29. Oktober 2021
In Voisey’s Bay gibt es zwei große unterirdische Lagerstätten: Reid Brook und Eastern Deeps. Bei Reid Brook, der Lagerstätte, die am nächsten an der Oberfläche liegt und die erste, die dieses Jahr in die Produktionsphase geht, wird das Erz per Lkw transportiert werden. In Eastern Deeps, wo sich die bekannte Mineralvorkommen bis zu einer Tiefe von ca. 1100 m erstreckt, wird das Erz über eine Förderanlage an die Oberfläche befördert.
Vale lernt viel, während es sich dem tieferen Erz nähert. Nach der ersten Sprengung im Oktober 2018 stellten die Manager fest, dass der Bohr- und Sprengzyklus in der Verankerungsphase ins Stocken geriet. Die Gesamtzykluszeiten wurden unzumutbar. Die Arbeiten mussten schneller vorangehen, wenn Voisey’s Bay Mitte 2021 mit der Erzproduktion beginnen sollte.
Voisey's Bay verwendete bereits Epirocs Boltec-Bohrgeräte zur Bewehrung des Bergwerks, um die Bediener in der Kabine des Bohrgeräts in einem sicheren Abstand von der Felswand zu halten. Dennoch schritt die Arbeit langsam voran und gestaltete sich anstrengend und frustrierend, insbesondere in Bereichen, in denen das umliegende Gestein gebrochen war.
Will Menheere, Construction Manager, Voisey’s Bay.
„Unser größtes Problem bestand darin, sicherzustellen, dass der Anker sich im Loch festsetzte“, sagte Bauleiter Will Menheere. „Wir schossen Harzpatronen in die Löcher, montieren den Anker, drehten ihn, mischten das Harz und ließen es festwerden. Aber wir stellten immer wieder fest, dass das Harz in die Bruchstellen im Gestein lief und der Anker sich sofort löste.“
Anfang 2020 beschloss Vale, die pumpfähige Harzlösung von Epiroc auszuprobieren, die in der Eisenerzgrube in Malmberget in Nordschweden im praktischen Einsatz erprobt und kürzlich von Rio Tinto in der Kupfer-Goldmine Oyu Tolgoi in der Mongolei übernommen wurde. Voisey’s Bay ist das erste kanadische Bergwerk, das die Verankerungstechnologie implementiert hat.
Epiroc hatte das pumpfähige Harzsystem entwickelt, um genau das Problem zu lösen, mit dem die für die Verankerung zuständigen Mitarbeiter von Voisey’s Bay konfrontiert waren: uneinheitliche und unzuverlässige Ankerinstallationen, die oft erneut durchgeführt werden müssen, um zu gewährleisten, dass die Felssicherung stabil ist, insbesondere da Bergwerke immer tiefer werden und Gestein unter dem zusätzlichen Druck weniger transportkräftig wird.
Peter Bray, Global Product Manager für Gebirgssicherung bei Epiroc.
„Epiroc begann vor einem Jahrzehnt mit der Arbeit an dem pumpfähigen Harzsystem, als es begrenzte Möglichkeiten gab, die vielfältigen Anforderungen an einfache Pumpbarkeit, kurze Aushärtezeit und gute Lasttrageigenschaften zu erfüllen“, sagte Peter Bray, Global Product Manager für Gebirgssicherung von Epiroc.
„Wir wollten kein zu flüssiges Harz, um zu vermeiden, dass es sofort wieder herausläuft, wenn es in das Loch gepumpt wird. Wir wollten Harz mit einer viel schnelleren Aushärtezeit und einer „Ketchup“-ähnlichen Konsistenz.“
Um Harz mit den gewünschten Eigenschaften zu finden, arbeitete Epiroc mit einem führenden Anbieter von Bodenstabilisierungslösungen zusammen. Diesem Anbieter gelang es, eine Harzvariante zu modifizieren, die am häufigsten im Tunnelbau und unterirdischen Kohleabbau zur Bodenkonsolidierung eingesetzt wurde. Das daraus entstehende Harz ist eine Mischung aus zwei separaten Komponenten, die zusammen die perfekte Viskosität bieten: eine Substanzflüssigkeit, die leicht in das Loch gepumpt werden kann, aber nach dem Ende des Pumpvorgangs an Ort und Stelle bleibt.
Die Lösung funktionierte im Betrieb von Voisey’s Bay hervorragend und verkürzte die Verankerungszykluszeit erheblich. Sie bot die Gewissheit, dass die Anker halten, und steigerte die Moral.
„Mit der neuen Technologie verkapselt das Harz den Anker vollständig und wir haben großes Vertrauen darin, dass alle Anker richtig installiert sind“, sagt Menheere. „Früher brauchten die Mitarbeiter 15 Stunden, um einen Sprengabschnitt zu verankern, was frustrierend war. Heute brauchen sie für einen Sprengabschnitt sechs Stunden. Nur in Gebieten mit schlechterer Bodenqualität kann es noch Probleme geben.“
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Boltec-Bohrwagen mit Option für pumpfähiges Harz
Auch die zum System gehörenden selbstbohrenden Anker haben sich bewährt. Die Stückkosten eines selbstbohrenden Ankers mögen hoch erscheinen, doch wenn man die schnelleren Verankerungszeiten und die qualitativ hochwertigere Installation berücksichtigt, fallen die Gesamtkosten erheblich niedriger aus. „Mit einem Vorgang ist er installiert und man kann mit dem nächsten fortfahren“, so Menheere.
Die Sicherheit hat sich dadurch verbessert, fügt Vale-Geotechniker Brad King hinzu. „Diese Anker bieten lebenslange Bewehrung im Bergwerk, sodass wir nicht so viele Korrekturen vornehmen müssen. Das ist ein enormer Sicherheitsfaktor für uns. Eine weiterer Vorteil ist, dass unsere Mitarbeiter sich nicht der Felswand nähern müssen sich unter stabil gesichertem Boden aufhalten können.“
In der Zwischenzeit spart Vale Material, in Form von Ankern und Harz, da weniger fehlerhafte Ankerlöcher nachgebohrt werden müssen.
Menheere sagte, dass der Technologiewandel relativ schmerzlos erfolgt sei. Vale musste die Ankerbohrwagen aufrüsten, um das Harzträger- und Injektionssystem zu installieren, die Beschaffung für Bodensicherung ändern und die Bediener entsprechend schulen, „aber das war schnell erledigt und wir konnten loslegen.“
Von Anfang an wurde ein Epiroc-Techniker im Bergwerk eingestellt, der eine Fehlersuche durchführte und schnell auf alle Erstnutzerprobleme reagierte, die im Zusammenhang mit dem neuen System auftraten. Epiroc setzt seine Zusammenarbeit mit Voisey’s Bay fort, um sicherzustellen, dass die Boltec -Bohrgeräte so konfiguriert sind, dass sie je nach den Bedingungen mehrere Ankertypen installieren. Menheere sagte, dass Vale schrittweise die Seilverankerung des Bergwerks durch verlängerbare Hohlkernanker ersetzen wird, die mit pumpfähigem Harz gefüllt werden.
Mit Blick auf die Zukunft erwägt Vale im Rahmen seines Engagements für das Pariser Klimaabkommen den Umstieg von Diesel- auf Elektrogeräte, wobei in einigen seiner Bergwerke bereits Versuche laufen. Menheere bezweifelt, dass die vorhandenen Boltec-Bohrgeräte in Voisey’s Bay auf batteriebetriebene Technologie umgerüstet werden, geht jedoch davon aus, dass sich bei allen neuen Gebirgssicherungsgeräten um elektrisch betriebene Systeme handeln wird.
Die Einführung der pumpfäghigen Harzlösung von Epiroc hat Vale geholfen, sich den unterirdischen Erzkörpern von Voisey’s Bay trotz COVID-19-bedingter Verzögerungen schneller anzunähern. Dabei hat die Technologie die Arbeitsmoral der Betreiber von Vale und vielleicht sogar einer größeren Zielgruppe in der Region gestärkt.
„Die Vorteile, die wir hinsichtlich der Zeitersparnis und der Möglichkeit, schneller an den Erzkörper zu kommen, beobachten, überwiegen bei weitem die Kosten“, so Menheere. „Angesichts der heutigen Industrie und der Tatsache, dass Kapitalprojekte innerhalb eines engen Zeitrahmens entwickelt werden, ist pumpfähiges Harz die beste Lösung, um Zykluszeiten zu verkürzen und gleichzeitig die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten.“
Bergwerk Voisey’s Bay Das Nickel-Kupfer-Kobaltbergwerk in Voisey’s Bay befindet sich im nördlichen Labrador, Kanada, etwa 35 Kilometer südwestlich der Stadt Nain. Der Betrieb umfasst ein Bergwerk und einen Konzentrator sowie Hafenanlagen in der nahegelegenen Anaktalak-Bucht, um Erz an die Verarbeitungsanlage von Vale in Long Harbour, Neufundland, zu transportieren. Im Werk Long Harbour werden Nickel und die zugehörigen Kupfer- und Kobaltprodukte hergestellt.
