AT5718U1

AT5718U1 - Verfahren zum ermitteln und bewerten von abbauverfahren sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Info

Publication number: AT5718U1
Application number: AT0049901U
Authority: AT
Inventors: Egmont Dipl Ing Lammer; Karlheinz Dipl Ing Dr Gehring
Original assignee: Voest Alpine Bergtechnik
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2002-10-25
Also published as: EP1466077A2; AU2002350636B2; WO2003001032A2; US20040220783A1; WO2003001032A8

Abstract

Bei einem Verfahren zum Ermitteln und Bewerten des günstigsten Abbauverfahrens beim Vortrieb von Strecken oder Tunnels werden in einem ersten Verfahrensschritt die Gesteinsparameter wie Würfeldruckfestigkeit, Zähigkeit, Brüchigkeit ermittelt und in quantifizierter Form gespeichert. Anschließend werden umweltspezifische Parameter wie Bewetterung, Entstaubung und Parameter für die Gebirgssicherung, wie Einbringen von Ortsbeton oder Setzen von Ankern ermittelt und gespeichert, worauf in einem weiteren Verfahrensschritt mit dem Betrieb verbundene Kosten wie Verfügbarkeit, Stillstandszeiten, der Zeitaufwand, Investitionskosten sowie der Aufwand für die Logistik unterschiedlicher Arbeitsverfahren abgerufen werden, wobei in Abhängigkeit von den Gesteinsparametern unter Berücksichtigung der umweltspezifischen Parameter und der Parameter für die Gebirgssicherung und der für die Betriebskostenstrukturen relevanten Parameter unterschiedliche Abbauverfahren berechnet und gegenübergestellt werden.

Description


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  AT 005 718 Ul 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln und Bewerten des günstigsten Abbauverfahrens beim Vortrieb von Strecken oder Tunnels sowie auf eine Vorrichtung zur Durchfüh- rung dieses Verfahrens. 



   Beim Auffahren von Tunnels unter Tage zählen prinzipiell drei voneinander verschiedene Verfahrensweisen zum Stand der Technik. Neben dem mechanischen Abbruch des lichten Quer- schnittes durch Auffahren mittels Teilschnittschrämmaschinen und dem mechanischen Auffahren mittels Tunnelvortriebsmaschinen, wie beispielsweise Hartgesteinsmaschinen, Schildvortriebsmaschinen und speziellen Einrichtungen, mit welchen das Gestein während des Abbauens gestützt werden kann, wie z. B. EPB-Vortriebsmaschi- nen, ist auch die Verfahrensweise durch Bohren und Schiessen eine konventionelle Methode um untertägige Tunnel oder Strecken aufzufahren. Für die verschiedenen Verfahrensweisen sind unterschiedliche Erfordernisse an die Infrastruktur und die Logistik gestellt und die bekannten Verfahren unterliegen einer Reihe von Beschränkungen.

   Insbesondere gilt derzeit als Grenz- wert für den Einsatz von Teilschnittschrämmaschinen eine Gesteinsfestigkeit von etwa 100-150 MPa. Für den Einsatz von Tunnelvortriebsmaschinen, wie beispielsweise Tunnelbohrmaschi- nen, liegt die maximal abbaubare Gesteinsfestigkeit derzeit zwischen ca. 200 MPa und 300 MPa. Eine weitere Vortriebsmaschine ist in der Regel die konventionelle Verfahrensweise durch Bohren und Schiessen anwendbar. Eine derartige einfache Auswahl des jeweils geeigneten Abbauverfahrens in Abhängigkeit von der Gesteinsbeschaffenheit ist aber nicht geeignet die weiteren Kri- terien, die für eine wirtschaftliche Arbeitsweise ausschlagge- bend sind, hinreichend zu berücksichtigen.

   Um einen wirtschaft- lichen Vergleich unterschiedlicher Vortriebsmethoden anstellen zu können, ist neben den technischen Parametern, wie beispiels- weise die Gesteinsbeschaffenheit, auch die erforderliche Logi- stik und in weiterer Folge auch der Investitionsaufwand massgeb- lich. Weiters ist zu berücksichtigen, dass ein Vortrieb mit Bohren und Schiessen in aller Regel nur als diskontinuierliches Verfahren durchgeführt werden kann, wobei ein derartiges Ver- fahren weitere zwingende Parameter, die den Einsatz dieses Ver- 

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 AT 005718Ul fahrens einschränken, wie beispielsweise Bewetterung, Entstau- bung während des Bohrens und Schiessens und Massnahmen zur Gebirgssicherung berücksichtigen muss. 



   Insgesamt ergibt sich somit, dass mit den konventionellen Abschätzungen der Wirtschaftlichkeit des oder der jeweils an- wendbaren Verfahren eine vollständige Evaluierung nicht ohne weiteres gelingt. 



   Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren der ein- gangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine Reihe zusätz- licher Parameter erfasst und in entsprechend maschinenlesbarer Form eingegeben werden, sodass mit einer einfachen Datenverarbei- tungsanlage eine vollständige Evaluierung unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen und zusätzlichen Parameter gelingt.

   Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass in einem ersten Verfahrens- schritt die Gesteinspararmeter wie Würfeldruckfestigkeit, Zähig- keit, Brüchigkeit ermittelt und in quantifizierter Form gespeichert werden, dass anschliessend umweltspezifische Parameter wie Bewetterung, Entstaubung und Parameter für die Gebirgssiche- rung, wie Einbringen von Ortsbeton oder Setzen von Anker ermittelt und gespeichert werden und dass in einem weiteren Ver- fahrensschritt mit dem Betrieb verbundene Kosten wie Verfügbar- keit, Stillstandszeiten, der Zeitaufwand, Investitionskosten sowie der Aufwand für die Logistik unterschiedlicher Arbeitsver- fahren abgerufen werden,

   dass in Abhängigkeit von den Gesteins- parametern unter Berücksichtigung der umweltspezifischen Para- meter und der Parameter für die Gebirgssicherung und der für die Betriebskostenstrukturen relevanten Parameter unterschiedliche Abbauverfahren berechnet und gegenübergestellt werden. Gegenüber einer konventionellen Betrachtungsweise besteht somit das erfin- dungsgemässe Verfahren in einer geeigneten Unterteilung quantifi- zierbarer Grössen und damit in der Möglichkeit nicht nur einzelne Parameter miteinander in Vergleich zu setzen, sondern Gruppen von Parametern für die entsprechende Auswertung heranzuziehen. 



  Zu diesem Zweck ist es wesentlich, dass die Gesteinsparameter, wie Würfeldruckfestigkeit, Zähigkeit, Brüchigkeit ermittelt und in quantifizierter Form gespeichert sind und für sich gesehen 

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 AT 005 718Ul somit einen ersten Datensatz bilden und dass weitere Parameter gleichfalls gesondert gruppiert und entsprechend quantifiziert erfasst und gespeichert werden. Auf diese Weise gelingt es projektbezogene Aussagen zu treffen, wobei in einer derartigen projektbezogenen Aussage die einzelnen Parameter entsprechend gewichtet werden können, da sie gesondert erfasst wurden und gesondert gespeichert wurden.

   Die erfindungsgemässe Verfahrens- weise beschränkt sich somit nicht darauf die technischen Para- meter verschiedener Abbauverfahren unmittelbar miteinander zu vergleichen, sondern erlaubt globale Vergleiche anzustellen, welche projektspezifisch sind, wobei in einer derartigen glo- balen Betrachtungsweise auch Parameter wie der Investitionsauf- wand für bestimmte Verfahrensweisen die erforderliche Zeit für die Durchführung der Arbeit und die pro Arbeitseinheit bzw. 



  Raumeinheit aufzuwendenden Kosten gesondert berücksichtigt werden können. Die Anzahl der für die einzelnen voneinander ver- schiedenen Verfahren notwendigen Erfassungsschritte und die ent- sprechend gespeicherten Parameter können jeweils projektspezi- fisch miteinander in Verbindung gesetzt werden und verknüpft werden, sodass Aussagen möglich werden, wie sie mit bisherigen konventionellen Betrachtungen nicht möglich waren. Insbesondere ist es möglich den Einfluss einzelner der erfassten und in quanti- fizierter Form gespeicherten Parameter für verschiedene Ver- fahrensweisen einer Studie zu unterwerfen, wobei aus dem Ergeb- nis derartiger vergleichender Untersuchungen unter Betrachtung einzelner isolierter Parameter neue Fragestellungen und insge- samt eine neue Form der Evaluierung des jeweils günstigsten Abbauverfahrens erzielt werden können. 



   Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren hiezu so durchgeführt, dass die Parameter als quantifizierte Grösse je Zeiteinheit und je Raumeinheit des abzubauenden Materials einge- geben werden, wobei insbesondere in besonders vorteilhafter Weise die Schneid- bzw. Vortriebsleistung der Abbauvorrichtungen erfasst und gespeichert werden. 



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass sie einen Speicher für vorgegebene Parameter und eine Eingabemaske, 

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 AT 005718Ul in welche die für den Einzelfall charakteristischen Daten einge- geben werden und einen Komparator enthält, welcher unter Berück- sichtigung von Kennlinienfeldern der einzelnen vorgegebenen Parameter das geeignete Verfahren ermittelt.

   Aufgrund der ein- gangs vorausgesetzten Ermittlung und Speicherung der jeweils charakteristischen Parameter in quantifizierter Form und geson- dert voneinander und aufgrund der bereits angedeuteten Möglich- keit den Einfluss einzelner dieser Parameter zu analysieren, wird durch die erfindungsgemässe Verfahrensweise die Voraussetzung geschaffen Kennlinienfelder zu speichern, sodass der Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung unmittelbar zu sinnvollen Aussagen führt. Der erfindungsgemäss vorausgesetzte Komparator kann näm- lich unter Berücksichtigung von Kennlinienfeldern der einzelnen vorgegebenen Parameter jeweils das geeignete Verfahren ermitteln, wodurch die eingangs vorausgesetzte globale Betrach- tungsweise zur korrekten Ermittlung und Bewertung des günstig- sten Abbauverfahrens gelingt.

   Die Anzahl der jeweils in den einzelnen Kennlinienfeldern berücksichtigten Abhängigkeiten von- einander unterschiedlicher Parameter kann beliebig gesteigert werden und neben umweltspezifischen Daten und für die benötigte Zeit, um das gewünschte Ziel zu erreichen, charakteristischen Daten auch Limitationen, wie beispielsweise Beschädigungen der Umwelt bei Verwendung bestimmter Verfahren mit Sicherheit erfassen. Wesentlich ist hiebei, dass für unterschiedliche Aus- wertungen jeweils die Parameter einzeln miteinander verknüpft werden können, um auf diese Weise aufgrund von gesonderten Berechnungen der einzelnen Abhängigkeiten eine entsprechend ganzheitliche Sicht zu ermöglichen.

   Zu dieser ganzheitlichen Betrachtung zählen naturgemäss auch Fragen des Abtransportes des abgebauten Materiales und die mit diesen Fragen verbundene Logistik, die Stillstandszeiten, die möglichen Arbeitszeiten pro Tag sowie die erforderlichen Ausbauarbeiten zur Sicherung und Stützung des Gesteins bis zur Fertigstellung des Tunnels. Geson- dert erfassbar und in die Kalkulation integrierbar sind naturge- mäss auch Logistikdaten, wie die erforderliche Belüftung der Strecke bzw. der Ortsbrust und die Wahl der geeigneten Abbau- werkzeuge bei Wahl eines bestimmten Abbauverfahrens, insbeson- 

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 dere die Wahl geeigneter Meissel und der günstigsten Betriebs- parameter, wie Rotationsgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindig- keit in Abhängigkeit von jeweils ausgewählten weiteren Parametern.

Claims

AT 005718 Ul A n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Ermitteln und Bewerten des günstigsten Abbauverfahrens beim Vortrieb von Strecken oder Tunnels, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Gesteinspararmeter wie Würfeldruckfestigkeit, Zähigkeit, Brüchigkeit ermittelt und in quantifizierter Form gespeichert werden, dass anschliessend umweltspezifische Parameter wie Bewetterung, Entstaubung und Parameter für die Gebirgssicherung, wie Einbringen von Ortsbeton oder Setzen von Ankern ermittelt und gespeichert werden und dass in einem weiteren Verfahrens- schritt mit dem Betrieb verbundene Kosten wie Verfügbarkeit, Stillstandszeiten, der Zeitaufwand, Investitionskosten sowie der Aufwand für die Logistik unterschiedlicher Arbeitsverfahren abgerufen werden,

dass in Abhängigkeit von den Gesteinsparametern unter Berücksichtigung der umweltspezifischen Parameter und der Parameter für die Gebirgssicherung und der für die Betriebs- kostenstrukturen relevanten Parameter unterschiedliche Abbauver- fahren berechnet und gegenübergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter als quantifizierte Grösse je Zeiteinheit und je Raumeinheit des abzubauenden Materials eingegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneid- bzw. Vortriebsleistung der Abbauvorrichtungen erfasst und gespeichert werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Speicher für vorgegebene Parameter und eine Eingabemaske, in welche die für den Einzelfall charakteristischen Daten einge- geben werden und einen Komparator enthält, welcher unter Berück- sichtigung von Kennlinienfeldern der einzelnen vorgegebenen Parameter das geeignete Verfahren ermittelt.