Explosive Neuentwicklung für Bergbau im kleinen Maßstab
Derzeit gibt es keine zuverlässige Lösung zur Verringerung der Umweltauswirkungen, die Bergbau im kleinen Maßstab verursacht. Problematisch ist dabei besonders, dass die Bergbautechnik von heute auf Gesteinssprengungen und mobile Bergbauausrüstung zum Verladen und Transportieren angewiesen ist. Einige dieser Ausrüstungen arbeiten mit dem teuren und schwierig zu installierenden System zur Messung während des Bohrvorgangs, das für kleine Bergbaubetriebe unwirtschaftlich ist. Das EU-finanzierte Projekt SLIM verfolgte das Ziel, kosteneffiziente und nachhaltigere Methoden zum Sprengen und Zertrümmern von Felsgestein unter Einsatz von Sprengstoffen in kleinen Bergbaubetrieben zu entwickeln. Das SLIM-Projektkonsortium konzentrierte sich unter Einsatz moderner Software für automatische Sprengplanung auf die Entschärfung typischer Bergbauprobleme wie Feinstaub, Schwingungen und Nitratauswaschung. „Gemäß der Herangehensweise von SLIM sollen dem Stand der Technik entsprechende Verfahren in den Bergbaubetrieb einziehen, indem Werkzeuge zur Steuerung der Abbaufront, zur Feinabstimmung der Aufbereitungsanlage und zur Reduzierung der Umweltbelastung entwickelt werden, um die Realisierbarkeit und Rentabilität des Bergbaus zu verbessern sowie die Akzeptanz und das Vertrauen der Öffentlichkeit zu gewinnen“, erläutert Projektkoordinator José Sanchidrián.
Neue Generation von Sprengstoffen
Das SLIM-Team startete mit der Entwicklung von Technologien, die Sprengstoffe charakterisieren, gesprengte Gesteinsfragmente mithilfe künstlicher Intelligenz genau bestimmen und Systeme einsetzen können, die in der Lage sind, die Wirkung bestimmter Sprengstoffe auf bestimmte Gesteinsarten vorherzusagen. Im Rahmen von SLIM wurde eine neue Sprengstoffgeneration und intelligente Sprengplanungssoftware entwickelt, mit der Gesteine besser mit den üblichen Systemen charakterisiert und die Auswirkungen von Felssprengungen auf die Umwelt verringert werden können. Diese Entwicklung ist nicht nur für die europäische Bergbauindustrie, sondern auch für die Bergbaubetriebe weltweit ein bedeutender Schritt. Denn durch sie lässt sich der wirtschaftliche Aufwand und die Umweltbelastung, etwa die Grundwasserverschmutzung, reduzieren. Das Team experimentierte mit Modellen, die simulieren, wie sich Sprengstoffe im Bergbaubetrieb verhalten, und entwickelten diese weiter. Dabei ging es zum Beispiel um das Verständnis der Gesteinszertrümmerung, die Geschwindigkeiten und die verursachten Schäden. Aus diesen Informationen konnten die Bergbaubetriebe bereits die Daten entnehmen, die nötig sind, um ihre Gesamtleistung umfassend zu verstehen und zu verbessern, indem sie so effizient wie möglich mit minimalen Auswirkungen auf die Umwelt arbeiten.
LIDAR-gestützte Messung während des Bohrvorgangs
SLIM entwickelte ein nachgerüstetes kosteneffizienteres System zur Messung während des Bohrvorgangs, das mit detaillierten Fotoanalysen zur Vorhersage der Auswirkungen von Sprengstoffen auf das Zielgestein arbeitet. Zur reibungsloseren Bergbauplanung konzipierte das SLIM-Team ein System, das im Gegensatz zu den heute eingesetzten indirekten Methoden Bergschäden und Umweltauswirkungen nach einer Sprengung mittels Lasererfassung und Entfernungsmessung (LIDAR) analysiert. Außerdem entwickelte das SLIM-Team eine Software, die negative Auswirkungen wie umherfliegendes Gestein oder Schwingungen abschwächt und das Ergebnis, das gesprengte Loch, charakterisiert. „Diese Software ist für bessere Sprengarbeiten an der Oberfläche wichtig, da nur zuverlässige und korrekte Bewertungen der Sprengergebnisse den Bergbaubetrieb verbessern“, sagt Sanchidrián.
Weiterentwicklung anhand von Daten aus der echten Welt
Minera de Órgiva, SLIM-Partner aus Spanien, setzte verbesserte Felsabbautechnologien sowie Technik zur Überwachung und Steuerung der Aufbereitungsanlagen ein, und konnte die Produktion im Bergwerk Sierra de Lújar nahezu verdoppeln. Auf diese Weise waren der rentable Abbau und die Verarbeitung von weniger ergiebigem Erz mit einem Mindestgehalt von fast 40 % Fluorit bis hin zu einem erwarteten Mindestgehalt von 20 % am Projektende möglich. Ergebnis ist eine mehr als dreifache Erhöhung der Reserven und eine Verlängerung der Nutzungsdauer des Bergbaubetriebs um mindestens 50 Jahre. „Die SLIM-Projektpartner konnten in Labor- und Feldversuchen eine außergewöhnliche Menge an Daten sammeln. Dieser Datensatz hat fundamentalen Wert für die zukünftige erfolgreiche Forschung und Entwicklung in den Bereichen Sprengstofftechnik, Felssprengung, Leistungsbewertung und Bergbauautomatisierung“, so Sanchidrián abschließend.
Schlüsselbegriffe
SLIM, Bergbau im kleinen Maßstab, Bodenschätze, mineralische Ressourcen, Measuring While Drilling, Messung während des Bohrvorgangs, intelligente Sprengstoffe
