Sensorentwicklung bringt Bergbau voran

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"Die Automatisierung im Bergbau ist eines der drängenden Ziele für eine effiziente und sichere Versorgung mit mineralischen Rohstoffen der Zukunft. Und die Sensorik ist die Basis", sagt Thomas Bartnitzki, akademischer Oberrat am Institute for Advanced Mining Technologies (AMT) der RWTH Aachen. Dort entwickelt die Forschungsgruppe "RockCutting" eine Sensorik, bei der eine autonom arbeitende Gewinnungsmaschine entscheiden kann, welches Material sie gewinnt. Das wichtigste "Sinnesorgan" der Maschine werde ihr Gehör sein, sagt Bartnitzki. Sie werde hören können, welche Arten von Gesteinen in der Tiefe liegen. 

Das Institute for Advanced Mining Technologies (AMT) der RWTH hat zurzeit turnusgemäß den jährlich wechselnden Vorsitz der European Rock Extraction Research Group (Eureg) inne. Diese Gruppe ist ein Zusammenschluss der Universitäten RWTH Aachen, TU Bergakademie Freiberg, TU Clausthal und Montanuniversität Leoben. Gemeinsam will man im Rahmen von Eureg die Forschung auf dem Gebiet des Lösens von Gestein im Berg- und Tunnelbau intensivieren; im Dezember dieses Jahres wird in Aachen die erste "International Conference on High Performance Mining" stattfinden.

Die Bedeutung sowie der Verbrauch mineralischer Rohstoffe werden in Zukunft steigen, da sowohl der global höher werdende Lebensstandard als auch die Digitalisierung diese erfordern. Somit sind mineralische Rohstoffe unverzichtbare Bausteine des weltweiten Wirtschaftskreislaufs." Arthur Maurer, Susanne Strobl, Robert Holnsteiner und Christian Reichl in "BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte", Ausgabe 2/2018

Dezentrale Funknetze für mehr Sicherheit

Der bergmännische Abbau von Rohstoffen soll jedoch nicht nur effizienter, sondern auch sicherer werden. So kooperiert das Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen mit der südafrikanischen Wits University in Johannesburg, um Sensoren für die Ortung von vermissten Minen-Arbeitern zu entwickeln. Mehr als 80 Menschen starben im vergangenen Jahr bei Grubenunglücken in Südafrika – weltweit rechnen Experten jährlich mit mehr als 10.000 Todesfällen in Bergwerken. Bis jetzt gab es keine Lösung, verschollene Bergleute schnell zu orten, weil herkömmliche Mobilfunktechnologien unter Tage nicht funktionieren – schon gar nicht unter Bergen von Geröll.

Mining is a hazardous occupation due to the significant numbers of accident in developed and developing countries. In the US, 8 fatalities and 1305 serious injuries were reported in coal mining industry in 2016. In Western Australia, during 2012 to 2016 there were 14 fatalities and 312 of the 388 lost time injuries were classified as serious in all mining industries. In Indonesia, 8 fatalities and 54 serious injuries were reported during January to October 2017 in all mining industries." Baiduri Widanarko, Robiana Modjo, Julia Rantetampang: "Risk Factors Associated with Work-Related Fatigue Among Indonesian Mining Workers" in "Proceedings of the 20th Congress of the International Ergonomics Association (IEA 2018)", Seite 1029.

Am Technologiezentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Kommunikationsnetze unter der Leitung von Anna Förster mit dem Aufbau dezentraler Netze, die künftig auch in Bergwerken zuverlässige Kommunikationsverbindungen herstellen sollen. In Zusammenarbeit mit den Partnern in Südafrika entstand ein System aus Knotenpunkten, das jetzt eine Erreichbarkeit in allen Winkeln eines Bergwerks ermöglichen soll. Die Bergleute tragen dabei einen Sensor am Körper, der automatisch ihren genauen Aufenthaltsort überträgt. "Selbst wenn die Verbindung bei einem Unglück abbricht, kann auf diese Weise jederzeit die letzte Position der Betroffenen ermittelt werden", sagt Anna Förster. 

Vitale Körperfunktionen können beobachtet werden

Das System nutzt eine niedrige Funkfrequenz, die deutlich robuster ist als das normale WLAN-Netz. Dies gehe zwar mit einer reduzierten Bandbreite einher, also einer geringeren Menge an übertragbaren Daten, aber es bleibe noch Spielraum, um neben der Position der Bergleute auch vitale Körperfunktionen oder den Sauerstoffgehalt im Blut zu beobachten, heißt es in einer Mitteilung des TZI. Die ersten Tests habe das System erfolgreich bewältigt – im Keller der Wits University, die dort die Umgebung einer Mine nachgebaut hat. Nun soll das System für den Einsatz in einem echten Bergwerk weiterentwickelt werden. 

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