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Nivellierung der Pilbara

Das Mining Magazine (MM) begleitete das Specialty Excavation-Team von Vermeer bei einem Besuch der Christmas Creek Mine in der Pilbara-Region, um einen Blick auf die neueste Flächenfräse des Unternehmens, die T1655 Terrain Leveler, zu werfen.

Sep-2012

Die Christmas Creek Eisenerzmine gehört zum Chichester Hub der Fortescue Metals Group und liegt nahe der Stadt Newman in der Pilbara-Region in Westaustralien. Zu diesem Hub gehört Fortescues Hauptmine Cloudbreak und seine zweite Abbaustätte Christmas Creek, die 50 km östlich von Cloudbreak liegt. Die beiden Minenbetriebe produzieren zusammen 55 Millionen Tonnen Eisenerz pro Jahr und der Hub wird bis Ende 2012 seine Kapazitäten auf bis zu 95 Millionen Tonnen pro Jahr hochfahren (darunter 5 Millionen Tonnen vom nahegelegenen Nullagine-Betrieb, den Fortescue zusammen mit BC Iron besitzt).
 
Der Abbau der Erzvorkommen in Christmas Creek begann im Mai 2009. Seither wurden großangelegte Erweiterungsprojekte durchgeführt, um die Kapazitäten der Abbaustätte zu erhöhen. In der ersten Phase des Expansionsvorhabens wurde eine neue Erzaufbereitungsanlage gebaut und im März 2011 erfolge die erfolgreiche aktive Inbetriebnahme. Die Anlage läuft heute mit
der geplanten Kapazität von annähernd 25 Millionen Tonnen pro Jahr. In die Erweiterung eingeschlossen ist auch eine 50 km lange Verlängerung der bestehenden Eisenbahnstrecke zwischen Port Hedland und Cloudbreak, um Christmas Creek mit dem Schienennetz zu verbinden. Außerdem beauftragte das Unternehmen Decmil Australia mit dem Bau eines „Arbeiterdorfs“ mit 1.600 Betten, um der wachsende Mitarbeiterzahl von Christmas Creek Rechnung zu tragen. Bei MMs Besuch Anfang Juni war das Dorf komplett fertiggestellt und es gab bereits Pläne zur Erweiterung der Anlage.
 
Die Arbeiten der 1 Milliarde USD teuren zweiten Phase des Chichester Hub-Expansionsprojekt war über 75 % fertiggestellt, als MM im Juni besuchte. Im Dezemberquartal 2011 wurde die Produkt-Rückladeanlange in Christmas Creek in Betrieb genommen, mit der die Beladungszeiten für die Güterzüge drastisch gekürzt werden konnte. Während des Besuchs von MM befanden sich auch eine zweite mit Brechstation ausgestattete Erzverarbeitungsanlage (Kapazität: 27 Millionen Tonnen pro Jahr) sowie eine neue Werkstatt im Bau, die der Instandhaltung und Wartung der wachsenden Flotte von Flächenfräsen der Christmas Creek Mine dienen soll (die Werkstatt wurde im August eröffnet).
 
Im September soll das erste Erz in der neuen Anlage verarbeitet werden und bis zum Dezemberquartal ist eine Erhöhung der Gesamtbetriebsrate auf 50 Millionen Tonnen pro Jahr vorgesehen. Im Jahr 2012 wird die Mine auch ihre eigene Start- und Landebahn in Betrieb nehmen (derzeit fliegen Besucher und Arbeiter zur Cloudbreak und fahren von dort mit dem Auto zur Christmas Creek Mine). Außerdem wird das mineneigene Kraftwerk derzeit ebenfalls erweitert.
 
DAS T155-PROJEKT
Die Expansion des Chichester Hub ist Teil des großangelegten 9 Milliarden USD Dollar T155-Projekts, mit dem Fortescue die Gesamtproduktion seiner Chichester und Solomon Bergwerkszentren bis Mitte 2013 auf 155 Millionen Tonnen pro Jahr erhöhen will.
 
Das T155-Projekt sieht auch die Erweiterung der Kapazitäten von Fortescues 300 km langen Eisenbahnstrecke vor, um in Zukunft täglich 13 mit Erz beladene Züge abwickeln zu können (derzeit verkehren auf der Strecke täglich sechs Züge). Weitere 2,4 Milliarden USD werden für Expansionsvorhaben im Hafen von Port Hedland aufgewendet, um die erhöhten Frachtmengen bewältigen zu können.
 
In seinem Quartalsbericht im März 2012 gab Fortescue ein Produktionsvolumen von 12,6 Millionen Tonnen seit Jahresbeginn an. Dieses Ergebnis lag leicht unter den Erwartungen. Ursächlich hierfür waren zwei Wirbelstürme, die auch zu einer vorübergehenden Schließung des Hafens von Port Hedland führten. Das Unternehmen geht jedoch davon aus, die geplanten Zahlen bis Endes des Jahres erreichen zu können. Beim Besuch von MM verlief die Produktion mit 17,8 Millionen Tonnen bis zum im Juni endenden Quartal nach Plan.
 
EISENERZABBAU IN CHRISTMAS CREEK
Im Mai 2009 wurde in Christmas Creek mit dem Vorabtrag des Grubenabraums und der Produktion als Vorbereitung auf die Kapazitätserhöhung der Mine begonnen. Die Christmas Creek Mine hat sich genau wie die Cloudbreak Mine für das Verfahren zum Präzisionsabtrag im Tagebau entschieden. Bei diesem Verfahren werden die breiten, flachen, oberflächennahen Eisenerzvorkommen mit Hilfe von Flächenfräsen abgebaut. Der Chichester Hub ist der einzige Hub von Fortescue, der sich dieser Technik bedient.
 
Die Flächenfräsen tragen die Lagerstätten von der obersten Schicht her ab, wobei nach einem vorgegebenen Muster verfahren wird. Eine mit Meißeln bestückte Schneidwalze zerkleinert das Erz, welches anschließend für die Verladung und den Transport hinter der Maschine abgelegt oder direkt über ein Förderband auf bereitstehende Lkw verladen wird. Während es sich beim Bohren-und-Sprengen-Verfahren um einen Stopp-Start-Prozess handelt,
wird im Tagebauverfahren der Produktionszyklus für Erz rationalisiert, indem ein kontinuierlicher Ablauf gewährleistet ist und Bohrungen und Sprengungen überflüssig werden. Darüber hinaus wird bei diesem Verfahren ein ebener, einheitlicher Grubenboden erzeugt durch den der Verschleiß von Großmuldenkippern und Ladern minimal gehalten werden kann. Die Bediener können vertikale Grubenwände erzeugen, um die Mineraliengewinnung zu maximieren. Durch die Produktion von einheitlichem feinem Material kann das Erz effizienter gehandhabt werden und die grobe Brechstufe wirkungsvoll eliminiert werden. Durch die einheitliche Produktgröße können sekundäre und tertiäre
Brecher effizienter eingestellt werden.
 
Fortescue hat die australischen Unternehmen Downer EDI, UEA und WA Surface Mining mit dem Betrieb seiner Flächenfräsen-Flotte in der Christmas Creek Mine beauftragt. Bis zum Jahresende werden in der Mine 32 Flächenfräsen in Einsatz sein, einschließlich neun Wirtgen 4200SM Maschinen, 16 Vermeer T1255 Terrain Leveler und sieben Maschinen des neuen T1655 Terrain Leveler Flächenfräsenmodells von Vermeer.
 
Die Vermeer Maschinen verwenden eine einheitliche Steuerung, über die die Maschinen jeden Tag ausgeschaltet werden können. Dadurch erhalten die Bediener die Möglichkeit, sowohl mit der kleineren T1255 als auch mit dem großen T1655 Modell zu arbeiten.
 
Die in der Christmas Creek Mine eingesetzten Maschinen legen das geschnittene Erz hinter der Maschine ab, wo es von Scrapern zu Haufen aufgeschüttet und das Erz vom Gestein getrennt wird. Anschließend wird das Erz von Ladern und Lkw (hauptsächlich Caterpillar 777 und 785C Modelle und einige Lkw der Firma Terex) zu den Aufbereitungsanlagen transportiert. Die kleineren Maschinen werden zum Räumen der Grubenränder, für kürzere Abbaustrecken und für den Abbau an engen Stellen eingesetzt, während die großen Maschinen für den großflächigen Abbau und lange, gerade Strecken verwendet werden.
 
Christmas Creek erhielt 2011 als erste Mine die neue Vermeer T1655 Terrain Leveler Flächenfräse. Die Maschine wird im September auf der MINExpo 2012 in Las Vegas, USA, offiziell vorgestellt. MM konnte während ihrer Tour jedoch bereits vorab einen Einblick in die Entwicklung der Maschine gewinnen.
 
DIE ENTWICKLUNG DER T1655
Der Geschäftsbereich Specialty Excavation von Vermeer produziert bereits seit 1958 Raupenfräsen. Diese Maschinen wurden ursprünglich zum Ausheben von tiefen Gräben in Erdreich und Felsgestein zur Verlegung von Versorgungsrohre und -leitungen konzipiert. Da dieser Markt jedoch klein war, entschloss sich Vermeer, das Potenzial seiner Produkt auszubauen. Die Maschinen wurden für flachere, breitere Ausgrabungen modifiziert, damit diese für den Einsatz im Straßenbau und bei der Baustellenvorbereitung besser geeignet sind.
 
Im Juni 2001 berichtete ein Vermeer-Händler, dass ein amerikanisches Bergbauunternehmen in einem seiner Betriebe Terrain Leveler Flächenfräsen zum Verfolgen von Gipsflözen einsetzte. Nachdem Vermeer die potenziellen Chancen genau untersucht hatte, machten sich die Entwicklungs- und Ingenieurteams an die Konstruktion einer Maschine, die speziell auf die Anforderungen dieses Marktes ausgerichtet war. Sie probierten verschiedene Konstruktionen aus und kurze Zeit später wurde die T1255 Terrain Leveler Flächenfräse auf dem Markt eingeführt.
 
Das Modell verfügte über eine Leistung von 447 kW (viel mehr als frühere Raupenfräsenmodelle) und war mit einer patentierten neigbaren und mit Fräsmeißeln bestückten Trommel ausgestattet. Die Bearbeitung des Bodens erfolgt mit einer Drehbewegung von oben nach unten (Top-Down-Fräsbetrieb),
wodurch ein Präzisionsabtrag ermöglicht wird.
 
Das Top-Down-Fräsen ermöglicht ein tiefes Eindringen der Meißel in das Gestein, ohne Verwendung der Zugkraft der Maschine. Bei vorwärtsfahrender Maschine und sich drehender Trommel bewegen sich die Meißel an der Oberseite der Trommel über die Erzlagerstätte. Wenn sich die Fräsmeißel auf den Boden auftreffen, schlagen sie in das Erz ein.
 
Darüber hinaus kann bei dieser Technik die Größe des Materials vom Bediener geregelt werden. Dies kann durch die Änderung der Trommeltiefe erreicht werden. Bei einer höheren Frästiefe wird größeres Material und bei einer niedrigeren Frästiefe feineres Material erzeugt.
 
Nachdem sich das Konzept des Präzisionsabtrags im Tagebau als äußerst erfolgreich erwiesen hatte und immer mehr Betreiber dessen Vorteile erkannten, setzte auch ein verstärkter Wettbewerb im Markt ein. Da es nach Ansicht von Vermeer jedoch noch besser ging, begann das Unternehmen mit der Entwicklung einer Terrain Leveler Flächenfräse, die es mit den größten Flächenfräsenmodellen der Konkurrenzunternehmen aufnehmen kann.
 
ENTWURF- UND KONSTRUKTIONSARBEITEN
Die Konstruktion der T1255 Flächenfräse bildete die Grundlage für die neu T1655, mit deren Bau das Vermeer-Team im Februar 2007 begonnen hat. Es musste zunächst eine Reihe von Punkten abgeklärt werden. Eine Herausforderung war die Entscheidung, ob für das neue Modell die Trommel mit Kettenantrieb der T1255 verwendet werden, oder ob ein Direktantrieb entwickelt werden sollte. Die Breite der Trommel mit Kettenantrieb lies zwar die Schaffung von Endböschungen zu, aber die Wartung des Antriebs
war eine der höchsten Betriebskosten der Maschine. Es wurde eine direktangetriebene Trommel entwickelt und in einem Gipsbergwerk in Oklahoma an einer T1255 getestet. Das Konzept war ein Erfolg und durch die Verwendung des Direktantriebs war das Team in der Lage, die Nennleistung der Maschine zu erhöhen und die verbundenen Kosten zu senken.
 
Ein weiterer wichtiger Punkt war die Materialverladung. Vermeer hat eine eingehende Analyse durchgeführt, um die optimale Methode zur Verladung des von der Flächenfräse geschnittenen Materials festzulegen. Einige Konkurrenzmodelle sind mit einem integrierten Verladesystem ausgestattet, die das Material direkt auf einen bereitstehenden Lkw verladen, wodurch der Einsatz von Scrapern und Bulldozern eliminiert wird. Allerdings ist die Vortriebsgeschwindigkeit der Terrain Leveler infolge der innerhalb der Erzkörper vorherrschenden Merkmale unterschiedlich (zum Fräsen von härteren Erzvorkommen muss die Maschine langsamer fahren) und eine Koordinierung der Lkw-Verladung und die Verwaltung der hierfür notwendigen Lkw-Flotte würde sich als schwierig erweisen. Den Berechnungen von Vermeer zufolge war es effizienter, das Material auf dem Boden abzulegen und mithilfe von Scrapern oder Bulldozern auf Lkw zu verladen.
 
Die nächste Herausforderung war die Herstellung der Maschine. Mark Cooper, Senior Director for Specialty Excavation von Vermeer, erklärte: „Der Bau der T1655 war so viel umfangreicher und schwieriger als jedes andere von uns in Angriff genommene Projekt. Wir mussten allein für die Herstellung des Prototypen ein neues Produktionswerk bauen."
 
Im August 2008 wurde mit dem Bau eines neuen Fertigungszentrums an Vermeers Hauptsitz im US-Bundesstaat Iowa begonnen. Das Projekt wurde infolge der globalen Finanzkrise im Jahr 2009 vorübergehend gestoppt. Die Bauarbeiten wurden jedoch sobald wie möglich fortgesetzt und im Juli 2010 wurde das erste Hochregal fertiggestellt.
 
Der Prototyp wurde im Mai 2011 fertiggestellt und Vermeer veranstaltete zur Feier des Tages einen „Tag der offenen Tür“, um die Maschine der Kommune und den Mitarbeitern zu präsentieren. Einen Monat später wurde die Maschine demontiert und nach Westaustralien verschifft, wo sie in einem Werk in Bindoon getestet wurde.
 
Nach der erfolgreichen Erprobung und einiger kleinerer Optimierungen, so wurde beispielsweise die Aufhängung der neu konstruierten Fahrerkabine mit zusätzlichen Stoßdämpfern versehen, wurde der Prototyp zur Christmas Creek Mine transportiert, wo die Maschine im September 2011 mit der Produktion begann.
 
HOHE LEISTUNG IN CHRISTMAS CREEK
Die Erprobung des T1655 Prototypen in der Christmas Creek Mine sollte ursprünglich drei Monate oder 3.500 Betriebsstunden dauern. Das Managementteam des Bergwerks war jedoch von der Leistung der Maschine so begeistert, dass Fortescue nach 1000 Betriebsstunden sich zum Kauf von sieben weiteren Maschinen verpflichtet hat.
 
Bei MM Besuch Anfang Juni war der Prototyp bereits auf dem Weg zur Erprobung in einer BC Iron Mine. Zwei Maschinen waren in der Grube im Einsatz und eine dritte war montiert und wartete beim lokalen Vermeer-Händler auf die Auslieferung. Die vierte Maschine befand sich auf dem Transport aus den USA und eine fünfte solle Ende Juni nach Australien versandt werden.
 
Bill Vanderweele ist Vermeers Haupthändler für Westaustralien. Er arbeitete eng mit dem Fortescue Team zusammen, um die Vermeer Maschinen zu liefern und vor Ort zu sichern. Er erklärte MM, dass die Zinken bei der T1655 Trommel in Abständen von 10 cm versetzt angeordnet sind, wodurch beim Drehen der Trommel alle 5 cm in den Boden eingeschnitten wird. Die Zähne am Trommelrand sind nach außen gerichtet, so dass der Schnitt etwas breiter als die Trommelbreite ist. Somit kann der Bediener ohne Gefahr einer Maschinenbeschädigung nahe am Grabenrand arbeiten.
 
In der Christmas Creek Mine verwendet Fortescue das Caterpillar MineStar Fleet Management System, um die Tagebaumaschinen zu leiten und ihre Leistung zu überwachen (in der Cloudbreak Mine werden dagegen Trimble GPS-Einheiten mit dem Leica Jigsaw System verwendet). Die Mikroprozessoren des Motors können die sich verändernden Merkmale des Eisenerzes erkennen und die Geschwindigkeit entsprechend verlangsamen oder erhöhen.
 
Aufgrund der Art des Eisenerzes der Mine (das an bestimmten Stellen eine Festigkeit bis zu 250 MPa aufweisen kann) müssen die Zinken im Durchschnitt nach etwa 25 Kubikmeter Abtrag ausgewechselt werden. Oft halten sie aber auch länger.
 
Die Zinken sind mit leicht lösbaren Haltebolzen an der Trommel befestigt. MM beobachtete einen Zinkenwechsel und bestätigte, dass es maximal 30 Sekunden dauerte. Außerdem ist dafür kein Spezialwerkzeug notwendig. Die Ausführung der Trommel und der Rückseite der Maschine sorgt dafür, dass keine Mechaniker unter der Trommel stehen müssen, um die Zinken zu wechseln. Das ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal.
 
Das Projekt kann insgesamt als Erfolg angesehen werden. Schon am zweiten Tagen des Monats Juni hatten die Produktionsteams mit der T1655 ihre täglichen Zielabträge erreicht: ein Trend, der voraussichtlich fortgesetzt wird.
 
T1655 TECHNISCHE DATEN
Mit etwa 180 Tonnen ist die T1655 wesentlich größer als ihre Vorgängerin, die T1255. Bei voll ausgefahrener luftgelagerter Fahrerkabine ist sie 5,2 m hoch. Die Maschine ist 13,4 m lang und 6,4 m breit
 
Die T1655 ist mit zwei Cat C18 ACERT Motoren ausgestattet, die eine Gesamtleistung von 895 kW erbringen. Beide Motoren übertragen die Leistung auf einen herkömmlichen Pumpenantrieb. Unter normalen Bedingungen liefert jeder Motor gleich viel Leistung an die Maschine. Sollte einer der Motoren jedoch ausfallen, kann die Maschine auch mit einem Motor betrieben werden Ein 3.028-Liter-Kraftstofftank ermöglicht 13 Stunden Dauerbetrieb
bei maximaler Leistung.
 
Die hydrostatischen Doppelraupenfahrwerke der T1655 sorgen für eine unabhängige Rotation in jede Richtung. Die Maschine lässt sich für den nächsten Schnitt schnell bis zu 360º in jede Richtung drehen. Die Lastregelung passt die Fahrgeschwindigkeit der Maschine automatisch an, um die vollständige Motorleistung zu nutzen und die Maschine
produktiver zu machen. Dadurch wird eine stabile Fahrantriebsgeschwindigkeit gewährleistet und in den unterschiedlichsten Einsatzbedingungen für maximale Produktivität gesorgt.
 
Die direkt an der Frästrommel der T1655 befestigten Antriebsmotoren steigern die Effizienz und reduzieren die mit der Kette, dem Kettenrads und des Riemenantriebs verbundenen Verschleißkosten.
 
Die Trommel ist an der Rückseite der Maschine montiert und sorgt dafür, dass die Raupenlaufwerke während des Fräsens von Material auf ungefrästem Boden bleiben. Der geringe Schwerpunkt der Maschine gewährleisten optimale Spurhaltung und Standfestigkeit. Die Frästrommel ist mit einer patentierten Neigungsfunktion ausgestattet, durch die sie um 5º in alle Richtungen geneigt werden kann, um einen saubere und glatte Fläche auszuheben.
 
Auch die Fahrerkabine hat Vermeer um einiges verbessert. Die luftgelagerte Aufhängung sorgt für maximalen Bedienerkomfort und ruhigen Lauf. Zur Gewährleistung einer optimalen Sicht kann die Kabine während des Betriebs auf eine maximale Höhe von 5,2 m hochgefahren und um 58 cm nach außen geschwenkt werden. Die eingekapselte Kabine erfüllt alle Überrollschutzanforderungen. Der Innenraum wurde ebenfalls verbessert und verfügt jetzt über ein Luftfiltersystem, zwei Heiz- und Kühlsysteme sowie eine Schalldämmung aus Schaumstoff und die zwei luftgefederten Sitze.
 
Die Fahrerkabine ist mit der TEC Plus Elektroniksteuerung ausgestattet, die die Kommunikation der T1655 mit den verschiedenen Steuermodulen im gesamten Maschinenbereich ermöglicht. Die Anzeige ermöglicht die Überwachung und Bedienung Maschinenfunktionen durch den Bediener und verbessert die Onboard-Diagnosefähigkeiten.
 

Die Maschine kann auch mit einem GPS-Navigationssystem ausgestattet werden, das zum Erstellen von 3D-Karten des Erzlagers und des Minenplans verwendet werden kann. Das System erfasst Produktionsdaten und sendet diese in Echtzeit zur Analyse an das Büro.

 

Mit freundlicher Genehmigung des Mining Magazine.