A contribution to open pit hard coal mine waste rock management : comparing sidehill fill with layered dumping

Ahmad, Shakeel; Martens, Per Nicolai

doi:4751

A contribution to open pit hard coal mine waste rock management : comparing sidehill fill with layered dumping = Ein Beitrag zur Abraumwirtschaft im Steinkohlentagebau : Vergleich von Sturzschüttung und lagenweisem Schüttverfahren

Ahmad, Shakeel

2013

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Shakeel Ahmad

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2013

UmfangX, 141 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Martens, Per Nicolai (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2013-06-14

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-47514
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/229021/files/4751.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Schüttung (Genormte SW) ; Tagebau (Genormte SW) ; Steinkohlenbergbau (Genormte SW) ; Abraum (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Abraumwirtschaft (frei) ; Sturzschüttung (frei) ; lagenweises Schüttverfahren (frei) ; mine waste rock dumping (frei) ; sidehill fill (frei) ; layered dumping (frei) ; mine waste economics (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Der Steinkohlenbergbau als wichtiger Wirtschaftszweig deckt einen Großteil des Primärenergiebedarfs, schafft für die Steinkohlenexportländer Ausfuhreinnahmen und eine Vielzahl von Arbeitsplätzen. Bergbauaktivitäten üben dabei einen großen Einfluss auf die lokale Umwelt aus, unter anderen verschiedenen Arten von Abfällen. Mengenmäßig einer der wichtigsten Abfällströme im übertägigen Bergbau ist das taube Gestein bzw. Abraummaterial, das auf Halden deponiert wird. Abraumhalden können unterschiedliche Einflüsse auf die Umwelt haben. So beeinträchtigen die Bergbauhalden das Landschaftsbild in touristischen Regionen. Als Beispiel sei hier die Halong Bucht in Vietnam erwähnt. Daraus ergeben sich Interessenskonflikte zwischen dem Bergbau einerseits und der anderweitigen Nutzung eines solch ästhetisch und ökologisch sensiblen Gebiets. RAME (Research Association Mining and Environment) ist eine Forschungsvereinigung, die im Jahre 2005 von deutschen Forschungseinrichtungen und Unternehmen gegründet wurde, um nachhaltige Lösungen für den Bergbau in Vietnam zu fördern. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde die vorliegende Arbeit erstellt. Diese Dissertation untersucht sowohl ökologische Aspekte als auch die Standfestigkeit herkömmlich aufgeschütteter Halden, wie sie in der Provinz Quang Ninh in Vietnam angewandt werden. Herkömmlich bedeutet in diesem Sinn, dass das Haldenmaterial vom höchsten Punkt der Halde die Böschung herab geschüttet wird (Sidehill Dumping). Besondere Aufmerksamkeit gilt möglichen Problemen dieser herkömmlich aufgeschütteten Halden. Dazu werden mehrere Fallstudien vorgestellt, die die Probleme bei der Entsorgung von Abraummaterial in der Praxis verdeutlichen und die Notwendigkeit neuer Ansätze für Schüttverfahren demonstrieren. Im Rahmen des Forschungsprojekts RAME wurde ein neues Schüttverfahren zur Aufhaldung von Abraummaterial vorgestellt und umgesetzt. Das neue Konzept beruht auf einer Schüttung in Schichten und wird im weiteren Verlauf der Arbeit näher erläutert. So wird deutlich, wie mögliche Haldenprobleme vermieden werden können. Die Halden in Schichten, als Alternative zum herkömmlichen Schütten entlang einer Böschung, bieten ein erhebliches Stabilisierungspotenzial sowie ökologische Vorteile, die in der vorliegenden Arbeit diskutiert werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt weiterhin auf dem wirtschaftlichen Vergleich zwischen herkömmlichem Verfahren und dem neuem Schüttansatz. Dadurch kann die Machbarkeit der Aufhaldung in Schichten beurteilt werden. Als Grundlage eines Kostenvergleichs beider Schüttverfahren dient ein Blockmodell der Abraumhalde. Die Ergebnisse des Modells zeigen mögliche finanzielle Vorteile für bestimmte Haldenprofile bei der Schüttung in Schichten. Die Ergebnisse des Kostenvergleichs aus dem entwickelten Modell werden dann mit den tatsächlichen Betriebskosten bei Halden in Vietnam verglichen. Die vorliegende Dissertation zeigt, dass die Anwendung des neuen Schüttansatzes helfen kann, den Konflikt zwischen Bergbau und Umwelt zu lösen und darüber hinaus wirtschaftliche Vorteile bietet.

Coal mining is an important economic activity as it covers the energy demands, generates export revenues and creates employment opportunities. Mining can, however, impact the local environment. Different mining operations produce several types of waste materials and one of the major wastes produced by open-pit mines is waste rock, which is dumped at waste rock dumps. The waste rock dumps can impact the environment in several ways. For instance, in Vietnam open-pit mines have disturbed the beauty of region where an important tourist resort “Ha Long Bay” is located resulting in the conflict of interest between mining itself on one hand while the aesthetics of an environmentally sensitive area located nearby on the other hand. RAME (Research Association Mining and Environment) is a joint industry and academic research effort to promote sustainable solutions for the mining industry in Vietnam and was founded by the German research institutions and companies in the year 2005. The present work has been completed in the framework of execution of the RAME research project. This dissertation investigates the environmental as well as the stabilisation performance of traditional sidehill fill dumping practice from open-pit mines with a focus on existing dumping operations in the Quang Ninh Province of Vietnam. Special emphasis is put on the potential issues of sidehill fill dumping and several case studies are being presented to demonstrate the potential problems of disposal practice which resulted in the necessity of a new dumping approach. A new concept of dumping the waste rock in the form of layers as a solution has been proposed and implemented within the framework of the RAME research project. The new dumping concept constitutes the later parts of the investigation, in order to avoid potential dumping problems. Layered dumping as an alternative to the traditional sidehill fill disposal offers significant potential stabilisation and environmental benefits which are discussed in the present work. A particular focus is given to the economical comparison of the traditional as well as the new disposal approach to assess the feasibility of the layered dumping method. Cost comparison approach is developed in the present work for both sidehill fill and layered dumping based on a block model of the waste rock dump. The results of the model disclose the possible financial benefits for particular dumping profiles with the implementation of layered dumping. The results of cost comparison from the developed model are then compared to the actual cost of dumping operations in Vietnam. The results support the fact that the application of new dumping approach can help to resolve the conflicting issues of mining and environment while bringing economic benefits at the same time.

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