Jansen Mine

Maschinelle Schachtbohrtechnologie SBR bewährt sich in Kanada

Die Fertigstellung von zwei Schächten ohne Vorbohrloch mit einer Teufe von 975 bzw. 1.005 Metern im kanadischen Kali-Bergwerk Jansen im August 2018 ist ein Meilenstein in der Bergbauindustrie. Bei diesem Referenzprojekt werden erstmals Minenschächte allein mit maschineller Schachttechnologie erstellt. Die beiden Shaft Boring Roadheader (SBR) von Herrenknecht brechen das Gestein im Teilschnittverfahren mit einer teleskopierbaren Schrämwalze aus. Der Abraum wird mit einem innovativen pneumatischen Materialtransportsystem aus den Abbaubereich in einen Abraumbehälter und anschließend an die Erdoberfläche befördert.

Ein fortschrittliches Lasernavigationssystem, entwickelt von der Herrenknecht-Tochtergesellschaft VMT GmbH, bestehend aus auf den SBR montierten Zieleinheiten und an der Schachtwand angebrachten Lasern, wird eingesetzt, um die Maschine auf Kurs zu halten.

Als Technologieführer im maschinellen Tunnelvortrieb entwickelte Herrenknecht mit seiner Erfahrung den Shaft Boring Roadheader (SBR) für das Abteufen von Schächten ohne Vorbohrloch in weichem bis mittelhartem Gestein. Angelehnt an die bewährte Technik der Herrenknecht-Schachtabsenkanlagen (VSM) bietet die Neuentwicklung im Vergleich zum konventionellen Verfahren eine höhere Arbeitssicherheit bei gleichzeitig hoher Vortriebsleistung.

Herausforderung: Geologie – Lösung: SBR

Dabei sind die geologischen Bedingungen alles andere als ideal. In einer Teufe von rund 450 Metern stoßen die SBR auf eine äußerst harte Felsschicht, die zu starkem Verschleiß an den Abbauwerkzeugen führte und das Abteufen verlangsamt. Um diese und weitere mit dem harten Gestein verbundene Herausforderungen zu bewältigen, werden die Schrämwalze für den Einsatz im Hartgestein modifiziert und zudem das Drehmoment verdoppelt.

Da aufgrund des hohen Gebirgsrucks durch den sogenannten Blaimore-Wasserlauf das Risiko eines Wassereintritts besteht, vereist BHP 2011 den Boden temporär auf einer Teufe von 650 Metern. Gerade bei diesen schwierigen geologischen Bedingungen erweist sich der Einsatz eines maschinellen Ringerektors als erfolgreich bei der Installation von Ringen aus Stahlelementen -  bei minimalem Risiko für die Arbeitskräfte und hoher Genauigkeit. Die Tübbingelemente werden im Bereich der Blairmore-Wasserformation installiert und tragen so zur Erstellung der wasserdichten Auskleidung aus Stahl und Beton in beiden Schächten bei.

Projektspezifische Optimierungen

Aufgrund der projektspezifischen Anpassungen beim Jansen-Projekt wird die Maschinentechnik im Laufe des Projektes laufend verfeinert. Gemeinsam mit DMC Mining Services passt Herrenknecht die SBR einerseits an die Anforderungen, die sich aus dem laufenden Projekt ergeben, an und legt dabei den Grundstein für eine zweite Generation der SBR-Technologie.

Diese verfügt unter anderem über eine zusätzliche Stabilisationsebene, um eine gleichmäßige Übertragung der Kräfte während des Abteufens auf die Schachtwand zu ermöglichen ohne Versatz der Maschine  – selbst bei variierenden Schachtdurchmessern von 8 Metern bis 11 Metern wie im Jansen-Bergwerk. Neben einem optimierten Filtersystem führt auch ein weiterentwickeltes pneumatisches Materialtransportsystem zu einer besseren Separation im hydraulischen Förderkreislauf, sodass sogar der Abtransport nassen Abraums und Wassers gemeistert werden kann.

Projekthighlights

  • Erstmals rein maschinelle Erstellung von Minenschächten
  • Zwei Schächte mit je rund 1.000 m Teufe
  • Erfolgreiche Optimierung der Maschinentechnologie im laufenden Projekt
  • Variable Schachtdurchmesser

Abspecken

Nach der durchgeführten Schachterstellung steht eine weitere Aufgabe an: die Demontage der riesigen Maschine im Schacht. Um die SBR von der Schachtsohle an die Oberfläche befördern zu können, muss das Gewicht der Anlagen von 390 auf 340 Tonnen verringert werden. Hierzu wurden sämtliche in der Abbauzone befindlichen Komponenten der SBR demontiert. Beide SBR werden bis Mai 2019 erfolgreich an die Oberfläche gebracht. 

Das Kali-Bergwerk Jansen befindet sich ca. 140 Kilometer östlich von Saskatoon, SK. Das BHP-Bergwerk soll jährlich zunächst zwischen 3 und 4,5 Mio. Tonnen Kali fördern; Erweiterungen sind möglich.

Projektdaten
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Projekt Jansen Mine
Bauherr BHP Billiton Ltd.
Contractor DMC Mining Services
Geologie Heterogene Böden, Fels
Teufe 1 x 975 m, 1 x 1.005 m
Maschinendaten
2 x Shaft Boring Roadheader (SBR)
Bohrdurchmesser: 11.000 mm (Innendurchmesser ca. 8.000 mm)
Schrämmarmantrieb: 600 kW
Schrämmarmdrehmoment: 140 kNm
Anwendung Kaliabbau, Mining

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Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.
Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.

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Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.
Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.