Brechen optimieren: Vermeidung der Bildung großer Felsbrocken bei Sprengungen im Steinbruch

Beim Sprengen in Steinbrüchen ist Sicherheit ein grundlegendes Kriterium bei der Sprengplanung. Aufgrund der inhärenten Unsicherheiten des Gesteins, der Qualität der Bohrphase und der Unregelmäßigkeiten der freien Stirnseite der Stufen ist es jedoch unmöglich, die Qualität der Sprengung ohne eine gute Bewertung und Überwachung der Qualität der Sprengstufen zu garantieren. Dies gilt insbesondere für Stufensprengungen mit einer Höhe von mehr als 10 m.

Vor diesem Hintergrund müssen quantitative und qualitative Studien zum Einsatz von Methoden und entsprechenden Geräten durchgeführt werden, um den gesamten Prozess nicht nur im Hinblick auf die Sicherheit, sondern auch im Hinblick auf die Gesamtwirtschaftlichkeit zu optimieren, mit dem Ziel, die gewünschte Brechpartikelgröße zu erreichen und gleichzeitig die Bildung großer Felsbrocken, Lärm- und Vibrationsbelastungen sowie angrenzende Stufen zu minimieren.

Während der Bohrphase ist es sehr wahrscheinlich, dass das Sprengloch nicht seiner geplanten geradlinigen Flugbahn folgt, was zu Abweichungen führt, die sehr häufig sind. Diese nehmen mit der Tiefe des Bohrlochs zu und werden durch viele Faktoren verursacht. Die Abweichungen scheinen auf der Oberfläche der Stufe nicht vorhanden zu sein, was es schwierig macht, den tatsächlichen Abstand zwischen dem Bohrloch und der freien Oberfläche zu messen.

Alle diese Faktoren können die korrekte Verteilung der Sprengstoffe im vorgesehenen Sprengbereich beeinträchtigen und zu Steinflug, Lärm, seismischen Wellen und der Bildung von Felsbrocken führen, die größer sind, als der Brecher verarbeiten kann, was wiederum die Sicherheit verringert und die Bergbaukosten erhöht.

Nachfolgend wird eine Fallstudie vorgestellt, die in einem Steinbruch im Norden Portugals durchgeführt wurde. Zur Reduzierung der Bildung von Felsbrocken und Steinflug wurden Optimierungstechniken eingesetzt, wie Neigungsmesser (zur Kontrolle der Bohrlochabweichung), 3D-Modellierung (mithilfe der Software O-Pitblast) und Bankmapping (mithilfe von Drohnen), um die Verteilung der freien Positionen relativ zur Widerstandslinie für die erste Reihe zu untersuchen.

Vorläufige Einschätzung

Im Vorfeld wurde eine Sichtprüfung des Steinbruchs durchgeführt. Was dabei besonders auffiel, war die Menge an Felsbrocken. Felsbrocken sind ein Problem und können mit mehreren Faktoren zusammenhängen:

Unzureichende Explosionsschutzparameter;

Ineffiziente Bohrkontrolle;

Geologische Bedingungen usw.

Idealerweise wird während der gesamten Sprengung des Felsgesteins eine ausreichende Zerkleinerungsgröße erreicht, sodass keine Sekundärsprengungen mehr erforderlich sind und kein zusätzliches Budget für die Sprengphase aufgewendet werden muss. Durch die Optimierung der Sprengung können nicht nur die mit dem Sprengvorgang verbundenen Kosten gesenkt werden, sondern auch die übrigen Kosten für die Phasen Bohren, Laden, Transport und Zerkleinern. Die Bildung von Felsbrocken ist nicht ideal, da sie Sekundärsprengungen erfordert, die mit dieser Tätigkeit verbundenen Betriebskosten erhöht und das Risiko von Steinschlag erhöht werden kann.

In diesem Fall können alternative Methoden zum Einsatz kommen, die mehr Sicherheit bieten, wie etwa Hydraulikhämmer, Fallkugeln, Quellbeton, Keile usw. All diese sind mit dem Sprengvorgang verbunden, sodass durch den Einsatz von Methoden, die die Betriebskosten minimieren oder sogar eliminieren, ein effizientes Sprengen erreicht werden kann.

Der "Faktor" des Fluggesteins muss berücksichtigt werden, da es nicht nur beim Personal, sondern auch bei Menschen in den Nachbargemeinden, den Anlagen des Unternehmens und nahe gelegenen Gebäuden schwere Schäden verursachen kann. Die daraus resultierenden Folgen sind Produktionsunterbrechungen, entsprechende Geldstrafen oder sogar eine vollständige Einstellung der Exploration.

Die oben genannten Aspekte können besser analysiert und Verbesserungen in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Produktivität erzielt werden, indem Sprengplanvariablen optimiert und Technologien eingesetzt werden, die die Sprengplangestaltung erleichtern. Diese berücksichtigen die im analysierten Steinbruch vorhandenen geologischen Bedingungen.

Bei Sprenglochinspektionsarbeiten in Steinbrüchen fallen Bohrabweichungen im Gesteinsmassiv auf, da die Löcher selten der vorgegebenen Flugbahn folgen, was wiederum dazu führt, dass sie vom ursprünglichen Sprengplan abweichen. Die Situation wird mit zunehmender Bohrtiefe schlimmer. (Animationsvideo eines Steinschlagunfalls) In Bezug auf die Zerkleinerungsanforderungen müssen die Ergebnisse mit der Lade- und Transportausrüstung und der Größe des Primärbrechers kompatibel sein, um Sekundärexplosionen zu vermeiden (LIMA, 2001).