Glück auf!

Der Steinkohlenbergbau in Deutschland neigt sich zwar seinem politisch beschlossenen Ende entgegen, er bietet aber dennoch Potential für interessante technische Entwicklungen. So wurde für den Abbau des Flözes Zollverein auf dem Bergwerk Prosper-Haniel in Bottrop, das zur Selbstentzündung neigt und hohe desorbierbare Gasinhalte aufweist, ein neues Sicherheitskonzept erarbeitet. Darüber wird in dieser Ausgabe ebenso berichtet, wie über die Möglichkeit, mit einer entsprechenden Software den Erfolg einer Gasvorabsaugung zu simulieren.
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Mit freundlichem Glückauf, Andreas-Peter Sitte
(Chefredakteur Mining Report)

AUSGABE 02/2017

Abbau des Flözes Zollverein 1/2 auf dem Bergwerk Prosper-Haniel aus brand- und explosionsschutz-technischer Sicht

Drei Abbaubetriebe sollen im Doppelflöz Zollverein 1/2 im Baufeld Prosper Nord des Bergwerks Prosper-Haniel der RAG Aktiengesellschaft, Herne, verhauen werden. Dafür wurde ein neues Sicherheitskonzept ausgearbeitet, das in seinen Grundzügen auch für die folgenden Abbaubetriebe im Flöz Zollverein 1/2 umgesetzt werden soll. Die Bewältigung der hohen desorbierbaren Methangehalte im Flöz stellte große Anforderungen an die Mannschaft im ersten Betrieb, der Bauhöhe 123. Die hohe Selbstentzündungsgefahr des Flözes Zollverein stellte eine weitere Herausforderung dar. Die zur Beherrschung dieser Gefahren nötigen Maßnahmen, insbesondere der vorbeugende und abwehrende Brandschutz werden im vorliegenden Beitrag beschrieben.

Autoren: Dipl.-Ing. Jörg Ritter, Hauptstelle Grubenrettungswesen, Dipl.-Ing. Thomas Rotert, Wetteringenieur Bergwerk Prosper-Haniel, RAG Aktiengesellschaft, Herne

Simulationsbasierte Vorausberechnung der Vorentgasung im Steinkohlenbergbau mit der Software SimedWin

Ein möglichst wirtschaftlicher Betrieb bei Gewährleistung der Sicherheit der Belegschaft unter Tage ist im Bergbau von essentieller Bedeutung. Bis zum Ende des subventionierten Steinkohlenbergbaus in Deutschland Ende 2018 soll weiterhin ein sicheres Arbeiten ermöglicht werden. Hierzu leistet die Vorentgasung von Methan, womit auf dem Steinkohlenbergwerk Prosper-Haniel der RAG Aktiengesellschaft, Herne, der Gasinhalt eines Bauflözes vor dem Abbau reduziert wird, einen signifikanten Beitrag. Aber auch im internationalen Steinkohlenbergbau erfolgt der Abbau in immer größeren Teufen mit höheren Gasinhalten, die einen sicheren Gewinnungsbetrieb häufig nur durch die Durchführung einer Vorentgasung gewährleisten können. Mit Hilfe einer adäquaten Software lassen sich die voraussichtlich abgesaugten Gasvolumina sowie die Reduktion des Gasinhalts quantifizieren bzw. im Vorfeld einschätzen.

Autor: Dipl.-Ing. Stephan Szigeti, Nachwuchsingenieur Mining, K+S Aktiengesellschaft, Kassel

Effizienter Abbau hoher Flöze im automatisierten Strebbruchbau (LTCC)

Fig. 1. Multilevel Longwall Top Coal Caving (LTCC). // Bild 1. Strebbruchbau auf mehreren Ebenen. Source/Quelle: Caterpillar

Die untertägige Gewinnung von Steinkohle im Strebbau ist ein sehr aufwändiges und kostenintensives Verfahren – angefangen bei der notwendigen Auffahrung der Strecken bis hin zu den hohen Kosten für die Strebausrüstung. Naturgemäß haben die Kohleproduzenten hohe Leistungserwartungen, vor allem in wirtschaftlich schwierigen Zeiten, wenn die Rohstoffpreise niedrig sind. Um ihre hohen Erwartungen zu erfüllen oder sogar zu übertreffen, ist ein vielversprechender Weg der Einsatz eines hocheffizienten Hangendabzugsverfahrens (Longwall Top Coal Caving – LTCC) in Verbindung mit umfassender Automatisierung. LTCC ist eine selten verwendete Methode, um hohe Flöze effizient und ökologisch im Hinblick auf die nachhaltige Nutzung von Lagerstätten zu gewinnen.

Autoren: Dr.-Ing. Sebastian Mundry, Dipl.-Ing. Christoph Sandgathe, Caterpillar Global Mining Europe GmbH, Lünen

Vollmechanischer Strebausbau neuen Typs für dünne Flöze

Ein grundlegendes Problem im Untertagebergbau in Polen tritt beim Abbau von geringmächtigen Flözen auf. Die größten Schwierigkeiten stellen die extrem schwierigen Verhältnisse des Betriebs und die Bedienung der Maschinen dar, die zum größten Teil aus den geologischen Bedingungen sowie der Charakteristik des aktuell verwendeten vollmechanischen Strebausbaus resultieren. Vor diesem Hintergrund wurden am Lehrstuhl für Bergwerks-, Aufbereitungs- und Transportmaschinen an der Wissenschaftlich-Technischen Universität (AGH) in Krakau/Polen Forschungsarbeiten zur Entwicklung eines neuartigen vollmechanischen Strebausbaus für den Betrieb in dünnen Flözen aufgenommen.

Autoren: Prof. Dr.-Ing. Krzysztof Krauze, Dr.-Ing. Waldemar Rączka, Dr.-Ing. Grzegorz Stopka, AGH University of Science and Technology, Krakow/Poland

Leitungen für Energie- und Regelungstechnik im Untertagebergbau

Fig. 1. The classic cable and looms used in mining are pushed to their limits in many areas and have to be reconceived if they are to fulfil the demands of the modern day. // Bild 1. Die klassischen Kabel- und Leitungsstränge im Bergbau kommen in vielen Bereichen an ihre Belastungsgrenzen und müssen neu konzipiert werden, um den heutigen Anforderungen gerecht zu werden. Source/Quelle: Prysmian

In den rauen Umgebungen der Rohstoffförderung unter Tage stoßen Mensch und Maschine gleichermaßen an ihre Grenzen. Es kommt auf jede einzelne Komponente an. Fällt ein „Rädchen im Bergbaugetriebe“ aus, steigen die Kosten für Reparatur und Instandsetzung im Vergleich zu anderen Industrie- oder Produktionszweigen um ein Vielfaches an. Ein solches Rädchen sind auch die Energiezuführungen zu den einzelnen Maschinen unter Tage. Explosionsgeschützt, abriebfest, flexibel und langlebig – das sind die elementaren Anforderungen an Kabel und Leitungen in diesem Bereich. Diese Eigenschaften müssen auch Daten- und Kommunikationskabel erfüllen, die zunehmend Bedeutung im Bergbau erlangen. Die steigende Anzahl technischer Lösungen erfordert auch einen höheren Aufwand bei der Überwachung von Energie und Kommunikation. Auf diese Weise steigt der Platzbedarf für die Leitungssysteme.

Autoren: Robert Jesumann, Sales Director Export, Michael Eichhorn, Specialties & OEM, Sales Division Mining, Prysmian Group, Neustadt b. Coburg

Systemlösungen für Sprengvortriebe in kleinsten Streckenprofilen

Als Partner in der SK-Mining-Allianz ist die MINING-Division der HAZEMAG & EPR GmbH, Dülmen, der Spezialist für kundenspezifische Maschinensysteme für den Sprengvortrieb im Berg- und Tunnelbau. Die Systemlösungen werden für die Auffahrung und Sanierung von Strecken eingesetzt und beinhalten neben geeigneter Maschinentechnik auch Optimierungen des Betriebsablaufs. Multifunktionsmaschinen, wie der Bohrlader HBL 800, aber auch innovative Maschinen, wie der Vortriebsbagger HRE 300, haben ihre Effektivität bei entsprechender Einbindung in die betriebliche Planung des Anwenders bewiesen. Insbesondere der HRE 300 stellt eine interessante Lösung zur hochleistungsfähigen Auffahrung von kleinsten Streckenprofilen – ab 9 m² – im Sprengvortrieb dar.

Autoren: Dr.-Ing. Frank Bauer, Vice President MINING, Siegfried Harhoff, Director Sales, Sven Heuer, Director Sales, Christoph Kuchinke, Process Engineering, HAZEMAG & EPR GmbH, Dülmen

Elektromobilität im Bergbau

Der Markt für Maschinen und Ausrüstungen im Untertage-Bergbau wird in den kommenden Jahren bedeutsam wachsen. Langjährige und erfolgreiche Geschäftsbeziehungen, welche die Siemens AG in Nürnberg mit einer Reihe großer Fahrzeughersteller im Bereich mobiler Tagebautechnik seit vielen Jahren pflegt, bilden die Grundlage für die Erweiterung des Portfolios in Richtung dieselelektrischer Antriebssysteme für Untertage-Fahrzeuge. Die Umstellung von dieselmechanisch auf dieselelektrisch in der Antriebstechnik ist ein bedeutsamer Schritt, um die Gesamtkosten bergbaulicher Tätigkeit zu senken, erhöhten Anforderungen an Umweltstandards zu entsprechen und die Arbeitsbedingungen zu verbessern. Diese Entwicklung geht einher mit einem generellen Trend, der sich in anderen Industriebranchen bereits seit einiger Zeit deutlich abzeichnet: Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung.

Autor: Dr.-Ing. Roland Grafe, Senior Sales Manager Mobile Mining,
Siemens AG, Nürnberg/Deutschland

Simulation des druck- und zeitabhängigen Verhaltens von Versatzmaterial bei numerischen Berechnungen

Durch den Versatz von untertägigen Hohlräumen des Gewinnungsbergbaus, wie z. B. Strecken und Kammern, können die Einflüsse auf die Tagesoberfläche, wie Bergsenkungen oder Tagesbrüche, vermindert werden. Die Steifigkeit des Versatzes entwickelt sich druckabhängig bzw. bei der Verwendung von Bindemitteln auch zeitabhängig. Um den Einfluss des Versatzes auf das Verformungsverhalten und die Gebirgsdruckverteilung abzuschätzen, steht mit dem Einsatz von numerischen Simulationen ein effizientes Werkzeug zur Verfügung.

Autoren: Ivan Akinshin, M.Eng., Dipl.-Ing. Christian Missal, Dr. Lothar te Kamp, Itasca Consultants GmbH, Gelsenkirchen

Kohle & Co. – Chinas Rohstoffe zur Jahreswende

Auch in China, dem größten Kohlemarkt der Welt, ist die Sensibilität für Umwelt- und soziale Fragen inzwischen deutlich gestiegen. Die Regierung hat reagiert und die Kohleindustrie – nicht zuletzt allerdings auch infolge von Überkapazitäten und hohen Schulden – mit etlichen Maßnahmen belegt. Daneben wurden die Investitionen in erneuerbare Energien – insbesondere Solarenergie – ausgeweitet. Nicht zuletzt ist China selbst der weltweit wichtigste Produzent der für High-Tech-Technologien wie die Regenerativen wichtigen Seltene Erden-Mineralien. Mit wieder ansteigenden Kohlepreisen hat sich die Lage für die Kohlebergwerksunternehmen in China etwas entspannt, sodass davon auszugehen ist, dass das Land von Dekarbonisierungstendenzen, wie sie in westlichen Ökonomien festzustellen sind, noch weit entfernt ist.

Autor: Peter von Hartlieb, Bereichsleiter Netzwerk Bergbauwirtschaft SMART MINING global der EnergieAgentur.NRW, Düsseldorf

Steinkohle 2016

Weltweit gingen der Steinkohlenverbrauch und die Steinkohlenproduktion im Jahr 2016 zurück. Dabei gab es regional unterschiedliche Entwicklungen. Die globale Verringerung des Verbrauchs resultiert vor allem aus erheblichen Rückgängen in China und den USA. In Europa ist die Steinkohle schon seit Längerem auf dem Rückzug. Dagegen verzeichnet sie in Teilen Asiens weitere Zuwächse, insbesondere in Indien und Südostasien. In Deutschland gab es im Berichtsjahr erneut deutliche Einbußen beim Steinkohlenverbrauch, vor allem in der Stromerzeugung. Die inländische Steinkohlenförderung läuft ohnehin planmäßig bis Ende 2018 aus und entwickelte sich im Jahr 2016 entsprechend weiter zurück. Gleichzeitig bereitet sich die den Steinkohlenbergbau tragende RAG Aktiengesellschaft, Herne, strategisch auf die Nachbergbauzeit vor. Eine kräftige Aufwärtsbewegung gab es seit Mitte 2016 bei den Steinkohlenpreisen, sowohl bei der Kraftwerkskohle als auch bei Kokskohle und Koks.

Autoren: Dipl.-Ökonom Dr. Kai van de Loo, Dipl.-Ing. Andreas-Peter Sitte, Gesamtverband Steinkohle e.V. (GVSt), Herne

PREVIEW Issue 3 / 2017

Energy source uranium – resources, production and adequacy

Author: Dr.-Ing. Michael Lersow, Breitenbrunn/Germany

Read the full article in Mining Report Glückauf Issue 3 / 2017

A holistic view on the availability of the energy source uranium should include – in addition to the resources which are far from fully known – the different factors of the energy yield in nuclear reactors, taking into account future technological possibilities. A static viewpoint based on currently secured resource data and today’s uranium consumption (in nuclear reactors with second generation reactors) possibly leads to an underestimation of the range. The further exploration of resources, the advance in nuclear technology as well as the consideration of economic criteria, which could also justify uranium mining from deposits with low concentration and/or difficult degradation conditions (up to the extraction of seawater), correct a simplified estimate of the extent of reach (12), clearly upwards.

Author: Dr.-Ing. Michael Lersow, Breitenbrunn/Germany