TY - JOUR

T1 - Abbautechnologien für zukünftige, mobile Bergbau-Roboter

AU - Berner, Michael

AU - Sifferlinger, Nikolaus August

PY - 2022/1/26

Y1 - 2022/1/26

N2 - Der folgende Artikel beschäftigt sich mit der Anwendbarkeit unterschiedlicher Abbauwerkzeuge in kleinen, mobilen Bergbau-Robotern. Konventionelle, mechanische Abbauverfahren nehmen einen hohen Stellenwert im aktuellen Untertage-Bergbau ein, jedoch wird deren Effizienz durch die Gesteinsfestigkeit stark eingeschränkt. Die dort entstehenden Reaktionskräfte sind in der Regel hoch und erfordern eine hohe Masse sowie hohe Leistung der Gewinnungsmaschine. Mithilfe zukünftiger Bergbau-Roboter wird versucht, in neue Areale vorzudringen, um Lagerstätten zu erschließen, welche mit herkömmlichen Methoden bis dato als unwirtschaftlich angesehen wurden. Der vergleichsweise kleine Maßstab sowie die geringe Masse dieser Roboter stellen den Einsatz von aktuellen Abbaumethoden vor große Herausforderungen, und es erfordert die Entwicklung neuer Konzepte, um ökonomisch Gestein zu lösen. Die vielversprechendsten Abbaumethoden werden anhand definierter Parameter verglichen und ihre Anwendung für verschiedene Gesteinsfestigkeiten – unter Berücksichtigung der maximal aufnehmbaren Reaktionskräfte durch die Maschine/den Roboter – bewertet. Auf der Grundlage dieser Studien werden die Durchführbarkeit und Anwendbarkeit bestimmter Abbauwerkzeuge für verschiedene Szenarien und Gesteinsfestigkeiten analysiert. Es ist zu erkennen, dass „klassische“, mechanische Abbaumethoden hinsichtlich der maximalen Druckfestigkeit des Gesteins sehr stark eingeschränkt werden und den dabei entstehenden Reaktionskräfte nicht mehr standgehalten werden kann. Aufgrund dieser Erkenntnisse und unter Berücksichtigung definierter Anforderungen wird eine Konzeptidee eines kombinierten Abbausystems vorgestellt. Die großen Vorteile dieser Technologie sind die vergleichsweise geringen Reaktionskräfte, die verschleißärmere Anwendung und die wasser-hydraulische Energieversorgung. Im ersten Schritt wurden Konzepte von mechanischen Bohrgeräten entwickelt und anschließend erste Simulationen des Abbauprozesses mittels DEM durchgeführt, um vorläufige Untersuchungen durchzuführen. Der Beitrag dieser Arbeit soll einen Überblick über die aktuelle Problematik geben und als Basis für künftige Konzeptideen und -entwicklungen dienen.

AB - Der folgende Artikel beschäftigt sich mit der Anwendbarkeit unterschiedlicher Abbauwerkzeuge in kleinen, mobilen Bergbau-Robotern. Konventionelle, mechanische Abbauverfahren nehmen einen hohen Stellenwert im aktuellen Untertage-Bergbau ein, jedoch wird deren Effizienz durch die Gesteinsfestigkeit stark eingeschränkt. Die dort entstehenden Reaktionskräfte sind in der Regel hoch und erfordern eine hohe Masse sowie hohe Leistung der Gewinnungsmaschine. Mithilfe zukünftiger Bergbau-Roboter wird versucht, in neue Areale vorzudringen, um Lagerstätten zu erschließen, welche mit herkömmlichen Methoden bis dato als unwirtschaftlich angesehen wurden. Der vergleichsweise kleine Maßstab sowie die geringe Masse dieser Roboter stellen den Einsatz von aktuellen Abbaumethoden vor große Herausforderungen, und es erfordert die Entwicklung neuer Konzepte, um ökonomisch Gestein zu lösen. Die vielversprechendsten Abbaumethoden werden anhand definierter Parameter verglichen und ihre Anwendung für verschiedene Gesteinsfestigkeiten – unter Berücksichtigung der maximal aufnehmbaren Reaktionskräfte durch die Maschine/den Roboter – bewertet. Auf der Grundlage dieser Studien werden die Durchführbarkeit und Anwendbarkeit bestimmter Abbauwerkzeuge für verschiedene Szenarien und Gesteinsfestigkeiten analysiert. Es ist zu erkennen, dass „klassische“, mechanische Abbaumethoden hinsichtlich der maximalen Druckfestigkeit des Gesteins sehr stark eingeschränkt werden und den dabei entstehenden Reaktionskräfte nicht mehr standgehalten werden kann. Aufgrund dieser Erkenntnisse und unter Berücksichtigung definierter Anforderungen wird eine Konzeptidee eines kombinierten Abbausystems vorgestellt. Die großen Vorteile dieser Technologie sind die vergleichsweise geringen Reaktionskräfte, die verschleißärmere Anwendung und die wasser-hydraulische Energieversorgung. Im ersten Schritt wurden Konzepte von mechanischen Bohrgeräten entwickelt und anschließend erste Simulationen des Abbauprozesses mittels DEM durchgeführt, um vorläufige Untersuchungen durchzuführen. Der Beitrag dieser Arbeit soll einen Überblick über die aktuelle Problematik geben und als Basis für künftige Konzeptideen und -entwicklungen dienen.

U2 - 10.1007/s00501-022-01194-7

DO - 10.1007/s00501-022-01194-7

M3 - Artikel

VL - 167.2022

SP - 76

EP - 83

JO - Berg- und hüttenmännische Monatshefte : BHM

JF - Berg- und hüttenmännische Monatshefte : BHM

SN - 0005-8912

IS - 2

ER -