begrenzen und die Ver-schlechterung des Kammerprofils zuminimieren.

    BewetterungIn erster Linie handelt es sich bei Olym-pic Dam um eine Kupferlagerstätte, diejedoch auch uranhaltiges Erz enthält.Der sich daraus ergebende Zerfall ra-dioaktiver Teilchen, insbesondere Ra-don, stellt eine Gefahr dar, die berück-sichtigt werden muss. Strenge Bewet-terungsvorschriften bestehen, um dasdurch die Zerfallsprodukte entstehen-de Risiko in jeder Abbauphase zu mi-nimieren. Das Grubengebäude ist inverschiedene Bewetterungsbereicheeingeteilt, von denen jeder über eineneigenen Einzieh- und Ausziehschachtmit Tagesöffnung verfügt. Nach denderzeitigen Bewetterungsvorschriftendürfen innerhalb eines Bewetterungs-bereichs nur zwei bis vier Kammerngleichzeitig abgebaut werden.

    Bild 13: Abbauverfahren Teilsohlenweitungsbau

    Vorbereitung Schlitz Zündung Schlitz Zündung Ringe

    Kammerzugang(Bohrarbeiten)

    Vertikal geladeneBohrlöcher

    Abzugsstelle

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    Aufbruch

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    Gebohrte Ringe

    Abzugstellen

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

    Noch strengere Bewetterungsvorschrif-ten gelten, wenn sich der Abbau einerKammer über zwei oder mehr Sohlenerstreckt. Jeder Abbauhohlraum be-deutet für die Bewetterung eine erheb-liche Querschnittsvergrößerung miteinem wesentlich geringeren Strö-mungswiderstand. Dies hat erheblicheAuswirkungen auf die weiteren mit demKammerbau verbundenen Aktivitäten,wie beispielsweise die Lade- undSprengarbeiten. So ergibt sich ausdem längeren Kammerabbau (mehre-re Einzelsprengungen) das Verbot be-gleitender Bergbautätigkeiten (Aus-und Vorrichtung), während sich dieKammer noch in der Gewinnungs-phase befindet.

    Bedeutung derelektronischenZündungElektronische Zünder stehen der ge-werblichen Sprengtechnik nun seit län-gerem zur Verfügung. Da nichtelektri-sche Zünder jedoch auch ein vernünf-tiges Maß an Zuverlässigkeit und tech-nischen Möglichkeiten bieten, stelltsich die Frage, warum ein Unterneh-

    men die höheren Kosten für ein elek-tronisches Zündsystem in Kauf neh-men sollte, wenn das angewandteGewinnungsverfahren die gestelltenAnforderungen erfüllt?

    Auf Olympic Dam hat der Einsatz elek-tronischer Zünder durch die Vergrö-ßerung der Sprenganlagen zu einerReduktion der Zahl von Sprengungenim Vergleich zur nichtelektrischen Zün-dung geführt. Es werden kompletteTeilsohlen in einem Zündgang initiiert.Zusätzlich konnte durch Verbesserungder Haufwerkseigenschaften die Pro-duktivität des Ladevorgangs erhöhtwerden.

    Die Form der temporären und endgül-tigen Kammer hat großen Einfluss aufderen Standfestigkeit.

    Um die Gefahr der Belastung der Kam-mer durch Nachbrechen zu reduzieren,wurde eine „vertikale, scheibenweiseAbbaumethode“ angewandt (Bild 14).Ursprünglich wurde der endgültigeKammerstoß (der bis zu 320 m hochwerden kann) durch die häufigenSprengungen in seiner Stabilität stän-dig beeinträchtigt.

    Die elektronische Zündung ermöglichtdie Sprengung eines gesamten Kam-

    mer-Niveaus oder sogar einer gesam-ten Kammer in einem Zündgang. DieEinwirkungen auf den endgültigenKammerstoß erfolgen somit wesentlichseltener. Nach der Sprengung wird derStoß durch das Haufwerk - welches janoch in der Kammer liegt - für einenlängeren Zeitraum gestützt. Anschlie-ßend muss der Kammerstoß nochmaximal zwei weiteren Teilsohlen-sprengungen standhalten. Steinfall er-folgt lediglich an der Abzugstelle, undzwar erst gegen Ende des gesamtenGewinnungszyklus’.

    In Abhängigkeit von den jeweiligenRahmenbedingungen ist in den ver-schiedenen Phasen der Sprengungeine genaue Planung der Zündfolgeerforderlich:

    - Sprengung des Kasteneinbruchs umdas gebohrte Großbohrloch aufeine Größe von 4 × 4 m. Umset-zung einer langsamen Initiierung,um dem Gestein die Möglichkeitdes „Abfließens“ aus dem Großbohr-loch zu geben.

    - Sprengtechnische Erweiterung desKastens zum Schlitz auf volle Kam-merbreite. Durch schnellere Initiie-rung erfolgt eine Entlastung dernachfolgenden Schlitzreihen.

    Bild 15: Elektronische Zündanlage, Amber 6Bild 14: Nichtelektrische Zündanlage, Amber 6

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    Dall’Armi / Lovitt / Roper „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    Amber 6 war die zweite Kammer aufOlympic Dam, in der elektronischeZünder eingesetzt wurden. In den Bil-dern 14 und 15 sind für die KammerAmber 6 zwei Sprenganlagen (eineeinzige Zündung) zu sehen. Bild 14zeigt zum Vergleich die Zündfolge, dieeingesetzt worden wäre, wenn dieKammer komplett nichtelektrisch ge-zündet worden wäre. In Bild 15 ist nundie Zündfolge bei Einsatz der elektro-nischen Zündtechnik dargestellt. Beider elektronischen Zündfolge handel-te es sich zunächst um einen recht kon-servativen Ansatz, da dies die erstegrößere Anwendung der elektroni-schen Zündung auf Olympic Dam war.Ihr Einsatz erfolgte trotzdem auf eineWeise, die mit herkömmlichen nicht-elektrischen Zündern nicht mehr mög-lich gewesen wäre.

    So konnte die Anzahl der Sprengun-gen bereits durch diese Maßnahme um45 % gesenkt werden. Die sich hierausergebenden Anforderungen an die

    Bewetterung reduzierten die erforder-liche Gesamtzeit zur Auswetterung derSprengschwaden um 59 %. Die höhe-ren Kosten für das elektronische Zünd-system wurden hierdurch bereits um90 % aufgewogen. Die sich mittel-fristig ergebenden Einsparungen imHinblick auf die Bewetterung sind nurschwer verifizierbar, jedoch beträcht-lich. In einigen Grubenbereichen warfür die Dauer mehrerer Schichten nurein eingeschränkter Zugang möglichgewesen, da die Bewetterung neuangepasst werden musste. Liegt diegesprengte Kammer in der Nähe desEinziehschachts, wirkt sich dies auchauf angrenzende bewetterte Berei-che aus. Eine Reduzierung der Häu-figkeit und Länge der Zugangsbe-schränkungen steigert die Effizienzund Produktivität des Bergwerks er-heblich.

    Großsprengungen dieser Art könntendie Notwendigkeit reiner ausziehenderWetterstrecken für jede Sohle überflüs-

    Amber 6 - die erste Großsprengung

    ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○Beispiel 2

    sig machen, da beim Einsatz der elek-tronischen Zündtechnik eine komplet-te Sohle in einem einzigen Zündganggesprengt werden kann. Es gäbe so-mit keine Folgearbeiten auf dieserSohle, die eine Bewetterung notwen-dig machen. Im Fall von Amber 6 hät-ten etwa 80 m einer solchen auszie-henden Wetterstrecke abgeworfenwerden können, wenn die Kammerbasierend auf elektronischer Zündtech-nik geplant worden wäre. Eine Redu-zierung der Aus- und Vorrichtung indiesem Maße würde dann Einsparun-gen in dreifacher Höhe der zusätzli-chen Kosten für der elektronischeZündtechnik bedeuten.

    Zusätzlich entsteht - bedingt durch dieGröße der Sprengungen - eine grö-ßere Unabhängigkeit zwischen denArbeitsschritten Laden des Haufwerksund Sprengen der Kammer.

    Auf diese Weise ist ein kontinuierliche-rer Arbeitszyklus darstellbar.

    - Nach einer angemessenen Verzöge-rung werden die verbleibenden Rin-ge in schneller zeitlicher Abfolgegezündet, um eine gute Fragmen-tierung zu erreichen. Um die Spreng-wirkung am Endprofil des Kammer-stoßes zu reduzieren, ist eine zusätz-liche Entlastungszeit erforderlich(Gebirgsschonendes Sprengen).

    Bei komplexen Sprengungen werdendie Sprengbohrlöcher von verschie-denen Niveaus (Teilsohlen) gebohrt,so dass aufeinander zulaufendeBohrlöcher ineinander verzahnt sindoder sich sogar treffen. Auf dieseWeise soll die Effektivität der Aus-und Vorrichtung gesteigert werden,d. h. die Anzahl der erforderlichen Teil-sohlen kann mit Hilfe dieser Aufwärts-und Abwärtslöchern reduziert werden.Aufgrund der Bohrlochabweichung istjedoch nicht genau bekannt, welchedieser „ineinander laufenden Bohrlö-cher“ nun zuerst gezündet werdenmüssen.Drei Szenarien sind denkbar:

    1. Die Löcher liegen weit genugauseinander und das Bohrloch,

    welches der Freifläche am nächs-ten liegt, wird auch zuerst gezün-det. In diesem Fall gibt es keineProbleme.

    2. Das erste Bohrloch liegt so nah ambenachbarten Bohrloch, dass esdies beeinflusst, bevor es initiiertwird. Auf diese Weise wird/werdendie Sprengladung und/oder Zünderdes nachfolgenden Bohrlochs be-schädigt, was die Wirksamkeit desSprengstoffs reduziert oder sogarein vollständiges Versagen zur Fol-ge haben kann. Dies geschieht üb-licherweise beim Einsatz von pyro-technisch verzögerten Zündern.

    3. Beide Bohrlöcher werden zum glei-chen Zeitpunkt initiiert. Auf dieseWeise wird die gesamte Energiebeider Bohrlöcher genutzt. DieWahrscheinlichkeit, dass dieser Falleintritt, ist beim Einsatz von pyro-technisch verzögerten Zündern auf-grund ihrer Streuung der Verzöge-rungszeit sehr gering. Eine derarti-ge Wirkung kann gezielt nur mitelektronischen Zündern erreichtwerden.

    Die Software SHOTPlus-i UG wurdespeziell zur Planung und Ausführungkomplexer Untertagesprengungenentwickelt. Zu ihren Funktionen gehörtu. a. die Möglichkeit, die innerhalb einesdefinierten Zeitfensters gezündetenSprengladungen zu analysieren. So kanndie Initiierung der einzelnen Ladungenmit dem Ziel der Reduktion von Spren-gerschütterungen optimiert werden.

    Seit Oktober 2001 wurden über 3 Milli-onen Tonnen Erz mit Hilfe elektroni-scher Zündung gewonnen.

    Die Größe der einzelnen Sprenganlagenreichte von 20.000 t bis zu 580.000 t(hierbei handelte es sich um die der-zeit größte Untertage-Großsprengungin Australien, bei der die elektronischeZündtechnik zum Einsatz kam).

    Es gibt unterschiedliche Gründe für dieDurchführung von untertägigen Groß-sprengungen.

    In den folgenden drei Beispielen wirdder Einsatz der elektronischenZündtechnik unter verschiedenenbetrieblichen Rahmenbedingungengezeigt.

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    Purple 127 - die umfangreichste Großsprengung

    Daten- Sprengung am Mittwoch, 30. Juli

    2003

    - ~580.000 t Erz

    - ~25.000 m Länge der Sprengbohr-löcher

    - ~1.100 i-kon Zünder

    - ~139 t ANFO-Sprengstoff

    - ~6,23 Sekunden Dauer der gesam-ten Sprengung

    - ~175 m hoher Abbaublock

    - größte Untertagesprengung miti-kon Zündern in Australien

    AusgangssituationDer Abbauplan für Kammer Purple 127wurde basierend auf den mit Purple130 gemachten Erfahrungen geändert.Hohe Gebirgsspannungen als Folgeder zuvor abgebauten benachbartenKammern hatten zu einer beträchtli-chen Reduktion des Großbohrloch-durchmessers und zu erheblichemNachbruch geführt. Purple 127 solltezeigen, ob eine Großsprengung dieProbleme der Bohrlochkonvergenzenund des Nachbrechens reduzierenkonnte. Der Sprengung waren mehrals 12 Monate (!) ausführlicher Planungund erheblicher Anstrengungen vor-ausgegangen, um den Erfolg sicher-zustellen.

    Der erste Abbauhohlraum wurde miteiner Reihe kleinerer Sprengungen mitnichtelektrischen Zündern hergestellt.Durch den Einsatz des elektronischenZündsystems wurde die Größe derSprenganlage erheblich erweitert. Danun alle Sprengbohrlöcher geladenwaren und alle Zünder zum Zündzeit-punkt programmiert waren, wurde dieWahrscheinlichkeit des Abscherenseiner Sprengladung reduziert und dasNachbrechen zwischen den Einzel-sprengungen ausgeschlossen.

    Als Folge eines Sohlenabstands von60 m ergab sich wieder die Notwen-digkeit, die Aufwärts- und Abwärtslö-cher ineinander zu verzahnen (Bild 16).Beim Einsatz kleinerer Zündfolgenwären die Aufwärtslöcher in einer se-paraten Sprengung getrennt von denAbwärtslöchern gezündet worden.

    Dies hätte zum Durchbruch der für dienachfolgende Sprengungen vorgese-henen Abwärtslöcher führen können.

    Der Einsatz elektronischer Zünder beidieser Problematik gewährleistethöchstmögliche Sicherheit. Die Bohr-löcher, welche aufgrund des Bohrplansoder auch von unbeabsichtigten Bohr-abweichungen zu nahe aneinander lie-gen, um sicher nacheinander initiiertzu werden, konnten nun zuverlässiggleichzeitig initiiert werden.

    Durch diese Art der Großsprengungwurde die Zahl der Sprengungen imVergleich zum herkömmlichen Kam-merbau um etwa 50% reduziert.

    FörderleistungAngaben zur Förderleistung sind inBild 17 ablesbar und zeigen den 7 Tage-Durchschnitt der Ladeleistung. Ausden Daten geht hervor, dass die frü-heren, kleineren Sprengungen verbun-den waren mit:

    - einer eingeschränkten Förderleis-tung,

    - einem kürzeren und unregelmäßige-ren Gewinnungszyklus aufgrund derfehlende stetigen Haufwerkversor-gung sowie

    - der Notwendigkeit, das Laden desHaufwerks zu unterbrechen, um für

    Bild 16: Purple 127 - Längsschnitt(links) und Querschnitt

    das Besetzen nachfolgender Spren-ganlagen die Bewetterung umzu-stellen.

    Diese Analyse der Förderleistungzeigt, dass ein höherer 7 Tage-Durch-schnitt erreicht und über einen länge-ren Zeitraum gehalten wurde. Innerhalbdieses Zeitraums konnte die durch-schnittliche tägliche Ladeleistung imVergleich zu der vor der Großspren-gung erzielten Leistung um über 50%gesteigert werden.

    ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○Beispiel 3

    Bild 17: Daten zur Förderleistung von Purple 127 (Pascoe, 2003)

    Produktionsdaten

    SprengungPurple 127

    wöc

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    7-Oct-02 2-Dec-02 27-Jan-03 24-Mar-03 19-May-03 14-Jul-03 8-Sep-03 3-Nov-03

    50

    45

    40

    35

    30

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    Dall’Armi / Lovitt / Roper „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    Daten- Sprengung am Mittwoch,

    22. Dezember 2003

    - ~270.000 t Erz

    - ~12.500 m Gewinnungsbohrung

    - ~750 i-kon Zünder

    - ~58 t ANFO-Sprengstoff

    - ~7,5 Sekunden Sprengungsdauer

    - ~165 m hoher Abbaublock

    Orange 5 - Großsprengung einer Sekundärkammer

    AusgangssituationDie Sprengung wurde über vier Soh-len geplant. Sie umfasste die Fertig-stellung der horizontalen Förder-strecke auf der untersten Sohle, zweiSohlen mit Aufwärts- und Abwärts-löchern und eine oberste Sohle, aufder vor der Großsprengung noch kei-ne Kammersprengung durchgeführtworden war.

    Bei Orange 5 handelte es sich um eineSekundärkammer, die von zwei bereitshereingewonnenen aber mit Betonver-satz hinterfüllten Kammern begrenztwurde (Bild 18).

    Aus Erfahrungen mit dem Abbau ähn-licher Sekundärkammern, die an zweibereits verfüllte Kammern angrenzten,war bekannt, dass es zu seismischenAktivitäten kommen kann (Prodtrak).Das Auftreten seismischer Aktivitäten

    war bei Orange 5 beim Abbau mit zahl-reichen kleineren Sprengungen gege-ben. Auf diese Weise wäre der Ge-birgskörper sehr belastet worden unddie Gefahr von Ausbrüchen und Nach-fall während des weiteren Kammer-baus wäre hoch gewesen.

    Die Standfestigkeit des angrenzendenBetonversatzes (auf den man währendder Aus- und Vorrichtung stieß) erwiessich als verhältnismäßig schlecht.Durch die geplante Großsprengungwurde die Wahrscheinlichkeit einerstarken Verdünnung des Erzes durchden nachbrechenden Betonversatzminimiert.

    Eine nach der Großsprengung durch-geführte Messung zeigte, dass sich dieQualität des angrenzenden Versatzesnur geringfügig verschlechtert hatte.

    FörderleistungDie Förderleistung der KammerOrange 5 geht aus Bild 19 hervor.

    Die bereits in Kammer Purple 127 er-zielte Produktivitätssteigerung lässtsich auch in der Förderleistung vonOrange 5 nachweisen. Innerhalb des7-Tage Durchschnitts ist eine Steige-rung der täglichen Ladeleistung von45% erzielt worden (im Vergleich zuden vor der Großsprengung erzieltenWerten für eine vergleichbare Kammer)Der Spitzenwert lag bei über 50.000 tinnerhalb des 7 Tage-Zeitraums.

    FazitGroßsprengungen mit elektronischerZündtechnik haben sich als effektivesMittel erwiesen, um die Produktivitätam Abbaustandort Olympic Dam zusteigern. Ausschlaggebend hierfür sinddie Reduktion der Anzahl von Spren-gungen sowie die Erhöhung der För-derleistung durch verbesserte Hauf-werkseigenschaften. Zu den weiterenVorteilen von Großsprengungen zählendie gesunkenen Anforderungen an dieBewetterung sowie die Beherrschunggeotechnischer Schwierigkeiten.

    Quellen- Pascoe, M J, 2003. Seismic Report - Jade 8, Internal Document.- Prodtrak - Production Recording System.- Reeve, J S, Cross, K C, Smith, R N and Oreskes, N, 1990. Olympic Dam Copper-Uranium-Gold-Silver deposit, in Geology of the Mineral Deposits of Australia and Papua New Guinea (Hrsg: FE Hughes), S. 1009-1035 (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne).

    - Van Leuven, M, 1993. Mining of copper-uranium-gold ore at the Olympic Dam Joint Venture,Roxby Downs SA, in Australasian Mining and Metallurgy Sir Maurice Mawby Memorial Volume,Vol 1, Second Edition, (Hrsg: J T Woodcock und J K Hamilton) (The Australasian Institute ofMining and Metallurgy: Melbourne).

    - WMC, Mine Design Guidelines, Internal Document.- WMC Resources, 2003. 2003 WMC Resources Annual Report.

    Bild 18: Nord-Süd-Schnitt vonOrange 5 mit geplanterZündung

    ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○Beispiel 4

    Bild 19: Förderleistung Orange 5 (Pascoe, 2003)

    Produktionsdaten

    SprengungOrange 5

    wöc

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    r D

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    × 1

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    15-Aug-03 12-Sep-03 10-Oct-03 7-Nov-03 5-Dec-03 2-Jan-04 30-Jan-04

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    50

    40

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

    Agincourt - Wiluna Gold

    BetriebDas Bergwerk Wiluna der AgincourtGruppe liegt 1000 km nordöstlich vonPerth. Das Roherz wird an den dreiAbbaustätten Woodley, Golden Ageund East Lode produziert. Im Ge-schäftsjahr 2004/2005 wurden in dergesamten Operation 111.280 UnzenGold gefördert.

    AufgabenstellungIn Wiluna erfolgt die Gewinnung durchein Fremdunternehmen. Die Spreng-bohrlöcher werden konventionell mitANFO und nichtelektrischen Zünderngeladen. Bei der anstehenden Gewin-nungssprengung Woodley 715 Lens150 North hatte Agincourt jedoch Be-denken hinsichtlich der Gebirgsstabi-lität. Eine Verwerfungsfläche am Ran-de des Erzkörpers drohte bei zu ho-her Energieeinwirkung einzustürzen,was nicht nur zu einer stärkeren Ver-dünnung des Erzes geführt hätte, son-dern sich auch nachteilig auf die geo-logische Stabilität des gesamten Gru-bengebäudes ausgewirkt hätte.

    Durch den Einsatzes der Systemei-konTM und Hypercharge TotalTM solltedas Risiko der Beschädigung der Ver-werfung in einer Großsprengung redu-ziert werden.

    SprengtechnikZunächst wurde die Kammer mit Hilfeder traditionellen Sprengtechnik(ANFO und nichtelektrische Zündtech-nik) vorbereitet. Sprengungen wurdenWeitung und Schlitz vorgetrieben,gefolgt von einer Reihe von Ringen.Die zahlreichen Sprengungen verur-sachten jedoch bereits beträchtlichenSchaden an der Kammer, was dazuführte, dass eine Sanierung erforder-lich war, bevor die abschließendeGroßsprengung (10 Ringe) geladenwerden konnte.

    Zunächst erfolgte die Auslegung einerzweireihigen Sprenganlage mit unter-einander verbundenen Ringen (Bild 20;294 i-kon Zünder). Die Sprengbohr-löcher wurden innerhalb von 2 Tagen

    mit dem Mischladesystem MaxiPumpgeladen; insgesamt wurden 10,5 tEmulsionssprengstoff verpumpt. Diegesamte Planung erfolgte mit der Soft-ware SHOTPlus-i UG.

    Zu Beginn der Ladearbeiten wurdefestgestellt, dass der größte Teil vonRing 10 (erster Ring) bedingt durchdie vorhergehende Sprengung nichtgeladen werden konnte. so dass sichdie Zahl der i-konTM-Zünder auf 287reduzierte. Nach einer Vermessung derKammer erfolgte die Anpassung derZündzeiten mit Hilfe der SHOTPlus-iUG-Software (Bild 21).

    Durch die im Vergleich zu den nicht-elektrischen Zündern höhere Zündge-nauigkeit und das frei wählbare Zünd-intervall bei der elektronischen Zün-dung ließ sich die Dauer der gesam-ten Sprengung verkürzen. Zudem er-folgte die Initiierung innerhalb eines

    Rings von mehreren Punkten gleich-zeitig, wodurch die Zündung in meh-rere Richtungen erfolgte. Die Belas-tung der Verwerfungszone wurde soerheblich verringern.

    ErgebnisDas Gesamtergebnis der beschriebe-nen untertägigen Großsprengung warhervorragend. Die Störungszone imHangenden (Verwerfung) blieb stabilund intakt. Zu Beginn der Ladearbei-ten wurde an der Abzugstelle auchgröberes Haufwerk bemerkt. Dieseswurde jedoch größtenteils den voran-gegangenen Sprengungen zuge-schrieben, da die Korngrößenvertei-lung im anschließend hervorragendwar. Es wurden überdurchschnittlichgute Zykluszeiten erreicht.

    Die Kosten für die erforderliche Sanie-rung der Abbaukammer konnten beider Großsprengung im Vergleich zuden zahlreichen Einzelsprengungen zurHerstellung des Schlitzes erheblichreduziert werden.

    Agincourt überlegt, ob die folgendenAbbauhohlräume auf den nächst tie-fer gelegenen Sohlen auch mit i-konTM

    hergestellt werden sollen; sofern diesauch wieder eine Verringerung derAnzahl der erforderlichen Sprengun-gen ermöglicht.

    Darüber hinaus konnten durch denEinsatz des Mischladesystems Maxi-Pump die Ladezeiten im Vergleich zuder traditionellen ANFO Einblastech-nik erheblich verkürzt werden.

    Bild 21: Zeitverlauf, in dem die maximal zulässige Lademenge innerhalb von5 ms gezündet werden darf. Diese Funktion steht in der SoftwareSHOTPlus-i UG zur Verfügung

    Ein Beitrag von: Wayne Plant *

    ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○Beispiel 5

    *) Wayne Plant, i-kon™ Technical Manager,Orica Explosives, O’Connor.

    Bild 20: Querschnitt durch einen Ring

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    Bottomley / Plant „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen” - Artikel 10

    BetriebDas Bergwerk Mt Magnet Operationsder Harmony Gold Gruppe liegt 600 kmnordöstlich von Perth. Es handelt sichum eine reiche Lagerstätte mit zweiuntertägigen Gewinnungsbetrieben, indenen mehr als 500.000 t Erz pro Jahrgefördert werden. Die Aufbereitungerfolgt direkt in der betriebseigenenAnlage.

    AufgabenstellungEine untertägige Großsprengung soll-te geplant, geladen und ausgeführtwerden.

    Die fragliche Sprengung mußte imBereiche einer Schwebe erfolgen, diesich in 1.100 m Teufe auf Sohle 16befand. Die schwierigen geologischenVerhältnisse und der hohe Überlage-rungsdruck hatten bereits zum teilwei-sen Versagen des Sicherheitspfeilersgeführt (Bilder 22 und 23).

    Die geophysikalische Abteilungempfahl diesen Pfeiler in einer einzi-gen Sprengung hereinzugewinnen, umdie abbaubedingten Belastungen aufdie angrenzenden Bereiche zu redu-zieren und die langfristige Standsi-cherheit des Grubengebäudes zu er-halten.

    Harmony - Mt Magnet Operations

    SprengtechnikDie ca. 23 m langen Sprengbohrlöchermit einem Durchmesser von 89 mmmussten von drei verschiedenen Soh-len aus gebohrt werden. Insgesamtwurden 4,8 t Emulsionssprengstoff miteiner MaxiPump geladen. Es kamen103 elektronische Zünder zum Einsatz,deren Programmierung über die Soft-ware SHOTPlus-i UG geplant wurde.Nahezu jedes Bohrloch wurde mit2 Zündern geladen.

    Die lagerstätten- und bergbauspezifi-schen Daten der Schwebe konntendirekt vom Bergwerk übernommenwerden. Es wurde ein 3D-Bild derSchwebe erstellt und die geeignetenVerzögerungszeiten anhand diesesModells geplant.

    Bedingt durch den geringen seitlichenAbstand der Bohrlöcher zueinanderwar eine starke Wechselwirkung zwi-schen den einzelnen Ladungen zu er-warten. Dies fand bei der Auslegungder Zündanlage mit der SoftwareSHOTPlus-i UG Berückssichtigung.

    Darüber hinaus war es aus wirtschaftli-chen Gesichtspunkten erforderlich einemöglichst geringe Verdünnung desWertminerals zu garantieren, weshalbdas Erz vor dem tauben Gestein her-eingesprengt werden mußte.

    ErgebnisseAus den über die beiden Logger undden Blaster übermittelten Daten ginghervor, dass alle Zünder erfolgreichprogrammiert waren und zum vorge-gebenen Zeitpunkt gezündet hatten.

    Nach der Sprengung erfolgte aus sicher-heitstechnischen Gründen zunächst einemikroseismische Überwachung, um zuermitteln, wann das Grubengebäudewieder betreten werden konnte. Esergab sich zunächst eine erheblicheseismische Aktivität und der Betriebblieb für volle 12 Stunden gesperrt.

    Das gewünschte Sprengergebnis warerzielt worden.

    Der Pfeiler war vollständig gesprengt,das Erz an der Abzugstelle auf Level 16 Agut fragmentiert und das taube Gesteinvon der darüber liegenden Sohle 16 Lhereingebrochen - es war zu keinerVermischung des Wertminerals mit demtauben Nebengestein gekommen.

    - Bedingt durch die Möglichkeit, dengesamten Pfeiler bzw. alle Ringevon Level 16 L auf beiden Seitendes Zugangs in einem Zündgangzu sprengen, ergaben sich sowohlwirtschaftliche als auch arbeitssi-cherheitstechnische Vorteile.

    - Durch die Schaffung eines neuenVersatzbereiches, kann die SKW-Flotte nun effizienter eingesetzt wer-den.

    ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○Beispiel 6

    Ein Beitrag von: Lucas Bottomley *

    Bild 22: Anordnung und Initiierung der Ringe

    *) Lucas Bottomley, Senior Technical ServicesEngineer, Orica Explosives, O’Connor.

    Bild 23: Querschnitt der Schwebe mitRingen

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    Artikel 10 - „Messtechnik und Expertensysteme bei untertägigen Gewinnungssprengungen”

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    Barrick - Lawlers Gold MineSprengung eines Rand-Pfeilers

    BetriebDas Bergwerk Lawlers Gold Mine derBarrick Gruppe liegt 400 km nördlichvon Kalgoorlie und 30 km westlich vonLeinster in der Region Northern Gold-fields in Westaustralien. Der Abbauerfolgt sowohl im Tagebau als auchunter Tage. Die Jahresförderleistungliegt bei 110.000 Unzen Gold, dashauptsächlich im Firstenstoßbau(Rückbau) gewonnen wird.

    AufgabenstellungIm Rahmen des Kontinuierlichen Ver-besserungs-Prozesses der BarrickGruppe sollte im untertägigen Teil desBergwerks mittels einer Großspren-gung in Kammer 118 ein hochwertigerRand-Pfeiler hereingewonnen werden.

    SprengtechnischeLösungAls Zündsystem wurde das i-kon Sys-tem gewählt, da es eine Sprengungdieser Größe in einem Zündgang er-möglicht und zudem das Risiko, wel-ches mit dem Abbau eines hochwerti-gen Pfeilers dieser Art verbunden istminimiert. Ausschlaggebend hierfürsind die sehr hohe Zündgenauigkeitund Flexibilität.

    Die Sprenganlage hatte eine Größevon 20.000 t Erz mit einer Konzentration

    von 8 g/t; die Zündanlage hatte eineGröße von 302 i-konTM-Zündern.

    Um gute Haufwerkseigenschaften zuerreichen, wurde eine möglichst hoheWechselwirkung zwischen den einzel-nen Sprengladungen angestrebt.

    Ein weiterer Vorteil des i-kon Zündsys-tems wurde zu Beginn der Ladearbei-ten deutlich. Bei Aufmessen derSprenganlage wurde festgestellt, dassder vordere Ring bedingt durch zahl-reiche Ausbrüche nicht geladen wer-den konnte (Bild 24). Die geplante Rei-henfolge der Zündungen musste auf-grund dieses Problems vollständig

    überarbeitet werden. Nach einer er-neuten Vermessung erfolgte die An-passung der Zündzeiten mit Hilfe derSHOTPlus-i UG-Software. Dies wäre miteinem konventionellen Zündsystemsehr aufwändig gewesen und hätteden Abbauplan erheblich verzögert(Bild 25).

    ErgebnisseDie Betreiber des Lawlers Gold Berg-werks waren ausgesprochen zufriedenmit den Ergebnissen der Sprengung(Bild 26). Die während der Ladearbei-ten aufgetretenen Probleme konntendurch eine kurzfristige Anpassung derZündzeiten mit der SHOTPlus-i UG-Software gelöst werden. Die pünktli-che Zündung sicherte die Förderunghochwertigen Erzes, das zudem auseinem als geologisch schwierig einge-stuften Gebiet stammte.

    Die folgenden wesentlichen Vorteilehaben sich ergeben:

    - Möglichkeit, im Kammerbau großeSprenganlagen präzise zu zünden

    - Reduktion der Sprengerschütterungen

    - Flexible Anpassung der Zündzeitenüber die SHOTPlus-i UG-Software

    - Schnelle Zykluszeiten, gute Frag-mentierung und gute Haufwerks-eigenschaften.

    Ein Beitrag von: Lucas Bottomley

    Bild 26: SprengergebnisBild 25: Anordnung der eingeloggten Zünder

    Bild 24: Querschnitt eines typischenRings. Querschnitt in Rich-tung Norden