Techn. Hochsch., Diss., 2006--Aachen.

Zugl.: Cottbus, Techn. Univ., Diss., 2005

Zugl.: Duisburg, Essen, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

As ore grades decline, waste rock to ore ratios increase and mines become progressively deeper mining operations face challenges in more complex scenarios. Today´s predominant means of material transport in hard-rock surface mines are conventional mining trucks however despite rationalisation efforts material transportation cost increased significantly over the last decades and currently reach up to 60% of overall mining. Thus, considerations and efforts to reduce overall mining costs, promise highest success when focusing on the development of more economic material transport methods. Semi-mobile in-pit crusher and conveyor (SMIPCC) systems represent a viable, safer and less fossil fuel dependent alternative however its viability is still highly argued as inadequate methods for the long term projection of system capacity leads to high uncertainty and consequently higher risk. Therefore, the objective of this thesis is to develop a structured method for the determination of In-pit crusher and conveyor SMIPCC system that incorporates the random behaviour of system elements and their interaction. The method is based on a structured time usage model specific to SMIPCC system supported by a stochastic simulation. The developed method is used in a case study based on a hypothetical mine environment to analyse the system behaviour with regards to time usage model component, system capacity, and cost as a function of truck quantity and stockpile capacity. Furthermore, a comparison between a conventional truck & shovel system and SMIPCC system is provided. Results show that the capacity of a SMIPCC system reaches an optimum in terms of cost per tonne, which is 24% (22 cents per tonne) lower than a truck and shovel system. In addition, the developed method is found to be effective in providing a significantly higher level of information, which can be used in the mining industry to accurately project the economic viability of implementing a SMIPCC system.

As ore grades decline, waste rock to ore ratios increase and mines become progressively deeper mining operations face challenges in more complex scenarios. Today´s predominant means of material transport in hard-rock surface mines are conventional mining trucks however despite rationalisation efforts material transportation cost increased significantly over the last decades and currently reach up to 60% of overall mining. Thus, considerations and efforts to reduce overall mining costs, promise highest success when focusing on the development of more economic material transport methods. Semi-mobile in-pit crusher and conveyor (SMIPCC) systems represent a viable, safer and less fossil fuel dependent alternative however its viability is still highly argued as inadequate methods for the long term projection of system capacity leads to high uncertainty and consequently higher risk. Therefore, the objective of this thesis is to develop a structured method for the determination of In-pit crusher and conveyor SMIPCC system that incorporates the random behaviour of system elements and their interaction. The method is based on a structured time usage model specific to SMIPCC system supported by a stochastic simulation. The developed method is used in a case study based on a hypothetical mine environment to analyse the system behaviour with regards to time usage model component, system capacity, and cost as a function of truck quantity and stockpile capacity. Furthermore, a comparison between a conventional truck & shovel system and SMIPCC system is provided. Results show that the capacity of a SMIPCC system reaches an optimum in terms of cost per tonne, which is 24% (22 cents per tonne) lower than a truck and shovel system. In addition, the developed method is found to be effective in providing a significantly higher level of information, which can be used in the mining industry to accurately project the economic viability of implementing a SMIPCC system.

Simulations assuming open-pit mines and different cessation landscapes of open-pit mines with urbanization were performed with a non-hydrostatic meteorological model. The possible enhancement or counteracting of the atmospheric responses to these simultaneously occurring (= accumulated) land-use changes are examined applying a formula drived from the principle of superposition. Although accumulated land-use changes substantially affect the local water and energy fluxes and significantly influence cloud and precipitation microphysics, they do not necessarily provide more significant changes in these quantities than the change of different land-use types to only one land-use type (=single land-use changes). Where the atmospheric responses to accumulated land-use changes are enhanced or inhibited, depends on the thermal, dynamical and hydrologic characteristics of the undergoing accumulated land-use changes as well as on the land-use adjacent to the land-use conversion. In regions dominated by drier surfaces (e.g., agriculture), no enhancement or counteraction according to the principle of superposition could be detected in this study. / Simulationen mit einer Tagebaulandschaft sowie verschiedenen Tagebaufolgelandschaften inklusive Urbanisierung wurden mit einem nicht-hydrostatischen meteorologischen Modell durchgeführt. Eine mögliche Verstärkung oder Abschwächung der atmosphärischen Reaktion auf gleichzeitig auftretende (akkumulierte) Landnutzungsänderungen wird mittels einer auf dem Prinzip der Superposition erstellten Formel untersucht. Obgleich die akkumulierten Landnutzungsänderungen die lokalen Energie- und Wasserflüsse merklich sowie die Wolken und Niederschlagsmikrophysik signifikant beeinflussen, führen sie nicht notwendigerweise zu stärkeren Änderungen dieser Größen als einfache Landnutzungsänderungen. Wo sich akkumulierte Landnutzungsänderungen in ihrer Wirkung auf die Atmosphäre verstärken oder abschwächen, hängt davon ab, wie stark sich die dynamischen, hydrologischen und energetischen Eigenschaften der veränderten Landnutzung von der vorherigen und denen der Umgebung unterscheiden. In Regionen, die durch trockene Flächen charakterisiert sind (z.B. Ackerland), konnte in dieser Studie kein Verstärken oder Abschwächen im Sinne einer Abweichung vom Prinzip der Superposition festgestellt werden.

Die zentrale Zielstellung dieser Arbeit ist der Entwurf eines Steuerungskonzeptes für das Flottenmanagement der mobilen Technik in Tagebauen und Minen. Dies umfasst sowohl die Analyse bestehender Systeme als auch die Formulierung von allgemeinen Systemanforderungen. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird in der Arbeit ein Ideenkatalog skizziert, der auf den folgenden abstrakten Ansatzpunkten beruht - Mobilität, Verteilung und Kooperation der mobilen Objekte. Als integraler Bestandteil des Systems wird darauf aufbauend ein angepasstes Kommunikationskonzept entworfen. Unter Beachtung der geforderten weltweiten Einsatzfähigkeit und als Basis für eine kostengünstige Entwicklung werden neuartige Ansätze der Kombination von Lösungen aus den Bereichen Lokalisierung, Kooperation, Synchronisation, Datenerfassung und Steuerung mobiler Einheiten dargelegt.

Die vorliegende Dissertation beinhaltet die Modellierung und Optimierung von Direktversturztechnologischen Schemen mit dem Ziel, das optimale technologische Schema für den Einsatz des Schürfkübelbaggers in den Braunkohletagebauen der Mongolei zu ermitteln. Zunächst wurden Untersuchungen zur Charakterisierung der bergbau-geologischen Bedingungen der mongolischen Kohlenlagerstätten unter dem Gesichtspunkt durchgeführt, die Anwendungsmöglichkeiten der Direktversturztechnologie zu verdeutlichen. Danach erfolgten Untersuchungen zur Optimierung und Modellierung der technologischen Schemen der Direktversturztechnologie mit einem Schürfkübelbagger und ihre Einsatzrahmen mit dem Ziel, eine technologisch optimale Variante zu identifizieren. Schließlich wurde das Programm "Dragline" entwickelt, um folgende zwei Aufgaben zu lösen: - Die Auswahl eines Schürfkübelbaggers (bzw. die Auslegerlänge und der Kübelvolumen des Schürfkübelbaggers) nach vorgegebenen Abbauparametern - Die Auswahl der Einsatztechnologie für einen vorhandenen Schürfkübelbagger und die Lagerstättenbedingungen. Die Anwendung des Programms und die Bewertung der vom Programm gelieferten Daten erfolgte anhand eines Beispiels einer mongolischen Lagerstätte.

Technologische Prozesse führen zu spezifischen Verhältnissen der Lockergesteine in Tagebaukippen. Insbesondere in mit Zugabsetzern gekippten Mischbodenkippen - bedingt durch technogene Modifikationen - treten Materialinhomogenitäten auf, die, werden sie ungenügend respektiert, durch Interaktion zwischen Baugrund und Bauwerk zu unzulässigen Baugrundverformungen führen. Als besondere Lagerungsstrukturen werden Pseudokornstrukturen sowie die Eignung des Erkundungsverfahrens Drucksondierung nachgewiesen. Zuverlässigste Methode zur Bestimmung der tatsächlichen Deformationseigenschaften der Tagebaukippe sind Probebelastungen. Vom Grundsatz her sind Tagebaukippen locker gelagert und inhomogen. Jede Exploration des Baugrundes Tagebaukippe, insbesondere jedoch der Kippentyp Mischbodenkippe und daraus abgeleitete Entscheidungen sind Einzelfallentscheidungen. In der generalisierten Vorgehensweise sind in jedem Fall spezifische Vorbetrachtungen unabdingbar, um ein abgestimmtes Konzept der Exploration zu realisieren.