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Berbig, Böckermann, Griesbach, Groß, Matysiak, Lindner.: Wirtgen Surface Miner 4200 SM
WISSENSPORTAL baumaschine.de 2(2010)
Wirtgen Surface Miner 4200 SM
Ein Beobachtungsbericht von der bauma 2010
Frank Berbig, Achim Böckermann, Michael Griesbach,
Gunnar Groß, Andreas Matysiak, Martin Lindner
Technische Universität Dresden
tu-dresden.de/bft
Wirtgen stellte auf der bauma 2010 ihren größten Surface Miner 4200 SM aus. Mit diesem 200t
schweren und über 30m langen Mining-Riesen sind Abbauleistungen von bis zu 3000t/h möglich, womit der 4200 SM Marktführer ist.
Bild 1:
Wirtgen 4200 SM
1980 baute Wirtgen den ersten Surface Miner, als man sich überlegte, das Prinzip eines Asphaltfräsers auch beim Kohlefräsen anzuwenden. Im Laufe der Zeit, entwickelte man immer größere, leistungsstärkere Maschinen, welche in immer mehr Bereichen Verwendung finden.
Diese Einsatzgebiete lassen sich grob in den Bergbau und den Erd-, Fels- und Fahrbahnbau unterteilen. Im Bergbau konnte sich der Surface Miner behaupten, weil er den Abbau von Gesteinen und Mineralien ohne den Einsatz von Sprengungen ermöglicht. Die üblichen Arbeitsgänge beim Sprengen
(Bohren, Sprengen, Verladen und Zerkleinern) werden mit dem Surface Miner zeit- und kostensparend durch einen Arbeitsgang ersetzt. Aufgrund der reduzierten Lärm- und Staubemissionen kann der
Abbau bis in die Nähe von Straßen, Wohngebieten usw. vorangetrieben werden. Zudem können dünne Nutzmaterialflöze selektiv abgebaut werden und so die Trennung von hochwertigen Mineralien und
Abraum schon im ersten Arbeitsgang erfolgen.
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Im Erd-, Fels- und Fahrbahnbau haben Surface Miner ebenfalls ihren festen Platz. Mit ihnen lassen
sich stabile Böschungen und definierte Oberflächen erstellen. Auch Fahrwege, etwa Zufahrtswege im
Tagebau, können präzise erstellt und saniert werden.
Für den Einsatz unter Tage gibt es spezielle Bauformen, die sogenannten Sohlefräsen. Mit ihnen lässt
sich die Sohle von Tunneln und Stollen präzise und ressourcenschonend absenken. Die entstehende
neue Sohle ist dabei schon gefahrlos befahrbar.
Aufbau und Funktionsweise
Folgende Abbildung zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Surface Miners:
Bild 2:
Aufbau eines Surface Miners
Über die höhenverstellbaren vorderen und hinteren Kettenfahrwerke lässt sich die Schnitttiefe und die
Querneigung einstellen. Bewegt sich der Miner nun in Arbeitsrichtung, so dreht sich die mit Meißeln
bestückte Schneidwalze gegenläufig und schneidet dabei schichtweise Material aus der Gesteinsformation. Die intelligente Anordnung der Meißel bewirkt, dass sich abgelöstes Material zur Fräswalzenmitte bewegt. Von dort kann es dann über den Primärförderer und das Abwurfband abtransportiert
werden. Da der Abwurfausleger schwenk- und höhenverstellbar ist, bleiben dem Anwender mehrere
Möglichkeiten zum Verladen: Schwadenablage, seitliches Verstürzen und Dumper-Beladung seitlich
oder hinter dem Miner.
Über eine Nivellierautomatik, lassen sich Oberflächen auch ausgleichen oder gar kopieren. Dazu wird
die Referenzebene (nicht abgetragene Gesteinsoberfläche) über Seilzug-, Ultraschall-, Drehgeber-,
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Neigungs- oder Lasersensor während des Betriebs abgetastet, somit Höhenunterschiede erfasst und
die Stellung der Kettenfahrwerke einzeln geregelt und angepasst.
Kernstück der Maschine ist natürlich die Schneidwalze:
Bild 3:
Schneidwalze
Sie wird für das Modell speziell angefertigt, d.h. abgestimmt auf die gewünschte Korngröße, die Festigkeit des abzubauenden Gesteins und weitere spezifische Anforderungen. Ausgehend von diesen
werden dann die Parameter wie Meißelauswahl, -anordnung und -anzahl gewählt, welche maßgebend
das Abbauverhalten des Miners beeinflussen.
Gefräst werden kann in Weich- und Hartgestein. Bei Weichgestein wird grundsätzlich eine Fräswalze
mit größerem Durchmesser gewählt, womit eine große Förderleistung (bis zu 12 Mio t/Jahr) erzielt
werden kann. Im Hartgestein ist der Durchmesser der Walze natürlich geringer, um eine hohe
Schneidkraft (bis 80MPa) erzeugen zu können:
Bild 4:
Schneidleistungen
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Angetrieben wird die Walze von einem 16-Zylinder-Dieselmotor. Über eine am Motor angeflanschte
hydrodynamische Kupplung und einem Riementrieb mit 9 Kraftbänder mit je 4 Rippen wird die Kraft
auf das Planetengetriebe übertragen, dessen Abtrieb die Fräswalze bildet.
Bild 5:
Aufbau eines Meißels
Die Rundschaftmeißel werden von auf die Walze geschweißten Werkzeughaltern aufgenommen und
sind drehbar gelagert. Da sie nicht ganz gerade auf der Schneidwalze montiert sind, bekommen sie
einen Drehimpuls beim Eindringen in das Gestein und verschleißen so von allen Seiten gleichmäßig.
Fazit
Das Prinzip des Surface Mining bietet gegenüber dem konventionellen Vorgehen (Bohren, Sprengen,
Verladen, Zerkleinern) viele Vorteile: Beim Surface Mining wird das Gestein in einem Arbeitsgang
geschnitten, zerkleinert und verladen. Somit spart man nicht nur Zeit, sondern auch Gerät und Bedienpersonal.
Zudem werden die Miner ständig weiterentwickelt und immer mehr Anforderungen können erfüllt werden. So ist es heute möglich, das mit einem Miner geschnittenen Material ohne, oder mit nur geringer
Nachbearbeitung profitabel weiterzuverarbeiten. Den Maschinen bieten sich dadurch neue lukrative
Einsatzfelder: Zunehmend werden sie in neu erschlossenen Tagebaugebieten bzw. Tagebauerweiterungen als Hauptgewinnungsgeräte oder in Zusammenarbeit mit konventionellen Geräten eingesetzt.
Quellen
Informationsmaterial Wirtgen 4200 SM (online).
http://www.wirtgen.de/de/produkte/surface_miner/4200_sm/4200SM_Download.html. 10.06.2010
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Autor
Frank Berbig, Achim Böckermann, Michael Griesbach,
Gunnar Groß, Andreas Matysiak, Martin Lindner
Technische Universität Dresden
Professur Baumaschinen- und Fördertechnik
(Post) D - 01062 Dresden
(Besucher) Münchner Platz 3, D - 01069 Dresden
Internet: tu-dresden.de/bft
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