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[Die Industrie der Steine + Erden]




Abraumbeseitigung durch Einsatz von Radladern, Baggern und Muldenkippern

In vielen Betrieben zur Gewinnung von Naturstein hat die Mächtigkeit des Abraums in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Um die Produktion der Unternehmen aufrecht erhalten zu können, muß daher ein ständig steigender Anteil von nicht verwertbarem Material hereingewonnen und deponiert werden. Nicht selten befinden sich innerhalb des Abraums aber auch noch nutzbare Schichten, die im Interesse einer vollständigen Ausbeutung der Lagerstätte separat gewonnen werden müssen, um sie nach entsprechender Aufbereitung einer weiteren Verwertung zuführen zu können.

In Steinbrüchen ist der das Zielmaterial abdeckende Abraum gewinnungstechnisch ein Hindernis, jedoch im Hinblick auf die Renaturierung erschöpfter Bruchsegmente zugleich auch ein sehr wichtiges Material. Besonders unter letzteren Aspekten ist bei mächtigen Überlagerungen sowohl ein sorgfältig getrennter Abbau als auch eine unvermischte Lagerung des Oberbodens und des nur als Füllmaterial tauglichen Bodens zu gewährleisten. Die letztendliche Abtragstechnologie hängt von den anstehenden Schichtdicken, der Größe der zur Verfügung stehenden Flächen und von den Neigungswinkeln der freizulegenden Fläche ab. Diese Faktoren sind für die Wahl der einzusetzenden Maschinen von erheblicher Bedeutung. Die maschinenherstellende Industrie hat den spezifischen Problemen der Abraumbeseitigung durch Entwicklung besonders geländegängiger Erdbaumschinen Rechnung getragen.

Für den Abtrag dickerer Schichten wird es vorteilhaft sein, mit einem schwereren Hydraulikbagger auf Kettenfahrwerken zu arbeiten, der das Material löst und zum Abtransport sofort auf Muldenkipper verlädt. Für diese Arbeiten sind Geräte wie z. B. der Atlas Raupenbagger 1704 oder der O&K Raupenbagger RH 16 (Abb.) geeignet.

Hydraulik-Raupenbagger RH 16 (Foto O & K)
Hydraulik-Raupenbagger RH 16 (Foto O & K)

Der 1704 hat ein Betriebsgewicht von 30,5 t bis 35,5 t, die Motorleistung beträgt 169 kW. Bei diesem neuen Bagger wurde der Unterwagen völlig neu konzipiert. Neben einer erhöhten Bodenfreiheit wird durch die optimal abgestimmte Geometrie zwischen Turas und Kette der notwendige Selbstreinigungseffekt des Fahrwerks erzielt. Das Seitenschiff, als asymmetrisches Dachprofil ausgeführt sowie die Aussparungen unterhalb der Tragrollen in dem nach unten offenen Profil verhindern den lästigen Schmutzaufbau, der zu einem Ansteigen der Fahrwiderstände führen würde. Hohe Zugkräfte garantieren die im Seitenschiff geschützt angeordneten zweistufigen Fahrmotoren mit integriertem Planetengetriebe. Serienmäßig sind mittige und auch an den Leiträdern Kettenführungen vorgesehen, am Turas ist zusätzlich ein Schmutzabweiser angebracht.

Der RH 16 ist ein Bagger der 36-Tonnen-Klasse und verfügt über eine Motorleistung von 178 kW. Durch die mechanisch verstellbare Unterwagenverbreiterung kann die Tragfähigkeit zusätzlich gesteigert werden. Das intelligente OKmultiControl-System stellt die Ausnutzung der vollen Motorleistung sicher und überwacht gleichzeitig Motor- und Pumpenfunktionen. Der mediumgekühlte O&K-Motor sichert über den gesamten Drehzahlbereich eine hohe Leistung. Er ist auffallend leise und sehr sparsam.Die Verfügbarkeit des Baggers wird u.a. durch den schnellen Zugriff auf alle Servicepunkte sowie lange Wartungsintervalle erreicht. Das elektronische Diagnose-System bemerkt nicht nur eventuelle Fehler im Hydraulikkreislauf und meldet Störungen, bevor sie sich zu Schäden entwickeln, sondern zeigt auf dem übersichtlichen Zentral-Display auch die notwendigen Warnungen an. So wird kein Service vergessen, der Fahrer kann sich ganz auf seine Arbeit konzentrieren.Bei der Abraumbeseitigung wird der Boden von stark geneigten Flächen der verschiedenen Deckschichten in vielen Fällen mittels Planierraupen großflächig abgeschoben (Abb.).

Planierraupe PR 752 Litronic (Foto Liebherr)
Planierraupe PR 752 Litronic (Foto Liebherr)

Die Planierraupe PR 752 ist mit einem hydrostatischen Fahrantrieb ausgerüstet, der in Verbindung mit der intelligenten elektronischen Steuerung es ermöglicht, die Motorleistung optimal in Arbeitsleistung umzusetzen. Die hohe maximale Zugkraft steht schon bei ca. 1,2 km/h zur Verfügung und macht die Maschine zum idealen Gerät bei Einsätzen mit dem Aufreißer. Das abgeschobene Material wird zu getrennten Sammelhalden aufgehäuft. Wenn es die Bruchstrukturen erlauben, werden die Deckschichten gezielt über die Bruchwandkante auf die darunter liegende Bruchsohle geschoben und dort von Radladern auf die Zwischendeponien oder in die Endlager gebracht. Eine typische Maschine für derartige Einsätze ist der Furukawa-Radlader vom Typ 375 (Abb.), der über ein Betriebsgewicht von 31,7 t und einer Antriebsleistung von 252 kW verfügt.

Radlader 335 (Foto Furukawa)
Radlader 335 (Foto Furukawa)

Er ist mit einer 5,2 m3 fassenden Ladeschaufel ausgestattet. Der Bedienungskomfort in diesem Lader wurde jetzt erheblich verbessert. Die Vollsichtkabine mit ergonomisch optimierter Anordnung und Gestaltung der Bedienungshebel sowie angenehme Umgebungsbedingungen durch leistungsfähige Heizungen und Klimaanlagen tragen zu einem ermüdungsfreien Arbeiten bei. Wichtige Aspekte des Arbeitsschutzes sind die durch erhöhten und gefilterten Luftdurchsatz bewirkte partikelfreie Druckbelüftung der Kabine und der auf nur 75 dB(A) reduzierte Schalldruckpegel am Fahrerplatz. Ein positiver Effekt wird durch den jetzt serienmäßigen Last-Stabilisator FLS erreicht, der bei Transportfahrten auf den stets unebenen Fahrstraßen von Steinbrüchen die bisher unvermeidbaren Nickschwingungen dämpft. Dadurch werden die auf den Fahrer einwirkenden Stoßbelastungen abgebaut, die aus der Schaufel fallende Verlustmenge verringert, die Maschinenbeanspruchung reduziert und die Steuerbarkeit des Radladers verbessert.Für den Materialtranport im schweren Gelände bei der Abraumbeseitigung werden vorzugsweise knickgelenkte Dumper eingesetzt.

Dumper A 35 C 6x6 (Foto Volvo)
Dumper A 35 C 6x6 (Foto Volvo)

Der A 35 C 6x6 (Abb.) ist für eine Nutzlast von 27 t ausgelegt. Mit seinen sechs angetriebenen Rädern kann er auf sehr unwegsamen Fahrwegen große Lasten transportieren.Nach Angaben der Fa. Lammers, 31618 Liebenau, hat sich in den letzten Jahren die Abraumbeseitigung durch Einsatz von Schürfkübelraupen deutlich gesteigert. Das Unternehmen benutzt mehrere dieser Geräte (Abb.) und entfernt in einer Reihe von Mitgliedsunternehmen der Steinbruchs-Berufsgenossenschaft den Abraum.

Schürfraupe 928
Schürfraupe 928

Die Schürfraupe SR 928 schürft, transportiert, schüttet vor Kopf, verteilt und planiert. Weil die Maschine im Pendelverkehr hin und her fährt, genügt ihr ein einspuriger Weg ihrer eigenen Breite. Sie braucht keine Wendeschleife. Sie kann auf der Stelle drehen und somit auf engstem Raum, wie in engen Einschnitten, auf schmalen Wegen und in Gräben eingesetzt werden. Durch das Raupenfahrwerk ist sie – auch auf weichen Böden – besonders geländegängig, weil der Schwerpunkt bei vollem Kübel mitten über dem Fahrwerk liegt. Die Raupenketten haben eine gute Bodenhaftung, weil sie um die Hinterachse der Schürfraupe einzeln pendeln können und sich so auf Bodenunebenheiten einstellen. Für Arbeiten auf weichem Untergrund kann das Gerät statt der üblichen 700 mm breiten Raupenketten mit 1000 mm breiten Ketten ausgerüstet werden.

Diskontinuierliche Gewinnungs- und Fördersysteme in der Abraumbeseitigung

Die heutige Erd- und Massenbewegung läßt sich, so bemerkte Dipl.-Ing. Roland Redlich von der Zeppelin Einsatz- und Projektberatung gegenüber der Redaktion, ohne leistungsfähige Erdbewegungsgeräte schon aus Kostengründen nicht mehr durchführen. Dabei werden mobile Gewinnungs- und Fördersysteme im Straßen- oder Dammbau genauso benötigt wie in der Steine- und Erdenindustrie; gerade in Steinbrüchen werden unterschiedlichste Baumaschinen bei den verschiedensten Einsätzen verwendet. Sehr wichtig ist hierbei die Beseitigung des Abraums über dem zu gewinnenden Mineral oder Fels. Der Baumaschinenhersteller Caterpillar bietet für diesen Einsatz verschiedene Systeme an, die den Gegebenheiten in Ausrüstung und Größe angepaßt werden können.

System: Hydraulikbagger-knickgelenkter Muldenkipper

In der Abraumbeseitigung werden meist Tieflöffelbagger eingesetzt. Andere Ladegeräte eignen sich für derartige Einsätze nur in wenigen Fällen. Die Tieflöffelbagger zeichnen sich dadurch aus, daß mit ihnen sehr schnelle Arbeitstakte erreicht werden können, wenn die Einsatzbedingungen optimal sind. Im einzelnen sollte daher darauf geachtet werden, daß die Grabtiefe plus Hubhöhe 2 m nicht überschreitet, der Schwenkwinkel bei 30° bis 60° liegt und der Bagger das Material entweder seitlich oder auf ein tiefer stehendes Transportfahrzeug abkippt (Abb.).

Transportsystem Tieflöffelbagger/Dumper (Foto Cat)
Transportsystem Tieflöffelbagger/Dumper (Foto Cat)

Der dabei wichtigste Punkt ist, daß Transportfahrzeug und Bagger zusammenpassen und ein System bilden. Die Löffelgröße des Baggers darf sich nicht nur nach den Einsatzbedingungen richten, sie muß auch dem Muldenvolumen des Transportfahrzeuges angepaßt sein. Es gibt für das Ladegerät keine halben Arbeitstakte. Es benötigt für 3 Arbeitstakte die gleiche Zeit wie für 4. Die tatsächliche Summe der Ladespiele für die Beladung eines Dumpers orientiert sich aber im wesentlichen an der Transportentfernung für den Dumper. Der Dumper ist ein Transportfahrzeug und sollte daher auch ca. 2/3 seiner Arbeitszeit mit dem Transport bzw. der Rückfahrt verbringen. Somit verbleiben für die Fixzeit (Beladen, Manöver, Entladen) noch 1/3 der Arbeitszeit. Daraus ergibt sich wiederum, daß mit steigender Transportentfernung auch die Beladezeit und damit die Zahl der Ladespiele je Dumperbeladung steigen darf. In der Praxis hat sich, was die Entfernung angeht, folgendes Verhältnis zwischen Lade- und Transportgerät als günstig erwiesen (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1

Diese Gedanken berücksichtigend hat Caterpillar Bagger und Dumper entwickelt, die aufeinander abgestimmt sind und daher ein System bilden können. Die Dumper werden in folgenden Größen angeboten (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2

Bei den passenden Tieflöffelbaggern kann es sich, je nach Einsatz, um folgende Gerätegrößen handeln (siehe Tabelle 3).

Tabelle 3

Paßt man nun die Bagger in der Löffelgröße den Dumpern an, so ergeben sich je nach Transportentfernung folgende Systeme (siehe Tabelle 4).

Tabelle 4

Die Systemwahl orientiert sich dann oftmals an der Bauzeit und damit an der geforderten Leistung pro Stunde lm3/h (Tabelle 4).Größere Ladegeräte und dazu passende Dumper erzielen selbstverständlich höhere Leistungen, dabei sollte man aber auch in Betracht ziehen, daß zwei kleinere Systeme die gleiche Leistung erbringen können wie ein größeres. Dadurch ergeben sich zwei Ladestellen, was je nach Einsatz von Vorteil sein kann. Die hier angegebenen Leistungen sind nur Durchschnittsleistungen (50 min/h oder 83%) für den Tieflöffelbagger, wenn er kontinuierlich durchladen kann und Wartezeiten ausschließlich aufgrund von Wagenwechseln entstehen. Je nach Einsatz kann die Systemleistung unter oder über den angegebenen Zahlen liegen. Die Anzahl der notwendigen Dumper orientiert sich zunächst an der Beladezeit. Damit sowohl für den Bagger als auch für die Dumper keine Wartezeit entsteht, sollte die Beladezeit durch die Gesamtarbeitstaktzeit genau teilbar sein. Die dabei ermittelte Zahl stellt auch die Stückzahl der Dumperflotte dar. Dumper sind allradgetriebene, sehr geländegängige Muldenkipper mit vergleichsweise niedrigen spezifischen Bodendrücken und hoher nutzbarer Zugkraft sowie ausgezeichneter Manövrierfähigkeit durch die Knicklenkung. Daher eignen sie sich gerade für die Abraumbeseitigung, wo das Gelände, vor allem im Ladebereich sehr schwer sein kann. Das bedeutet aber nicht, daß für diese Transportgeräte keine Fahrbahnpflege notwendig ist. Gerade dann, wenn die Transportentfernungen länger werden, sollte auf den Wegebau geachtet werden, da sonst der Rollwiderstand für die Dumper höher wird und damit die Fahrgeschwindigkeiten niedriger, die Arbeitstaktzeiten länger und der Kraftstoffverbrauch höher. Unter Umständen ist es mit einem guten Wegebau sogar möglich, die Stückzahl der Dumperflotte zu senken.


Scraper

Schürfzüge bzw. Scraper werden die Könige der Baumaschinen genannt, denn mit ihnen ist es möglich, alle Arbeitsphasen (Lösen, Laden, Transportieren und Einbauen) mit einem Gerät durchzuführen. Bei spurversetztem Fahren im Kippbereich kann sogar eine Vorverdichtung durchgeführt werden. Trotzdem finden Scraper in Deutschland nicht die Akzeptanz, die sie weltweit einnehmen. Die Gründe hierfür basieren darauf, daß dieser, die ganze Breite des Erdbaus berührende Einsatz, sehr spezielle Kenntnisse voraussetzt. Hinzu kommt, daß der Scrapereinsatz sehr kapitalintensiv ist und ständige Kontrollen der Wirtschaftlichkeit verlangt. Insbesondere die Faktoren Entfernung, Material, Untergrund, Steigung und Teamgestaltung berühren die Wirtschaftlichkeit des Scrapereinsatzes. Die Losgröße und vor allem Anschlußaufträge sind weitere zu berücksichtigende Aspekte.Caterpillar bietet mit Schubscrapern, Push-Pull-Scrapern, Elevatorscrapern und Augerscrapern verschiedene Lösungen für unterschiedliche Einsatzbedingungen an (siehe Tabellen 5).

Tabelle 5.1



Tabelle 5.2



Tabelle 5.3



Tabelle 5.4

Bei dem Schubscraper benötigt der Scraper für die Beladung, die durch Absenken des Schürfkübels in den Untergrund erfolgt, ein Schubgerät (Pusher). Zum Pushen verwendet man Kettendozer oder schwere Raddozer (Abb.).

Schürfkübel unterstützt durch CAT Dozer D 10 R (Foto Zeppelin)
Schürfkübel unterstützt durch CAT Dozer D 10 R (Foto Zeppelin)

Bei Push-Pull-Scrapern wird ein zweiter Scraper anstelle des Kettendozer zum Pushen eingesetzt. Ist der erste Scraper gefüllt, zieht dieser den zweiten Scraper zur Unterstützung des Ladevorgangs (Push-Pull). Daher arbeitet man hier auch mit Doppelmotorscrapern.Der Elevatorscraper wird als Einzelgerät ohne Schubunterstützung eingesetzt. Dadurch erreicht diese Scraperart eine hohe Flexibilität und ist schon bei kleineren Erdbewegungen einsetzbar. Die Elevatoreinrichtung nimmt das Material direkt vom Schneidmesser und transportiert es in den Kübel, wodurch der Schürfwiderstand erheblich reduziert wird. Der Auger-Scraper basiert auf dem Prinzip der Förderschnecke. Das mit Zähnen bestückte Schneidmesser löst das Material, die hydraulisch angetriebene Förderschnecke, die in der Mitte des Kübels installiert ist, nimmt es auf, zerkleinert es und sorgt für den Weitertransport in den Kübel. Dadurch wird dieser Scraper ebenfalls zum Selbstladescraper mit ähnlicher Einsatzcharakteristik wie der Elevatorscraper.Geeignet für den Einsatz von Schubscrapern und Push-Pull-Scrapern sind mit gewissen Einschränkungen alle Böden. Im Fels muß das Durchdrehen der Reifen auf jeden Fall vermieden werden. Grobstückiger, scharfkantiger oder verzahnter Fels ist wegen des Reifenverschleißes problematisch, der Einsatz kann schnell unwirtschaftlich werden. Bei nicht genügender Erfahrung in der Beurteilung und der praktischen Durchführung sollte auf den Scraper verzichtet werden.Bei rolligen Böden tritt starker Schürfwiderstand auf. Hier sollten Push-Pull-Scraper eingesetzt werden. Bei diesem Material kann die Pumptechnik genutzt werden. Dabei wird der Scraperkübel soweit ins Material eingelassen, daß sich Pusher und Scraper ständig vorwärts bewegen. In dem Augenblick, in dem die Ketten des Schubdozers oder die Scraperreifen beginnen, durchzudrehen, wird der Schürfkübel angehoben, um den Schürfwiderstand wegzunehmen. Man taucht dann den Kübel erneut ein.Schubscraper und Push-Pull-Scraper können bis zu 1000 m, bei günstigen Voraussetzungen auch bis zu 1500 m Transportentfernung wirtschaftlich eingesetzt werden. Aber sie können nur im Team arbeiten. Das setzt eine bestimmte Massenbewegung voraus, die bei ca. 300.000 m3 beginnt. Daher können sie bei der Abraumbeseitigung häufig nur bedingt eingesetzt werden.





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