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Neues Konzept für ein System zur Überwachung seismischer Aktivität wird Bergbau sicherer machen

Wenn der Boden im Tagebaubetrieb einstürzt, kann das sowohl für Bergleute als auch die Branche katastrophale Folgen haben. Fortgeschrittene Erkennungsinstrumente werden bei der Vermeidung des schlimmsten Falls helfen.

Industrielle Technologien

Katastrophale Einstürze des Bodens sind die Hauptgefahr im Bergbau – sie können Bergleute einsperren oder töten und zu enormen finanziellen Verlusten der beteiligten Unternehmen führen. Durch Bergbau entstandene Seismizität ist das Ergebnis einer Instabilität der Gesteinsmassen, die durch Belastungsveränderungen im Zuge von Bergbauaktivitäten hervorgerufen wird. „Das Ausmaß des seismischen Ereignisses hängt von der in den Gesteinsmassen im Ursprungsbereich des Ereignisses gespeicherten Energie ab“, erklärt Vittorio Cannas, Vorstand von SpacEarth Technology. Das EU-unterstützte Projekt Mines-In-Times hofft, solche Ereignisse durch die Überwachung der Gesteinsmassen während der Bergbauaktivitäten und der Vorhersage von Einstürzen verhindern zu können. Veränderungen des Gesteinszustands können zur Prognose der allgemeinen Gesteinsstabilität genutzt werden und somit eventuelle Einstürze ankündigen. Eine derzeit eingesetzte Methode ist die 3D-Lokalbebentomographie, ein passives Scan-Verfahren, das die Seismizität des Bodens misst. Derzeitige seismographische Sensorennetzwerke liefern diese Daten allerdings nur einmal im Monat, wodurch sie in Echtzeit nicht genau sind. Die Datenanalyse ist kompliziert, zeitintensiv und teuer. Dies kann zu menschlichen Fehlern und somit einer ungenauen Analyse führen. „MIT ist ein von SpacEarth Technology (SET) entwickelter Dienst zur Kontrolle von Belastungsveränderungen der Gesteinsmasse während der Bergbauoperationen nahezu in Echtzeit“, sagt Cannas, Projektkoordinator von Mines-In-Time. Es baut auf einem fortgeschritteneren 4D-Lokalbebentomographie-Algorithmus auf, der die zusätzliche Dimension der Zeit erfasst. So können mikroseismische Aktivitäten durch Bergbau oder andere Industrieoperationen erfasst und analysiert werden.

Integrierte Lösung

Der Algorithmus des Projekts unterscheidet zwischen natürlichen und durch Menschen ausgelöste mikroseismischen Aktivitäten, die durch Bohrung oder andere übliche Bergbauaktivitäten verursacht werden. „MIT berechnet ein numerisches 4D-Modell der Gesteinselastizität für ein Zielvolumen der Mine“, fügt Cannas hinzu. Spezialisierte Hardware ist nicht notwendig, da die Software einfach in jedes System zur Entscheidungsunterstützung, ein Instrument das im Bergbaumanagement eingesetzt wird und mit einem Ampelsystem arbeitet, integriert werden kann.

Im Test

MIT wurde erprobt und erfolgreich getestet, um die Geschwindigkeitsveränderungen seismischer Wellen nach einer Explosion in der automatisierten Garpenberg-Mine in Schweden zu zeigen. Dies ist die ergiebigste unterirdische Zinkmine der Welt, mit einer Tiefe von etwa 1 250 m. Die Ergebnisse des Projekts haben es dem Team ermöglicht, ein Überwachungssystem für die Elastizität von Gesteinsvolumen nahezu in Echtzeit zu definieren und zu entwickeln, das ein wesentlicher Teil der Vorhersage von Gesteinsveränderungen ist. „Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie haben das volle Potenzial von MIT gezeigt. SET hat sich entschieden, das Konzept im Sinne unserer strategischen Vision weiterzuentwickeln“, merkt Cannas an. Die EU-Finanzmittel ermöglichten es dem Team, eine Machbarkeitsstudie zu entwerfen, Nutzerbedürfnisse zu untersuchen und technische Hindernisse sowie potenzielle Geschäftsmöglichkeiten von MIT zu finden.

Schlüsselbegriffe

Mines-In-Time, Gestein, Einsturz, Bergbau, Belastung, prognostizieren, Algorithmus, seismisch

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