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Neue Technologie verhindert Dammbrüche

Ein italienisches Technologieunternehmen hat ein automatisiertes Instrument entwickelt, das hochpräzise Bodendaten liefert – eine besonders nützliche Funktion für die Bewertung der Stabilität einer Abgangssperre.

Industrielle Technologien

Minenrückstände oder das Material, das nach der Trennung des gewünschten Produkts von einem Erz übrig bleibt, stellen eine erhebliche Herausforderung für die Umwelt sowie für die Gesundheit und Sicherheit des Menschen dar. Rückstandsmaterialien sind nicht nur hochgiftig, wenn sie freigesetzt werden, sie können auch Erosion und Dolinen verursachen und Grundwasser sowie Böden kontaminieren. Rückstandsmaterialien werden normalerweise in einer erdgefüllten sogenannten Abgangssperre gelagert, die beträchtlich hoch werden kann (über 60 m). Solche Dämme sind jedoch bekanntermaßen instabil, sowohl während des Bergwerksbetriebs als auch nach der Auflösung des Rückstandsreservoirs. Zwischen den Jahren 2000 und 2015 wurden über 30 Brüche von Abgangssperren registriert, die zu Todesfällen bei Menschen und katastrophalen Umweltschäden führten. Um solche Dammbrüche zu verhindern, muss die Stabilität des Damms sichergestellt werden. Zu diesem Zweck hat das italienische Technologieunternehmen Studio Prof Marchetti das neue automatisierte Instrument Medusa DMT entwickelt, welches hochpräzise Bodendaten liefert, die zur Bewertung der Stabilität einer Abgangssperre nützlich sind. „Medusa DMT stellt hochpräzise geomechanische sowie geophysikalische Parameter bereit und hilft bei der Vermeidung von Dammbrüchen“, erklärt Alessandra Saccomandi, Projektkoordinatorin des von der EU unterstützten Projekts MEDUSA und Partnerin von Studio Prof Marchetti. Heute ist die Lösung Medusa DMT dank der Unterstützung durch EU-Fördermittel der Vermarktung einen Schritt näher gekommen.

Weiterentwicklung des Industriestandards

Seit über 40 Jahren ist der Flachdilatometer-Test (DMT) der Industriestandard für die Prüfung und Charakterisierung der Bodenstabilität. Der auf Druck-Weg-Messungen basierende Flachdilatometer-Test ist ein In-situ-Verformungstest. Das heißt, die Ergebnisse hängen enger mit der Bodensteifigkeit zusammen als die Ergebnisse von standardmäßigen Drucksondierungen, bei denen der Boden im Grunde genommen nahezu versagt und somit eng mit der Bodenfestigkeit verknüpft sind. Das mit dem Flachdilatometer-Test geschätzte operative Elastizitätsmodul liefert andererseits sehr genaue Vorhersagen von Setzungen und Verschiebungen, welche die geotechnische Planung bestimmen. „Der Flachdilatometer-Test liefert Informationen zur Spannungsgeschichte, die einen großen Einfluss auf das Bodenverhalten hat“, erklärt Diego Marchetti, Inhaber von Studio Prof Marchetti. „Es ist wichtig, die Spannungsgeschichte zu kennen, um realistische Vorhersagen über Setzungen und Verflüssigungsresistenz machen zu können.“ Medusa DMT erweitert das Standard-Dilatometer durch die Kombination mit hydraulischer Automatisierung und einem Messsystem. Das Ergebnis ist eine neue Lösung, die Flachdilatometer-Tests autonom durchführt, ohne dass geschultes Bedienpersonal erforderlich ist. Darüber hinaus bietet das vollautomatische Dilatometer wiederholbare Messungen und ermöglicht so zusätzliche Messungen, die mit herkömmlichen pneumatischen Geräten nicht möglich waren. „Medusa DMT ist ein innovatives Flachdilatometer, das schnelle, präzise, einfache und kostengünstige Messungen der wichtigsten Parameter für die geomechanische und geophysikalische Stabilitätsanalyse ermöglicht“, erklärt Marchetti. „So können mögliche Stabilitätsprobleme leichter ermittelt, Warnungen gesendet und die erforderlichen vorbeugenden Maßnahmen ergriffen werden.“

Bereit für die Vermarktung

Dank der Unterstützung durch EU-Fördermittel konnte Studio Prof Marchetti die Gültigkeit von Medusa DMT testen und seine Wirksamkeit nachweisen. Nach mehreren erfolgreichen Tests eines Prototyps in mehreren europäischen und südamerikanischen Bergwerksbetrieben untersucht das Unternehmen nun das Potential für eine Massenproduktion des Geräts. „Diese Tests haben die vielen erwarteten Vorteile bei der Verwendung von Medusa DMT bewiesen – von einer verbesserten Bedienungsfreundlichkeit bis hin zu einer beeindruckenden Erhöhung der Genauigkeit“, fügt Saccomandi hinzu.

Schlüsselbegriffe

Medusa, Abgangssperre, Minenrückstände, Rückstandsmaterialien, Bergbau, Flachdilatometer-Test, DMT

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