New GeoResources Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau, … · 2018. 2. 23. · Jürgen Schmitt...

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GeoResources Verlag ISSN | Digital 2364-0278 • Druck 2364-8414 www.georesources.net

BergbaufolgenWissenserhaltErdkabel- und LeitungsbauDeich- und Uferschutz

Geothermie-MonitoringBau- und BergbaumaschinenGripperverspannkraftKleine Vortriebsquerschnitte

Faserbewehrter SpritzbetonGlobale RohstoffmärkteEwigkeitsaufgaben der RAGUnternehmensgründung

Zeitschrift

Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau, Geotechnik, Tunnelbau und Equipment 04 | 2017

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GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Inhaltsverzeichnis www.georesources.net

Inhaltsverzeichnis4 Impressum

Auf eIn Wort 5 Deutscher Steinkohlenbergbau –

It‘s not over, when it‘s over Christian Melchers

Im Jahr 2018 endet der subventionierte deutsche Steinkoh-lenbergbau. Der Lebenszyklus der Bergwerke endet aber noch lange nicht – auch der Nachbergbau gehört dazu. Der Erhalt und die Nutzung des bergbaulichen Wissens sind eine große Herausforderung – für laufende und zukünftige neue Bergbau-aktivitäten in Deutschland und international sowie für die Be-wältigung der Bergbaufolgen in Nordrhein-Westfalen und im Saarland.

Bergbau • Steinkohle • Wissen • Ausbildung • Ökologie • Ökonomie • Akzeptanz • Zukunftstechnologie

GeotechnIk und produktvorstellunG 7 DuoLiner HGS – ein innovatives Schutzsystem

für den Erdkabel- und allgemeinen Leitungsbau Nico Gose, Ulrike Ahlers und Jan Schröder

Baumaschinen verursachen bei Erdarbeiten häufig Leitungsbe-schädigungen. Übliche im Graben- und Rohrleitungsbau ver-wendete Schutzsysteme zeigten in einem Feldversuch Entwick-lungs- und Verbesserungspotenzial. Die Weiterentwicklung einer Sandschutzbahn aus dem Deponiebau zu einer innovati-ven hydraulisch gebundenen Schutzbahn bietet eine hohe me-chanische Widerstandsfähigkeit, eine gute Signalwirkung und einfache Verlegbarkeit.

Geotechnik • Leitungsbau • Innovation • Geokunststoffe • Schutzwirkung • Verbundprodukt

GeotechnIk 12 Höherer Überströmungswiderstand von Deichen

und Ufern durch Sicherungen gegen Nage- und Wühltiere

Michael ArndtDie Zunahme des Bestands von Bibern in Deutschland erfordert Sicherungen von Deich- und Uferböschungen gegen Schäden durch Nage- und Wühltiere. Sicherungen mit korrosionsbe-ständigen polymerummantelten Stahldrahtgeflechten haben zusätzliche positive Effekte. Dieser Beitrag behandelt insbeson-dere die Verbesserung des Überströmungsverhaltens durch Er-höhung der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und hy-draulische Beanspruchungen und spricht relevante Regelwerke und die aktuelle Ausschreibungspraxis an. Sanierungs- und Neubauprojekte verdeutlichen zudem die volkswirtschaftliche Bedeutung des Themas.

Geotechnik • Hochwasserschutz • Neubau • Sanierung • Nage- und Wühltierschutz

GeotechnIk und enerGIe 19 Monitoring von Erdwärmesondenfeldern –

Warum muss das sein? Sandra Pester, Holger Jensen, Martin Duddek

und Robert SchönerDer niedersächsische Änderungsentwurf des Leitfadens Erd-wärmenutzung behandelt erstmalig in Deutschland detailliert die Antragsunterlagen und das Monitoring von Erdwärmeson-denfeldern. Lesen Sie, welche Anforderungen an das Monito-ring gestellt werden und warum sich dieses auch für den Anla-genbetreiber lohnt.

Geotechnik • Energie • Geothermie • Monitoring • Umwelt • Betrieb • Effizienz

tunnelbAu 21 Analytischer Ansatz zur Bestimmung

der Gripperverspannkraft für den Tunnelvortrieb mit einer Gripper-TBM

Jürgen Schmitt und Wahid KhadrDie Gripperverspannkraft ist ein wichtiger Parameter zur Entscheidung über den Einsatz einer Gripper-TBM für einen Tunnelvortrieb im Festgestein. Dieser Artikel stellt einen neuen Berechnungsansatz zur vereinfachten Abschätzung der Gripperverspannkraft mit wenigen Eingangsparametern vor.

Tunnelbau • Vortrieb • TBM • Gripper • Berechnungsverfahren • Datenanalyse

berGbAu und tunnelbAu 26 Streckenvortriebe in kleinen Querschnitten –

konventionell und maschinell mit TSM Andreas Mozar

Im Berg- und im Tunnelbau erfordern Streckenvortriebe in klei-nen Querschnitten dafür geeignete Auffahrungsmethoden und Maschinentechnik. Dieser Artikel befasst sich mit Auswahlkri-terien für konventionelle Auffahrung sowie maschinelle Auf-fahrung mit TSM und gibt eine Übersicht im Markt verfügbarer Maschinentechnik.

Bergbau • Tunnelbau • Vortrieb • Maschinen • Zulieferer berGbAu 34 Erfahrungen mit faserbewehrtem Spritzbeton im

kasachischen Chromerzbergbau – eine Bestandsaufnahme

Olaf Schmidt und Eduard DornIm Bergwerk Donskoy GOK in Chromtau, Kasachstan, fährt die TOO Schachtbau Kasachstan, eine gemeinsame Tochter der deutschen Unternehmen Schachtbau Nordhausen GmbH und Thyssen Schachtbau GmbH eine Strecke in schwieriger Geologie und mit kleinem Querschnitt in NÖT auf. Außer dem Einsatz geeigneter Maschinentechnik trägt insbesondere der

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 www.georesources.net Inhaltsverzeichnis

4 Inhalt

berGbAu 53 Steinkohlenbergbau:

Die RAG ist und bleibt aktiv Hans-Ulrich Tschätsch

Noch knapp ein Jahr wird auf den verbliebenen zwei Schachtanlagen der RAG Steinkohle gefördert werden. Wenn Ende 2018 auch die beiden letzten Zechen Prosper-Haniel in Bottrop und Anthrazit Ibbenbüren die Förderung einstellen werden, wird es trotzdem immer noch genügend Arbeit für einen Teil der Belegschaft geben.

Bergbau • Steinkohle • Wassermanagement • Strukturwandel

buchbesprechunG und produktmeldunG 56 Einfach machen GeoResources Team

Der Titel des Buchs sprach uns an: Einfach machen. Unsere Neugier war geweckt und wurde nicht enttäuscht. Die „verrückte Firmengeschichte“ von Mobiheat inspiriert zum kreativen Tun. Und die mobilen Heizungen von Mobiheat können für Ihre Bau- und Bergbauprojekte interessant sein.

Buchbesprechung • Deutschland • Kreativität • Unternehmenskultur • Mobile Heizungen

JAhresvorschAu 58 GeoResources Zeitschrift und Journal Termin- und Themenplan 2018

GeoResources Zeitschrift / Journal3. Jahrgang, Fachzeitschrift für Bergbau, Tunnelbau, Geotechnik und EquipmentErscheinungsdatum: 28.01.2018ISSN | Digital 2364-0278 • Druck 2364-8414Erscheinungsweise:GeoResources erscheint mit 4 Ausgaben pro Jahr in deutscher ( GeoResources Zeitschrift) und 4 Ausgaben in englischer Sprache (GeoResources Journal) als Online-Ausgaben (www.georesources.net). Zusätzlich erscheinen Zeitschrift und Journal in angepasster Auflagenhöhe in gedruckter Form. Bei Interesse an gedruckten Exemplaren setzen Sie sich bitte mit uns in Verbindung, um weitere Informationen zu erhalten ([email protected]).Bezugspreis:Online kostenfrei, Printausgaben 100 €/a je Sprache, deutsch und englisch kombiniert 150 €/a, Studenten 50 % Rabatt, incl. Porto, Verpackung und dt. Steuern.Chefredaktion: Dr.-Ing. M.A. Katrin Brummermann Mobil: +49 151 70 888 162 E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Manfred KönigMobil: +49 172 244 16 16 E-Mail: [email protected]

Media und Anzeigen: E-Mail: [email protected] Tel.: +49 2841 60 789 67 Herstellung/Layout/DTP: Herbert StimperE-Mail: [email protected] KlickE-Mail: [email protected]:Kiess und Makossa Mediengruppe GmbH, Gelsenkirchen Herausgeber:GeoResources Portal Manfred KönigOleanderweg 1247228 DuisburgMobil: +49 172 244 1616 Tel.: +49 2841 60 789 67 E-Mail: [email protected] Copyright:Alle Rechte vorbehalten ©GeoResources Portal, Duisburg, www.georesources.net Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne die Genehmigung des Copyrightinhabers in irgendeiner Form, durch Fotokopie, Mikrofilm oder andere Verfahren, reproduziert oder in eine von Maschinen oder Datenverarbeitungsanlagen verwendbare Form gebracht und genutzt werden. Aus

genommen sind Wissenschaft und nichtkommerzieller Unterricht. Eine Anzeige der Nutzung ist erwünscht. Die Inhalte der eingereichten Manuskripte bleiben im Eigentum der Autoren (Verfasser), solange die Einreichung unentgeltlich erfolgte. Die inhaltliche Verantwortung für mit Namen gekennzeichnete Beiträge und gelieferte Fotos und Grafiken übernimmt der Verfasser.Titelbild: Die HAZEMAG & EPR GmbH ist ein hoch spezialisierter Technologiepartner der globalen Bergbauindustrie. HAZEMAG bietet seit geraumer Zeit technisch erprobte, effiziente Lösungen für eine Vielzahl bergbaurelevanter Aufgabenstellungen an. Die weltweit anerkannte Produktpalette von HAZEMAG wird nun erweitert durch die Produkte der Deilmann-Haniel Mining Systems GmbH in den Bereichen der Bohr-, Lade- und Schachtteuftechnik. Dadurch lassen sich noch detailliertere Systemlösungen für die Gewinnung, den Streckenvortrieb und Schachtteufarbeiten für den Markt realisieren. Ein Ansprechpartner, ein kompetenter Partner – HAZEMAG & EPR GmbH.

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Impressum

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berGbAu 44 Die Wirtschaft mineralischer Rohstoffe in 2017 aus

australischer Sicht – Teil 2 Frank Leschhorn

Der zweiteilige Artikel gibt einen Überblick über die globalen Märkte für mineralische Rohstoffe, einschließlich der wichtigsten Einflussgrößen, der Vorräte und Produktionsmengen, der relevanten Anbieterländer sowie der wirtschaftlichen Realitäten, und der Einflüsse von Produktqualitäten, geopolitischen Zusammenhängen und zukünftigen Entwicklungen. Dieser Teil 2 behandelt die Rohstoffe Stahl und Eisenerz, Metalle, Technologierohstoffe, Steinsalz und Kali, Phosphate sowie Natururan. Weitere Themen sind die Entwicklungen von Produktivität, Kosten, Marktpreisen und ein Blick auf exotische Bergbauaktivitäten.

Bergbau • Mineralische Rohstoffe • Rohstoffmärkte • Australien • China • Deutschland • Globale Entwicklungen • Marktteilnehmer • Technologien

auf eIn Wort 5

Melchers: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Deutscher Steinkohlenbergbau – It‘s not over, when it‘s over www.georesources.net

Mit der im Jahr 2007 getroffenen Entscheidung über die Beendigung des subventionierten deutschen Steinkohlenbergbaus am Ende des

Jahres 2018 rückt die Frage nach der Perspektive für den Mittel- und Langfristzeitraum und letztendlich für die „Ewigkeit“ in den Steinkohlenrevieren an Ruhr, Saar und in Ibbenbüren in den Fokus der Öffentlich-keit. Damit mussten insbesondere Lösungen für die Finanzierung der Ewigkeitsaufgaben, also die Gruben-wasserhaltung, die Polderwassermaßnahmen und die Grundwasserreinigung, gefunden werden.

Eine wesentliche Antwort bestand seinerzeit in der Gründung der RAG-Stiftung, deren Aufgabe im Auf-bau eines Stiftungsvermögens besteht, dessen Erträge die Kosten der Ewigkeitsaufgaben dauerhaft decken.

Wissenserhalt und AusbildungNach der Gründung der RAG-Stiftung im Jahr 2007 schlossen sich Überlegungen zur Organisation des Er-halts des bergbaulichen Wissens und zur Ausbildung der in der Zukunft benötigten Fachleute an. Der Auf-bau eines neuen Studiengangs wurde von der RAG-Stiftung durch die Finanzierung einer Stiftungspro-fessur unterstützt, deren Stelleninhaber der Verfasser dieses Beitrags ist.

Zum Sommersemester 2013 ging an der Technischen Hochschule Georg Agricola (THGA) in Bochum der berufsbegleitende Masterstudiengang „Geoingenieur-wesen und Nachbergbau“ mit 25 Studierenden an den Start. Nach fast fünf Jahren kann eine erfolgreiche Bi-lanz gezogen werden. Es haben bereits zehn Absolven-ten mit Masterabschluss die Hochschule verlassen und ihren Platz im Berufsleben gefunden. Die aktive Studie-rendenschaft umfasst aktuell etwa 70 Personen.

Gründung eines ForschungszentrumsParallel zur Entwicklung des Studiengangs wurde das Forschungszentrum Nachbergbau an der THGA unter der wissenschaftlichen Leitung des Verfassers konzipiert und im Jahr 2015 offiziell ins Leben gerufen. Die Auf-gaben des Forschungszentrums bestehen in der wissen-schaftlichen Begleitung aller Prozesse, die mit der Ein-stellung der Steinkohlenproduktion verbunden sind. Es erarbeitet die wissenschaftlichen Grundlagen für einen nachhaltigen Grubenwasseranstieg in den Revieren an Ruhr, Saar und in Ibbenbüren.

Aktuell steht in zahlreichen Projekten das Thema „Nachbergbau“ hinsichtlich der Ermittlung von Grund-lageninformationen und zur Erreichung eines fundier-ten System- und Prozessverständnisses im Fokus. Das Forschungszentrum versteht sich darüber hinaus als zentrale Wissensmanagement- und Transfereinrichtung zu allen Fragen des Nachbergbaus.

GrubenwasseranstiegeVon zentraler Bedeutung ist die wissenschaftliche Aus-einandersetzung mit allen Fragen, die sich zum Anstieg

Im Jahr 2018 endet der subventionierte deutsche Steinkohlenbergbau. Der Lebenszyklus der Bergwerke endet aber noch lange nicht – auch der Nachbergbau gehört dazu. Der Erhalt und die Nutzung des bergbaulichen Wissens sind eine große Herausforderung – für laufende und zukünftige neue Bergbauaktivitäten in Deutschland und international sowie für die Bewältigung der Bergbaufolgen in Nordrhein-Westfalen und im Saarland.

Bergbau • Steinkohle • Wissen • Ausbildung • Ökologie • Ökonomie • Akzeptanz • Zukunftstechnologie

Deutscher Steinkohlenbergbau – It‘s not over, when it‘s overProf. Dr. Christian Melchers, Wissenschaftlicher Leiter, Forschungszentrum Nachbergbau, THGA, Bochum, Deutschland

6 auf eIn Wort

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Melchers:www.georesources.net Deutscher Steinkohlenbergbau – It‘s not over, when it‘s over

Weitblick gefordert

Der bergbauliche Lebenszyklus beginnt mit der Ex-ploration und setzt sich in die Produktionsphase fort (s. Bild). Im Anschluss an die Phase der Stilllegung folgt die des Nachbergbaus, im allgemeinen die längste Phase im Lebenszyklus eines Bergwerks. Nach unserer festen Überzeugung muss die Planung des Nachbergbaus be-reits in der Explorationsphase „gedacht werden“:

▶ Zum einen als Grundlage für einen nachhaltigen Umgang mit den Bergbaufolgen und zwar sowohl unter ökologischen als auch unter ökonomischen Gesichtspunkten.

▶ Zum anderen für die dringend benötigte Akzep-tanz laufender und zukünftiger Bergbauaktivitäten in Deutschland und international, die zur Umset-zung der Zukunftstechnologien von besonderer Bedeutung ist.

Beides lässt sich unter dem Leitgedanken „It's not over, when it's over“ subsumieren. Für die Bewältigung der Bergbaufolgen in den deutschen Steinkohlenrevieren, im Bergbau zur Gewinnung anderer für unseren Le-bensstandard unverzichtbarer Rohstoffe und in der Bergbauzuliefererindustrie wird in Deutschland auch in Zukunft mehr moderner „Bergbau betrieben“, als man vordergründig denken könnte.

In diesem Sinne ein herzliches Glückauf

Ihr Christian Melchers

Prof. Dr. rer. nat. Christian Melchersist Wissenschaftlicher Leiter des Forschungszentrums Nachbergbau an der Technischen Hochschule Georg Agricola (THGA) in Bochum, Deutschland.

Kontakt: [email protected]

von Grubenwässern in den stillgelegten Bergwerken und zu den Prozessen stellen, die in den sich bildenden Wasserkörpern ablaufen. In enger Zusammenarbeit mit der RAG AG wird ein sondengestütztes untertägiges Monitoring des Grubenwasseranstiegs in einem ver-wahrten Bergwerk betrieben. In diesem Kontext wer-den auch die Wasserlösestollen im südlichen Ruhrrevier hinsichtlich ihrer hydraulischen Wirkungsweise und ihrer Risikopotenziale untersucht.

Aber auch an der Tagesoberfläche stellen sich im Zusammenhang mit den Ewigkeitsaufgaben zahlreiche Fragen. Welche Auswirkungen haben die Grubenwas-seranstiege an der Tagesoberfläche? Wie verhalten sich die Polderflächen bei extremen Wetterereignissen und welchen Beitrag zur Visualisierung der ablaufenden Prozesse können die verschiedenen Monitoringverfah-ren leisten? Von besonderem Interesse sind in diesem Zusammenhang innovative Monitoringverfahren, zu denen GNSS-unabhängige Positions- und Tracking-instrumente ebenso zählen wie die Sensoren der Senti-nel-Satelliten, die zum europäischen Erdbeobachtungs-programm gehören.

GeotechnIk und ProduktvorstellunG 7

Gose, Ahlers und Schröder: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017DuoLiner HGS – ein innovatives Schutzsystem für den Erdkabel- und allgemeinen Leitungsbau www.georesources.net

1 Einführung

Aus dem konventionellen Graben- und Rohrleitungs-bau sind Schutzsysteme zur Signalwirkung und zur Verbesserung der mechanischen Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Angriffen bekannt und entsprechen dem Stand der Technik. Gleichzeitig wird in den öffent-lichen Medien tagtäglich über Schadensfälle berichtet, die durch Leitungsbeschädigungen im Rahmen von Erdarbeiten durch Baumaschinen verursacht werden. So wird gemäß Angabe der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft jährlich von ca. 80.000 durch Bauma-schinen verursachten Schadensfällen in Deutschland ausgegangen [1]. Diese Tatsache erhält vor dem Hin-tergrund des geplanten massiven Aus- und Neubaus der Netzinfrastruktur von erdverlegten Hoch- und Höchstspannungsleitungen sowohl in Deutschland als auch im weiteren Europa zusätzliche Brisanz.

Zeitgemäße, innovative Schutzeinrichtungen ober-halb der Leitungstrassen werden im Grabenprofil be-nötigt, um sowohl Beschädigungen der Leitungen als auch Gefahren für Menschenleben, Geräte und Um-gebung sicher auszuschließen. Bereits zum jetzigen Zeitpunkt zeichnet sich durch praxisnahe Versuche ab, dass die bisherigen bekannten Systeme die benötigte Schutzwirkung nicht ausreichend sicherstellen können.

2 Stand der TechnikDer grundsätzliche Aufbau eines Grabenquerschnitts von Hoch- und Höchstspannungstrassen ist im Bild 1 dargestellt. Entsprechend der Anordnung der einzel-nen Elemente im Bild 1 besteht zwischen dem Hori-zont des Schutzsystems und des Rohrscheitels ein Ab-stand von in der Regel ca. 0,3 bis 0,5 m. Verfügt das eingesetzte Schutzsystem über keine ausreichende me-chanische Schutzwirkung und wird die Signalwirkung des Warnbands durch den Geräteführer nicht wahrge-nommen, können bei späteren Erdbaumaßnahmen, in Abhängigkeit der eingesetzten Maschinentechnik und der Schaufelgeometrie, die darunter liegenden Leer-rohre bzw. Leitungen mit nur einer Schaufelbewegung beschädigt werden.

Darüber hinaus dürfen die eingesetzten Schutzele-mente nicht den Bodenwasserhaushalt nennenswert verändern und somit beispielsweise eine forst- oder landwirtschaftliche Folgenutzung beeinflussen – z. B.

Baumaschinen verursachen bei Erdarbeiten häufig Leitungsbeschädigungen. Übliche im Graben- und Rohrleitungsbau verwendete Schutzsysteme zeigten in einem Feldversuch Entwicklungs- und Verbesserungspotenzial. Die Weiterentwicklung einer Sandschutzbahn aus dem Deponiebau zu einer innovativen hydraulisch gebundenen Schutzbahn bietet eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit, eine gute Signalwirkung und einfache Verlegbarkeit.

Geotechnik • Leitungsbau • Innovation • Geokunststoffe • Schutzwirkung • Verbundprodukt

DuoLiner HGS – ein innovatives Schutzsystem für den Erdkabel- und allgemeinen LeitungsbauDipl.-Ing. Nico Gose, upi UmweltProjekt Ingenieurgesellschaft mbH, Stendal, DeutschlandProf. Dr.-Ing. Ulrike Ahlers, Fachbereich Wasser, Umwelt, Bau und Sicherheit, Hochschule Magdeburg-Stendal, DeutschlandDr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH, Krefeld, Deutschland

DuoLiner HGS - Das innovative Schutzsystem

Bild 1: Grundsätzlicher Aufbau eines GrabenquerschnittsQuelle: upi

1: Auflager aus Bettungsmaterial

2: Erdkabelstrang mit Leerrohr

3: Bettungshorizont mit einer Gesamtmächtigkeit von ca. 0,70 m

4: Schutzsystem mit Warnband

5: Wiederverfüllung bis zur Geländeoberkante (GOK) mit anstehendem Boden)

durch Schaffung von Stauhorizonten oberhalb der Schutzlagen. Geeignete mineralische Bettungsmateri-alien unterhalb der Schutzsysteme verfügen über hohe Wärmeleitfähigkeitseigenschaften. Damit sind sie in der Lage, die vorhandene Wärme im Erdreich von den Stromleitungen abzuleiten und eine dauerhafte Über-tragungsleistung mit hohem Wirkungsgrad sicherzu-stellen. Der gravitative Wassertransport im Bodenkör-per – vorrangig niederschlagsinduziert – bis in den

8 GeotechnIk und ProduktvorstellunG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Gose, Ahlers und Schröder:www.georesources.net DuoLiner HGS – ein innovatives Schutzsystem für den Erdkabel- und allgemeinen Leitungsbau

Bild 3: DuoLiner HGS – Schema für den technischen LösungsansatzQuelle: G quadrat

gen Großprojekten zur Erdverlegung von Hoch- und Höchstspannungsleitungen hat das Unternehmen G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH, Krefeld, dazu veranlasst, eine Vielzahl von in Deutschland ver-wendeten Kabelschutzsystemen unter praxisnahen Be-dingungen in einem Feldversuch zu untersuchen. Hier-zu wurde eine Anordnung aus mehreren Testfeldern entworfen, die Testfelder anschließend ausgehoben, mit Demonstrator-Leerrohren sowie darüber mit Ka-belschutzsystem-Mustern versehen und abschließend wieder mit Erdreich überbaut. Mit dem Schaufelaus-leger eines branchenüblichen Kleinbaggers mit einem Gewicht von ca. 4 t und vergleichsweiser geringer Löf-felausbrechkraft wurden daraufhin in den jeweiligen Testfeldern Grabungsversuche unternommen, um die grundsätzliche mechanische Widerstandsfähigkeit und die optische Wahrnehmung der einzelnen Kabel-schutzsysteme beim Ausbau aufzuzeigen. Die hierbei gewonnenen Ergebnisse sind differenziert zu betrach-ten (Bild 2, Tabelle 1). Sie zeigen aber eindeutig, dass für geeignete Systeme in diesem Anwendungsbereich erhebliches Verbesserungs- und Entwicklungspotenzial besteht.

3 Technischer LösungsansatzPotenzielle Ansätze für optimierte Schutzlagen sind u. a. im Deponiebau zu finden. Zum Schutz einer Kon-vektionssperre als Abdichtungselement werden u. a. so-genannte „Sandschutzmatten“ eingesetzt. Hierbei han-delt es sich um geotextile Verbundstoffe: zwischen einer oberen und unteren Gewebelage befindet sich eine Fül-lung aus trockenen mineralischen Zuschlagsstoffen.

Die durch G quadrat produzierte und vertriebe-ne Sandmatte „DuoLiner MDDS“ findet hierbei seit Jahren bei Deponiebaumaßnahmen erfolgreich An-wendung. Die Abkürzung MDDS steht für minerali-sche Deponie-Dichtungs-Schutzbahn. Kundenspezi-fisch können diese Schutzbahnen (Bahnendicke i. M. 20 mm) mit Breiten von bis zu 2,20 m und Längen von maximal 80 m gefertigt werden.

Aufbauend auf dem Konzept „DuoLiner MDDS“ entwickelte das Unternehmen G quadrat mit seinen Partnern – u. a. Hochschule Magdeburg-Stendal und

Bild 2: Feldversuch zur Wirksamkeit unterschiedlicher Kabelschutzsysteme A bis D – Zustandsaufnahme nach AusbauQuelle: G Quadrat/upi

Tabelle 1: Matrix zur Bewertung der getesteten Kabelschutzsysteme

Kriterium Kabelschutzsystem

Gehwegplatten KDB PE-Platten Geogitter

Verlegeaufwand – + – +

optische Warnwirkung

– 0 + –

mechanische Schutzwirkung

+ – – –

hydraulische Barrierewirkung

0 – 0 +

A: Gehwegplatten

B: Kunststoffdichtungsbahnen (KDB)

Bettungshorizont darf durch die verwendeten Schutz-systeme nicht behindert werden, da eine regelmäßige Wieder- bzw. Rückbefeuchtung der Leitungsbettung die Wärmeleitfähigkeitsfunktion begünstigt.

Der zu erwartende Bedarf an geeigneten Kabel-schutzsystemen im Zusammenhang mit den zukünfti-

C: PE-Platten

D: Geogitter

GeotechnIk und ProduktvorstellunG 9

Gose, Ahlers und Schröder: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017DuoLiner HGS – ein innovatives Schutzsystem für den Erdkabel- und allgemeinen Leitungsbau www.georesources.net

upi UmweltProjekt Ingenieurgesellschaft mbH, Sten-dal – das System weiter – u. a. durch die Zudosierung geeigneter Zusatzstoffe (z. B. verschiedener Bindemit-tel) zur Sandfüllung. Die Bezeichnung des durch die Modifikation entstandenen neuen Schutzelements lau-tet „DuoLiner HGS“ (Bild 3). Die Abkürzung HGS steht für hydraulisch gebundene Schutzbahn.

Durch die Festigkeitsentwicklung des Gemischs im Matteninneren unter Verbrauch der Eigenfeuchte aus dem angrenzenden Erdreich in Kombination mit der Zugbandwirkung des umgebenden Gewebes entsteht ein kompaktes Schutzelement gegenüber Beanspru-chungen in Zug- und Druckrichtung.

4 Hydraulisch gebundene Schutzbahn

4.1 Mechanische WiderstandsfähigkeitDie Festigkeitsentwicklung der neuen hydraulisch gebundenen Schutzbahn wurde an Mattenmustern mit den Abmessungen 300 mm x 300 mm in Labor-lysimetern nachgebildet (Bilder 4-A und 4-B). Die Versuchsdauer unter realitätsnaher Niederschlagssi-mulation auf den Lysimeterkörper betrug 28 Tage. Lysimeter sind praxiserprobte Untersuchungsgeräte in der Bodenkunde, Umweltforschung und Land-wirtschaft zur Ermittlung von Bodenwasserhaushalts-größen (Versickerungsrate, Verdunstung). Im vorlie-genden Fall wurden in mehreren Versuchsreihen die Mattenmuster in kleinmaßstäbliche Laborlysimeter (Innendurchmesser 60 cm, Gefäßhöhe 50 cm) einge-baut. Die zum Abbinden benötigte Feuchtigkeit bezog das Gemisch im Matteninneren nicht nur durch die Niederschlagssimulation sondern auch anteilig durch den Verbrauch der Feuchtigkeit des umgebenden Verfüllbaustoffs, eines Sand-Schluff-Gemischs. Ent-scheidende Veränderungen des Wassergehalts im Ver-füllbaustoff zwischen dem Versuchsbeginn und dem Versuchsende, wie Staunässe oberhalb der Mattenmus-ter oder Austrocknungszonen unterhalb der Matten, wurden jedoch nicht festgestellt.

Nach Ausbau der Mattenmuster aus den Lysime-tern wurde die Biegezugfestigkeit der Probekörper, in Anlehnung an den Anhang F der DIN EN 1339 [2]untersucht (Bild 4-C). Die Startbelastung betrug bei jedem Einzelversuch 10 N. Im weiteren Verlauf wurden die Versuche unter einer konstanten Laststeigerung von 2 N/s bis zum Materialbruch bzw. zum Versuchsab-bruch gefahren.

Im Ergebnis ist festzustellen, dass eine signifikante Festigkeitserhöhung unter Verbrauch von Bodenfeuch-te und infiltrierenden Niederschlägen in den Boden-körper für die untersuchten Mattenmuster visuell und messtechnisch darstellbar ist. Darüber hinaus war zu beobachten, dass nach Erreichung des Bruchzustands des verfestigten Gemischs im Matteninneren dem um-gebenden Gewebe eine Resttragfähigkeit zugeordnet werden kann. Die Zementsteinmatrix hat sich zum Teil mit dem Gewebe verbunden und somit eine Zugband-wirkung erzielt (Bild 4-D).

Bild 4: Laboruntersuchungen zur Festigkeitsentwicklung des Schutzelements DuoLiner HGSQuelle: HS Magdeburg-Stendal/ upi

A: Schema Lysimeter

B: Ausbau Mattenmuster

Ausgehend von den Abmessungen der HGS-Bah-nen mit Breiten bis 2,20 m und Längen bis 80 m ist eine erhöhte mechanische Widerstandswirkung ins-besondere bei punktuellen lokalen Beanspruchungen wie bei typischen Grabungsarbeiten mit maschineller Gerätetechnik im Tiefbaubereich gegeben. So trägt nicht nur die Festigkeitsentwicklung des Gemischs im Matteninneren in Kombination mit der Zugbandwir-kung des umgebenden Gewebes zur Verbesserung der Schutzwirkung bei. Zusätzlich entwickelt eine verlegte und ausgehärtete HGS-Bahn durch die Einspannung der gesamten Matte im angrenzenden Erdreich einen spürbaren Widerstand, der bei Tiefbauarbeiten nicht unbemerkt bleiben kann.

4.2 Visuelle SchutzwirkungEin konventionelles Warnband („Flatterband“) gewähr-leistet oftmals nur bei einer Handschachtung eine ent-sprechende Signalwirkung. Fehlen die Information über verlaufende Leitungen am Einsatzort und somit eine Sensibilisierung der Mitarbeiter vor Ort wird bei Gra-bungsarbeiten mit entsprechender Maschinentechnik

Bild 5: Gewebemuster DuoLiner HGS in SignalfarbeQuelle: G quadrat

C: Prüfung der Biegezugfestigkeit

D: Verbund zwischen Zementsteinmatrix und Gewebe

10 GeotechnIk und ProduktvorstellunG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Gose, Ahlers und Schröder:www.georesources.net DuoLiner HGS – ein innovatives Schutzsystem für den Erdkabel- und allgemeinen Leitungsbau

Bild 6: Verlegung von DuoLiner HGS-Matten – Schemazeichnung (A) und Foto im Baufeld (B)Quelle: G quadrat

das ausgegrabene und dann verschmutzte Warnband nicht in jedem Fall wahrgenommen.

Für die HGS-Bahn kann Gewebe in projektspe-zifisch festgelegten Signalfarben verwendet und auch mit weiteren Warnhinweisen versehen werden. Hier-für werden bereits beim Herstellen des Textils entspre-chend farbige Fasern bzw. Garne verwendet (Bild 5). Verglichen mit einem schmalen Warnband stellt eine großflächig farbige HGS-Bahn den optisch besser er-kennbaren und dauerhafteren Warnhinweis dar.

4.3 Projektspezifische Anpassungs-fähigkeit

Projektspezifisch können im Hinblick auf die zu er-bringende Schutzwirkung und die Standortbedingun-gen am Einsatzort sowohl die Rezeptur des Gemischs im Matteninneren als auch das verwendete Gewebe angepasst werden. Auf diese Weise kann ein auf die konkreten Anforderungen zugeschnittenes Schutz-element konzipiert und produziert werden. Folgende Variati-onsmöglichkeiten sind hierbei grundsätzlich gegeben:

▶ Gemisch im Matteninneren ▷ Variation der Korngröße (dk,max ≤ 4 mm) ▷ Variation des Bindemittelanteils ▷ Variation der Bindemittelart und -güte ▷ Im Bedarfsfall Zudosierung weiterer Additive, Zusatzmittel oder -stoffe

▶ Doppelabstandsgewebe ▷ Verwendung von beschichtetem oder unbe-schichtetem Gewebe

▷ Variation der Gewebefarbe ▷ Zusätzliche Zugkraftverstärkung durch Verwen-dung zugfester und hochzugfester Fäden und Garne

4.4 BauverfahrenstechnikDuoLiner HGS-Bahnen werden als Rollenware und durch eine Folienabdeckung witterungsgeschützt auf die Baustelle geliefert. Das Verlegen bzw. das Ausrollen der zu diesem Zeitpunkt noch flexiblen Bahnen erfolgt

mit konventioneller Gerätetechnik einfach und schnell (Bild 6). Eine zusätzliche Windsicherung, wie sie bei anderen Geotextilien, wie Geogittern, Kunststoff-dichtungsbahnen und PE-Platten, in der Einbauphase erforderlich ist, entfällt aufgrund des höheren Eigen-gewichts der Bahnen. Unter Vorhaltung und Einsatz entsprechender Gerätetechnik auf der Baustelle ist die Verlegung von DuoLiner HGS-Bahnen im Graben möglich, ohne dass Arbeitskräfte im Graben anwesend sein müssen. Der Verlegeaufwand (Zeit-, Personal- und Gerätebedarf ) ist somit gering. Dieser Aspekt ist insbe-sondere vor dem Hintergrund der Dimension geplan-ter kilometerlanger Linienbaustellen zur Errichtung der Hoch- und Höchstspannungstrassen von wirtschaftli-chem Interesse.

5 Zusammenfassendes FazitDuoLiner HGS-Bahnen stellen ein einfaches und wirksames Schutzsystem für erdkabelverlegte Leitun-gen dar, das den hohen Sicherungsanforderungen für unterirdisch verlegte Hoch- und Höchstspannungs-kabel gerecht wird. Durch die Festigkeitsentwicklung des Gemischs im Matteninneren in Kombination mit der Zugbandwirkung des umgebenden Gewebes stellt die innovative Bahn ein kompaktes Schutzelement ge-genüber Beanspruchungen in Zug- und Druckrichtung dar, dessen Aufbau und Zusammensetzung je nach An-wendungszweck vielseitig modifizierbar sind. Weitere Vorteile sind in der visuellen Warnfunktion des ver-wendeten Gewebes, das nach Kundenwunsch variabel gestaltet werden kann, sowie im geringen Verlegeauf-wand, der einen zügigen Baufortschritt gewährleistet, zu sehen.

6 Quellenverzeichnis[1] Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft BG BAU:

Schutzmaßnahmen bei Erdarbeiten in der Nähe erdver-legter Kabel und Rohrleitungen. DGUV-Information 203-017, Stand 09/ 2010

[2] DIN EN 1339:2003 „Platten aus Beton“, Anhang F „Messung von Biegezugfestigkeit und Bruchlast“

GeotechnIk und ProduktvorstellunG

Prof. Dr.-Ing. Ulrike AhlersFachbereich Wasser, Umwelt, Bau und Sicherheit; Lehrgebiet BaustoffkundeHochschule Magdeburg-Stendal in Magdeburg, Deutschland


Dipl.-Ing. Nico Goseupi UmweltProjekt Ingenieurgesellschaft mbH in Stendal, Deutschland


Dr.-Ing. Jan SchröderG quadrat Geokunststoff-gesellschaft mbH in Krefeld, Deutschland.


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GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Arndt:www.georesources.net Höherer Überströmungs widerstand von Deichen und Ufern durch Sicherungen gegen Nage- und Wühltiere

1 EinleitungEine vollflächig intakte und gut verwurzelte Grasnarbe bietet auch ohne eine zusätzliche Sicherung ausreichen-de Schutzwirkung gegen Überströmungsvorgänge mit leichten bis mittleren Belastungen von vergleichsweise kurzer Dauer. Ist die Grasnarbe aber beschädigt, kön-nen diese Schadstellen Initialpunkte für einsetzende Erosionsvorgänge sein, die zu einem Gesamtversagen der Böschung führen [1]. Schäden an der Grasnarbe können unterschiedliche Ursachen haben:

▶ Öffnungen der Grasnarbe durch Zugänge zu Tun-neln, Burgen und Bauen von Wühltieren, wie Bibern, Nutrias, Kaninchen und Dachsen, sowie damit verbundene sackungs- und einsturzverursa-chende Hohlräume [2]

▶ Oberflächennahe Abschälungen der Grasnarbe durch Wildschweine [3]

▶ Durchtritte der Grasnarbe bei feuchter Witterung durch schwere Weidetiere wie Rinder [4]

▶ Behinderung des Wurzelwachstums durch Wild-wechselpfade, insbesondere in steilen Böschungsbe-reichen [5]

▶ Massive Schäden an der Grasnarbe durch Eisgang, beispielsweise regelmäßig im Bereich der Oder [6]

Biber und andere – zum Teil geschützte – Wühltiere leisten einen großen Beitrag bei der Renaturierung von Gewässern. Liegen deren Bauten aber im Bereich von Deichanlagen oder Uferböschungen in exponierter Lage, kommt es regelmäßig zu Interessenskonflikten zwischen dem Tierschutz im Hinblick auf die Ansied-lung geschützter Tierarten und dem Schutz von Mensch und Infrastruktur im Hinblick auf die Funktionsfähig-keit der Deiche [7]. Die Folgen eines Deichversagens sind je nach Lage unterschiedlich zu bewerten. So ist ein Bruch der Deichlinie mit Flutung vorwiegend land-wirtschaftlich genutzter Flächen anders zu bewerten als ein Bruch mit Flutung von städtischen Siedlungen oder Gebieten mit vorwiegend industrieller Nutzung. Die Universität Dresden hat neben vielen weiteren Faktoren zur Bewertung von Bestandsdeichen auch diesen Aspekt in einer Datenbank berücksichtigt, die einer Gefahren-klassifizierung von Deichabschnitten dient [8].

Die Population von Bibern und anderen Wühltie-ren nimmt ständig zu. Der Deutsche Jagdverband be-zieht sich in einer Stellungnahme aus dem März 2017 auf Zahlen, die die Biberbestände von 2006 mit 2015

Die Zunahme des Bestands von Bibern in Deutschland erfordert Sicherungen von Deich- und Uferböschungen gegen Schäden durch Nage- und Wühltiere. Sicherungen mit korrosionsbeständigen polymerummantelten Stahldrahtgeflechten haben zusätzliche positive Effekte. Dieser Beitrag behandelt insbesondere die Verbesserung des Überströmungsverhaltens durch Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und hydraulische Beanspruchungen und spricht relevante Regelwerke und die aktuelle Ausschreibungspraxis an. Sanierungs- und Neubauprojekte verdeutlichen zudem die volkswirtschaftliche Bedeutung des Themas.

Geotechnik • Hochwasserschutz • Neubau • Sanierung • Nage- und Wühltierschutz

Höherer Überströmungswiderstand von Deichen und Ufern durch Sicherungen gegen Nage- und WühltiereDipl.-Ing. Michael Arndt, Maccaferri Deutschland GmbH, Berlin, Deutschland

vergleichen, und bescheinigt bundesweit einen Zu-wachs von 14 bis 27 %. Spitzenreiter im Zuwachs ist Brandenburg [9]. Deutschlandweit wird der Bestand der Biber laut Zeitmagazin aus dem Mai 2017 auf ca. 40.000 Tiere geschätzt [10]. Bayern hat davon nach Angaben der Bayerischen Staatszeitung aus dem Juni 2017 mit ca. 20.000 Exemplaren den größten Anteil und gibt jährlich allein in Bayern rund 800.000 € für die Beseitigung von Biberschäden aus [11].

Clauß hat bereits 2013 Schäden durch Biber an Deichanlagen untersucht [12]. Dazu wurden erstmals robotergeführte Kamerabefahrungen von Biberbauten durchgeführt, die beachtliche Längen und Verzwei-gungsreichtum der Tunnelbauwerke belegen. Während die Biberbauten bei Normalwasserständen vorwiegend die Uferböschungen und Teile des Vorlands betreffen und somit für die Deichanlage in der Regel unkritisch sind, wurden im Rahmen der zurückliegenden Hoch-wasserereignisse auch Bauten und Tunnel unmittelbar im Deichkörper beobachtet [13].

Die beschriebenen Schäden können erheblich redu-ziert werden. Systeme aus polymerummantelten Stahl-drahtgeflechten zur Sicherung von Ufern, Dämmen und Deichen gegen Schäden durch Nage- und Wühltiere wurden bereits in [14] mit allgemeinen Anwendungs-aspekten – insbesondere auch ihrer Korrosionbestän-digkeit – und positiven Anwendungsaspekten in der Bau- und der Nutzungsphase beschrieben (Bild 1). Bei oberflächennaher vollflächiger Verlegung durchwurzelt

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die Vegetation solche – auch Biberschutzvernetzungen – genannten Sicherungssysteme innerhalb kurzer Zeit nach der Installation. Die entstehende Schicht aus Ver-netzung und Wurzelwerk reagiert robuster auf mechani-sche und hydraulische Beanspruchungen und reduziert das Ausspülen von Feinkornanteilen erheblich (Bild 2).

2 Anforderungen an Schutzmaßnahmen gegen Biber

2.1 In DVWK-/DWA-MerkblätternDas noch gültige Merkblatt der DVWK 247/1997 sieht als Schutzmaßnahme gegen Biber und Nutria in erster Linie sogenannte Vertikalsperren vor, die aus geschweißten Wellengittern aus verzinktem Stahl-draht bestehen [15]. Das Merkblatt wird aktuell un-ter der Nummer DWA-M-608 überarbeitet. Teil 1 des Merkblatts, der sich mit Erkennungsmerkmalen und Lebensweisen beschäftigt, ist im August 2017 als DWA-M-608-1 erschienen [16]. Der zweite Teil zur Gestaltung und Sicherung von Ufern, Deichen und Dämmen folgt voraussichtlich 2018.

Die im alten DVWK-Merkblatt beschriebene Ver-tikalsperre, die in geringem Abstand zur Uferböschung mit einer Tiefe von ca. 1,5 m ausgeführt wird, hat sich hinsichtlich der Durchbissfestigkeit als geeignete Maß-nahme gegen Biber bewährt. Stahl ist härter als der Zahnschmelz des Tieres und somit gelingt es dem Bi-ber nicht, die Sperre zu durchbeißen [17].

Die Erfahrungen mit Vertikalsperren aus den zu-rückliegenden 20 Jahren zeigen jedoch wesentliche Schwächen des Konzepts. Der Biber gräbt seinen Tun-nel von der Wasserseite bis zur Vertikalsperre, wird wirksam gestoppt und versucht es an einer benachbar-ten Stelle erneut. Wenn durch Einsturz durchströmter Tunnel Teile der Vertikalsperre freigelegt werden, wer-den sie erhöhter Korrosion in der Wasserwechselzone ausgesetzt [13]. Infolgedessen kann der Biber die Verti-kalsperre übersteigen und dahinter im Vorland in Rich-tung Deichböschung weitergraben [18].

2.2 In AusschreibungenInfolge der in den vergangenen 20 Jahren gewonnenen Erfahrungen haben sich die Anforderungen an Biber-vernetzungen weiterentwickelt. Neben der Forderung nach ausreichend langer Korrosionsbeständigkeit für den Bemessungszeitraum von 100 Jahren und dem in diesem Beitrag schwerpunktmäßig behandelten bes-seren Überströmungsverhalten spielen auch folgende Aspekte eine zunehmend wichtigere Rolle für die Aus-wahl geeigneter Sicherungen:

▶ Nachhaltige und vollflächige Funktionsfähigkeit ▶ Installationsfortschritt [19] ▶ Befahrbarkeit bei Mäharbeiten [20] ▶ Erosionsschutz [21] ▶ Schutz gegen mechanische Beanspruchung ▶ Umweltverträglichkeit [22] ▶ Behutsame Integration in Bestandsbauwerke bei

Identifikation seltener Fauna und Flora [23]

Bild 1: Bibervernetzung mit integrierter WirrgelegelageQuelle: Maccaferri

Bild 2: Armierte Böschungsoberfläche mit durchwurzelter BibervernetzungQuelle: Maccaferri

Folgerichtig werden in aktuellen Ausschreibungen für Bibervernetzungen mittlerweile üblicherweise folgende Nachweise gefordert:

▶ Im Realversuch kein Durchbeißen [18] ▶ Korrosionsschutznachweis für Dauer von 120 Jah-

ren, der zurzeit gemäß Anhang A der DIN EN 10233-3 [24, 25] nur durch eine Polymerummante-lung erbracht werden kann

▶ Befahrbarkeitsnachweis durch Einbaubeschädi-gungstest [20]

▶ Nachweis der erosionsreduzierenden Wirkung [21] ▶ Nachweis, dass Vegetationsentwicklung durch Ver-

netzung nicht behindert wird [26] ▶ Langzeitstudie über nachhaltige Vergrämung von

Wühltieren [27] ▶ Weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Set-

zungen und unplanmäßigen Deformationen ▶ Nachweis über positiven Effekt auf kombinierte

mechanische und hydraulische Belastbarkeit bei Überströmung [28, 29]

3 Überströmungsverhalten

3.1 Typische Belastungen von Böschungen infolge Überströmung

Zu typischen Belastungen von Böschungen infolge Überströmung und daraus resultierenden Folgen gibt es zahlreiche Literaturquellen. Im Bild 3 gibt Schütt rumpf eine Übersicht der Effekte [1]. Die Überströmung ver-ursacht eine Infiltration in die Böschung – begünstigt durch Schadstellen, wie Spaltrisse oder Löcher – und

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Wühltiersassen und -tunnelbauten, aber auch Wildschweinschäden beschädigen die Grasnarbe von Deichböschungen und bilden Schwach- und Initial-stellen für im Überströmungsfall einsetzende Erosion. Aber auch eine vollflächig perfekt ausgebildete und gut durchwurzelte Grasnarbe hält Überströmungskräften nur bei verhältnismäßig geringen Fließgeschwindigkei-ten und über sehr begrenzte Dauer schadlos stand. Da Strukturen und Zusammensetzungen von Oberböden und Vegetationsschichten große regionale Unterschie-de aufweisen, sind genaue Aussagen über maximale Fließgeschwindigkeiten, denen eine intakte Grasnarbe standhält, schwierig. Carstensen nannte als Anhalts-werte – aber ausdrücklich unter Vorbehalt – einen Ma-ximalwert von 2 m/s für die Dauer weniger Minuten, bei längeren Zeiträumen aber nur unter 1 m/s Fließge-schwindigkeit für intakte Grasnarben [31].

3.2 Untersuchungen zum Verhalten von Böschungen mit Bibervernetzungen bei Überströmung

Überströmungsversuche mit polymerummantelten Drahtgeflechtprodukten wurden in den vergangenen Jahren an vielen internationalen Instituten durchge-führt – wie Laboratories of Colorado State University in Fort Collins, USA, Utah Water Research Labora-tory at Utah State University, USA, SOGREAH of Grenoble, Frankreich, University of South Wales, Aus-tralien, INCYTH of Ezeira, Argentinien, und BoKu, Wien, Österreich – [32, 33].

Untersuchungen des Utah Water Research Labora-tory, USA, an Bibervernetzungen mit Wirrgelege bele-gen eine deutliche Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Oberfläche nach Durchwurzelung der Vegetation durch die Armierungslage [34]. Mit Vegetation durch-wurzelte Armierungen wurden für die Versuche nach einer Dauer von sechs Monaten aus einer im Freiland angelegten Durchwurzelungsfläche entnommen [29]. Die Überströmungsversuche wurden im Labor in einer Rinne durchgeführt, die ca. 2 m (6 feet) breit und ca. 15 m (48 feet) lang war (Bild 5). Als Referenzwert wur-de Oberboden eingebaut, gefolgt von Oberboden mit einer Abdeckung aus Wirrgelegelagen unterschiedli-cher Dicke und der Kombination aus polymerumman-teltem Stahldrahtgeflecht mit integrierter Wirrgelege-lage. Alle Varianten wurden ohne Vegetationsschicht und anschließend mit durchwurzelter Vegetations-schicht mit konstanter Geschwindigkeit bis zu 60 Stun-den überströmt. Während der Überströmungen wurde in kurzen Abständen an diversen Referenzpositionen die Abnahme der Schichtstärke von Oberboden plus Auflage gemessen. Die Überströmung wurde bei Errei-chung einer als Grenzwert festgelegten Abnahme der Schichtdicke abgebrochen und der erreichte Überströ-mungszeitraum dokumentiert. Bild 6 zeigt, dass für alle Böschungsvarianten die erreichbare Fließgeschwindig-keit mit zunehmender Überströmungsdauer abnimmt. Bei Armierung der Böschung mit Stahldrahtgelege und Wirrgelege und durchwurzelter Vegetationsschicht ist

Bild 4: Schäden an Deichen als Folge einer Überströmung [30]

Bild 3: Versagensmechanismen einer Böschung infolge Überströmung [1]

Bild 5: Utah Water Research Laboratory – Überströmungsversuche an Bibervernetzungen in einer Rinne Quelle: Maccaferri

kann nach einsetzender Erosion der Grasnarbe über Abschälungen und Absetzungen der Grasnarbe En-bloc-Rutschungen und einen Kappensturz bis hin zum Deichbruch auslösen. Ein solches Deichversagen hielt beispielsweise Bielitz [30] im Jahr 2013 während und nach der Überströmung fotografisch fest (Bild 4).

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Arndt: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Höherer Überströmungs widerstand von Deichen und Ufern durch Sicherungen gegen Nage- und Wühltiere www.georesources.net

die erreichte Fließgeschwindigkeit etwa 3-mal höher als für die Böschungsvariante mit intakter Grasnarbe ohne weitere Sicherung. So wurden bei durchwurzelter Bibervernetzung mit Wirrgelege (MacMat vegetated reinforced) für die Dauer bis zu 24 Stunden Werte im Bereich von 5,5 m/s abnehmend auf 4,3 m/s ermittelt, von 24 bis zu 48 Stunden nimmt der Wert weiter auf ca. 3,7 m/s ab und pendelt sich in der Folge dann bei etwa 3,2 bis 3,0 m/s ein [35].

Für hohe Strömungsgeschwindigkeiten können steingefüllte, polymerummantelte Drahtgeflechtpro-dukte, wie Flussmatratzen oder Gabionen, verwendet werden, für die ebenfalls umfangreiche Untersuchun-gen vorliegen und die in zahlreichen referenzierten Spillways und Auslaufbauwerken international An-wendung gefunden haben [32, 36, 37]. Für die System-auswahl werden projektbezogene Vorbemessungen empfohlen.

Ein Freilandversuch mit Biberschutzvernetzungen wurde gemeinsam von der Universität für Bodenkultur Wien (BoKu Wien), Österreich, und der J. Krismer GmbH, Rum, Österreich, durchgeführt (Bild 7). Die Grasnarbe ohne zusätzliche Armierung versagte, wäh-rend die Kombinationen mit stahlbasierten Produkten erheblich widerstandsfähiger waren und der Überströ-mung schadlos standhielten [38].

4 ProjektbeispieleBiberschutzvernetzungen werden mittlerweile bundes-weit in zahlreichen Projekten ausgeschrieben. Zum Teil legen Bundesländer den beteiligten Planungsbüros bei Deichsanierungen oder -neubauvorhaben mittlerweile die Verwendung von Biberschutzvernetzungen nahe [40] oder fordern sie zwingend ein, weil auch solche Be-reiche, die heute noch nicht unmittelbar mit Wühltieren konfrontiert sind, angesichts der rasanten Entwicklung der Populationen im 100-jährigen Bemessungszeitraum früher oder später mit Schäden rechnen müssen.

4.1 Projektbeispiel Sommerdeich Polder 10 Schwedt

Die Region um Schwedt in Brandenburg ist gekennzeich-net durch eine Vielzahl an Poldern, die von Sommer- deichen geringerer Höhe eingefasst sind und regelmäßig überströmt werden. Das Beispiel des Sommerdeichs am Polder 10 ist aus mehreren Gesichtspunkten interes-sant. Einerseits können dort Überströmungsvorgänge regelmäßig nicht nur bei extremen Hochwasserständen beobachtet und das Verhalten der armierten Grasnar-be ausgewertet werden, andererseits war die Grasnarbe der Böschungsbereiche des Deichs schwer durch regel-mäßige Wildschweinaktivitäten geschädigt. Zusätzlich wurde die Biberschutzvernetzung ohne Oberflächen-profilierung und ohne Abdeckung durch Oberboden unmittelbar auf die bestehende Vegetationsschicht aufgelegt [39], um ein Abschälen der dünnen Abde-ckungsschicht durch Wildschweine bis zur Vernetzung auszuschließen, und Beobachtungen dokumentiert, wie schnell sich der Rasenfilz und die Durchwurzelung

Bild 6: Widerstandsfähigkeit – Fließgeschwindigkeit abhängig von der Dauer des Überströmungsereignisses [35 und Untersuchungsbericht]

bildeten, die neben der temporären Fixierung durch ge-eignete Erdnägel langfristig den festen Verbund des Pro-dukts zum Oberboden sicherstellen sollen.

Erste Abschnitte wurden im Spätherbst 2015 ver-legt und waren bis zum Frühjahr 2016 gut durchwach-sen. Die zunächst abgedeckte Vegetation begann bereits unmittelbar nach der Installation durch das Wirrgelege zu wachsen. Neue Schäden durch Wildschweine wur-den an den vernetzten Bereichen der Böschungen nicht festgestellt. Auch die Befürchtung, dass die Dimensio-nierung und das Raster der Erdnägel den Kräften eines ausgewachsenen Keilers nicht standhalten und die Ver-netzung vor der vollflächigen Durchwurzelung angeho-ben werden könnte, erwies sich als unzutreffend. In der Folge wurden weitere Bereiche des Polders 10 in glei-cher Weise vernetzt.

4.2 Weitere Projekte mit Bibervernetzungen

Die Nennung einer Auswahl realisierter Projekte soll vermitteln, dass Biberschutzvernetzungen mittlerweile in den meisten deutschen Bundesländern zur Anwen-dung kommen:

Bild 7: Freilandversuch zur Böschungsüberströmung – Vorbereitung der Bereiche mit und ohne Stahlarmierung (links) sowie Böschung mit Grasnarbe vor (Mitte) und während (rechts) der ÜberströmungQuelle: J. Krismer GmbH

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produkten – weitere positive Effekte zur nachhaltigen Sicherstellung der Langzeitfunktion von Deichanla-gen mit einem Bemessungszeitraum von mindestens 100 Jahren. Mithilfe solcher Sicherungssysteme kann beispielsweise, wie in diesem Artikel dargelegt, der Widerstand von Deich- und Uferböschungen gegen mechanische und hydraulische Beanspruchungen bei Überströmung erheblich verbessert werden. Die Sys-teme bieten als Rollenware aus polymerummanteltem Drahtgelege mit integriertem Wirrgelege weitere Vor-teile, beispielsweise durch hohe Installationsgeschwin-digkeit beim Bau sowie hohe Korrosionsbeständigkeit und Erleichterung von Unterhaltungsarbeiten über die ganze Nutzungsdauer der Bauwerke. Es ist zu erwarten, dass die gewonnenen Erfahrungen in das in naher Zu-kunft erscheinende DWA-Merkblatt DWA-M-608-2 einfließen. Die Systeme werden im Übrigen ständig weiterentwickelt und erweiterten Projektanforderun-gen angepasst, zurzeit ist beispielsweise ein innovatives dreilagiges Produkt in der Entwicklung.

6 Quellen [1] Schüttrumpf, H. (2015): Deckwerksteine im Deichauf-

bau – Von der Idee bis zur europäischen Zulassung. Vortrag, 9. Deichtage der DWA, Düsseldorf

[2] Haselsteiner, R. (2016): Ertüchtigung von Flussdei-chen – Praxisbeispiele. Vortrag, 10. Deichtage der DWA, Magdeburg

[3] Rietz, D. (2016): Wildschweine wühlen Deiche kaputt. Märkische Oderzeitung, 15.07.2016 unter Hinweis auf Vernetzungsmaßnahmen in Schwedt

[4] Carstensen, D. (2017): Landschaftsökologische und technische Aspekte bei Bau und Unterhaltung von Dei-chen. Wasser und Abfall (09-2017), 19. Jg., S. 24-26

[5] Schröpfer, R. (2004): Erprobungs- und Entwicklungs-vorhaben Hasetal – Endbericht. Universität Osna-brück, Abschnitt 1.5.1.1, S. 30, 2004/reviewed 2009

[6] Lindenschmidt, K.-E.; Carstensen, D. (2015): Ice Engi-neering/Eisbelastungen. Vortrag im Kurzlehrgang „Eis

▶ Bayern: Aitrang, Langeringen, Hallstadt am Main, Ruderatshofen

▶ Baden-Württemberg: Wehrlesweiher in Jagstzell, Neuweiher in Ellenberg, Schloss- und Sekretärs-weiher in Ellwangen, Waldweiher in Immenhofen, Hohenberg

▶ Berlin: Nordhafen ▶ Brandenburg: Seelower Höhen-Sopienthal,

Wellmitz in Neuzeller Niederungen, Genschmar, Küstrin-Kietz, Neu Manschnow, Riessen-Rauten-kranz, Polder 10 Sommerdeich + Polder 10 Los 63 in Schwedt, Bienenwerder, Flutrinne Genschmar (Bild 8), Uckermark Polder 5/6, Baulos 67, Neu-zelle Oderdeich, Baulos 51

▶ Mecklenburg-Vorpommern: Bergen auf Insel Rügen, Stör-Wasserstrasse Friedrichsmoor

▶ Nordrhein-Westfalen: Altdeich Worringen in Köln

▶ Rheinland-Pfalz: Friesenheimer Insel, Mannheim, Flörsheim

▶ Sachsen: Löbnitz-Schnaditz ▶ Sachsen-Anhalt: Gerwisch, Dornburg, Ehlegrund

Heyroth bei Biederitz ▶ Thüringen: Walschleben

Auch in Österreich wurden zahlreiche Projekte mit ei-ner Größe bis zu 300.000 m2 an der March ViaDonau [35] ausgeführt. Auf der Insel Rügen wurde zudem ein Straßenbankett zum Schutz gegen Wildschweinschä-den auf einer Länge von 1,25 km mit einer vergleichba-ren Vernetzung versehen.

5 Fazit und AusblickBibervernetzungen sollen Biber stoppen. Dieses Krite-rium erfüllt bedingt bereits die im alten DVWK-Merk-blatt aufgeführte Vertikalsperre aus geschweißtem Wel-lengitter. Weiterentwickelte Biberschutzvernetzungen gehen über dieses originäre Ziel hinaus und haben – durch werkseitige Vorfertigung von Kombinations-

Bild 8: Sicherung der Flutrinne Genschmar, Brandenburg, mit Biberschutzvernetzung in den Jahren 2017 und 2018

GeotechnIk

im Wasserbau“ der FH Nürnberg/Mittwochsakademie der Fakultät Bauingenieurwesen, 11-2015

[7] Schön, B. (2015): Der Biber – ein Ökosystemingeni-eur mit außerordentlicher Gestaltungskraft. Jahrbuch 2015 der Österreichischen Ingenieur- und Architek-tenzeitschrift ÖIAZ, H. Brandl, 160. Jg., S.111-118, Verlag Novographik Druck GmbH, Wien, 02-2016

[8] Heyer, T. (2017): Analyse zu Ursachen und Auswir-kungen von Deichbrüchen. 11. Deichtage der DWA, Karlsruhe 10-2017

[9] Böhning, V.: Biber breitet sich in Deutschland aus. Pressemitteilung des Deutschen Jagdverbands DJV, 12.05.2017, DJV/EsPresto AG, Berlin

[10] Stolz, M. (2017): Biber. Zeitmagazin, Ausgabe 14/2017, Bestandsangabe unter Quellenbezug auf Nationalen FFH-Bericht

[11] Pleul, P.: Immer mehr Biber in Bayern. Bayerische Staatszeitung BSZ, Ausgabe 12.06.2017

[12] Clauß, U. (2013): Hochwasserbedingte Wechselwir-kungen zwischen Bibern und Flussdeichen. Diplom-arbeit am Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik, TU Dresden

[13] Krüger, F.; Wartenberg, G. (2013): Begehung der Oderdeichlinie mit Behördenvertretern km 34,2 bis km 36,1 im Rahmen der Vorbereitung der Testfelder um km 35,2 Bereich Sophienthal, Seelower Höhen, Sophienthal. 29-10-2013

[14] Arndt, M. (2015): Sicherung von Ufern, Dämmen und Deichen gegen Schäden durch Nage- und Wühltiere. GeoResourcesZeitschrift 2 | 2015, S. 16-26. Online verfügbar: http://www.georesources.net/download/GeoResources-Zeitschrift-2-2015.pdf

[15] Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kul-turbau e.V. (DVWK) (1997): Bisam, Biber, Nutria, Erkennungsmerkmale und Lebensweisen, Gestaltung und Sicherung gefährdeter Ufer, Deiche und Dämme. Merkblatt 247/1997, Bonn

[16] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) (2017): Bisam, Biber, Nutria – Teil 1: Erkennungsmerkmale und Lebensweisen. Merkblatt DWA-M 608-1, KW Gewässer-Info Nr. 70, Ausgabe 3/17, S. 932-933, Verlag: GFA, Hennef, 09-2017 (erarbeitet unter Leitung von Georg Schrenk)

[17] Brandl, H. (2012): Failures and defence of flood protection dykes and levees. Proceedings Sicherung von Dämmen, Deichen und Stauanlagen, Universität Siegen, Vol. IV 2012, S. 3-19, Institut für Geotech-nik der TU Wien und Konrad-Lorenz-Institut für vergleichende Verhaltensforschung (KLiVV): Studie zur Sicherungsmaßnahme March mit Realversuch, Siegen

[18] Di Pietro, P.; Arndt, M. (2017): Long-term experiences on the use of polymer coated steel net for the protection of dykes against intrusion of beavers. Proceedings 25th

Annual Meeting of European Working Group on Inter-nal Erosion in Embankment Dams & their Foundations EWGIE, Deltares, Delft, Netherlands, 09/2017

[19] Arndt, M. (2015): Nachhaltige Sicherung von Verkehrswegen gegen Wühl- und Nagetiere durch

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[31] Carstensen, D. (2017): Landschaftsökologische und technische Aspekte bei Bau und Unterhaltung von Deichen. Hinweis in Vortrag beim Jahreskongress der BWK, Berlin, 09-2017

[32] Galante, F. (2017): Hydraulic Handbook – Officine Maccaferri s.p.a., S. 47-61, Eigenverlag, Bologna

[33] Di Pietro, P. (2013): Uferschutz durch Bodenbiologi-sche Verfahrenstechniken im Wasserbau. TU Wien

[34] Gualandi, P.; Bryk, J.; Macura, V.; Skrinar, A. (2015): Zastosowanie konstrukcji gabionowych w regulacji ko-ryt cieków wodnych. S. 26-54, Verlag Studio Harmony, ISBN 978-8089151-44-8, Bratislava

[35] Arndt, M. (2017): Einfluss von Bibervernetzungen bei Böschungen auf das Überströmungsverhalten. Vortrag, Jahreskongresses der BWK, Berlin, 09-2017

[36] Fock, G.; Arndt, M. (2016): Kunststoff und Stahl – be-währte Materialien beim Bau von Hochwasserschutz-anlagen – HWS Kamp. Jahrbuch 2015 der Österrei-chischen Ingenieur- und Architektenzeitschrift ÖIAZ, H. Brandl, 160. Jg., S. 277-279, Verlag Novographik Druck GmbH, Wien

[37] Maccaferri (2015): Produktinformation zu Sicherungs-system Reno Flussmatratze, Handbuch Software MacRa 2, Eigenverlag, Bologna, 04-2015

[38] Auer, M; Krismer, R. (2014): 1 : 1-Modellüberströ-mungsversuch der Firma Krismer mit der BoKu Wien 2002 und der TU Wien 2012. Bauen in Boden und Fels, TAE Esslingen, S. 152-161

[39] Krüger, F. (2015): Brandenburgische Richtlinie für die Anwendung Geosynthetischer Tondichtungsbahnen im Deichbau – BRAD 15. Regelzeichnungen, S. 11-14, Hrsg.: Landesamt für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz (LUGV) Brandenburg, 03/2015

[40] Arndt, M. (2015): Überströmungsbereiche mit Bibernetzen am Polder 10 Oderbruch-Schwedt und innovative Verlegetechnik von 250.000 m2 BAW-zertifizierter Sandmatte am Sacrow Paretzer Kanal-Potsdam. Vortrag und Besichtigung bei 17. Exkursion der Technischen Universität Wrozlaw, Polen, nach Potsdam

polymerummanteltes Stahldrahtgeflecht: Bahndämme der Deutschen Bahn, Uferbereiche & Deiche. 3. GEC Geotechnik expo & congress, Offenburg

[20] Müller-Rochholz, J. (2013): Sachverständigengutach-ten MRT 08-13 zur Einbaubeschädigung Terramesh auf Baustelle Gladbeck Europastraße mit Füllkorn bei 60 mm Sieböffnung. Gutachterliche Stellungnahme vom 06.10.2013

[21] Süddeutsches Kunststoffzentrum (2011): Erarbeitung und Verifizierung von Auswahlkriterien für geosyn-thetische Erosionsschutzsysteme. IGF-Vorhaben-Nr.: 15717 N der Forschungsvereinigung FSKZ e. V., Aif, Zusammenarbeit mit der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau LWB

[22] Kiwa GmbH TBU (2015): Prüfbericht zur Umweltun-bedenklichkeit nach MGeok E eines Stahldrahtge-flechts mit Polymer-Beschichtung. Prüfbericht Nr. 1.1/21009/0221.0.1.2015 vom 09.02.2015

[23] Arndt, M. (2017): Vernetzung von Uferböschungen und Deichanlagen zum Schutz gegen Wühltiere. Vor-trag beim Ausstellerforum „300 Jahre Deichverband im Oderbruch“ – GeDo Gewässer- und Deichverband Oderbruch, Seelow 06/2017

[24] DIN EN 10233-3:2014-04: Stahldraht und Draht-erzeugnisse für Zäune und Drahtgeflechte - Teil 3: Stahldrahtgeflecht mit sechseckigen Maschen für bauwirtschaftliche Zwecke; Deutsche Fassung EN 10223-3:2013, Anhang 1

[25] Revierlabor Essen (2013): Salt spray test according to DIN EN ISO 9227. Test report no. 855141-J, 03.06.2013

[26] Alps: Dreijährige Studie zur Wirksamkeit unter-schiedlicher Erosionsschutzprodukte. Zentrum für Naturgefahren und Risikomanagement, Innsbruck, und Universität für Bodenkultur BoKu, Wien, Forschungs-reihe 2010 bis 2013

[27] Ministerio dell´Ambiente e della Tutela del Territorio (MATT), Instituto Nazionale per la Fauna Selvatica Alessandro Ghigi (INFS) und Instituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) (2013): Canale Zabarelle - ISPRA Relazione di sopralluogo. 10-Jahres-Langzeitstudie 02.12.2013

[28] Arndt, M.; Di Pietro, P.; Dr. Köhler, U.; Werner, C. (2015): Vergleichende Betrachtung von Bemessungs-verfahren zur Hang- und Felssicherung und neue Entwicklungen bei Sicherungssystemen mit EBA-Zulassung. 10. Tiefbautagung des Verbands Deutscher Eisenbahn Ingenieure VDEI sowie der HTW Dresden, Lehrgebiet Eisenbahnbau, Dresden, 02/15

[29] Urroz, G.; Di Pietro, P (1999): Performance testing on a three dimensional composite high strength soil erosion turf reinforcement mat. Utah Water Research Laboratory, Utah USA, 12-1999

[30] Bielitz, E.(2015): Hochwasserschutz an Fließgewäs-sern – eine Daueraufgabe. Vortrag, 9. Deichtage der DWA, Düsseldorf 10-2015

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Michael Arndtist seit 2011 Prokurist der Maccaferri Deutschland GmbH, die außer Deutschland auch Österreich, BeNeLux und Skandinavien betreut.


Geotechnik und enerGie 19

Pester, Jensen, Duddek und Schöner: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Monitoring von Erdwärmesondenfeldern – Warum muss das sein?“ www.georesources.net

Erdwärmeanlagen mit mehr als 30 kW LeistungDie Nutzung von Erdwärme ist nicht nur für die Be-heizung von Einfamilienhäusern, sondern auch für grö-ßere öffentlich oder gewerblich genutzte Gebäudekom-plexe mit Klimatisierungsbedarf besonders interessant, sofern diese grundsätzlich für den Einsatz einer Wär-mepumpe geeignet sind. In Niedersachsen werden für große oberflächennahe Geothermieanlagen mit mehr als 30 kW Heizleistung (Bild 1) oder einer vergleichbar großen Kühlleistung in den meisten Fällen Erdwärme-sondenfelder mit zahlreichen Bohrungen errichtet, die zu einer Gesamtanlage zusammengeführt werden.

Ergänzung zum Leitfaden Erdwärmenutzung in NiedersachsenIm kürzlich veröffentlichten Änderungsentwurf des Leitfadens Erdwärmenutzung in Niedersachsen wird deutschlandweit erstmals detailliert dargestellt, welche Antragsunterlagen und welche Überwachungsmaß-nahmen für das wasserrechtliche Erlaubnisverfahren zum Bau und Betrieb eines Erdwärmesondenfeldes notwendig sind [1]. Ist das Monitoring, also die mess-technische Überwachung von Erdwärmesondenfeldern im Betrieb, nur eine kostspielige Auflage der Behörden? Ganz im Gegenteil. Die Betriebsüberwachung trägt maßgeblich dazu bei, dass die erneuerbare Energie Erd-wärme nachhaltig, effizient, wirtschaftlich und ohne nachteilige Umweltauswirkungen gewonnen werden kann.

Planung und Inbetriebnahme einer Erdwärmeanlage > 30 kWBei der Planung eines Erdwärmesondenfelds sind in der Regel eine Erkundungsbohrung bis zur maxima-len Erschließungstiefe mit Thermal Response Test zur Ermittlung der thermischen Untergrundeigenschaften sowie eine auf die Standortverhältnisse angepasste Aus-legungsberechnung erforderlich. Ziel dieser Vorgehens-weise ist es, eine sowohl unter wirtschaftlichen als auch ökologischen Gesichtspunkten optimierte Konfigura-tion des Sondenfelds zu erreichen.

Für die Einregulierung einer solchen Erdwärme-anlage ist in der Regel mindestens ein Jahr zu veran-schlagen. Während dieser Zeit wird die Anlage an die individuellen Benutzeranforderungen angepasst, die vom Planungsstand erheblich abweichen können. Erst nach dieser Anlaufphase sind die gewonnenen Daten repräsentativ für das mittel- bis langfristige Betriebsver-halten der Anlage.

Der niedersächsische Änderungsentwurf des Leit-fadens Erdwärmenutzung behandelt erstmalig in Deutschland detailliert die Antragsunterlagen und das Monitoring von Erdwärmesondenfel-dern. Lesen Sie, welche Anforderungen an das Monitoring gestellt werden und warum sich die-ses auch für den Anlagenbetreiber lohnt.

Geotechnik • Energie • Geothermie • Monitoring • Umwelt • Betrieb • Effizienz

Monitoring von Erdwärmesondenfeldern – Warum muss das sein?Sandra Pester, Holger Jensen, Martin Duddek und Dr. Robert Schöner, alle: Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG), Geozentrum Hannover, Deutschland

MonitoringDurch Aufnahme und Darstellung spezifischer Be-triebsdaten (Monitoring) wird das Betriebsverhalten dokumentiert und die Einhaltung der Auflagen der wasserrechtlichen Erlaubnis überwacht. Üblich ist in Niedersachsen die Erstellung eines Monitoringberichts nach dem ersten, nach dem zweiten und nach dem fünften Betriebsjahr und anschließend im 5-jährigen Zyklus. Bei Auffälligkeiten, wie beispielsweise deut-lich von der Prognose abweichenden Temperaturen, sollten diese Zeitabschnitte enger gefasst werden. Der Änderungsentwurf des Leitfadens Erdwärmenutzung in Niedersachsen enthält Handlungsempfehlungen zur Datenaufnahme und -darstellung. Empfohlen wird un-ter anderem die Aufnahme von:

Bild 1: Oberflächennahe Geothermieanlagen > 30 kW Heizleistung in Niedersachsen

20 Geotechnik und enerGie

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Pester, Jensen, Duddek und Schöner:www.georesources.net Monitoring von Erdwärmesondenfeldern – Warum muss das sein?“

ßiges Auskühlen des Bodens, welches sich beispielswei-se im Heizbetrieb negativ auf den Wirkungsgrad der Erdwärmeanlage auswirken würde, kann auf diese Wei-se vermieden werden. Weiterhin ergibt sich daraus die Option, die Erdwärmeanlage optimal an die benötigten Nutzeranforderungen anzupassen. Dies trägt zum wirt-schaftlichen Betrieb bei, da Optimie-rungspotenziale erkannt und zeitnah umgesetzt werden können.

FazitOhne geeignete Monitoringmaßnahmen ist eine Aus-sage über die Anlageneffizienz und etwaige ungenutzte energetische Potenziale schwierig.

Quellenverzeichnis[1] Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie

(LBEG): Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersach-sen. Änderungsentwurf Stand Juli 2017. Online: https://www.lbeg.niedersachsen.de/ztg_download/

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Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie(LBEG)Postanschrift: Stilleweg 2, 30655 HannoverBesucheradresse: Hannoversche Straße 30A,

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▶ Außentemperatur ▶ Stromverbrauch der Erdwärmeanlage ▶ Vor- und Rücklauftemperaturen an einer ausge-

wählten Erdwärmesonde zentral im Sondenfeld oder Temperaturdaten aus Temperatur- beziehungs-weise Grundwassermessstellen

▶ Wärmemenge, die dem Feld entnommen bzw. in das Feld verbracht wurde

Der Monitoringbericht selbst sollte eine Kurzbeschrei-bung der Anlage, eine Darstellung der aufgenommenen Rohdaten sowie eine Auswertung und Interpretation der Messdaten enthalten. Wichtig sind hierbei Informa-tionen zur tatsächlich realisierten Anlage, welche sich häufig von der ursprünglich in der Bauplanungsphase beschriebenen Anlage unterscheidet. Die Daten des Berichtszeitraums sollten mit der in der Planungsphase der Anlage prognostizierten Temperaturentwicklung im Untergrund und – sofern vorhanden – mit den Da-ten vorheriger Betriebsjahre verglichen werden. Damit kann geprüft werden, ob die in der wasserrechtlichen Erlaubnis festgesetzten Temperaturgrenzen eingehalten werden.

Ein nicht zuletzt für den Anlagenbetreiber wichti-ger Teil der Auswertung ist die kritische Diskussion un-erwarteter Temperaturverläufe. Falls Extremwerte oder eine deutliche Abweichung zwischen Plan- und Istwer-ten zu beobachten sind, sollten mögliche Ursachen hierfür diskutiert werden, um gegebenenfalls Maßnah-men zur Korrektur vornehmen zu können. Ein übermä-

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tunnelbau 21

Schmitt und Khadr: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Analytischer Ansatz zur Bestimmung der Gripperverspannkraft für den Tunnelvortrieb mit einer Gripper-TBM www.georesources.net

1 EinführungEine Gripper-TBM ist für den Einsatz im Festgestein mit mittlerer bis hoher Standzeit geeignet. Die Pla-nungs- und Produktionskosten sind für den maschinel-len Vortrieb im Vergleich zur konventionellen Spritzbe-tonbauweise höher. Diese Kostendifferenz ist nur durch höhere Vortriebsgeschwindigkeiten auszugleichen und wirtschaftlich vertretbar. Die Vortriebsleistung ist von mehreren Faktoren abhängig. Im Bereich des Bohr-kopfs korreliert die Abbauleistung mit der Festigkeit des Gebirges. Je größer die Festigkeit des Gebirges ist, desto höhere Kräfte müssen im Bereich des Bohrkopfs aufgebracht werden, und entsprechend groß ist der Ver-schleiß der Hartgesteinsdisken. Je geringer die Festig-keit des Gebirges ist, desto geringer sind die Kräfte, die im Bereich des Bohrkopfs wirken, und der Verschleiß der Hartgesteinsdisken und desto höher auch die Vor-triebsleistung. Um die Kräfte im Bereich des Bohrkopfs aufzubringen, verspannen sich die Gripperpratzen im Gebirge und leiten die Reaktionskräfte in das Gebirge ein. Je geringer die Festigkeit des Gebirges ist, desto größer ist die Gefahr, dass die Gebirgsfestigkeit nicht ausreicht, die Reaktionskräfte nicht in das Gebirge abgeleitet werden können und das Gebirge verbricht. Dabei ist allerdings zu beachten, dass mit geringer Ge-birgsfestigkeit auch geringere Reaktionskräfte einher-gehen, da die Kräfte, die an der Ortsbrust benötigt wer-den, um das Gebirge zu lösen, entsprechend geringer sind. Die Gebirgsfestigkeit besitzt eine entscheidende Rolle bei der Installation der Sicherungsmittel im unge-stützten Gebirgsbereich. Bei geringerer Gebirgsfestig-keit sind aufwendigere Sicherungsmittel notwendig als bei hoher Gebirgsfestigkeit. Im Idealfall sind bei einem Gebirge mit hoher Festigkeit keine Sicherungsmittel erforderlich, und entsprechend höher sind wiederum die Vortriebsleistung und die Wirtschaftlichkeit.

Ein wichtiger Parameter, um über den Einsatz einer Gripper-TBM entscheiden zu können, ist die Gripper-verspannkraft FNi (Bild 1). Um die Andruckkraft für die Verspannung einer Gripper-TBM vereinfacht abschät-zen zu können, wurde ein analytischer Berechnungsan-satz entwickelt, der in diesem Beitrag vorgestellt wird.

2 Bisheriger Berechnungsansatz zur Abschätzung der Gripperverspannkraft

Wittke publizierte im Jahr 2006 einen Berechnungsan-satz zur Abschätzung der Gripperverspannkraft FNi [2].

Die Gripperverspannkraft ist ein wichtiger Parameter zur Entscheidung über den Einsatz einer Gripper-TBM für einen Tunnelvortrieb im Festgestein. Dieser Artikel stellt einen neuen Berechnungsansatz zur vereinfachten Abschätzung der Gripperverspannkraft mit wenigen Eingangsparametern vor.

Tunnelbau • Vortrieb • TBM • Gripper • Berechnungsverfahren • Datenanalyse

Analytischer Ansatz zur Bestimmung der Gripperverspannkraft für den Tunnelvortrieb mit einer Gripper-TBMProf. Dr.-Ing. Jürgen Schmitt und Wahid Khadr, M. Eng., Fachbereich Bauingenieurwesen, Hochschule für angewandte Wissenschaften Darmstadt, Darmstadt, Deutschland

Bild 1: Schematische Darstellung der Vortriebskräfte und Antriebsdrehmomente einer Gripper-TBM [1]

Die Tangentialkraft FTi wird dabei über die Gripperver-spannkraft FNi einer Gripperplatte i als Reibungskraft aktiviert (Bild 1). Bei gleichmäßiger Verspannung aller Gripperplatten ergibt sich folgender Berechnungsan-satz [2]:

* P TiNi

H

FF hm

= ..................................................................... ( 1 )

Dabei stellt ηP einen Sicherheitsbeiwert dar. Der Haft-reibungsbeiwert µH zwischen Gripperplatten und Ge-birge wird wie folgt ermittelt [2]:

tanHm d= ......................................................................... ( 2 )

Der Wandreibungswinkel δ wird in der Regel mit 2/3 des Reibungswinkels φ des Gebirges berücksichtigt. Die Tangentialkraft einer Gripperplatte FTi ergibt sich als Resultierende aus der Tangentialkraft einer Gripper-platte infolge der Vortriebspressenkraft Fyi und der Tan-

22 tunnelbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Schmitt und Khadr:www.georesources.net Analytischer Ansatz zur Bestimmung der Gripperverspannkraft für den Tunnelvortrieb mit einer Gripper-TBM

Bild 3: Einfluss des Bohrkopfdurchmessers auf die erforderliche Gripperverspannkraft bei unterschiedlicher Diskenandruckkraft [1]

Bild 2: Einfluss der Penetrationsrate auf die erforderliche Gripperverspannkraft [1]

2D

iMF

Dj = .......................................................................... (6)

In der Gleichung ist MD das erforderliche Antriebs-drehmoment und D der Bohrkopfdurchmesser. Das erforderliche Antriebsdrehmoment MD wird über die Summe aus dem Widerstandsmoment der Disken und der Räumer Mc sowie einem Sicherheitszuschlag ΔM bestimmt:

D cM M MD= + ............................................................... (7)

Für die Ermittlung der erforderlichen Gripperver-spannkraft FNi nach [2] sind somit neun Parameter erforderlich und führen bei der Abschätzung zu einem entsprechend hohen Aufwand.

3 Neu entwickelter Berechnungsansatz zur Abschätzung der Andruckkraft

Auf Grundlage einer großen Anzahl publizierter For-schungsergebnisse sowie von Daten aus Vortrieben mit einer Gripper-TBM wurden mittels Regressionsanaly-sen unter anderem folgende mögliche Zusammenhänge analysiert:

▶ Vergleich der installierten Antriebsleistung mit dem dazugehörigen Bohrkopfdurchmesser

▶ Einfluss der Penetrationsrate auf die erforderliche Gripperverspannkraft

▶ Einfluss der Diskenandruckkraft auf die erforderli-che Gripperverspannkraft

▶ Einfluss des Bohrkopfdurchmessers auf die erfor-derliche Gripperverspannkraft bei unterschiedli-cher Diskenandruckkraft

Im Bild 2 ist der Einfluss der Penetrationsrate p pro Bohrkopfumdrehung U auf die erforderliche Gripper-verspannkraft visualisiert. Die Penetrationsrate p wurde dabei über den Ansatz nach [3] ermittelt, bei dem der vom Diskendurchmesser d abhängige Rollreibungsbei-wert der Disken μr entsprechend Gleichung (8) berück-sichtigt wird.

[ ]

[ ]

- [ ]R

mmpU

mmd mm pU

m = ................................................ (8)

Die Untersuchungen bzw. das Bild 2 zeigen einen li-nearen Zusammenhang zwischen der Penetrationsrate p und der erforderlichen Gripperverspannkraft FNi. Dabei ist im Bild 2 deutlich zu erkennen, dass die Pe-netrationsrate keinen signifikanten Einfluss auf die Ermittlung der erforderlichen Gripperverspannkraft ausübt. Bei einer Differenz der Penetrationsrate von ca. 14 mm/U ergibt sich lediglich eine Erhöhung der erfor-derlichen Gripperverspannkraft von ca. 60 kN.

Im Bild 3 ist der Einfluss des Bohrkopfdurchmes-sers auf die erforderliche Gripperverspannkraft bei un-terschiedlicher Diskenandruckkraft veranschaulicht. Hier zeigen die Analysen, dass zur Berechnung der erforderlichen Gripperverspannkraft eine wesentliche

gentialkraft einer Gripperplatte infolge des Antriebs-drehmoments Fφi (Bild 1).

2 2Ti yi iF F Fj= + .............................................................. ( 3 )

Für die Berechnung der Tangentialkraft einer Grip-perplatte infolge der Vortriebspressenkraft Fyi wird der Quotient aus der erforderlichen Vortriebskraft FTh und der Anzahl der Gripperplatten k gebildet.

�yi

FFk

= ............................................................................ ( 4 )

Die erforderliche Vortriebskraft FTh setzt sich aus der Summe der Anpresskräfte aller Disken Fc, der Wider-standskraft aus der Sohlschuhreibung FR und einem Si-cherheitszuschlag ΔF zusammen [2].

F F F F� c R= + +D ..................................................... ( 5 )

Die Bestimmung der Tangentialkraft einer Gripperplat-te infolge des Antriebsdrehmoments Fφi erfolgt über die nachfolgende Gleichung:

tunnelbau 23

Schmitt und Khadr: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Analytischer Ansatz zur Bestimmung der Gripperverspannkraft für den Tunnelvortrieb mit einer Gripper-TBM www.georesources.net

Beeinflussung durch die Größe der Diskenandruck-kraft Fci resultiert. Deutlich erkennbar ist im Bild 3 auch der Einfluss des Bohrkopfdurchmessers. So ergibt sich für größere Bohrkopfdurchmesser bedingt durch die entsprechend höhere Anzahl der Disken ein größe-rer Einfluss der Diskenandruckkraft auf die Größe der erforderlichen Gripperverspannkraft. Wie beim Ein-fluss der Penetrationsrate zeigt sich auch hier ein linea-rer Zusammenhang zwischen dem Bohrkopfdurchmes-se und der erforderlichen Gripperverspannkraft.

Insgesamt lässt sich aus den durchgeführten Ana-lysen schlussfolgern, dass für eine Vorabschätzung der erforderlichen Gripperverspannkraft, ohne den aus-führlichen Berechnungsansatz nach [2] durchführen zu müssen, sowohl die Anzahl der Disken als auch die gewählte bzw. die erforderliche Diskenandruckkraft benötigt werden. Beide Parameter können zu Beginn eines Tunnelprojekts z. B. über den Bohrdurchmesser bzw. den optimalen Einsatzbereich der Disken ange-nommen werden. Hierfür wurden für den in Tabelle 1 aufgeführten Parameterbereich die zugehörigen tan-gentialen Gripperverspannkräfte FTi nach dem Ansatz aus [2] ermittelt. Die Werte aus diesen Berechnungen können Tabelle 2 entnommen werden. Als Sicherheits-beiwert wurde ηP = 1,2 berücksichtigt.

Für die Untersuchungen wurde der Quotient QFF aus Diskenandruckkraft Fci und der resultierenden Tangentialkraft einer Pratze FTi mit der Diskenanzahl nc verglichen. Das Ergebnis aus diesem Vergleich ist in Tabelle 2 dargestellt. Im Bild 4 sind die ermittelten Werte aufgetragen. Die sich daraus ergebende Regres-sionskurve nimmt dabei deutlich den Verlauf einer Po-tentialfunktion an.

Die Potenzialfunktion der ermittelten Regressions-kurve ist in Gleichung (9) angegeben.

1,0181 ,8488 *FF cQ n−= ......................................................... (9)

Das dazugehörige Bestimmtheitsmaß liegt für die Re-gressionskurve bei R² = 0,993. Daraus ergibt sich die folgende Gleichung (10) zur Vorabschätzung der erfor-derlichen Andruckkraft der Gripperverspannung:

1,018 * *1,8488 *

ci PNi K

c H

FFn

hb

m−= ....................................... (10)

Dabei lässt sich die Diskenanzahl nc nach dem folgen-den Ansatz aus [4] über den Bohrkopfdurchmesser DTBM bestimmen:

Tabelle 1: Parameterbereich Tabelle 2: Tangentiale Gripperverspannkräfte FTi nach [2] bzw. über Regressionsfunktion und dazugehörige Korrekturbeiwerte

Kenngröße Werte

Bohrdurchmesser DTBM [m] 3,5 bis 13

Penetrationsrate p [mm/U] 6 bis 18

Diskengröße dc [mm] 432

Diskenandruckkraft Fci [kN] 150 bis 350

Anzahl Pratzen [-] 2

DTBM

[m]

nc Fci

[kN]

QFF = Fci / FTi

[-]

FTi nach [2]

[kN]

FTi (Regressionsfunktion)

[kN]

Korrektur beiwert βKi [-]

3,50 25 150 0,06706 2236,71 2105,58 1,062

6,00 42 150 0,03834 3911,87 3644,76 1,073

8,50 60 150 0,02685 5587,51 5195,89 1,0754

11,00 77 150 0,02065 7262,26 6755,37 1,0750

13,00 91 150 0,01744 8603,04 8007,66 1,074

3,50 25 200 0,07011 2852,79 2807,44 1,016

6,00 42 200 0,04026 4967,30 4859,68 1,022

8,50 60 200 0,02824 7082,81 6927,85 1,022

11,00 77 200 0,02175 9196,44 9007,15 1,021

13,00 91 200 0,01837 10889,40 10676,88 1,020

3,50 25 250 0,07204 3470,25 3509,31 0,989

6,00 42 250 0,04149 6024,83 6074,60 0,992

8,50 60 250 0,02913 8581,14 8659,81 0,991

11,00 77 250 0,02245 11134,19 11258,94 0,989

13,00 91 250 0,01897 13180,19 13346,10 0,988

3,50 25 300 0,07337 4089,12 4211,17 0,971

6,00 42 300 0,04235 7084,51 7289,52 0,972

8,50 60 300 0,02975 10082,59 10391,77 0,970

11,00 77 300 0,02294 13075,62 13510,73 0,968

13,00 91 300 0,01939 15475,54 16015,31 0,966

3,50 25 350 0,07432 4709,42 4913,03 0,959

6,00 42 350 0,04296 8146,40 8504,44 0,958

8,50 60 350 0,03021 11587,22 12123,73 0,956

11,00 77 350 0,02330 15020,81 15762,52 0,953

13,00 91 350 0,01969 17775,55 18684,53 0,951

Bild 4: Vergleich des Quotienten QFF aus Tangentialkraft einer Pratze und der Diskenandruckkraft mit der Anzahl der Disken

7 c TBMn D≈ ...................................................................... ( 1 1 )

Der Korrekturbeiwert βK dient dazu, Abweichungen aus der Regressionsanalyse zur Gleichung (10) zu kor-rigieren. Dieser kann ebenfalls über eine Potentialfunk-

24 tunnelbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Schmitt und Khadr:www.georesources.net Analytischer Ansatz zur Bestimmung der Gripperverspannkraft für den Tunnelvortrieb mit einer Gripper-TBM

4 Zusammenfassung

Um bei einer Gripper-TBM die erforderlichen, auf den Bohrkopf wirkenden Vortriebskräfte erzeugen zu kön-nen, ist es erforderlich, eine Andruckkraft auf die Grip-perverspannung aufzubringen. Zur Abschätzung der erforderlichen Gripperverspannkraft existiert ein aus-führlicher Berechnungsansatz nach [2]. Für die Berech-nung der erforderlichen Gripperverspannkraft für eine Gripper-TBM wurde anhand von Regressionsanalysen ein weiterer Berechnungsansatz entwickelt. Bei diesem Berechnungsansatz kann die Gripperverspannkraft mit den Parametern der Diskenandruckkraft Fci, der Anzahl der Disken nc sowie dem Reibungswinkel φ des Gebir-ges vereinfacht abgeschätzt werden.

5 Literatur[1] Khadr, W.: Analysen zu den Einsatzgrenzen von Grip-

per-TBM. Masterarbeit an der Hochschule Darmstadt, unveröffentlicht, 2017.

tion ermittelt werden. Dafür wurden die einzelnen Korrekturbeiwerte aus der Regressionsanalyse zu QFF im Zusammenhang zur Diskenandruckkraft Fci gesetzt und ausgewertet (Bild 5).

Die Abhängigkeit des Korrekturbeiwerts βK von der Diskenandruckkraft lässt sich dabei durch folgende potenzielle Regressionsfunktion mit einem Bestimmt-heitsmaß von R² = 0,982 beschreiben:

0,136 2,1089 *K ciFb −= ....................................................... (12)

Durch den Korrekturbeiwert liegt die Abweichung der abgeschätzten Gripperverspannkräfte von den aus der ausführlichen Berechnung nach [2] ermittelten Werten durchgehend unterhalb von ± 1 % (Tabelle 3). Der neu entwickelte Berechnungsansatz erfordert im Vergleich zum ausführlichen Berechnungsansatz nach [2] anstatt neun Parametern nur noch drei Parameter und erleich-tert somit die Abschätzung der Gripperverspannkraft für eine Gripper-TBM wesentlich.

Tabelle 3: Abweichung der abgeschätzten tangentialen Gripperverspannkraft von der nach [2] ermittelten tangentialen Gripperverspannkraft

DTBM

[m]

nc Fci

[kN]

FTi nach [2]

[kN]

Korrigiertes FTi (Regressionsfunktion)

[kN]

Abweichung

[%]

3,50 25 150 2237 2246 -0,43

6,00 42 150 3912 3888 0,60

8,50 60 150 5588 5543 0,79

11,00 77 150 7262 7207 0,76

13,00 91 150 8603 8543 0,70

3,50 25 200 2853 2880 -0,96

6,00 42 200 4967 4986 -0,37

8,50 60 200 7083 7107 -0,35

11,00 77 200 9196 9241 -0,48

13,00 91 200 10889 10954 -0,59

3,50 25 250 3470 3493 -0,65

6,00 42 250 6025 6046 -0,35

8,50 60 250 8581 8619 -0,44

11,00 77 250 11134 11206 -0,64

13,00 91 250 13180 13283 -0,78

3,50 25 300 4089 4089 0,01

6,00 42 300 7085 7077 0,10

8,50 60 300 10083 10089 -0,07

11,00 77 300 13076 13117 -0,32

13,00 91 300 15476 15549 -0,47

3,50 25 350 4709 4671 0,82

6,00 42 350 8146 8086 0,75

8,50 60 350 11587 11527 0,52

11,00 77 350 15021 14986 0,23

13,00 91 350 17776 17764 0,06

Bild 5: Verlauf der Regressionsfunktion für den Korrekturbeiwert βK

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tunnelbau 25

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Wahid Khadr M. Eng.ist Projektingenieur im Bereich Abwasser und Infrastruktur bei der Fa. RhönEnergie Effizienz+Service GmbH.


[2] Wittke, W.: Statik und Konstruktion maschineller Tunnelvortriebe. WBI-PRINT 6, VGE-Verlag Glück-auf GmbH, Essen, 2006.

[3] Roxborough, F. F.; Phillips, H. R.: Rock excavation by disc cutter. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Volume 12, Issue 12, 1975, S. 361-366.

[4] Leitner, W.: Baubetriebliche Modellierung der Prozesse maschineller Tunnelvortriebe im Festgestein, Von der Penetration zur Vortriebsgeschwindigkeit. Leopold-Franzens-Universität Innsbruck Baufakultät - Architek-tur und Bauingenieurwesen, 2004.

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26 berGbau und tunnelbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Mozar:www.georesources.net Streckenvortriebe in kleinen Querschnitten – konventionell und maschinell mit TSM

Die Maschinentechnik für kleine Streckenquer-schnitte ähnelt der Maschinentechnik für größere Streckenprofile, muss jedoch in einigen Belangen den Dimensionen angepasst werden. Bohrgeräte weisen in diesem Anwendungsfeld meist nur einen Bohrarm auf, wohingegen in größeren Querschnitten zwei bis drei Bohrarme durchaus üblich sind. Teilschnittmaschinen (TSM) für kleine Querschnitte weisen bauartbedingt geringere Eigengewichte und geringere installierte Leis-tungen an den Schneidmotoren auf. Dadurch wird die maximal schneidbare Gesteinsfestigkeit negativ beein-flusst, weil die durch den Andruck des Schneidkopfs an die Ortsbrust hervorgerufenen Rückstellkräfte und -momente über die Maschinenmasse aufgenommen werden. Durch die beengten Verhältnisse ist häufig kein schall- und staubgeschützter Fahrerstand vorhanden, sondern eine Fernsteuerung üblich.

2 AuswahlkriterienEin wichtiges Entscheidungskriterium für die Wahl des Streckenauffahrungsverfahrens ist die vorliegende geologische Grundsituation. Insbesondere die einaxia-le Druckfestigkeit des Gesteins hat großen Einfluss auf die zu wählende Vortriebstechnik. Übliche einaxiale Druckfestigkeitsbereiche unterschiedlicher Gesteine werden im Bild 1 dargestellt. Neben der einaxialen Druckfestigkeit haben weitere geologische und geo-technische sowie maschinentechnische und menschli-che Faktoren Einfluss auf die Vortriebsleistung [3, 4, 5].

Weitere Aspekte für die Auswahl eines bestimmten Vortriebssystems sind die Kosten (Investitionskosten und Betriebskosten), bei hohen Terminanforderungen die Leistungsfähigkeit in m/Tag, das Vorhandensein bestimmter Gerätetechnik am Einsatzort sowie die Verfügbarkeit, der Montageaufwand und die Lieferzeit der Maschinentechnik. Bei der Konzeption ist die Ein-haltung der Abgasvorschriften zu berücksichtigen. Der Automatisierungsgrad der Maschinentechnik (automa-tische Bohrlochschemata, Transportzyklen und Profil-steuerung bei TSM) kann die Vortriebsleistung steigern

Im Berg- und im Tunnelbau erfordern Streckenvortriebe in kleinen Querschnitten dafür geeignete Auffahrungsmethoden und Maschinentechnik. Dieser Artikel befasst sich mit Auswahlkriterien für konventionelle Auffahrung sowie maschinelle Auffahrung mit TSM und gibt eine Übersicht im Markt verfügbarer Maschinentechnik.

Bergbau • Tunnelbau • Vortrieb • Maschinen • Zulieferer

Streckenvortriebe in kleinen Querschnitten – konventionell und maschinell mit TSMAndreas Mozar, M. Sc., Clausthal, Deutschland

Bild 1: Einaxiale Druckfestigkeiten von Gesteinen, Daten übertragen aus Caterpillar Performance Handbook Edition 29 [6]

1 EinleitungKleine Querschnitte reduzieren den Auffahrungsauf-wand auf ein Minimum und bieten dem Anwender operative und finanzielle Vorteile gegenüber größeren Querschnitten. Ausbau-, Material-, Bewetterungs- und Auffahrungsaufwand werden reduziert.

Im Folgenden werden Querschnitte ab ca. 3 m x 3 m als kleine Querschnitte definiert. Anwendungsgebiete für kleine Querschnitte sind unter anderem der Bau von Verkehrs-, Wasser- oder Abwassertunneln, der Erzbergbau sowie jeder weitere Bergbauzweig für die Auffahrung von Querschlägen oder Fluchtwegen. In Abhängigkeit des angewendeten Gewinnungsverfah-rens müssen die Auffahrungsdimensionen so ausgelegt werden, dass für den Transport der Maschinentechnik und für die benötigten Streckeninstallationen ausrei-chend lichter Querschnitt vorhanden ist.

Die dem Löseprozess folgenden Arbeitsschritte – Berauben, Sichern, Einbringen des Ausbaus, Laden und Fördern – werden durch die beengten Platzverhältnisse erschwert. In Abhängigkeit der vorliegenden Betriebssi-tuation können bei kleinen Querschnitten insbesondere Schwierigkeiten im Förderprozess entstehen. Örtliche Sicherheitsbestimmungen, wie einzuhaltende Sicher-heitsabstände, sind bei der Auslegung der Logistik zu berücksichtigen. Beim Einsatz von diskontinuierlichen Förderern, beispielsweise Trucks oder Fahrladern, müs-sen unter Umständen Ausweichnischen aufgefahren werden, um einen reibungslosen Förderprozess zu er-möglichen [1, 2].

berGbau und tunnelbau 27

Mozar: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Streckenvortriebe in kleinen Querschnitten – konventionell und maschinell mit TSM www.georesources.net

und den Mehrausbruch aufgrund höherer Profilgenau-igkeit minimieren. Hoch entwickelte technische Lö-sungen sind meist jedoch teurer in der Anschaffung und der Serviceaufwand kann sich erhöhen. Zudem muss das Bedienpersonal aufwendig geschult werden. Aus diesem Grund können in Abhängigkeit der Präfe-renzen des Betreibers auch weniger komplexe und da-für robustere Systeme vorteilhaft sein.

3 AuffahrungsartenDer Markt bietet eine breite Auswahl an Systemen, die für das Auffahren kleiner Querschnitte geeignet sind. Zu unterscheiden sind die konventionelle Streckenauf-fahrung mittels Bohren und Sprengen und die maschi-nelle Auffahrung mit Teilschnitt- oder Vollschnittma-schinen (VSM). VSM werden nicht in diesem, sondern sollen in einem späteren Artikel behandelt werden.

3.1 Konventionelle StreckenauffahrungDer konventionelle Streckenvortrieb eignet sich, in Abhängigkeit des Bohrverfahrens, für jegliche vor-kommenden Gesteinsfestigkeitsbereiche. Drehendes Bohren eignet sich für weiches Gestein, bei festerem Gestein müssen schlagende oder drehschlagende Bohr-verfahren angewendet werden. Der Bohrkronenver-schleiß ist vornehmlich abhängig von der einaxialen Druckfestigkeit des Gesteins, dem verwendeten Bohr-gerät, der Abrasivität des Gesteins sowie der Handha-bung und Wartung. Bild 2 zeigt exemplarisch ein Bohr-gerät für konventionellen Streckenvortrieb [8].

Charakteristisch für den konventionellen Strecken-vortrieb sind mehrere aufeinander folgende Arbeitsab-läufe (Bild 3). Zunächst werden die Sprengbohrlöcher mit Bohrgeräten erstellt. Auf diesen Prozess folgen das Besetzen der Bohrlöcher mit Sprengstoff (manuell oder mit Sprengstofflade- und Transportfahrzeugen) sowie das anschließende Sprengen. Nach dem Sprengen ist auf eine ausreichende Bewetterung zum Abführen der Sprengschwaden zu achten. Das gelöste Haufwerk wird mit Ladefahrzeugen (Fahrlader, Radlader oder Tunnel-lademaschinen) aufgenommen und entweder an ein Transportfahrzeug übergeben oder eigenständig zur Kippstelle transportiert (LHD-Betrieb). Auf den Lade-prozess folgt das Sichern (Berauben) und Ausbauen des erstellten Streckenabschnitts mit entsprechender Ma-schinentechnik (Beraubefahrzeuge, Ausbaumanipula-toren, Ankerbohrwagen). Nach diesem Arbeitsschritt beginnt der Zyklus erneut.

Der konventionelle Streckenvortrieb zeichnet sich durch ein hohes Maß an Flexibilität aus. Die verwen-dete mobile Maschinentechnik kann – beispielsweise zum Bohren eines Abschlags in einer anderen Strecke – schnell umpositioniert und die Streckenquerschnit-te können flexibel angepasst werden. Ie nach Bergbau-zweig bzw. Abbauverfahren können die Bohrgeräte ebenso zur Gewinnung eingesetzt werden. Bei sehr ho-hen Gesteinsfestigkeiten ist ein Durchörtern nur mit Bohren und Sprengen möglich. Auf Störungen kann im Regelfall flexibel reagiert werden, und eine sehr de-

Bild 2: Beispiel eines Bohrgeräts für konventionellen Streckenvortrieb - Komatsu Vein Runner II [7]

taillierte Kenntnis der geologischen Situation ist daher nicht so relevant wie beim maschinellen Streckenvor-trieb.

Der Arbeitsablauf beim Bohren und Sprengen ver-läuft zyklisch und ist daher nur bedingt parallelisier-bar. Die einzelnen Arbeitsschritte sind das Bohren der Sprengbohrlöcher, das Besetzen mit Sprengstoff mit an-schließendem Sprengen, das Laden des Haufwerks, das Sichern durch Berauben und schließlich das Einbrin-gen des Ausbaus. Aufgrund der Anzahl von Teilzyklen ist ein hoher maschineller Aufwand nötig. Es werden Sprengbohrwagen, ggf. Sprengfahrzeuge, Lade- und Transportsysteme (Radlader, Fahrlader, Seitenkippla-der, Dumper, Lkw etc.) sowie Geräte zum Einbringen des Ausbaus benötigt (Montagebühnen, Ankerbohr-wagen, Spritzmanipulator für Spritzbeton), wobei auch Kombinationsgeräte angeboten werden. Der sequenzi-elle Betrieb ist durch das Auswettern der Sprengschwa-den – meist zum Schichtwechsel – zeitlich vordefiniert.

3.2 Maschinelle Auffahrung mit TSMTeilschnittmaschinen sind in der Lage innerhalb des Ar-beitsbereichs beliebige Profilformen – mit ebener Sohle – herzustellen. Bild 4 zeigt exemplarisch eine TSM für die maschinelle Auffahrung. Im maschinellen Vortrieb sind niedrige bis mittlere Gesteinsfestigkeiten durch-örterbar. Besonders in geschichtetem oder geklüftetem Gestein sind TSM gut geeignet. In kleinen Querschnit-ten sind das für den Kräfte- und Momentenausgleich der einzubringenden Schneidkraft benötigte Einsatz-

Bild 3: Zyklus konventioneller Streckenauffahrung



grad zur Folge haben und somit mit einer Reduktion der Vortriebsleistung einhergehen kann. Die Einschät-zung der prognostizierten Gesteine bezüglich ihres Ver-haltens bei der Gebirgslösung stellt ein beträchtliches Kostenrisiko in der Kalkulation dar. Eine möglichst sichere Prognose der Schneidleistung sowie des Meißel-verschleißes sind daher wichtige Planungsgrundlagen [8, 10, 11].

Nach GIRMSCHEID liegt die Grenze der Wirt-schaftlichkeit von TSM bei Nettoschneidleistungen im Bereich von ca. 15 bis 20 m³/h in Stollenquerschnitten bis zu 20 m² Größe und bei ca. 25 bis 30 m³/h in Tun-nelquerschnitten über 50 m². Den energetisch ungüns-tigsten Fall für den Streckenvortrieb mit TSM stellt das Fehlen von mechanisch aktivierbaren Trennflächen, wie Kluft-, Schicht- oder Schieferungsflächen, dar. Die Sensibilität einer TSM gegenüber geologisch-ingeni-eurgeologischen Gebirgseigenschaften, wie Zähigkeit, Festigkeit, Durchtrennungsgrad und Abrasivität, stellt Risiken dar, deren unzureichende Berücksichtigung zu erheblichen Leistungseinbußen führen kann [12, 13].

Als Beispiel für die Leistungsfähigkeit von TSM wird das Leistungsdiagramm im Bild 5 für eine Ma-schine des ukrainischen Maschinenherstellers YMZ vom Typ KSP-22 dargestellt. Es werden hier sowohl die Produktionsleistung, als auch der Meißelverschleiß der Gesteinsfestigkeit gegenübergestellt. Der Hersteller hat bereits ca. 300 Maschinen dieses Bautyps, vornehmlich auf dem asiatischen und afrikanischen Markt, verkauft. Vier Maschinen wurden an das slowenische Braun-kohlenbergwerk Velenje verkauft [14]. Im Bild 6 zeigt sich deutlich, dass die Produktionsleistung mit zuneh-mender Gesteinsfestigkeit abnimmt und der Meißel-verschleiß bei höheren Gesteinsfestigkeiten zunimmt. Die Haltbarkeiten der Meißel wurden bezogen auf die Produktionsleistung angegeben. Der Meißelverschleiß im Diagramm bezieht sich daher auf den Verschleiß pro Meißelposition. Laut GIRMSCHEID liegt die Gren-ze der Wirtschaftlichkeit für Streckenquerschnitte bis 20 m² bei einer Nettoschneidleistung von 15 bis 20 m³/h, wobei dieser Wert etwa bei 80 MPa Gesteinsfes-tigkeit erreicht wird. Im Diagramm wird deutlich, dass in etwa ab diesem Wert der Meißelverschleiß progressiv zunimmt. [13]

Der Einfluss der installierten Schneidleistung auf die Fräsleistung wird exemplarisch im Bild 6 anhand der Leistungsdiagramme für zwei unterschiedliche Schneidmotoren an TSM der GMS German Mining Solution GmbH, Bischofsheim, Deutschland, verdeut-licht. Es ist festzustellen, dass mit erhöhter Schneidleis-tung eine um ca. 10 bis 15 m³/h höhere Fräsleistung einhergeht. Aufgrund der Baugrößeneinschränkung in kleinen Querschnitten sind der Schneidmotorleistung technische Grenzen gesetzt. Die angenommene Wirt-schaftlichkeitsgrenze wird nach [13] bei etwa 60 MPa bei 100 kW Schneidleistung und bei ca. 75 MPa bei 150 kW Schneidleistung erreicht.

Die maschinelle Gewinnung arbeitet sehr profilge-nau, sodass der Hinterfüllaufwand deutlich verringert

Bild 5: Beispiel eines Leistungs- und Verschleißdiagramms – Maschine vom Typ YMZ KSP-22 [14]

Bild 6: Exemplarische Leistungsdiagramme von TSM-Schneidmotoren der GMS [15]

gewicht und die installierbare Schneidleistung einge-schränkt. Bei hohen Gesteinsfestigkeiten über 80 MPa ist mit einem stark erhöhten Meißel- und Maschinen-verschleiß aufgrund von Vibrationen zu rechnen, was im Betrieb einen reduzierten zeitlichen Ausnutzungs-

Bild 4: Beispiel einer Teilschnittmaschine für die maschinelle Auffahrung - Sandvik MR 341 [9]



wird. Insbesondere bei Einsatz geodätischer Profilsteu-erungssysteme können Profilgenauigkeiten von etwa ±5 cm und besser technisch realisiert werden. Durch fortschreitende Automatisierung und Profilüberwa-chung wird die Streckenkontur weiter verbessert. Die kontinuierliche Arbeitsweise – und damit hohe Ma-schinenauslastung – sowie die Parallelisierung von Arbeitsschritten ermöglichen in der Regel eine höhere Vortriebsleistung als beim konventionellen Strecken-vortrieb von teils mehr als 20 m/Tag bei Querschnitten von 18 bis 20 m² und guten geologischen Bedinun-gen. Zur Förderung sollten kontinuierliche Förder-systeme, beispielsweise mobile Bandanlagen, genutzt werden, um die Schneidzeit zu maximieren. Durch den elektrischen Antrieb von TSM und den mechani-schen Gesteinslöseprozess entstehen keine Abgas- und Spreng emissionen. Die Maschinenanzahl ist deutlich reduziert. Mit auf die TSM verlagerten Lafetten ist es möglich, den Ankerausbau ohne weitere Fahrzeuge einzubringen. Ein Teilschnittmaschinenvortrieb arbei-tet sehr gebirgsschonend – das umliegende Gestein wird im Vergleich zum Sprengen nur minimal bean-sprucht und Erschütterungen werden vermieden, was insbesondere unter bebautem Gebiet beispielsweise im Tunnelbau wichtig ist [12] [8]. Bild 7 stellt Erschüt-terungsmessungen konventionellen und maschineller Streckenvortriebe gegenüber.

Bei Gasgefahr, z. B. CH4 , erhöht sich der Bewet-terungsaufwand. TSM stellen höhere Anforderungen an die Qualität der Sohle, sodass bei schlechten Sohl-verhältnissen von ihrem Einsatz abzuraten ist, da die Maschinen sich festfahren können. Der maschinelle Vortrieb ist nur in weichen bis mittelfesten Gesteinen wirtschaftlich anwendbar – eine genauere Kenntnis über die geologischen Verhältnisse in den Auffahrungs-strecken ist daher geboten. Bedingt durch den Löse-prozess entsteht eine hohe Staubbelastung vor Ort. Zur Reduzierung der Staubbelastung wird der Schneidkopf mit Wasser bedüst und die Wettergeschwindigkeit er-höht. Die Bedüsung mit Wasser dient weiterhin der Kühlung. Diese Maßnahmen können zu schlechteren klimatischen Arbeitsbedingungen vor Ort führen. Aufgrund ihres hohen Eigengewichts, ihrer Größe und Fahrwerke sowie ihres elektrischen Antriebs sind TSM im laufenden Betrieb vergleichsweise immobil. Für einen Standortwechsel müssen die Maschinen häufig teildemontiert werden, was einen höheren Pla-nungsaufwand und eine akribische Organisation nötig macht.

Tabelle 1 fasst die Vor- und Nachteile der konven-tionellen Streckenauffahrung zusammen. In Tabelle 2 werden die Vor- und Nachteile der maschinellen Stre-ckenauffahrung zusammengefasst.

4 Marktübersicht verfügbarer Maschinentechnik

Bohrgeräte, TSM und Spezialgeräte, die sich für kleine Querschnitte eignen, sind von unterschiedlichen Berg-bauzulieferern verfügbar. Tabelle 3 bietet eine Markt-

Bild 7: Exemplarischer Vergleich gemessener Schwinggeschwindigkeiten beim Vortrieb mit Bohren und Sprengen und mit TSM [12]

Tabelle 1: Vor- und Nachteile konventioneller Streckenauffahrung

Vorteile Nachteile

▶ hohe Flexibilität ▶ bei hohen Gesteins festigkeiten anwendbar ▶ auch zur Gewinnung einsetzbar

▶ hoher Maschinenaufwand ▶ Sprengschwaden ▶ diskontinuierliche Arbeitsweise ▶ sequenzieller Betrieb ▶ Parallelisierung der Arbeitsschritte nur bedingt

möglich

Tabelle 2: Vor- und Nachteile maschineller Streckenauffahrung

Vorteile Nachteile

▶ sehr gute Streckenkontur (profilgenau) ▶ geringer Maschinenaufwand ▶ Automatisierung weit fortgeschritten ▶ keine Abgas- und Sprengemissionen ▶ in der Regel hohe Vortriebsleistung ▶ Parallelisierung von Arbeitsschritten ▶ Gebirgsschonend (geringer Beraubeaufwand

und gute Eigentragfähigkeit des Gebirges, da weit weniger Rissbildungen als beim Spren-gen das umgebende Gebirge schwächen)

▶ kontinuierliche Arbeitsweise ▶ wenig Hinterfüllaufwand, da profilgenau

▶ hoher Bewetterungsaufwand bei Gasgefahr ▶ geringe Gesteinsfestigkeiten möglich ▶ hohe Anforderungen an Qualität der Sohle ▶ Staubbelastung ▶ immobil im laufenden Betrieb (teils

Demontage notwendig)

übersicht über geeignete Maschinentechnik – ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

Es ist anzumerken, dass bei den Bohrwagen unter-schiedliche Bohrgeräte installiert werden können. In Abhängigkeit der vorliegenden Betriebssituation kön-nen daher den geologischen Rahmenbedingungen an-gepasste Bohrgeräte ausgewählt werden. Die maximal bohrbare Gesteinsfestigkeit bezieht sich in der Tabelle daher nur auf ein bestimmtes vorinstalliertes Bohrgerät. Bei den minimalen Querschnittsabmessungen wurden auf die Maschinenmaße bei den Bohrgeräten und Teil-schnittmaschinen jeweils 1 m in der Breite und 0,5 m in der Höhe addiert, um realitätsnahe Streckendimen-sionen zu ermitteln. Mit schmaleren Ladetischen der TSM sind unter Umständen geringere Streckenbreiten auffahrbar.

Zur Optimierung des zyklischen Arbeitsablaufs im konventionellen Streckenvortrieb bieten mehrere Her-steller Kombinationsgeräte an, um zum einen die Vor-



Bild 8: Hazemag/GHH HRE [16]

baus (Anker und Spritzbeton) eigenständig erfüllen (Bild 8), wodurch sich der Maschinenpark, die Wech-selzeiten und die Anzahl an notwendigen Passierbuch-ten bzw. Nischen reduzieren. Erreicht wird dieses breite Aufgabenspektrum durch einen multifunktionalen Ausleger, der unterschiedliche Anbaugeräte aufnehmen kann, die für den jeweiligen Arbeitsschritt benötigt werden. Über eine mechanische Schnellwechseleinheit können die auf den beiden integrierten Verschiebebah-nen abgelegten Anbaugeräte gewechselt werden. Der Ausleger ist vor allem für das Sprenglochbohren sowohl mit einer vertikal als auch mit einer horizontal arbei-tenden Parallelkinematik ausgestattet. Weiterhin bietet Hazemag den Boring Loader (HBL) an, der zwischen einer Bohrlafette für Sprengbohrlöcher und Anker so-wie einer Schaufel zum Laden wechseln kann (Bild 9).

Die Firma GMS (German Mining Solutions) bzw. Hausalit bietet mit dem Hausalit Multitalent (HS-M) ein Kombinationsgerät mit starrem, gekröpftem oder teleskopierbarem Ausleger und Schnellwechselsystem für die Aufsätze an (Bild 10). Als Anbauteile stehen unterschiedliche Schaufeln, Querschneidkopffräse, Hydraulikhammer, Arbeitsbühne und Bohrgeräte zur Auswahl. Ein häufiges Umpositionieren entfällt und trägt somit zur Verkürzung der Teilzyklen bei.

Ein vergleichbares Multifunktionssystem bietet der tschechische Bergbaumaschinenhersteller Ferrit mit dem Multifunktionslader PSU7000 (Bild 11). Verfüg-bare Anbauteile sind unterschiedliche Schaufeln, Hyd-raulikhammer, Querschneidkopffräse und Bohrlafette. Die Teilzyklen im Vortriebsprozess werden, wie bei der vorhergehenden Maschine, durch einen reduzierten Manövrieraufwand optimiert.

Das ukrainische Unternehmen Yasinovatskiy Ma-chine Building Plant (YMZ) bietet mit dem MPL-22 (Bild 12)eine Kombination aus Bohrgerät und konti-nuierlichem Ladesystem an. Gelöstes Gesteinsmaterial kann über den Ladetisch aufgenommen und durch den mittig geführten Kettenkratzerförderer an ein ange-schlossenes Transportsystem übergeben werden. Kon-tinuierliche Ladesysteme wie an TSM, HRE und MPL-22 sollten zur Maximierung der Zeitauslastung mit kontinuierlichen Fördersystemen kombiniert werden.

Das deutsche Unternehmen GTA-Maschinensys-teme bietet mit den EHB-Bohrwagen 6000 und 7600 (Bild 13) firstgeführte Systeme an, die sowohl Anker- und Sprengbohrlöcher bohren als auch mithilfe einer

Tabelle 3: Marktüberblick Vortriebstechnik in kleinen Querschnitten nach Herstellerangaben

Maschinentyp Maschinenhersteller Modellbezeichnung Min. Breite

[m]

Min. Höhe

[m]

Max. Ge steins-

festigkeit* [MPa]

Bohr- und Ladegerät YMZ MPL-22 3,30 2,80 100

Bohrlader Hazemag HBL 600 2,20 1,85 300

Bohrwagen Sandvik diverse 2,50 2,70 > 100

Bohrwagen Komatsu (JOY) Vein Runner II 2,42 2,81 300

Bohrwagen Atlas Copco Boomer T1 2,30 3,20 200

Bohrwagen Hazemag (Gerät vormals DHMS)

HDT1 2,24 2,06 > 100

Bohrwagen Mine Master Face Master 2.1 2,35 2,60 250

Bohrwagen BAT SB3 - 6,0 Ex 3,65 2,90 > 100

Bohrwagen KGHM ZANAM SWW-1/1H 3,50 2,70 > 100

Bohrwagen Nordmeyer SMAG Sprenglochbohr-wagen BW

3,78 2,70 150

Bohrwagen Ferrit Singlemaster 3,40 2,80 > 100

EHB-Bohrwagen GTA EHB-Bohrwagen 7600 4,60 3,60 200

Gewinnungsmaschine Atlas Copco Mobile Miner 40 V 3,10 3,60 > 80

Multifunktionslader Hausalit/German Mining Solution

HS Multitalent 2,16 1,71 120

Multifunktionslader Ferrit PSU7000 2,00 1,71 > 100

TSM Sandvik MR 341 4,20 2,50 < 80

TSM DHMS dh R60t/dh R60 4,00 2,70 < 100

TSM KAMY CHiNA EBZ 90 3,00 2,40 < 80

TSM YMZ KSP-22 4,00 2,10 < 80

TSM Alpine R-130 low version 3,50 2,35 < 80

TSM Antraquip AQM 100 3,00 2,15 < 80

TSM MSB Smittwerke (IBS)

SM 130 2,30 2,50 < 80

TSM GMS MS 310 2,60 2,20 < 80

Vortriebsmaschine Hazemag/GHH HRE 3,30 3,30 > 100

* Die angegebene maximal bohrbare Gesteinsfestigkeit bezieht sich nur auf ein vorinstal-liertes Bohrgerät, das aber projektspezifisch modifiziert werden kann.

triebsleistung zu erhöhen und zum anderen die Anzahl benötigter Einzelfahrzeuge zu verringern und somit die Kosten zu senken. Die Unternehmen Hazemag/GHH bieten beispielsweise zwei für kleine Querschnitte ge-eignete Systemlösungen an. Der Hazemag Roadhea-ding Excavator (HRE) kann die Funktionen Bohren, Besetzen, Laden, Berauben und Einbringen des Aus-



Arbeitsbühne Ausbauarbeiten unterstützen können. Die firstgebundene Bauweise ermöglicht eine gute Aus-nutzung der vorhandenen Streckenquerschnittsfläche. Durch dieses System können sowohl im konventionel-len als auch im maschinellen Vortrieb hohe Parallelisie-rungseffekte erzielt und somit die Auffahrungsleistung optimiert werden. Weiterhin sind die Anforderungen an die Sohlqualität durch die firstgebundene Bauweise geringer. Die angegebenen Mindeststreckenabmessun-gen beziehen sich auf einen Bogenausbau; bei einem rechteckigen Querschnitt sind geringere Dimensionen zu erwarten. Als Lademaschine wurde ein Senklader mit einer Breite von 1,30 m und einer Höhe von 1,40 m gewählt.

Bezüglich der maschinellen Streckenauffahrung stellt die Firma Atlas Copco mit dem Mobile Miner 40 V (Bild 14) ein neues Konzept zum Streckenvor-trieb bzw. zur Gewinnung von Lagerstätten vor. Auf einem vertikal rotierenden Rad sind die Rollenmeißel zum Lösen des Gesteins montiert. Dieses Schneidrad ist durch einen vertikal und horizontal beweglichen Arm mit der Maschine verbunden. Das gelöste Materi-al wird über einen Ladetisch aufgenommen und mittels Fördergurt am Heck der Maschine abgeworfen. Konst-ruktionsbedingt sind nahezu rechteckige Querschnitte herstellbar. Maximal schneidbare Gesteinsfestigkeiten sind bisher nicht veröffentlicht, jedoch sind aufgrund der Rollenmeißel und des hohen Eigengewichts (200 t) höhere schneidbare Gesteinsfestigkeiten zu erwarten als bei TSM. Je nach Gesteinsfestigkeit gibt der Her-steller eine Vortriebsleistung von 10 bis15 m/d an.

5 FazitStreckenauffahrungen in kleinen Querschnitten bieten ein breites Applikationsspektrum in unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Entsprechende Streckendi-mensionen können sowohl in bergbaulichen als auch in bautechnischen Projekten Anwendung finden. Der Vorteil der kompakten Querschnittsdimensionen liegt vornehmlich in der präzisen Anpassung an die Pro-jektvorgaben und folglich der Vermeidung eines nicht

Bild 9: Hazemag HBL [17]

Bild 10: GMS/Hausalit HS-M [18]

Bild11: Ferrit PSU7000 [19]



bei geringer Überdeckung unter bebautem Gebiet wie häufig im Tunnelbau. Beide Auffahrungsarten bieten spezifische Vor- und Nachteile, die je nach Einsatzbe-dingungen gegeneinander abgewogen werden müssen. Eine Ermessensentscheidung für eine bestimmte Auf-fahrungsart muss anhand der vorliegenden Betriebssi-tuation erfolgen.

Der Markt stellt diverse konventionelle Maschinen-lösungen sowie Kombinationslösungen zur Verfügung. Alle Streckenvortriebsformen unterliegen einer konti-nuierlichen Weiterentwicklung. Entwicklungsschwer-punkte liegen in der Automatisierung, der Digitalisie-rung und der Optimierung der Maschinentechnik im Allgemeinen. Je nach Präferenzen des Betreibers wer-den jedoch auch nicht automatisierte Systemlösungen weiterhin Anwendung finden.

6 Literaturverzeichnis[1] Bauer, F.; Kuchinke, C.: Verfahrenstechnische Integra-

tion der Multifunktionsmaschine HRE 300 in hoch-leistungsfähige Tunnel-Vortriebssysteme in kleinsten lichten Streckenquerschnitten von 9 bis 16 m². 20. Kolloquium Bohr- und Sprengtechnik, Clausthal-Zel-lerfeld, 2017.

[2] Bauer, F.; Kuchinke, C.; Göhler, L.; Katz, T.: HRE Road-heading Excavator – ein innovatives Hochleistungssys-tem für konventionellen Streckenvortrieb in kleinen Querschnitten,“ GeoResources Zeitschrift 1 | 2016, S.

Bild 12: YMZ MPL-22 [19] Bild 13: GTA EHB-Bohrwagen 7600 [20]

Bild 14: Atlas Copco Mobile Miner 40 V [21]

benötigten Mehrausbruchs. Kleine, den Vorgaben an-gepasste Querschnitte führen zu einer Kostenreduk-tion durch geringere Anschaffungskosten der Maschi-nentechnik, geringere Folgekosten für beispielsweise Bewetterung und Ausbau sowie reduzierte Kosten für Verbrauchsmaterial, wie beispielsweise Sprengstoff und Meißel. Um Komplikationen im weiterführenden Be-triebsablauf zu vermeiden, müssen die Streckendimen-sionen an alle zu erwartenden Betriebssituationen an-gepasst werden.

Im Bergbau liegen die Anwendungsbereiche in der Auffahrung von Querschlägen und Fluchtwegen sowie der Auffahrung unterschiedlicher logistisch benötig-ter Versorgungsstrecken. Bei ingenieurbautechnischen Projekten bietet sich im Tunnelbau ein breites Appli-kationsspektrum kleiner Querschnitte. Tunnel dieser Querschnittsabmessungen können im Verkehrstunnel-bau sowie für Wasser- und Abwassertunnel Anwendung finden.

Die projektbezogenen Präferenzen geben die Rah-menbedingungen für eine Auffahrungsart vor. Ein wichtiges Auswahlkriterium ist die vorliegende geologi-sche Grundsituation. Bei höheren Gesteinsfestigkeiten ist nur die konventionelle Streckenauffahrung als sinn-voll zu erachten. Liegen niedrigere Gesteinsfestigkeiten unter 80 MPa vor, bieten maschinelle Vortriebsverfah-ren Vorteile in der Vortriebsleistung, der Profilgenauig-keit und den Erschütterungsemissionen – insbesondere



43-47, 2016. Online: http://www.georesources.net/download/GeoResources-Zeitschrift-1-2016.pdf

[3] Polysos, N.: Clausthal-Zellerfeld: TU Clausthal, 2010. [4] Thuro, K.: Geologisch-felsmechanische Grundlagen

der Gebirgslösung im Tunnelbau. ETH Zürich, 2002. [5] Reuther, E.-U.: Lehrbuch der Bergbaukunde, Essen:

VGE Verlag GmbH, 2010. [6] Caterpillar Inc.: Caterpillar Performance Handbook.

Edition 29, CAT, 1998. [7] Komatsu: „Underground mining,“ [Online]. Available:

https://mining.komatsu. [Zugriff am 12. Dezember 2017].

[8] Buja, H. O.: Ingenieurhandbuch der Bergbautechnik,.Berlin: Beuth Verlag GmbH, 2013.

[9] Sandvik: [Online]. Available: https://www.rocktech-nology.sandvik. [Zugriff am 12. Dezember 2017].

[10] Kolymbas, D.: Geotechnik-Tunnelbau und Tunnelme-chanik. Berlin: Springer Verlag, 1998.

[11] Thuro, K.; Plinninger, R. J.: Geologisch-geotechnische Grenzfälle beim Einsatz von Teilschnittmaschinen. In XLVII. Geomechanik Kolloguium, Salzburg, 1998.

[12] Plinninger, R. J.: Teilschnittmaschinen als alternatives Vortriebsverfahren im innerstädtischen Tunnel- und Stollenbau – Chancen und Risiken,“ in 18. Tagung für Ingenieurgeologie und Forum „Junge Ingenieurgeolo-gen“, Berlin, 2011.

[13] Girmscheid, G.: Baubetrieb und Bauverfahren im Tun-nelbau. Berlin: Ernst & Sohn Verlag, 2008.

[14] YMZ: unveröffentlichte Dokumente des Herstellers, 2017.

[15] German Mining Solution: unveröffentlichte Dokumen-te des Herstellers, 2017.

[16] Hazemag & EPR und GHH Fahrzeuge: HRE Road-heading Excavator. Bild vom Hersteller erhalten.

[17] Hazemag: „Products,“ Hazemag, [Online]. Available: http://mining.hazemag-group.com. [Zugriff am 11. Dezember 2017].

Andreas Mozar, Master of Sciencehat an der TU Claus thal Energie- und Rohstoffversorgungs-technik mit Studienrichtung „Allgemeine mineralische Roh stoffe“ studiert und mit dem Master of Science abgeschlossen (April 2017). Kontakt: [email protected]

[18] German Mining Solution: „Produkte,“ [Online]. Availa-ble: https://www.german-mining-solution.com. [Zu-griff am 11. Dezember 2017].

[19] Jebal Zagros: „Products,“ [Online]. Available: http://www.jz-int.com. [Zugriff am 11. Dezember 2017].

[20] GTA Maschinensysteme GmbH: „Bergbau,“ [Online]. Available: http://www.gta.eu. [Zugriff am 11. Dezem-ber 2017].

[21] Atlas Copco: Atlas Copco, [Online]. Available: https://www.atlascopco.com. [Zugriff am 11. Dezember 2017].

[22] Düppel, E.: Entwicklung eines Konzeptes für die schnei-dende Gewinnung im Steinsalz, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2010.

[23] Eichler, K.: Fels und Tunnelbau, Renningen-Malms-heim: Expert Verlag, 2000.

[24] Bischoff, W.; Bramann, H.: Das kleine Bergbaulexikon, Essen: VGE Verlag GmbH, 2010.

34 berGbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Schmidt und Dorn:www.georesources.net Erfahrungen mit faserbewehrtem Spritzbeton im kasachischen Chromerzbergbau – eine Bestandsaufnahme

1 Einleitung

Im Jahr 2009 war die Betreiberin des Chromerzberg-werks „10. Jahrestag der Unabhängigkeit Kasachstans“ in Chromtau, die AO TNK Kazchrome, auf der Suche nach einem verbesserten Ausbausystem für horizon-tale Strecken im 2. Bauabschnitt (Bild 1). Die geolo-gischen Randbedingungen in einer Teufe von 880 m sind so kompliziert, dass das bisherige Ausbausystem dem anstehenden Gebirgsdruck nicht widerstehen kann. Im Auftrag von Kazchrome wurde von den deut-schen Bergbauunternehmen Schachtbau Nordhausen GmbH, Nordhausen, und Thyssen Schachtbau GmbH, Mülheim a. d. R., anhand der vorhandenen Gebirgs-kennwerte ein Konzept entwickelt, welches ideal den Erfordernissen angepasst ist. Nach vielen Gesprächen und fachlichen Diskussionen konnte im Oktober 2012 zwischen der AO TNK Kazchrome und der TOO Schachtbau Kasachstan, Almaty, Kasachstan, einer ge-meinsamen Tochter der beiden deutschen Bergbauun-ternehmen, ein Vertrag über die Errichtung einer Ver-bindungsstrecke auf der –480-m-Sohle in 880 m Teufe geschlossen werden [1].

Im Februar 2011 hatte das Unternehmen AO TNK Kazchrome zu einem „Runden Tisch“ nach Chromtau eingeladen, an dem kompetente Vertreter vieler russi-scher und kasachischer Bergbauinstitute teilnahmen. Aus Europa waren Vertreter der beiden genannten Bergbauunternehmen anwesend. Im Vorfeld wurden alle Beteiligten über die Parameter der anstehenden Streckenauffahrung informiert, da vor allem die Kennt-nis der Geologie eine wesentliche Grundlage für eine sinnvolle Bergbauplanung ist. Ziel dieses runden Tischs

Im Bergwerk Donskoy GOK in Chromtau, Kasachstan, fährt die TOO Schachtbau Kasachstan, eine gemeinsame Tochter der deutschen Unternehmen Schachtbau Nordhausen GmbH und Thyssen Schachtbau GmbH eine Strecke in schwieriger Geologie und mit kleinem Querschnitt in NÖT auf. Außer dem Einsatz geeigneter Maschinentechnik trägt insbesondere der innovative Spritzbeton mit Polymerfaserbewehrung und konsequenter Qualitätssicherung zur Erfüllung der Anforderungen bei.

Bergbau • Chromerz • Ausbau • NÖT • Spritzbeton • Faserbeton • Kasachstan

Erfahrungen mit faserbewehrtem Spritzbeton im kasachischen Chromerzbergbau – eine BestandsaufnahmeDipl.-Ing. Olaf Schmidt, Projektleiter, stellv. Generaldirektor, TOO Schachtbau Kasachstan, Chromtau, KasachstanDipl.-Ing. Eduard Dorn, Generaldirektor, TOO Schachtbau Kasachstan, Chromtau, Kasachstan

Bild 1: Chromerzbergwerk Donskoy GOK, Chromtau, Kasachstan – Entfernung zwischen Serviceschacht (links) und Wetterschacht (rechts) ca. 4,5 kmQuelle: TOO Schachtbau Kasachstan

war es, eine Technologie zu erarbeiten, die eine Stre-ckenauffahrung unter äußerst schwierigen Bedingun-gen bei gleichzeitig hoher Vortriebsleistung absichern sollte.

2 Geologie des AuffahrungshorizontsDie Chromitlagerstätten Kasachstans befinden sich am südlichen Rand des Ural. Im Gegensatz zu anderen Vorkommen, die – wie beispielsweise in Südafrika – als massive Bänder über hunderte Kilometer der magma-tischen Schichtung folgen, liegen die kasachischen Lagerstätten in Linsenform vor. Die umgebenden Ge-steine sind Gabbro-Amphibolite und serpentinisierte Peridodite. Die Arbeiten zur Streckenauffahrung erfol-gen also in feinkörnigen Gesteinen, die aufgrund ihrer spezifischen Genese mit komplizierten Kluftsystemen behaftet sind. Zahlreiche Klüfte weisen auf eine inten-sive vorausgegangene Bruchtektonik und ein großes Spannungspotenzial im Gebirge hin. Das ursprüngli-che Gesteinsgefüge ist sehr stark bruchhaft gestört.

Für die optimale Abstimmung der Technologie ist es sehr problematisch, wenn an der aufgeschlossenen Ortsbrust z. B. fünf bis zehn unterschiedliche Kluftsys-teme angetroffen werden, die keine klare Orientierung erkennen lassen. Die extremen Druck- und Tempe-raturbedingungen während der Metamorphose mit gleichzeitiger Umwandlung der basischen Minerale haben eine Seritizierung und Chloritisierung bewirkt. Die Folge ist eine stark herabgesetzte Standfestigkeit des Gebirges. Das Gestein ist in diesen Zonen so stark zermahlen und gegeneinander aufgerieben, dass Mehr-ausbrüche kaum vermeidbar sind. Eine zusätzliche Pro-blematik ergibt sich, wenn in diesen stark gestörten Be-

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Schmidt und Dorn: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Erfahrungen mit faserbewehrtem Spritzbeton im kasachischen Chromerzbergbau – eine Bestandsaufnahme www.georesources.net

reichen zusätzlich noch Wasser auftritt. Dann löst sich der Gebirgsverband schnell auf, und es kommt zu Kon-vergenzen. Die Beherrschung dieser Situation erfor-dert eine präzise Einschätzung des Gebirges in jedem Abschlag, höchste Flexibilität sowie den Einsatz inno-vativer Auffahrtechnologien und moderner Ausbausys-teme. Das herkömmliche vom Auftraggeber eingesetzte Ausbausystem aus Stahlbögen mit Handsteinverzug, welches bereits in einigen Bereichen der –480-m-Sohle realisiert worden war, zeigte sehr deutlich, dass es der geologischen Situation nicht gewachsen war.

3 Ausbautechnologie auf Basis der NÖTEs wurde ein für den kasachischen Bergbau innovatives Ausbaukonzept mit Ankern und Spritzbeton nach der Neuen Österreichischen Tunnelbauweise (NÖT) aus-gewählt. Die beschriebene geologische Situation stellte besondere Anforderungen an die Vortriebstechnologie, die bei der Auswahl zu beachten waren:

▶ Durch die eingesetzten Maschinen und Geräte darf nur ein minimaler Wassereintrag erfolgen. Wasser führt bei den vorliegenden Gesteinsverhältnissen zu einer weiteren Entfestigung des Gebirges. Das natürliche Gebirgswasser bereitet schon erhebli-che Schwierigkeiten, ein zusätzlicher Wassereintrag durch die angewendete Technologie ist weitestge-hend zu vermeiden. Deshalb kommt beim Bohren keine Wasserspülung, sondern eine Luft-Wasser-Gemisch-Spülung zum Einsatz. Ganz auf Wasser zu verzichten, ist aus Gründen der Arbeitssicherheit nicht möglich, da die beim Bohren anfallenden Stäube äußerst gesundheitsschädlich sind.

▶ Das Sprengverfahren wurde extrem schonend ausgelegt, da das Gebirge ohnehin zu Mehraus-brüchen neigt. Der Einsatz von Sprengschnur im Kranzbereich bewirkt ein schonendes Trennen der exakten Kontur. Ziel des schonenden Sprengens ist die Vermeidung von Mehrausbrüchen und die Reduzierung der Bergemassen und Ausbaumen-gen. Aufgrund des stark gestörten Gebirges ergibt sich allerdings als Nachteil der Sprengmethode eine geringere Effizienz. Durch Anpassung und Optimierung des Sprengschemas an die örtlichen

Gegebenheiten und die verfügbaren Sprengmittel konnte aber ein sehr zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden.

▶ Das Ausbausystem muss zum einen die Sicherheit der Beschäftigten vor Ort in der Vortriebsphase und zum anderen die Standfestigkeit der Strecke über eine lange Betriebszeit als Hauptförderstrecke (ka-pitaler Grubenbau) absichern. Als tragendes Aus-bausystem wurde eine faserbewehrte Spritzbeton-schale gewählt, die durch Radialanker komplettiert wird. Der Spritzbetoneinbau erfolgt mithilfe eines Manipulators, um sicherzustellen, dass kein Mitar-beiter während des Ausbaus in ungesicherten Berei-chen arbeiten muss.

3.1 MaschinentechnikDie zuvor genannten Vorgaben wurden bei der Aus-wahl des Maschinenparks berücksichtigt. Gleichzei-tig wird mit der ausgewählten Technik in Verbindung mit der notwendigen Ausbautechnologie eine durch-schnittliche Vortriebsleistung von mindestens 90 m je Monat in der sogenannten Vortriebsklasse 5 mit einer Abschlagslänge von 2,0 m abgesichert. Prämisse bei der Auswahl der Geräte war der geforderte verhältnismäßig kleine Streckenquerschnitt von 13,7 m² im ausgebauten Zustand. Der Auftraggeber hat diesen Querschnitt in seiner technischen Aufgabenstellung so definiert, um eine Minimierung der abzufördernden Bergemassen sicherzustellen. Eine weitere Herausforderung stellte die äußerst kurze Zeit von sechs Monaten zwischen Beauftragung und Vortriebsbeginn dar, da die meisten Hersteller deutlich längere Lieferzeiten bei Bergbau-ausrüstung für kleinprofilige Vortriebe haben. Welt-weit kommt die Kombination aus hochspezialisiertem Vortriebsequipment und derart kleinen Streckenquer-schnitten verhältnismäßig selten vor. Letztlich wurde unter Berücksichtigung aller Vorgaben die nachfolgend beschriebene Ausrüstung zum Einsatz gebracht.

3.1.1 BohrgerätIm Einsatz ist ein zweiarmiger Bohrwagen vom Typ Atlas Copco Rocket Boomer 282 mit Teleskoplafetten und Bohrhämmern vom Typ COP 1838 HD+ (Bild 2).

Bild 2: Bohrwagen Atlas-Copco Rocket Boomer 282Quelle: www.atlascopco.com

Bild 3: Tunnelladebagger ITC Terex Schaeff 120 F4 Quelle: www.itcsa.com

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3.1.2 Ladegerät

Als Ladegerät wurde der Ladebagger ITC Terex Schaeff 120 F4 ausgewählt (Bild 3). Er übernimmt nicht nur das eigentliche Laden in die vom Auftraggeber bereit-gestellten Bergewagen, sondern ist auch das technische Hilfsmittel für die Aufstellung der Gitterbögen.

3.1.3 FörderungDie Bereitstellung von Lokomotiven und Förderwagen sowie der Transport des geladenen Haufwerks wer-den vertragsgemäß durch den Auftraggeber realisiert (Bild 4). Um die Versorgung mit leeren und die Ab-förderung der gefüllten Vollwagen in der eingleisigen Strecke abzusichern, wurde eine 3-Wege-Weiche (Typ Maschinenbau Mark) zum Einsatz gebracht (Bild 5). Diese auf dem Vortriebsgleis liegende Weiche wird taktweise dem Vortrieb folgend nachgezogen. Entspre-chend der zu ladenden Menge wird jeweils ein Zug von fünf bis sieben Wagen beladen. Dabei erfolgt auf der 3-Wege-Weiche der Wagenwechsel so, dass immer ein Wagen vom Ladebagger befüllt werden kann. Über das Mittelgleis der Weiche fahren Ladebagger und Bohrwa-gen, da diese nach den entsprechenden Arbeitsschritten getauscht werden müssen.

3.1.4 BetonherstellungDie Herstellung des Spritzbetons ist unter den gegebe-nen Umständen, wie Verfügbarkeit und Qualität der Zuschlagstoffe, eine besondere Herausforderung. Um die notwendigen Festigkeiten eines faserbewehrten Spritzbetons der Güteklasse C 25/30 gewährleisten zu können, wird die Herstellung des Spritzbetons in einer übertägigen Halle in eigener Regie und Verantwortung realisiert. Zu diesem Zweck wurde eine Betonmischan-lage vom Typ Hartmann 1125/750 S montiert (Bild 6). Die Anordnung in einer Halle erfolgte aufgrund der extremen klimatischen Schwankungen mit sehr heißen Sommern und sehr kalten Wintern. Prozesstechnisch muss abgesichert sein, dass die Temperatur der Zu-schlagstoffe zwischen +5 und +25 °C bleibt. Die Halle ist daher komplett wärmegedämmt und abgedichtet. Für die Winterzeit wurden vom Auftraggeber elektri-

Bild 4: Vom Bergwerk Donskoy GOK für den Transport des geladenen Haufwerks eingesetzte Lokomotive und FörderwagenQuelle: TOO Schachtbau Kasachstan

Bild 5: 3-Wege-Weiche System Maschinenbau MarkQuelle: www.maschinenbau-mark.de

Bild 6: Betonmischanlage Typ HA MP 1125/750 SM, HartmannQuelle: www.hartmann-betonmischanlagen.de

Damit können sowohl die Sprengbohrlöcher und die Außenkranzlöcher für das schonende Sprengverfahren als auch die Radialanker im relativ kleinen Querschnitt gebohrt werden. Die installierte Luft-Wasser-Spülung sichert ab, dass während des Bohrprozesses nicht unnö-tig viel Wasser in das Gebirge eingetragen wird.

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sche Warmluftheizer installiert, mit denen auch das Mischwasser geheizt werden kann, um die genannten Randbedingungen des Frischbetons einzuhalten.

Eine Betonherstellung unter Tage ist aus Platzgrün-den nicht möglich. Die Anwendung der Trockenspritz-methode erlaubt die eingeschränkte Bewetterungssitu-ation auf der –480-m-Sohle nicht.

3.1.5 BetontransportUm den frisch gemischten und chemisch verzögerten Spritzbeton zum Einbau zu transportieren (Verzöge-rung bis zu 4 Stunden), sind Betonnachmischer vom Typ BNM 4 der Fa. Mühlhäuser im Einsatz (Bild 7). Die gleisgebundenen und elektrohydraulisch angetrie-benen Nachmischer haben ein Fassungsvermögen von 4,0 m³. Aufgrund der besseren Verarbeitbarkeit und bedingt durch die bessere Mischung werden sie jedoch nur mit ca. 3,1 m³ befüllt. In Abhängigkeit von der Vor-triebsklasse werden pro Abschlag zwei bis drei Einhei-ten benötigt.

3.1.6 SpritzbetoneinbauDie Applikation des Betons vor Ort wird mittels eines elektrohydraulischen Manipulators, Modell Meyco Oruga von Atlas Copco durchgeführt (Bild 8). Di-rekt an der Spritzdüse wird über eine synchronisierte Chemiepumpe Modell Aliva 402.2 synchro der Sika Schweiz AG Beschleuniger zugegeben. Den Beton-transport vom Nachmischer zum Manipulator über-nimmt eine Betonpumpe Typ 715 SE von Putzmeister (Bild 9). Um die Übergabe vom Nachmischerauslass in die Pumpenvorlage zu gewährleisten, wurde die Pumpe auf einen eigenkonstruierten und -entwickelten Gleis-wagen gesetzt.

Während zu Beginn der Arbeiten noch mit einer Betonpumpe Atlas-Copco, Meyco Altera gearbeitet wurde, konnte durch den Umstieg auf eine Betonpum-pe Putzmeister 71 SE die Durchsatzleistung von 6 auf maximal 18 m³/h erhöht werden. Die Zeit des Einbrin-gens der Spritzbetonschale in einem vergleichbaren Abschnitt konnte dadurch auf ein Drittel reduziert werden.

Durch die von SBK eingesetzte Spritzbetontechno-logie werden Spritzbetonschalen von 3 bis 25 cm Stärke realisiert. Die Spritzbetonverarbeitung durch den Ma-nipulator erfolgt neben der verbesserten Spritzleistung insbesondere auch aus Gründen der Arbeitssicherheit. Bei schlechtem Gebirge kann so gefahrlos eine Erstsi-cherung aufgetragen werden, ohne dass sich ein Mitar-beiter in den ungesicherten Bereich begeben muss. Der „Spritzzug“ wird nach dem Einsatz zu entsprechend hergerichteten Waschplätzen gefahren, sodass die kom-plette Technik von verschleißintensiven Betonresten gereinigt werden kann. Diese Reinigungsarbeiten ha-ben sich in der Praxis als äußerst wichtig und notwen-dig erwiesen und werden dementsprechend gewissen-haft durchgeführt.

Sollte es trotz der individuell an das Gebirge an-gepassten Vortriebsklasse zu geologisch bedingtem

Bild 7: Betonnachmischer Typ BM4, Karl-H. Mühlhäuser GmbH & Co. KGQuelle: www.tunnelling-equipment.com

Bild 9: Betonpumpe Putzmeister P 715 SE auf dem GleiswagenQuelle: www.moertelmaschinen.de

Bild 8: Spritzbetonmanipulator Typ Meyco OrugaQuelle: www.atlascopco.com

Mehrausbruch kommen, wird dieser mit der gleichen Technologie verfüllt.

3.1.7 Weitere technologische SchritteDa im Rahmen dieses Artikels detailliert auf die Spritz-betontechnologie eingegangen werden soll, sind an die-

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Im Gebiet um Chromtau bestehen bei der Beschaf-fung der Zuschlagstoffe Kies und Sand sowie des Ze-ments und der erforderlichen chemischen Zusatzmittel Schwierigkeiten, dauerhaft hohe Qualität zu gewähr-leisten. Das Vorhandensein von geeigneten Sanden und Kiesen beim Hersteller, die in der Kiesgrube noch genau den Vorgaben entsprachen, heißt noch lange nicht, dass diese in der gleichen Qualität auf der Baustelle ankom-men. Partiell sind starke Verunreinigungen im Materi-al festzustellen, die z. B. auf vor der Beladung schlecht gereinigte Ladeflächen der Lkw zurückzuführen sind. Ordnung und Sauberkeit bei der Spritzbetonherstellung und -verarbeitung sind eine wesentliche Voraussetzung für den Erfolg der Spritzbetontechnologie. Aufgrund der hohen Anforderungen durch die Projektvorgaben ist dies in einem Maß erforderlich, wie es im Bergbau sonst eher ungewöhnlich ist. Auch nach nunmehr vier Jahren Vortrieb ist eine ständige und flächendeckende Kontrolle der Vorgaben an die Lieferanten unerlässlich.

Zur ständigen Qualitätskontrolle des Spritzbetons selbst führt die TOO Schachtbau Kasachstan eine Eigenüberwachung nach deutschen Richtlinien und Bestimmungen durch. Hierfür wurde ein eigenes Prüf-labor errichtet und in Zusammenarbeit mit externen Prüflaboren wird ein lückenloser Nachweis der hohen Qualität geführt.

4.1 Prüfung der SpritzbetonqualitätGemäß den Vorgaben aus der täglichen Praxis in den Mutterhäusern Schachtbau Nordhausen GmbH und Thyssen Schachtbau GmbH ist die Qualitätssicherung für alle Teilprozesse des Streckenvortriebs zu gewähr-leisten. Deshalb wurde für die Qualitätskontrollen des Spritzbetonausbaus folgende Prüflaufdokumentation erstellt:

▶ Prüfung der Ausgangsstoffe ▷ Sieblinien Sand, Kies ▷ Laborprüfung Zement ▷ Herstellungsdokumentation Betonchemie ▷ Chemische Zusammensetzung Zugabewasser

▶ Frischbetonprüfung ▷ Ausbreitmaß ▷ Betontemperatur

▶ Fertigbeton ▷ Würfeldruckfestigkeit ▷ Zylinderdruckfestigkeit ▷ In-situ-Versuche

Die Entnahme von Proben (Würfeln) für die Kontrolle der Festigkeit des frisch hergestellten Betons erfolgt bei der Herstellung des Rohmaterials für jeden Abschlag (Ausbaubogen). Der Frischbeton wird einen Tag in einer Form belassen, welche nass abgedeckt wird, um einen Feuchtigkeitsverlust zu vermeiden. Im weiteren Verlauf werden die ausgeschalten Würfel zunächst für sechs Tage im Wasser (Wassertemperatur 20±3 °C) und anschlie-ßend bis zum Alter von 28 Tagen an der Luft (Lufttem-peratur ebenfalls 20±3 °C) gelagert. Nach Erreichen der Endfestigkeit werden die Würfel für die Druckfestig-keitskontrolle in ein unabhängiges Labor geschickt.

Bild 10: Betonnachmischer beim Beladen mit faserbewehrtem BetonQuelle: TOO Schachtbau Kasachstan

ser Stelle die übrigen technologischen Schritte nur kurz zusammengefasst. Nach erfolgtem Einbau der Erstsi-cherung im ausgeräumten Abschlag erfolgt mithilfe des Manipulators das Stellen des Stahlgitterbogens, der in den ersten 28 Tagen, bis der Beton seine Endfestigkeit erreicht, die statische Tragfunktion unterstützt. Ist der Abschlag mit der technologisch vorgesehenen Menge an Beton versehen, werden mittels des Bohrwagens im Nachgang die Radialanker gebohrt und gesetzt.

4 SpritzbetonausbauDer verwendete Spritzbeton ist eine Sand-Kies-Ze-ment-Mischung mit Korngrößen von 0 bis 8 mm, die mit hohem Druck auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgetragen wird. Aufgrund seiner Besonderheiten, wie z. B. des Einbauverfahrens beim Streckenausbau sowie des Einsatzes spezieller Materialien und Geräte, ist der Spritzbeton ein wichtiges und notwendiges Ins-trument für die modernen, untertägigen Arbeiten. Die Anwendung von Spritzbeton ermöglicht es, untertägi-ge Konstruktionen orts- und zweckunabhängig nahe-zu überall zu errichten, wo sie gebraucht werden. Die geologischen Bedingungen schränken zudem kaum die Anwendungsvielfalt von Spritzbetonbauwerken ein.

Die Herstellung von Spritzbeton unterscheidet sich im Verfahren nicht von der normalen Betons. Durch Anpassung des Wasser-Zement-Verhältnisses und Zu-gabe verschiedener Zuschlagstoffe sind jederzeit die Qualität und die Konsistenz des Betons regulierbar.

Bereits während der Angebotserarbeitung und Planung zeigte sich deutlich, dass die Herstellung und der Einbau eines qualitativ hochwertigen Spritzbetons der Schlüssel zum Erfolg der technologischen Lösung sein wird. Daher wurde besonders großer Wert auf ent-sprechende Ausrüstung und die genaue Abstimmung aller Arbeitsschritte gelegt. Angefangen bei der Beton- mischanlage über die Auswahl der Nachmischer für den Transport von über Tage zum Einsatzort (Bild 10) bis zur Einbautechnik selbst wurden alle Möglichkeiten für die Gewährleistung höchster Qualität ausgeschöpft.

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Für die Kontrolle des festen Betons unter Tage werden nach 28 Tagen direkt aus dem eingespritzten Stoß Bohrkerne entnommen (Bild 11). Die Bohrkerne werden im eigenen Labor bearbeitet und zur Prüfung vorbereitet. Auch diese Zylinderproben gehen im An-schluss für die Druckfestigkeitskontrolle in ein unab-hängiges Labor.

Alle Prüfungen erfolgen nach den Vorgaben der entsprechenden Vorschriften DIN EN 12350 [2], DIN EN 12390 [3], DIN EN 12504 [4] sowie der EF-NARC-Richtlinie für Spritzbeton [5]. Für die Durch-führung aller Überprüfungen stehen moderne Lab-ortechnik sowie geeichte und regelmäßig überprüfte Messtechnik zur Verfügung.

Alle im Rahmen der Eigen- und Fremdüberwa-chung gesammelten Daten werden digital erfasst und fixiert und zusätzlich in eigene Journale eingetragen. Außerdem werden Dokumentationsunterlagen zu den Versuchsdurchführungen mit frisch hergestelltem und dem festen Beton erstellt.

4.1.1 Prüfung des Frischbetons über Tage in der Mischanlage (Schachthalle)

Der Frischbeton an der Mischanlage über Tage wird auf folgende Parameter hin geprüft:

▶ Einhaltung der Betonrezeptur ▶ Kontrolle der Dosierung der chemischen Additive

▷ Verzögerer (Master Roc HCA20) ▷ Fließmittel (Master Glenium)

▶ Menge der verwendeten Bewehrungsfasern ▷ 4,8 kg/m3 Polymerfasern ▷ bis zu 35 kg/m³ Stahlfasern

▶ Kontrolle der Betondichte ▶ Feuchtigkeit der Zuschlagstoffe Sand und Kies ▶ Korngrößenverteilung der Zuschlagstoffe Sand

und Kies ▶ Zementkontrolle (periodisch pro Liefercharge) ▶ Wasser-Zement-Verhältnis ▶ Temperatur des Frischbetons ▶ Temperatur der Umgebungsluft in der Mischanla-

genhalle ▶ Ausbreitmaß des Frischbetons ▶ Entnahme von Proben (Würfeln) für die Betonfes-

tigkeitskontrolle

4.1.2 Prüfung der Eigenschaften des Festbetons unter Tage

Vor bzw. während der Verarbeitung des Spritzbetons werden unter Tage folgende Parameter kontrolliert:

▶ Dosierung der chemischen Additive ▷ Beschleuniger (Master Roc SA 167) – beschleu-nigt den Abbinde- und Hydratationsvorgang

▶ Temperatur des angelieferten Betons ▶ Temperatur der Umgebungsluft vor Ort ▶ Ausbreitmaß des angelieferten Betons

Nach der Verarbeitung werden im frühen Stadium des Erhärtens folgende Versuche unter Tage durchge-führt:

Bild 11: Für die Betonprüfung vorbereiteter Betonkern mit 100 mm Durchmesser und 100 mm Höhe – entnommen aus der unter Tage hergestellten SpritzbetonschaleQuelle: TOO Schachtbau Kasachstan

▶ Proctor-Penetrometer ▷ Gemessen wird hierbei die Kraft, die für den Nageleinschlag in die Tiefe von 15 mm in den Spritzbeton notwendig ist; diese Methode ist für die Feststellung der Ausgangsfestigkeit im frü-hen Stadium des Abbindevorgangs bis zu einem Grenzwert von ca. 1,2 N/mm² anwendbar.

▶ Einschlag von Nägeln mit dem Gerät Hilti DX 450-SCT:

▷ Mit dem Gerät werden genormte Nägel mittels Treibpatronen und einer vorab vorgegebenen Kraft in den Beton geschossen; beim Ausziehen der Nägel wird die aufzuwendende Zugkraft ge-messen; die Methode des Nageleinschlags ist bei einer Anfangsbetonfestigkeit bis zu ca. 2 N/mm² anwendbar; der entsprechende zu kontrollieren-de Parameter ist das Verhältnis der Zugkraft zur Eindringtiefe.

Beträgt die Festigkeit des Spritzbetons über 10 N/mm², ist im Regelfall die Entnahme von Zylinderproben aus der Betonmasse erforderlich.

Die Dicke des eingebauten Spritzbetons hängt ge-mäß Technologie maßgeblich von der Wahl der entspre-chenden Vortriebsklasse ab, die anhand der aktuellen Gebirgssituation festgelegt wird. Ist nicht genügend Material zur Entnahme von Bohrkernen in der Strecke vorhanden (in der Vortriebsklasse 4 beträgt die Spritz-betondicke z. B. nur 5 cm), werden Spritzproben in ent-sprechend angefertigten Kästen hergestellt. Aus dem er-härteten Spritzbeton werden dann zu den festgelegten Zeitpunkten Kerne entnommen.

Die Überprüfung des effektiven Fasergehalts kann auf zwei Arten erfolgen: Bei der ersten Methode wird ein genormter Probekörper mechanisch zertrümmert, um die einzelnen Fasern auszuzählen, die zweite Me-thode umfasst die Entmischung einer ebenfalls definier-ten Menge an Frischbeton. Der Fasergehalt wird dann durch Hochrechnen und den Vergleich mit der Soll-menge konrolliert.

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tonschläuchen und setzen sich in den Maschinen fest sodass diese verstopfen. Auch der Materialverschleiß an der Betonpumpe, an den Schläuchen, an den Betonför-derbändern und allen betonberührenden Ausrüstungs-gegenständen stieg während der Einsatzzeit drastisch. Neben den Kosten für die notwendigen Reparaturen fallen vor allem die Ausfallzeiten bei den Spritzbetonar-beiten stark ins Gewicht. Deshalb wurde intensiv nach Alternativen gesucht.

Es reifte die Überlegung, Polymerfasern für die Herstellung des Spritzbetons zu verwenden (Bild 12). Gegenüber dem Auftraggeber war abzusichern, dass die Qualität des eingebrachten Spritzbetons durch die Umstellung auf Polymerfaserbewehrung in keiner Wei-se beeinträchtigt wird.

4.2.1 Vergleich der Spritzbetonvarianten

4.2.1.1 Stahlfaserspritzbeton

Für die Streckenauffahrung Donskoy GOK kommt ge-mäß Ausbauprojekt ein stahlfaserverstärkter Spritzbe-ton zum Einsatz:

▶ Mindestbetonfestigkeiten: ▷ Zylinderdruckfestigkeit 25 N/mm² ▷ Würfeldruckfestigkeit 30 N/mm²

▶ Faserdosierung: Stahlfasern/Beton 35 kg/m³

Die Betonherstellung erfolgt übertägig in der beschrie-benen Halle. Die Stahlfasern werden unmittelbar nach dem eigentlichen Mischvorgang in den Betonmischer zugegeben. Die Mischzeit mit inkludierten Stahlfasern beträgt nochmals ein bis zwei Minuten. Über ein För-derband erfolgt die Förderung des fertigen Betons in den Betonnachmischer. Dieser wird über den Schacht-korb auf die –480-m-Sohle transportiert und mittels Lok zur Ortsbrust gebracht. Der Spritzbetonauftrag auf den Streckenstoß erfolgt mittels Betonpumpe und Spritzmanipulator. Unmittelbar an der Spritzdüse wird dem Beton der Beschleuniger zugeführt. Prüfun-gen am Betonwürfel ergaben Druckfestigkeiten von mindestens 33,0 N/mm². Die Durchschnittswerte la-gen bei 36,0 N/mm², Höchstwerte wurden mit bis zu 46,0 N/mm² gemessen. Die geforderte Mindestwür-feldruckfestigkeit von 30 N/mm² wurde also deutlich übertroffen.

4.2.1.2 Polymerfaserbewehrter Beton

Wie beim stahlfaserbewehrten Spritzbeton wird eine Betonrezeptur C 25/30 mit einem Zementanteil von 450 kg/m³ Beton verwendet. Die Verarbeitung beim Mischen ist exakt die gleiche.

Als Faserbewehrung können verschiedene Fabrika-te zum Einsatz kommen. In den Tests vor Ort wurden zwei verschiedene Typen Polymerfasern von zwei Her-stellern verwendet – zum einen „Concrix A-50 mm“ und zum anderen „BASF MasterRoc FIB SP 540“. Die Dosierung betrug jeweils 4,8 kg/m³ Beton.

Analog zum stahlfaserbewehrten Spritzbeton müs-sen die Druckfestigkeitsprüfungen am Betonwürfel

4.1.3 Wichtigkeit der Prüfungen

Die Vielzahl der Prüfungen und deren Häufigkeit zei-gen den hohen Stellenwert, der der Qualitätskontrolle zugeordnet wird. Dieser wichtige Teilprozess des Stre-ckenvortriebs wird vom ersten Anschuss bis zum letz-ten Abschlag mit gleicher Präzision und Gewissenhaf-tigkeit umgesetzt. Nur so ist eine gleichbleibend hohe Qualität abzusichern.

4.2 Verbesserung der Spritzbeton-technologie in der Vortriebsphase

Eine wesentliche Forderung des Auftraggebers ist die mo-natliche Leistungsvorgabe. Eine Streckenvortriebsleistung von 100 m je Monat in der Vortriebsklasse 4 (Abschlags-länge 2,50 m) ist technologisch abzusichern. Aus der Praxis und der Auswertung früherer Projekte gibt es gute Erfahrungen mit dem Einsatz von Stahlfasern, die die klassischen Bewehrungsmatten ersetzen. Eine wesentliche Kosteneinsparung auf der Materialseite kann damit nicht erreicht werden, aber eine Zeitersparnis ist garantiert. Diese Stahlfasertechnologie wurde im kasachischen Berg-bau bis zum Beginn des Projekts noch nicht eingesetzt, so-dass die Beschaffung geeigneter Stahlfasern anfangs eine logistische Herausforderung war. Zum Einsatz kamen letztlich Fasern aus Weißrussland, die über den Händler Kaspiy Plus bezogen wurden. Diese Fasern zeichnen sich durch eine sehr hohe Formstabilität aus. Mit einer Länge von 30 mm und einem Durchmesser von 0,75 mm sind die Fasern sehr starr in ihrer Form und wenig elastisch ge-genüber maschinellen Zwängungen.

Gerade diese gewünschte Formstabilität bedingt aber leider einen sehr hohen Verschleiß an Maschinen und Geräten. Die Stahlfasern verhaken sich in den Be-

Bild 12: Geometrie der Fasern – oben aus Stahl und unten aus PolymerQuelle: TOO Schachtbau Kasachstan

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mindestens Festigkeiten von 30,0 N/mm² und am Zy-linder mindestens 25,0 N/mm² aufweisen. Die Druck-festigkeitsprüfungen wurden durch ein akkreditiertes Prüflabor in Aktobe durchgeführt und dokumentiert.

Im Ergebnis konnte nachgewiesen werden, dass aus statischer Sicht die Anwendung des polymerfaser-bewehrten Spritzbetons ohne Verminderung der dau-erhaften Tragfähigkeit möglich ist. Die Druckfestig-keitsprüfungen brachten äquivalente Ergebnisse zu den Prüfkörpern mit Stahlfaserbewehrung.

Infolge dieser Ergebnisse und Erfahrungen wurde mit dem Auftraggeber der Umstieg von stahl- auf po-lymerfaserbewehrten Spritzbeton vereinbart (Bild 13). Die Langzeitbeobachtung hat alle Erkenntnisse und Erwartungen voll bestätigt.

4.2.1.3 Vorteile der Polymerfasern

Die Vorteile der Anwendung von Polymerfasern liegen am Beispiel des Streckenvortriebs der TOO Schacht-bau Kasachstan in Chromtau auf der Hand. Hervor-ragende Verarbeitungseigenschaften gehen einher mit einem überdurchschnittlich gesunkenen Wartungsauf-wand an Maschinen, Leitungen und Geräten. Kabel, Schläuche und Lutten bleiben aufgrund der erheblich geringeren Aggressivität der Polymerfasern um ein Vielfaches länger verwendbar. Gerade die teuren und zeitaufwändigen Reparatur- und Wartungspausen an Betonpumpe und Manipulator können so vermindert werden.

Durch eine Senkung des Rückprallvolumens konn-te zudem der Faser- und Betonverbrauch optimiert werden. Der Aufbau der kompletten Schichtstärke kann effektiv in einem kürzeren Zeitraum erfolgen.

Die statischen Eigenschaften der Spritzbetonscha-le und des gesamten Ausbausystems werden in keinem Punkt negativ beeinflusst. Die Ergebnisse der durch die Hersteller unter Laborbedingungen durchgeführ-ten Tests konnten in der Praxis durchgehend bestätigt werden. Durch eine homogenere Verteilung der Fasern im Beton aufgrund ihres geringeren Gewichts konnte sogar eine Tendenz zur Erhöhung der Endfestigkeit be-obachtet werden.

Nicht zu vergessen ist auch die signifikant verrin-gerte Verletzungsgefahr durch hervorstehende Fasern im fertigen, aufgebrachten Beton. Während zuvor bereits einige Unfälle oder Beeinträchtigungen durch Verletzungen an den Fasern aufgetreten waren (z. B. Stiche durch Arbeitshandschuhe oder Abschürfun-gen), existiert dieses Risiko nach dem Umstieg auf Po-lymerfasern praktisch nicht mehr.

In Bezug auf die Langzeitstabilität des Ausbaus können noch keine bestätigten Aussagen getroffen werden. Allerdings kann mit Sicherheit davon ausge-gangen werden, dass eine lange Lebensdauer durch die Korrosions- und Alkalibeständigkeit der Fasern zu er-warten ist. Auch die Reduktion bzw. Eliminierung von Kriechströmen bedeutet einen massiven Gewinn für die Arbeitssicherheit und den Gesundheitsschutz. Seit der Verwendung der Polymerfasern kam es zu keinerlei

Bild 13: Aufgespritzte Betonschale – oben mit Stahl- und unten mit PolymerfasernQuelle: TOO Schachtbau Kasachstan

Schäden an Medien- und Energieleitungen, die durch abstehende Fasern verursacht wurden.

Aus wirtschaftlicher Sicht bleibt festzustellen, dass die absoluten Materialkosten für die Polymerfasern pro Tonne zwar höher sind, durch das geringe Eigengewicht der Fasern aber eine im Verhältnis zu Stahlfasern größe-re Materialmenge je kg Beton eingebracht wird. Dies ist maßgebend für das statische Absorptionsvermögen von Biegezugkräften im Spritzbeton. Die Dosierung von Polymerfasern je Kubikmeter Spritzbeton kann im Ver-gleich zu Stahlfasern auf ein Siebentel bis ein Zehntel reduziert werden. Mit der Verwendung von Polymerfa-sern erzielt man also durch geringere Faserdosierung die gleiche statische Tragfähigkeit wie bei Stahlfasern.

Für das aktuelle Projekt Streckenauffahrung Dons-koy GOK wurden zu Beginn Betonrezepturen mit ei-nem Stahlfaseranteil von 35 kg/m³ Beton verarbeitet. Nach der Umstellung wurde nur noch ein Polymerfa-seranteil von 4,8 kg/m3 Beton für eine gleichwertige Rezeptur benötigt. Da die Materialkosten der Poly-merfasern etwa zehnmal höher sind als für die Stahlfa-sern, sind die Endkosten für die Herstellung von 1,0 m³ Spritzbeton für beide Faserarten also annähernd gleich.

5 FazitBetrachtet man die Arbeitssicherheit und den Schutz der Gesundheit der Mitarbeiter beim Kontakt mit den Fasern vor und während des Anmischvorgangs sowie

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besitzen zudem den Vorteil, dass sie korrosionsbestän-dig sind. Einen erheblichen Vorteil stellt der deutlich geringere Verschleiß der Maschinen dar, den die Po-lymer- bzw. Kunststofffasern im Spritzbeton bei ver-gleichbarer Wirkung auf die Eigenschaften des Ausbaus verursachen.

Polymerfaserbewehrter Spritzbeton ist innovativ und entspricht technologisch dem neusten Stand der Technik. Beim Vortriebsprojekt in Chromtau konnte gemeinsam mit dem Auftraggeber eine für beide Ver-tragspartner optimale Verbesserung des Projektergeb-nisses unter Einsatz moderner, zukunftsweisender Tech-nologien erreicht werden (Bild 14). Eine international neue, dem aktuellen Stand der Technik entsprechende Methode konnte mit dem Kunden in Kasachstan unter anspruchsvollen Bedingungen realisiert werden.

6 Rückblick und PerspektiveIn den vergangenen Monaten wurden mehrmals Vor-triebsleistungen von bis zu 150 m pro Monat erreicht, wobei der einzig begrenzende Faktor nicht die Vor-triebstechnologie selbst, sondern die Kapazität der Ab-förderung der Bergemassen war.

Die TOO Schachtbau Kasachstan führt die Vor-triebsarbeiten in Chromtau seit August 2013 konti-nuierlich durch (Bild 15). Die gesamte Personalstärke des gemeinsamen Tochterunternehmens der Schacht-bau Nordhausen GmbH und der Thyssen Schachtbau GmbH beträgt aktuell 80 Mitarbeiterinnen und Mitar-beiter, 15 davon kommen aus Deutschland.

Der Auftraggeber TNK Kazchrome mit Sitz in Aktobe ist einer der führenden Chromerzförderer der Welt. Insgesamt beschäftigt die Firma über 18.000 Mitarbeiter. Bis zum Jahr 2020 hat das Unternehmen

Bild 15: Nach ca. 4 Jahren Vortriebsarbeiten auf der Sohle –480-m-Sohle in 880 m Teufe erfolgte im Oktober 2016 der Durchschlag zu dem Wetterschacht.Quelle: TOO Schachtbau Kasachstan

Bild 14: Fertig ausgebaute Strecke inkl. Kapitalgleis und Wasserseige (rechts, abgedeckt)Quelle: TOO Schachtbau Kasachstan

bei fertiggestellten Spritzbetonschalen, gehen von den Polymerfasern im Gegensatz zu Stahlfasern keine Ver-letzungsgefahren für die Beschäftigten aus. Die Ver-wendung von polymerfaserbewehrtem Spritzbeton ist im Vergleich zu einem Werkstoff mit Stahlfasern kos-tenneutral.

Technisch und statisch sind beide Varianten gleich-wertig. Ebenso hat die Anwendung polymerfaserbe-wehrten Spritzbetons keinen negativen Einfluss auf die Standfestigkeit des Streckenausbaus. Die Polymerfasern

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das Ziel, seine Jahresfördermenge auf den beiden in Chromtau befindlichen Schachtanlagen „Molodesh-naya“ und „10. Jahrestag der Unabhängigkeit Kasach-stans“ von 3,7 auf 6,0 Mio. t zu erhöhen.

Insgesamt liegt noch ein großes Potenzial an mögli-chen Aufträgen vor der TOO Schachtbau Kasachstan. Der Auftraggeber plant eine Gesamtlänge des Strecken-netzes von 15 km auf der –480-m-Sohle (Teufe 880 m). Aktuell sind auf der darunterliegenden –560-m-Sohle (Teufe 1.060 m) ebenfalls weitere horizontale Auffahrun-gen vorgesehen. In der langfristigen Entwicklung ist der Ausbau des Bergwerks „10. Jahrestag der Unabhängigkeit Kasachstans“ bis auf eine Teufe von 1.560 m geplant.

In Zusammenarbeit mit internationalen Partnern wie der TOO Schachtbau Kasachstan und durch An-

wendung fortschrittlicher Technologien auf dem Stand der Technik in Kasachstan werden die vielfältigen und ambitionierten Ziele des Auftraggebers Kazchrome (ERG) innerhalb der vorgesehenen Zeiträume zu errei-chen sein.

7 Quellennachweis[1] Hübscher, S.; Stangl, F.; Hoppe, E.; Eisfeld, W.; Schmidt, O.

(2015): Kasachstan: Streckenauffahrung in großer Teu-fe und schwierigem Gebirge für Chromerzbergwerk. In: GeoResources Zeitschrift (1-2015), S. 53–58. Online verfügbar unter http://www.georesources.net/down-load/GeoResources-Zeitschrift-1-2015.pdf

[2] DIN EN 12350: Prüfung von Frischbeton[3] DIN EN 12390: Prüfung von Festbeton[4] DIN EN 12504: Prüfung von Beton in Bauwerken[5] EFNARC (1997): Europäische Richtlinie für Spritzbe-

ton. Deutsche Übersetzung der EFNARC Richtlinie, www.efnarc.org

Dipl.-Ing. Olaf Schmidt,geboren am 02.08.1975, hat an der Bauhaus-Universität Weimar und an der Universität Rostock Bauingenieurwesen mit dem Schwerpunkt Geotechnik studiert. Nach Abschluss des Studiums war er unter anderem als Bauleiter im Spezialtiefbau sowie als Gutachter für Baugrund und Grundbau tätig und konnte vielfältige Erfahrungen im Bereich Beton- und Spritzbeton sammeln. Seit 2008 arbeitet Herr Schmidt im Geschäftsbereich Bergbau und Anlagentechnik der SCHACHTBAU NORDHAUSEN GmbH und verantwortet seit diesem Jahr die internationalen Aktivitäten im Bergbau. Die Projektleitung für das Streckenvortriebsprojekt in Chromtau realisiert Herr Schmidt seit April 2013 und ist zudem seit Anfang 2017 als stellvertretender Generaldirektor für alle Aktivitäten der TOO SCHACHTBAU Kasachstan verantwortlich.


Dipl.-Ing. Eduard Dorn,geboren am 15.04.1980, begann nach dem Abschluss des Studiums an der Montanuniversität Leoben (Studien- richtung Natural Resources, Schwerpunktfach Mining & Tunneling) seinen beruflichen Werdegang im Jahre 2008 bei der THYSSEN SCHACHTBAU GmbH als Projekt-ingenieur für die Gefrierschachtbauprojekte Gremyatschinski und Palascherski. Seit 2014 ist er im Auslandsgeschäft des Unternehmens als Projektleiter tätig. Seit November 2014 ist er zudem als Generaldirektor für die Tätigkeit der TOO „SCHACHTBAU Kasachstan“ verantwortlich.


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GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Leschhorn:www.georesources.net Die globale Rohstoffindustrie in 2017 aus australischer Sicht – Teil 2

Stahl und Eisenerz

Die weltweite Stahlproduktion wächst weiterhin mit einer jährlichen Wachstumsrate von rund 1 % und erreichte in 2016 mehr als 1,6 Mrd. t/a. Die gesamte globale Produktionskapazität soll bei über 2 Mrd. t/a liegen und ist damit nur zu 80 % ausgelastet. Die Ei-senerz- und Kokskohlenproduzenten schauen zurzeit gebannt auf die Entwicklungen in der chinesischen Stahl industrie (Bild 1). Bis vor Kurzem schien es so, als hätte die Stahlerzeugung dort in 2014 mit etwa 700 Mio. t ihren Höhepunkt erreicht [4]. Die offizi-ell angekündigten Produktionskürzungen sind jedoch nicht eingetreten, da die Nachfrage im eigenen Land überraschend stark blieb und auch die Exporte zunah-

Der zweiteilige Artikel [1, 2, 3] gibt einen Überblick über die globalen Märkte für mineralische Rohstoffe, einschließlich der wichtigsten Einflussgrößen, der Vorräte und Produktionsmengen, der relevanten Anbieterländer sowie der wirtschaftlichen Realitäten, und der Einflüsse von Produktqualitäten, geopolitischen Zusammenhängen und zukünftigen Entwicklungen. Dieser Teil 2 behandelt die Rohstoffe Stahl und Eisenerz, Metalle, Technologierohstoffe, Steinsalz und Kali, Phosphate sowie Natururan. Weitere Themen sind die Entwicklungen von Produktivität, Kosten, Marktpreisen und ein Blick auf exotische Bergbauaktivitäten.

Bergbau • Mineralische Rohstoffe • Rohstoffmärkte • Australien • China • Deutschland • Globale Entwicklungen• Marktteilnehmer• Technologien

Die Wirtschaft mineralischer Rohstoffe in 2017 aus australischer Sicht – Teil 2Dr.-Ing. Frank Leschhorn, Munich Mining & Industry Consulting GmbH, Brisbane, Australien

Bild 1: Entwicklung und Struktur des chinesischen Eisenerzbedarfs Quelle: AFR, bearbeitet von Frank Leschhorn

Bild 2: Eisenerz – Kostenstruktur [USD/t trocken] frei China nach Anbietern [Mio. t kumulativ]Quelle: Metalytics

men. Die 27 in Staatsbesitz befindlichen und die 400 privaten Stahlerzeuger produzierten in 2015 und 2016 jeweils etwa 740 Mio. t (angepasst an Vergleichsquali-tät), was etwa der Hälfte der weltweiten Stahlerzeugung entspricht. Offiziell wurden in China im Jahr 2016 rund 65 Mio. t an veralteter Produktionskapazität stillgelegt und Reduzierungen von weiteren 50 Mio. t/a sind für 2017 vorgesehen. Gleichzeitig erfolgten aber techni-sche Maßnahmen zur Produktivitätsverbesserung in den verbleibenden Anlagen, was dazu geführt hat, dass sich der Anteil der mit Verlusten produzierenden Stahl-werke auf unter 40 % gesenkt hat. Während die chine-sische Baosteel Corp eine Verringerung der Stahlpro-duktion von bis zu 200 Mio. t/a über die nächsten 10 Jahre voraussieht, erwartet Wood Mackenzie bis 2030 stagnierende Produktionszahlen. Andere Stimmen, wie die des BHP-Chefs, rechnen jedoch damit, dass die neue chinesische „Seidenstraßeninitiative“ (One Belt – One Road) neue Impulse für die Stahlnachfrage brin-gen könnte. Die momentane überschüssige Produktion Chinas wird mit rund 360 Mio/a angegeben, von de-nen 100 Mio. t/a in den Export gingen, die den schon gesättigten Markt überschwemmten. Die Folge waren Dumpingpreise, die in vielen Ländern zur Einführung von Importsteuern führte – mit den härtesten Maßnah-men in den USA. Während somit die zukünftige Stahl-produktion in China unklar ist, schickt sich Indien an, seine Stahlproduktion bis 2030 auf 300 Mio. t/a zu ver-dreifachen, womit Indien damit Japan von der Position des zweitgrößten Produzenten verdrängen würde.

Die Position der chinesischen Eisenerzprodukti-on befindet sich im weltweiten Vergleich im Höchst-kostensegment (Bild 2). Was die Situation für China

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Leschhorn: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Die globale Rohstoffindustrie in 2017 aus australischer Sicht – Teil 2 www.georesources.net

noch problematischer macht, ist die schlechte Qualität der geförderten Erze. China muss deshalb Schritt für Schritt ineffiziente und unwirtschaftliche Kapazitäten schließen. Nachdem bereits Bergbaukapazität in der Größenordnung von 200 Mio. t/a aufgegeben wurde, werden nun weitere 100 Mio. t/a (qualitätsangepasst) aus dem Markt genommen. Die verbleibenden Gruben produzieren mit laufenden Betriebskosten von leicht unter 60 USD/t. Zur Deckung der Nachfrage sind die chinesischen Eisenerzimporte in 2016 auf mehr als 1 Mrd. t angestiegen, von denen 650 Mio. t aus Australi-en geliefert wurden. Wegen der in den Wintermonaten untragbaren Emissionen wird auch die Stahlproduk-tion in den Regionen der chinesischen Schwerindus-trie eingeschränkt, was dazu führt, dass zu dieser Zeit die Eisenerznachfrage deutlich abnimmt. Aus dem gleichen Grund entwickelt sich auch ein Trend zur Nachfrage nach höherwertigen Eisenerzen, womit die Importmengen weiter steigen werden. Sollte es China mit der politisch notwendigen „Säuberung” der Um-welt richtig ernst meinen und dieser Trend nachhaltig sein, dann wird das einen signifikanten Einfluss auf den globalen Eisenerzmarkt haben. Exporter, wie Australi-en und Brasilien, werden ihre Produktionslinien durch „High-grading“ anpassen, sodass marginale Anbieter mit ihren niedrigeren Eisengehalten notwendigerweise aus dem Markt gedrängt werden.

Die globale Nachfrage nach Eisenerz liegt zurzeit bei 2,1 Mrd. t, wovon etwa 1,5 Mrd. t (plus 90 Mio. t in 2016) auf den seegebundenen Handel entfallen. Es wird erwartet, dass dieser Markt in 2018 um wei-tere 2,9 % steigen wird. Die schon dominierenden Exportländer Australien (800 Mio. t/a) und Brasilien (400 Mio t/a) haben dabei die Möglichkeit ihre Vo-lumina kurzfristig um 5 bzw. 12 % zu steigern. Diese neuen Produktionsmengen befinden sich im unschlag-baren Niedrigkostensegment, in dem zur Aufbereitung lediglich Brechen und Siebung der Erze in trockener Phase notwendig sind. Es ist deshalb kein Wunder, dass sich die vier wertvollsten Eisenerzgruben der Welt mit einem gemeinsamen Produktionswert in 2016 von 30 Mrd. AUD in Australien und Brasilien befinden. Um dem Oligopol von Vale, Rio Tinto und BHP zu entkommen, unternimmt China riesige Investitionen in eigene australische Bergwerke, aber auch in Projekte in einigen afrikanischen Staaten.

Zur Direktreduktion von Eisen (DRI) werden Pel-lets eingesetzt, die in zunehmender Menge weltweit gehandelt werden. Das Handelsvolumen betrug in 2016 etwa 70 Mio. t, wobei auf den mittleren Osten mit seinen niedrigen Energiekosten etwa die Hälfte der weltweiten Produktion entfällt. Mit der 1,6 Mio.-t/a-HBI-Anlage in Ohio, USA, ist Cliffs Natural Resour-ces ein bedeutender Produzent in der westlichen Welt. HBI steht für „hot briquette iron“.

Bei einem durchschnittlichen Handelspreis von 58 USD/t in 2016 betrugen die durchschnittlichen Kosten der Marktanbieter im seegebundenen Angebot von Eisenerz etwa 34 USD/t, bei Kosten des niedrigs-

ten Anbieters von 23 USD/t. Zum Jahresende 2017 wurde Eisenerz mit über 72 USD/t (Benchmark Preis) gehandelt, aber die Unsicherheit ist groß. Es droht in den nächsten zwei Jahren ein Fall auf 40 bis 50 USD/t, falls bei stagnierender Nachfrage neue Kapazitäten in der Größenordnung von 60 bis 70 Mio. t/a auf den Markt drängen. Dazu kommt im gleichen Zeitraum die seit dem katastrophalen Dammbruch ausgefallende Kapazität von 30 Mio. t/a des Samarco JV (Vale und BHP) in Brasilien, das mit 19 Mio. t/a Pellets wieder in Betrieb gehen dürfte. Während Australien und Bra-silien der gestiegenen Nachfrage mit neuen Angebots-mengen nachkommen, sehen bei den momentan guten Preisen auch marginale Produzenten in Kanada, Sierra Leone und Iran erneut ihre Chancen im Export. Ein großes Fragezeichen steht weiterhin hinter dem Sino Iron Project von CITIC in Australien, das mit zurzeit 15 Mio. t/a die Plankapazität von 55 Mio. t/a noch im-mer nicht erreichen kann. Dort machen immense Ver-luste bei den chinesischen Investoren bei anhaltenden rechtlichen Auseinandersetzungen sogar eine Aufgabe des noch neuen Bergbaukomplexes möglich, obwohl das Produkt – hochwertiges Magnetitkonzentrat – stark nachgefragt wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass sich die angegebe-nen Marktpreise auf das „Benchmark-Produkt“ Eisen-erz mit 62 % Fe-Gehalt beziehen. Solche Premiumerze, wie auch Stückerze und angereicherte Pellets sind im Markt besonders begehrt. Mit dem bereits erwähnten verstärkt aufkommenden Umweltbewusstsein in China und dem politischen Druck zur Reduzierung der Emis-sionen wird die chinesische Stahlindustrie gezwungen, bei der Qualität der Eingangsrohstoffe die eigenen neu-en Umweltnormen zu erfüllen. Die Folge ist, dass Erze von niedriger Qualität – wenn überhaupt – nur noch zu Discountpreisen von bis zu 40 % des Benchmarkprei-ses verkauft werden, während hingegen hochwertige Erze, wie zum Beispiel das 67-%-Fe-Produkt von Vale ein Premium von 15 % auf den Preis erzielen. Hoch-wertige Pellets werden sogar mit Zulagen von 45 % bedacht, wobei diese Produkte natürlich auch mit hö-heren Produktionskosten belegt sind. Als im November 2017 der Benchmarkpreis an der chinesischen Küste bei 63 USD/t stand, erzielten Anbieter mit niedrigem Fe-Gehalt (zum Beispiel 56,7 % Fe) lediglich einen Preis von 38 USD/t, während die Anbieter von hochwerti-gen Pellets 88 USD/t erzielten. FMG hat mit sogenann-ten „Cash costs“ von rund 12 USD/t weltweit die nied-rigsten Produktionskosten, aber das 58-%-Fe-Produkt konnte in 2016 auf dem Markt nur 73 % des Bench-markpreises erzielen. BHP und Rio Tinto hingegen machten bei Kosten von 15 USD/t bzw. 13 USD/t mit ihren hochwertigen Erzen riesige Gewinne. Angebot und Nachfrage scheinen auf dem Eisenerzmarkt zurzeit im Gleichgewicht zu sein. Sollte sich diese Balance aber in ein Überangebot drehen, wären die Konsequenzen für FMG und ähnliche Discountanbieter verheerend.

Die neu aufgekommene Volatilität bei den Preisen von mineralischen Rohstoffen macht es für die Verbrau-

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oxidgehalt, die zusätzlich eine Mischung aus Silikaten, Eisenoxiden, Titanoxiden und anderen Verunreini-gungen enthalten. Nach Angaben des US Geological Survey (USGS) waren in 2016 die Hauptproduzenten von Bauxit Australien (82 Mio. t), China (65 Mio. t), Brasilien (34,5 Mio. t), Indien (25 Mio. t) und Guinea (20 Mio. t) [5]. Die chinesischen Aluminiumprodu-zenten sind zu 40 % von Importen in einem globalen Bauxitmarkt von 300 Mio. t/a abhängig. Es wird damit gerechnet, dass die chinesischen Importe bis 2025 von 56 Mio. t (2015) auf 85 Mio. t weiter steigen werden, da die Qualität der Eigenproduktion deutlich abnehmen wird. China importierte traditionell Bauxit aus Malay-sia and Indonesien, aber Unsicherheiten im Angebot der asiatischen Länder nötigen China, auch in anderen Regionen seinen Bedarf zu decken. Bauxit wird in gro-ßen Mengen insbesondere aus Guinea, Brasilien, der Dominikanischen Republik, Jamaika und verstärkter Tendenz Australien exportiert. Die wichtigsten privat-wirtschaftlichen Produzenten sind Alcoa und Rio Tin-to mit Kapazitäten von jeweils 50 Mio. t/a. Der Export-preis liegt um 50 USD/t.

Durch immer wieder aufflammende Arbeitskämpfe und politische Auseinandersetzungen in den für Kup-fer bedeutenden Produktionsländern Chile und Indo-nesien ist der Markt für das „Rote Metall“ angespannt. Die globale Nachfrage ist in den Jahren 2006 bis 2016 jährlich um 8 % gestiegen und ließ den Kup ferpreis auf über 7.200 USD/t in 2017 steigen, nachdem allein im dritten Quartal des Jahres die Nachfrage um 9 % gestiegen war. Inzwischen hat der Preis aber wieder auf 6.700 USD/t nachgegeben, da die Entwicklung in diesem Tempo nicht nachhaltig sein konnte. Auch hier hängt alles von der Entwicklung der Nachfrage in Chi-na ab, wo rund 48 % des Weltangebots verbraucht wer-den. Mit der chinesischen Initiative zur Verbesserung der Struktur in der Fertigungsindustrie und der weite-ren Elektrifizierung wird mit einer weiteren Nachfrage von 230.000 t/a bis 2025 gerechnet. Obwohl weltweit neue Produktionskapazitäten in der Pipeline sind, wird schon in naher Zukunft eine Unterdeckung der Nach-frage (Bild 3) erwartet. Die neuen Anbieter konzen-trieren sich in den Ländern Mongolei, Argentinien, Peru, Panama, Bolivien, USA (einschließlich Alaska) und Ecuador. Es gibt inzwischen auch konkrete Pläne, das einst weltgrößte Kupferbergwerk in “Bougainville” in Papua-Neuguinea (PNG) erneut in Betrieb zu neh-men.

Auch bei Blei laufen die Geschäfte für die Produ-zenten gut, da auch dort das Angebot begrenzt ist. Auf den Batteriemarkt entfallen etwa 86 % des globalen Verbrauchs. China ist nach Angabe des USGS bei wei-tem der größte Anbieter mit ca. 2,5 Mio t/a, gefolgt von Australien (500.000 t) bei einem weltweiten Marktvo-lumen von 4,8 Mio t/a [5]. Mit neuen Projekten, unter anderen in Russland (Ozernoe), Mexiko (San Rafael) und Australien (Dugald River) kann die weltweite Bergbauförderung bald 5 Mt/a erreichen. Der Preis für Blei hat sich in 2017 um 2.500 USD/t stabilisiert.

cher immer schwieriger, die Kosten für die Eingangs-stoffe zu kalkulieren. Dieses Phänomen betrifft die Ge-schäftsstrategien der Rohstoffanbieter ebenso wie die Budgets der Regierungen in den von Rohstoffexporten abhängigen Lieferländern. Gab es bis 2010 bei Eisenerz noch die jährlichen Preisfestlegungen zwischen Lie-feranten und Abnehmern, sind es nun Spotpreise und Futures, die den Preis bestimmen, der häufig auch von massiven Spekulationen und Interventionen beeinflusst wird. Um diese zu bekämpfen, versucht die Rohstoff-industrie nun Lösungen zu finden, ohne auf das alte Fixpreissystem zurück gehen zu wollen, wo die Mecha-nismen und Anpassungsklauseln der Liefervertäge zu kompliziert geworden waren.

MetalleDie Nachfrage und damit die Preise für Aluminium und für die klassischen Buntmetalle, wie Blei, Kupfer, Nickel, Zink und Zinn, sind in starkem Maße volatil. Es ist deshalb unsicher, ob die momentane Entwick-lung zu generell steigenden Preisen nachhaltig ist. Die aktuellen Entwicklungen im Sektor der erneuerbaren Energien, inklusive der Energiespeicherung und dem sich entwickelnden Markt für Elektrofahrzeuge werden grundsätzlich neben dem Bedarf an sogenannten Tech-nologierohstoffen, die im nächsten Kapitel behandelt werden, auch die Nachfrage nach den Metallen Kupfer, Nickel, Vanadium und Zinn steigern.

Auf China entfallen mit 60 Mio. t/a 56 % der weltweiten Erzeugung von Aluminium (primary alu-minium), das zum Jahresende 2017 einen Preis von 2.300 USD/t erreicht hat. Wegen der guten Nachfra-ge werden bereits schon stillgelegte veraltete Anlagen wiedergeöffnet. China ist bei Aluminium autark und überflutet den Rest des Weltmarkts mit seiner Über-produktion von etwa 10 Mio. t/a. Auch hier hat die chinesische Regierung aus Umweltgründen offiziell eine Reduzierung der Produktion in den Wintermo-naten mit der emissionsträchtigen Heizungssaison um 30 % gefordert, aber neue Kapazitäten wurden für 2017 und 2018 angekündigt. Allein die Ankündigung der Kürzungen hat Aluminium in diesem Jahr zu einem Renner gemacht. Die Produktion des Ausgangsroh-stoffs Bauxit konzentriert sich bei der heutigen Preis-situation auf Lagerstätten mit 30 bis 54 % Aluminium-

Bild 3: Kupfer – Nachfrage und Angebot 2015 bis 2025 [Mio. t/a]Quelle: BHP Billiton

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Trotz attraktiver Preise ist die weltweite Berg-bauproduktion von Nickel in 2016 um 30.000 t auf 2,2 Mio. t gefallen. Die Hauptproduzenten in 2016 waren die Philippinen (500.000 t), gefolgt von Russ-land (256.000 t), Kanada (255.000 t) und Australien (206.000 t). Unsicherheiten in 2016 insbesondere im Zusammenhang mit der Bergbaugesetzgebung haben in den Philippinen die Produktion und damit die Ex-porte um 54,000 t fallen lassen, während eine plötzli-che Erleichterung der Bedingungen in Indonesien die Produktion um 39.000 t steigen ließ. Diese Umstän-de verursachten erhebliche Marktreaktionen, die den Preis in 2017 auf über 13.000 USD/t hoben, der aber zum Jahresende auf 12.000 USD/t zurückfiel. Nickel ist traditionell ein wichtiger Stahlveredler, aber etwa 100.000 t/a werden bereits für die Herstellung von Bat-terien gebraucht – ein Wert, der zum Ende der 2020er-Jahre auf über 400,000 t/a steigen könnte. Die Reihe der Batterierohstoffe beinhaltet in zunehmendem Um-fang auch Kobalt, das in erster Linie als Nebenprodukt bei der Aufbereitung von sulfidischen Kupfer- und Nickelerzen anfällt (siehe im nächsten Kapitel). Auf der Nachfrageseite ist besonders Korea wichtig, da die weltweit bedeutenden Batterieproduzenten dort auf Nickel-Mangan-Kobalt basierende Technologien set-zen. Eine Stimme auf der Australischen Nickel Konfe-renz in 2017 sagte, dass im Moment eine Vorhersage völlig unmöglich sei, wohin der Zug in diesem extrem komplexen und sich schnell entwickelnden Batteriesek-tor gehe.

Auch der Handel für Zinn entwickelt sich in Rich-tung eines Anbietermarkts, was den Preis in 2017 wieder in die Region um 20.000 USD/t steigen ließ. Nahezu 50 % des Verbrauchs konzentrieren sich auf die elekt-ronische Industrie und bedeutende zusätzliche Mengen werden möglicherweise bald auch für Lithium-Ionen-Batterien und die neue Generation von Solarmodulen gebraucht. China ist der führende Produzent mit rund 100.000 t/a, gefolgt von Indonesien (55.000 t/a) und Myanmar (33.000 t/a) bei einer Weltproduktion von 280.000 t/a, die in 2016 um 9,000 t nachgab.

Zink war der Preisgewinner in 2016, aber die dafür verantwortlichen Versorgungsengpässe haben sich wie-der beruhigt. In 2016 betrug die globale Produktion 11,9 Mio. t, ein Minus von 900.000 t im Vergleich zum Vorjahr, insbesondere weil Glencore 500.000 t aus dem Markt nahm, um damit den Preis zu stützen, der dann prompt 3.300 USD/t erreichte. In diesem Jahr gehen neue Kapazitäten in China, das 38 % des Markts kon-trolliert, sowie in Peru und Indien in Produktion. Ab 2018 werden weitere Mengen aus Australien erwartet.

TechnologierohstoffeEin spezieller Boom hat im Bereich der Technolo-gierohstoffe begonnen. Die Nachfrage für diese, auch als „kritische Rohstoffe“ bezeichneten Minerale, wie Graphit, Kobalt, Lithium, Seltene Erden sowie Vana-dium weist hohe Wachstumsraten auf, der sich auch die schon erwähnten anderen Metalle Blei, Kupfer,

Nickel und Zinn aus gleichem Grund anschlossen. Die Preissteigerungen sind ein Ergebnis des rasanten Ausbaus der regenerativen Energieerzeugung, zu dem sowohl die neuen Technologien zur Stromspeicherung in Batterien als auch der Markteintritt von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen gehören. Die Höhe der zu-künftigen Nachfrage nach diesen Rohstoffen und deren Preisentwicklung sind schwer vorauszusagen, sodass die dafür genannten Werte der Analysten von astronomi-schen Zahlen bis hin zu Warnungen vor einem Kollaps reichen. Ein Beispiel für den letzteren Fall sind die „Sel-tenen Erden“, bei denen sich eine geradezu hysterische Preisentwicklung schnell wieder normalisiert hatte. Ein weiterer Unsicherheitsaspekt liegt beim zukünftigen Angebostanteil dieser Rohstoffe aus der Wiederaufbe-reitung von Elektroschrott aus veralteten elektrischen Anlagen und elektronischen Geräten. China dominiert weltweit die Produktion von Batterien und beherbergt gleichzeitig den größten Markt für elektrische Fahr-zeuge. Weiterhin ist noch nicht eindeutig klar, welche Zusammensetzung von Batterierohstoffen zukünftig die höchste Energiespeicherdichte in Batterien ermög-lichen und die sich daraus ergebende Nachfrage haben wird. Die Technologierohstoffe sind inzwischen das bevorzugte Investitionsziel von „smarten“ Bergwerks-gesellschaften, die in vielen Regionen von Afrika, Aust-ralien, Asien und Südamerika zumeist im Kleinbergbau produzieren. Viele dieser Projekte – insbesondere in Entwicklungsländern – werden jedoch oft von uner-fahrenem Management geführt, wobei bei den Abbau-genehmigungen auch Korruption im Spiel ist. Ebenso werden häufig – falls überhaupt vorhanden – Umwelt-auflagen missachtet und wertvolle Fauna und Flora zerstört. Da die Gewinnung dieser Minerale neue und unkonventionelle Aufbereitungstechniken erfordert, sind solche Projekte auch mit gewissen Risiken für den frühen Investor verbunden.

Kobalt ist in der Regel mit sulfidischem Kupfer und Nickel assoziiert. Die globale Bergbauproduktion in Höhe von 123.000 t/a wird von der sogenannten Demokratischen Republik Kongo (DRC) dominiert, die mit einer Jahresproduktion von 66.000 t über die Hälfte beiträgt. Mit einer Förderung von 24.500 t/a spielt Glencore dort eine bedeutende Rolle. Kobalt ist in der DRC ein Nebenprodukt der Kupfergewinnung mit typischen durchschnittlichen Kobaltgehalten von 0,2 bis 0,9 % Co bei 2,5 bis 5 % Cu im Erz. Andere Produzenten auf dem Weltmarkt sind China (7 %) und Kanada (5 %), gefolgt von Australien und Madagaskar. Für die zukünftige Nachfrage gibt es ständig neue Prog-nosen. In 2016 lag der Verbrauch von Kobalt in veredel-ter Batteriequalität bei 48.000 t, der nach Bloomberg Energy Finance schon in 2025 über 120.000 t und in 2030 etwa 450.000 t betragen könnte. Kobalt wird auf der London Metal Exchange (LME) gehandelt, aber zunehmend sind direkte Lieferverträge zwischen Pro-duzenten und Verbrauchern festzustellen, deren Preise kaum bekannt werden. Spekulanten sind verstärkt ak-tiv, die Kobalt horten und heftige Profite bei steigenden

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sprechenden Preissteigerungen erwarten. Da die Prog-nosen aber sehr spekulativ sind, besteht die Gefahr, dass ein schnelles Überangebot die Preise wieder einbrechen lassen könnte, womit die Ergebnisse und Unterneh-menswerte der Anbieter empfindlich betroffen werden können. Allein von den Produzenten in Westaustralien (WA) wird schon bis 2019 eine Produktionssteigerung von 20 % erwartet, ausgehend von 12.000 t in 2016. Er-hebliche Investitionen finden insbesondere in Südame-rika statt. Chile verfügt über die größten Reserven und ist mit 35,7 % Anteil der zweitgrößte Produzent hinter Australien, das einen Marktanteil von 41,5 % hält, ge-folgt von Argentinien mit 11,8 % (Bild 4). Die weltwei-te Produktion von Lithium in 2016 lag bei 186.000 t LCE (lithium carbonate equivalent bzw. Lithium-carbonat-Äquivalent), was 35.000 t reinem Lithium entspricht. Es wird erwartet, dass die zukünftige Nach-frage in 2025 auf 400.000 bis 500.000 t LCE steigen kann. Etwa die Hälfte der augenblicklichen Produktion stammt aus Salzschlämmen (brines), während der an-dere Teil bergbaulich aus Erzen (hard rock) produziert wird. Die Lithiumproduktion aus den Schlämmen der großen Salzseen wurde lange Zeit als die kostengüns-tigste angesehen, aber diese Art der Gewinnung ist mit sehr langen Vorlaufzeiten und damit hohen Kapitalkos-ten belastet. Erzgruben, in denen Lithium aus Spodu-men gewonnen wird, können dagegen schneller – aber generell mit höheren Betriebskosten – in Betrieb gehen. Der Kostenvorteil bei der Produktion aus Schlämmen verliert sich allerdings, wenn die Qualität des Produkts berücksichtigt wird. Während bei der Erzaufbereitung 99,5 % Li (notwendig für Batterien) erreicht werden, liegt der Reinheitsgrad von Lithium bei der Produkti-on aus „Brines“ bei lediglich 98,5 % Li (ausreichend für technischen Gebrauch). Um das letztere Produkt auf Batterieeignung anzureichern, fallen weitere Kosten von rund 1.500 USD/t an. Bild 5 zeigt die Betriebs-kosten des fortgeschrittenen “SiLeach Verfahrens” der Firma Lithium Australia Ltd, mit dem für die Herstel-lung von Batterien geeignetes Lithiumkarbonat aus Pegmatiterzen produziert werden kann. Dieses Verfah-ren befindet sich inzwischen mit Kosten von weniger als 3.000 USD/t am unteren Ende der Angebotskurve. Es ist damit sogar mit den Betriebskosten der Aufbe-reitung von „Brines“ vergleichbar und weitaus billiger als die chinesische Konkurrenz mit Kosten von über 7.000 USD/t. Die LCE-(Spot-)Preise für südamerika-nisches Li-Karbonat liegen zurzeit bei 14.000 USD/t und für Li-Hydroxid bei 18.000 USD/t, wobei sich die Preisdifferenz zwischen beiden Produkten mehr und mehr schließt. Diese Preise sind damit weitaus höher als in den noch nicht weit zurückliegenden Projektio-nen von UBS mit 12.500 USD/t für 2018 und lang-fristigen Kontraktpreisen um 9.000 USD/t, was die enorme Entwicklung dokumentiert. China investiert zurzeit heftig in Hydroxidkapazitäten. Dass etwa 75 % der Weltproduktion in Australien aus Spodumen in WA erfolgt, widerspricht den chinesischen Zielen der Marktbeherrschung. In diesem Konkurrenzkampf wei-

Bild 4: Lithium – Weltproduktion [%] (links) und Weltvorräte [kt] (rechts)Quelle: Dept Industry Science and Innovation, Resources and Energy Quarterly, June 2017

Preisen erwarten. Der LME-Preis betrug schon ein-mal 100.000 USD/t in 2008, lag Mitte 2017 bei etwa 62.000 USD/t, um dann im November um 20 % auf 75.000 USD/t zu katapultieren, was den Hauptprodu-zenten mit Kosten von 12.000 bis 18.000 USD/t satte Gewinne beschert.

Großen Bedarf gibt es für makrokristallines natür-liches Graphit oder Flockengraphit. Höchstpreise wer-den für den Gebrauch in der Feuerfestindustrie und von Gießereien gezahlt, wo große Flocken nachgefragt wer-den. Kleinere Flockengrößen werden zur Herstellung von Anoden genutzt, die zunehmend als sphärisches Graphit in der Batterieproduktion benötigt werden. Die weltweite Produktion von Naturgraphit betrug 1,2 Mio. t in 2016. Sie konzentrierte sich zu 70 % auf China, auf das mit großem Abstand Indien (11 %) und Brasilien (8 %) sowie die Türkei, Mexiko und Kanada folgen. Neue größere Grubenprojekte entstehen in afri-kanischen Ländern wie Tansania, Mosambik, Namibia und Madagaskar. Je nach Qualität werden zur Zeit Prei-se von 1.250 bis 3.600 USD/t erzielt.

Die sich abzeichnende starke Nachfrage nach Bat-terien für die generelle Stromspeicherung und bei den Elektrofahrzeugen lässt Steigerungen im Bedarf von Lithium von 16 %/a zwischen 2016 und 2022 mit ent-

Bild 5: Lithium – Angebotsstruktur (brines) mit Kostenvergleich (hard rock)Quelle: Roskill 2017

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tet Australien trotz der auch in Südamerika stattfinden-den Produktionssteigerungen aus „Brines“ seine eigene Hard-Rock-Produktion weiter aus, da bergrechtliche Unsicherheiten im Lithium-Dreieck von Argentinien, Bolivien und Chile bestehen. Außer in China entste-hen weitere Produktionskapazitäten in einigen afrika-nischen Ländern.

Seltene Erden (REE - Rare Earth Elements) gehö-ren zu einer Gruppe von 17 Mineralen. Nachdem sie lange Zeit ausschließlich in China produziert worden waren, haben sie inzwischen etwas Konkurrenz durch australische Produktion bekommen. Dennoch wird der Markt weiterhin zu 90 % von China kontrolliert. Von den in 2016 produzierten 175.000 t stammen 155.750 t aus China, 15.750 t aus Australien und 3.000 t aus Russland (Bild 6). China ist mit 67 % Anteil auch der weitaus größte Verbraucher, gefolgt von Japan und den USA. Der Preis für die wichtigen Neodymium-Praseo-dymium-Produkte (NdPr-Produkte) hat sich allein in 2017 von 30 USD/kg auf 45 USD/kg erhöht.

Die weltweite Produktion von Vanadium (76.000 t in 2016) wird von China (42.000 t) dominiert, gefolgt von Russland (16.000 t) und Südafrika (12.000 t). Va-nadium wurde traditionell hauptsächlich in der Stahl-erzeugung (91 %) eingesetzt, aber der neue Bedarf in der Batterieherstellung könnte schon gegen 2020 einen Anteil von 30 bis 40 % erreichen. Der Preis für Vanadi-umpentoxid war im Juli 2017 auf über 24.800 USD/t gesprungen, als durch drohende Umweltauflagen in China ein Einfluss auf die globale Versorgungssituation befürchtet wurde.

Salz, Kali und PhosphateDie asiatisch-pazifische Region verbraucht etwa drei-viertel des weltweiten Angebots an Salz, wobei die glo-bale Nachfrage bis 2020 um 20 % wachsen soll. Dieser Umstand könnte den Preis für Natriumchlorid in der chemischen Industrie von heute etwa 38 USD/t auf 42 USD/t heben. Hochreines Salz für den Verbrauch im medizinischen Sektor erreicht weitaus höhere Prei-se. Die größten Salzproduzenten in 2016 waren Chi-na (58 Mio. t), gefolgt von den USA (42 Mio. t) und Indien (19 Mio. t). Australien produziert 12 Mio. t/a aus den Verdunstungsanlagen für Meerwasser von Rio Tinto und Mitsui in der Pilbara Region von WA, wo auch die K+S AG mit dem Ashburton Projekt einstei-gen will, um dadurch Anschluss an den attraktiven asi-atischen Markt zu bekommen.

Die wichtigsten aus bergbaulicher Tätigkeit stam-menden Düngemittel sind Kali und Phosphate. Die Hauptproduzenten für Kali (Kaliumchlorid und Ka-liumsulfat) waren in 2016 Kanada (10 Mio. t), Russ-land (6,5 Mio. t), Weißrussland (6,4 Mio. t) and Chi-na (6,2 Mio. t) als Teil eines globalen Angebots von 60 Mio. t (K2O). Durch den Zusammenschluss der zwei kanadischen Firmen Potash Corp. und Agrium ist ein neuer Gigant in der Kaliindustrie entstanden. Mit einem Börsenwert von 36 Mrd. USD ist das neue Un-ternehmen Nutrien nunmehr weltgrößter Kaliprodu-

Bild 6: Seltene Erden – Nachfrage und Angebot 2016 und Nachfrage bis 2040Quelle: Studie Leschhorn

zent vor der russischen Uralkali. Eine weitere Konzen-tration bei den Marktteilnehmern entstand durch die Übernahme des Kaligeschäfts der brasilianischen Vale durch die kanadische Mosaic Group. In einem durch ständige Überkapazitäten gestressten Weltmarkt dürf-ten diese Konzentrationen mit einhergehenden Kos-tenreduzierungen durch Synergien einen negativen Ein-fluss auf die Marktposition der deutschen K+S Gruppe (3 Mio t/a) mit ihrem neuen “Legacy” Projekt in Kana-da und anderer kleinerer Produzenten ausüben. Ein aus-geglichener Markt wird frühestens zwischen 2025 and 2030 erwartet, wenn möglicherweise etwa 7 Mio t/a an Produktionskapazität den Markt verlassen. Auf der anderen Seite gibt es aber auch erhebliche latente neue Kapazitäten in der Welt (Bild 7). BHP ist dabei Kali zum fünften Pfeiler seiner langfristigen Produktstrate-

50 berGbau


lor der Markt 13 % auf der Nachfrageseite. Zurzeit sind weltweit 440 kommerziell betriebene Reaktoren in 31 Ländern in Betrieb (einige davon in Bereitschaft) und weitere 60 Anlagen im Bau. Die Zukunft der Nuklear-energie und damit der Bedarf an Uran scheint nur noch in China und Indien gesichert zu sein. Während China 37 Reaktoren in Betrieb und 20 im Bau hat, will Indien zu den 22 aktiven Reaktoren mit 6.780 MW bis 2022 weitere 6.700 MW in Betrieb nehmen. Die USA sind mit 30 % Anteil der weltgrößte Kernstromproduzent. Zu den 99 Reaktoren, von denen viele hoffnungslos veraltet sind, sollen in 2021 zwei neue Reaktoren in Betrieb genommen werden. Auch Japan kehrt zur Kernenergie zurück und wird mit bereits begonnenen Wiederinbetriebnahmen in 2030 einen Atomstrom-anteil von 20 % haben. Die Urannachfrage wird weiter sinken, wenn Deutschland endgültig aus der Atomkraft aussteigt und vor allem Frankreich neue Pläne wahr-macht, die eine Abschaltung von 17 der 58 in Betrieb befindlichen Reaktoren vorsehen, um den Nuklearan-teil an der Stromerzeugung in den nächsten 18 Jahren von 75 auf 50 % zu senken. Auf der Produktionsseite machen die Urangruben mit niedrigen Gehalten seit geraumer Zeit Verluste, insbesondere die Grube Langer Heinrich von Paladin Energy in Namibia. Der welt-marktführende kanadische Produzent Cameco (17 % Marktanteil) hat bereits die Verluste machende Rabbit Lake Grube in Saskatchewan geschlossen, welche einst Flaggschiff eines deutschen Engagements im interna-tionalen Uranerzbergbau war. Selbst die kanadischen Gruben mit ihren hohen Urangehalten können kosten-mäßig nicht mit Gruben in der Steppe von Kasachstan oder gegen australische Bohrloch- bzw. Nebenprodukt-gewinnung (Olympic Dam) konkurrieren.

Kosten und ProduktivitätGenerell gesehen hat es die internationale Bergbauin-dustrie geschafft trotz der vergangenen Preiskrise be-merkenswert gute Ergebnisse zu erwirtschaften. In 2017 konnten die 50 größten Bergwerksgesellschaften ihren Marktwert um 140 Mrd. USD steigern, wobei nicht nur der Preisanstieg bei den Rohstoffen ausschlagge-bend war, sondern auch Kostensenkungen bei den Pro-duzenten. Ein deutliches Beispiel stellt der australische Eisenerzproduzent FMG dar, der seine Betriebskosten innerhalb von vier Jahren auf unter ein Drittel senken konnte (Bild 8). Durch den Einsatz verbesserter Berg-bautechnik, insbesondere durch Automatisation der Arbeitsvorgänge vom Sprenglochbohren, dem Schwer-last-Lkw-Transport bis zu mannlos betriebenen Bahn-linien, wurden die Betriebskosten von Tagebaugruben signifikant gesenkt. Andere Bergwerke konnten ihre Produktivität durch die Einführung kontinuierlicher Gewinnung und Förderung mit dem Einsatz mobiler Brecher und Bandanlagen (IPCC-Systeme) anstelle der traditionellen „Truck and Shovel“-Technik verbes-sern. Neue Energieversorgungssysteme mit Solar-Hyb-rid-Anlagen haben die Energiekosten auf abgelegenen Bergbaustandorten reduziert. Im Metallerzbergbau

Bild 7: Entwicklung der Spotpreise von Kali [USD/t K2O]Quelle: Bloomberg

gie zu machen. Nach dem vergeblichen Versuch im Jahr 2010, die kanadische Potash Corp. für 40 Mrd USD zu erwerben, entwickelt der weltgrößte Bergbaukonzern nun sein eigenes Jansen Projekt in Saskatchewan, in das bereits mehr als 4 Mrd. USD geflossen sind. Da das Vor-haben mit einem Gesamtwert von 30 Mrd. USD kurz-fristig noch weitere 5 Mrd. USD an Entwicklungskos-ten braucht, sucht BHP nun nach einem 25 %-Partner, um die Kosten und Risiken der Investition zu teilen. Es scheint fraglich, ob die Kaliproduktion schon – wie ge-plant – im Jahr 2023 aufgenommen werden kann. Als die Investitionsentscheidung gefallen war, wurde in der Wirtschaftlichkeitsberechnung noch mit einem Basis-preis von 320 USD/t K2O kalkuliert. Die wesentlichen Kaliverbraucher China und India bezahlten in 2011 noch etwa 500 USD/t, nun erfreuen sie sich an einem Marktpreis von rund 240 USD/t. Inzwischen liebäugelt auch der große Rivale von BHP, Rio Tinto, über ein JV mit der russischen Firma Acron mit einem Kaliengage-ment in Saskatchewan.

Auch der Markt für Phosphat befindet sich im Über-angebot. Nachdem die Preise in 2008 mit 430 USD/t ihren Höhepunkt hatten, dann von 2014 bis 2016 re-lativ stabil im Bereich von 115 bis 123 USD/t blieben, fielen sie in 2017 auf rund 100 USD/t. Marokko beher-bergt mit 50 Mrd. t drei Viertel der Weltreserven mit einem durchschnittlichen Gehalt von 31,5 % P2O5. Die wesentlichen Produzenten sind China (138 Mio. t/a), Marokko (30 Mio. t/a) und die USA (28 Mio. t/a) als Teil eines globalen Angebots von 260 Mio. t/a.

NatururanDer Spotpreis für Natururan (yellow cake) hat seit Jah-ren fallende Tendenz und erreichte einen Niedrigwert von 19 USD/lb U3O8 im Dezember 2016. Er liegt nun bei etwa 23 USD/lb und soll durch Produktionsrück-nahmen in Kasachstan, Niger und kürzlich auch in Ka-nada (Cameco´s McArthur River and Key Lake Gru-ben) gestützt werden. Als nach dem Fukushimaereignis in Japan alle Kernkraftwerke abgeschaltet wurden, ver-

berGbau 51


führen die fallenden Mineralgehalte der Erzkörper zu einem Trend in Richtung Untertagegewinnung. Auch dort haben autonom operierende Betriebsmittel Ein-zug gefunden und die Wirtschaftlichkeit der Gruben erhöht.

Exotischer BergbauAuf der Suche nach hochwertigen metallhaltigen Erz-körpern sind exzentrische Investoren ernstlich dabei, die Tiefsee für den Bergbau zu erschließen – eine Idee, die schon in den 1960er-Jahren verfolgt wurde. Nach zehn Jahren Exploration und Testmaßnahmen ist nun die Firma Nautilus Mining auf dem Sprung, den kom-merziellen Meeresbergbau auf Kupfer, Kobalt, Man-gan, Nickel und Gold in der Bismarcksee nördlich von PNG zu beginnen. Fernbediente Maschinen sind dafür bereits in Großbritannien konstruiert worden und als Prototypen für den Ersteinsatz bereit. Der kommerzi-elle Betrieb soll im Jahr 2019 aufgenommen werden, gegen den sich aber inzwischen Koalitionen von Um-weltschützern bilden, um die definitiv vorhandene Zer-störung mariner Lebensräume zu verhindern.

Wesentlich futuristischer sind die Visionen des US-amerikanischen Unternehmens Planetary Resources, das sich als potenzieller Betreiber von Bergbauaktivi-täten auf Asteroiden sieht (Bild 9). Für das vorgese-hene „Ceres-Projekt“ wurden gerade 21 Mio. USD an Mitteln gesichert, mit dem Ziel, auf erdnahen Aste-roiden nach mineralischen Rohstoffen zu suchen und die mögliche Gewinnung wirtschaftlich zu bewerten. Es wird vermutet, dass diese Himmelskörper signifi-kante Mengen an Nickel, Eisen, Kobalt und Metallen der Platingruppe enthalten. Angeblich sind schon 10 Mrd. USD in eine Servicefirma für Aktivitäten im Weltraum investiert worden, die solche Aufgaben über-nehmen könnte. Es muss aber betont werden, dass sol-che Pläne nicht den Transport von Rohstoffen auf die Erde ermöglichen sollen, sondern der Verarbeitung von Mineralen im Weltraum dienen sollen, einschließlich exterrestrischer Wasserressourcen, die elektrolytisch in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden könnten, um als Raketentreibstoff verwendet zu werden.

SchlussfolgerungenDer Superzyklus in der Rohstoffwirtschaft mit nach-haltigem Bedarf an mineralischen Rohstoffen hält unverändert an. Die Basis dafür ist das anhaltende Be-völkerungswachstum in Asien und Afrika mit entspre-chenden Impulsen für Industrialisierung, Infrastruk-turmaßnahmen und dem Wunsch der Menschen nach Verbesserung ihrer Lebensqualität. Die Strukturen in der globalen Energieversorgung verändern sich mit der Abkehr von der Verbrennung fossiler Primärener-gieträger zur Stromerzeugung hin zur Nutzung rege-nerativer Energien, insbesondere von Windenergie in Westeuropa. Dezentrale solare Stromerzeugung wird sich in den großen Entwicklungsländern mit hoher Sonneneinstrahlung durchsetzen, wobei fossile Kraft-werke weiterhin als Backupenergie notwendig sind,

Bild 8: Eisenerz – Förderkosten [USD/t feucht] der Fortescue Metals Group (FMG) von 2012 bis 2016Quelle: FMG

Bild 9: Asteroidenbergbau (Gemälde)Quelle: Foto Leschhorn, Ausstellung in Melbourne

solange leistungsfähige und bezahlbare Techniken zur Stromspeicherung fehlen. Während der Verbrauch von Eisenerz zur Stahlerzeugung und von vielen Metallen weniger stark wachsen wird, dürfte die Nachfrage nach Technologierohstoffen im Zuge des Ausbaus regenera-tiver Energiesysteme und der rasanten Marktentwick-lung von Elektrofahrzeugen einschließlich der mit bei-den Entwicklungen verknüpften Batterietechnik einen Boom erleben. Der internationale Bergbau stellt sich darauf bereits ein und entwickelt neue Techniken in den Bereichen Gewinnung und Aufbereitung in Verbin-dung mit Produktivitätserhöhungen und Senkung der spezifischen Kosten in einem wettbewerbsorientierten Umfeld. Dabei wird der Konzentrationsprozess in der Rohstoffindustrie anhalten, da es für kleine Produzen-ten schwer sein wird, die steigenden Risiken hoher In-vestitionen zu tragen. Dennoch ergeben sich gerade für solche “smarten” Unternehmen auch gewinnträchtige

52 berGbau

Kleinprojekte, gerade im Bereich der kritischen Roh-stoffe, in dem relativ geringe Mengen mit hohem Wert selektiv gewonnen werden müssen. Da die rohstoffver-brauchende Fertigungsindustrie in Europa von wenigen Ausnahmen abgesehen weiterhin nicht bereit ist, zur Sicherung der Versorgung in spezielle Bergbauprojek-te zu investieren, bleibt es der Intuition der Bergbau-betreibenden vorbehalten, die langfristigen Trends zu erkennen. Die Dynamik der Rohstoffmärkte bleibt vo-latil, sodass bei signifikanten und unerwarteten Preisbe-wegungen gewisse Produzenten im richtigen Segment auch extreme Gewinne realisieren können.

Quellen[1] Leschhorn, F. (2017): The Global Minerals Industry

in 2017 as seen from Australia – Part 1. GeoResources Journal (3 | 2017), pp. 32–38. Online: http://www.georesources.net/download/GeoResources-Journal-3-2017.pdf

[2] Leschhorn, F. (2017): Die Wirtschaft mineralischer Rohstoffe in 2017 aus australischer Sicht – Teil 1. GeoResources Zeitschrift (3 | 2017), S. 44–50. Online: http://www.georesources.net/download/GeoResources-Zeitschrift-3-2017.pdf

[3] Leschhorn, F. (2017): The Global Minerals Industry in 2017 as seen from Australia – Part 2. GeoResources Journal (4-2017), pp. 41–47. Online: http://www.georesources.net/download/GeoResources-Journal-4-2017.pdf.

[4] Leschhorn, F. (2017): Aspects of future global mineral commodities supply. World of Mining (69), Nr. 3 pp.. 165-174

[5] USGS. Mineral Commodity Summaries 2017

Dr.-Ing. Frank Leschhornstudierte Bergbau an der Technischen Universität (TU) Clausthal, Deutschland. Er war in verschiedenen Positionen für BASF und RAG im deutschen Steinkohlenbergbau und als Bergwerks direktor und Leiter des Bergwerks Auguste Victoria in Marl tätig. In 1999 erfolgte die Entsendung nach Australien, wo er als General Manager der RAG Australia Coal für den Tagebau Burton und die Strebgrube North Goonyella zuständig war. Nach dem Rückzug der RAG aus dem internationalen Steinkohlenbergbau arbeitet Dr. Leschhorn seit 2003 international als selbstständiger Bergbauberater, wobei er für die Deutsche Rohstoff AG in Australien auch im Gold- und Metallerzbergbau tätig war. Er ist als Geschäftsführer der Munich Mining & Industry Consulting GmbH auch Mitglied im Präsidium der Gesellschaft für Metallurgen und Bergleute e. V. (GDMB) sowie Mitglied des Australasian Institute for Mining and Metallurgy (AusIMM).

Kontakt: E-Mail: [email protected]munichmining.com

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2. Hat’s angezünd’t! Es gibt einen Schein, :,: und damit so fahren wir – bei der Nacht :,: :,: ins Bergwerk ’nein. :,:

3. Ins Bergwerk ’nein, wo die Bergleute sein, :,: die da graben das Silber und das Gold – bei der Nacht :,: :,: aus Felsgestein. :,:

4. Der eine gräbt das Silber, der andre gräbt das Gold. :,: Doch dem schwarzbraunen Mägdelein – bei der Nacht, :,: :,: dem sein sie hold. :,:

Glück

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Glück

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16. Das Bergmannslied

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Text: im Ruhrgebiet gebräuchliche Fassung

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Tschätsch: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Steinkohlenbergbau: Die RAG ist und bleibt aktiv www.georesources.net

Es sind große Herausforderungen, die der Nachberg-bau und auch der Strukturwandel im Ruhrgebiet, an der Saar und im Aachener Revier mit sich bringen. Um diese zu bewältigen, sind große Anstrengungen nötig. In diesem Zusammenhang wird gern von den sogenannten Ewigkeitsaufgaben der Nachbergbauzeit gesprochen. Dazu gehört vor allem das Wassermanage-ment in den Grubengebäuden. Eine weitere wichtige Aufgabe ist über Tage die Revitalisierung der ehema-ligen Bergbauflächen. Wie Bernd Tönjes, der Vor-standsvorsitzende der RAG, auf seiner traditionellen jährlichen Informationsveranstaltung erläuterte, wird und will man sich dieser Verantwortung keinesfalls entziehen. Ab dem Jahr 2019 muss die RAG-Stiftung jährlich geschätzte 220 Mio. € ausgeben, um die Ewig-keitsaufgaben zu finanzieren. Allein die Grubenwasser-haltung beansprucht rund zwei Drittel dieser Summe. Die dauerhafte Finanzierung der Ewigkeitsaufgaben ist die Herausforderung, zu der sich die RAG-Stiftung ver-pflichtet hat. Das alles soll geschehen, ohne die öffentli-che Hand und damit den Steuerzahler zu belasten.

Noch 5.000 KumpelDer aktuelle Personalbestand bei der RAG sieht so aus, dass immer noch rund 5.000 Kumpel damit beschäftigt sind, den in den deutschen Kraftwerken benötigten Brennstoff zu fördern (Bild 1). Allerdings kommen nur noch rund 10 % der Kohle aus Deutschland. Die genauen Zahlen: Im letzten Jahr wurden von der RAG rund 4 Mio. t Steinkohle gefördert. Das sind übrigens 400.000 t mehr, als geplant waren (Bild 2). Importiert wurden aber 40 Mio. t. In diesem Zusammenhang verweist Bernd Tönnjes auf den Preisunterschied zwi-schen der deutschen Steinkohle und der Importkohle. Ohne Subventionen kann Steinkohle in Deutschland nicht produziert werden. Dafür liegen die Flöze zu tief. Die Förderung ist deshalb sehr teuer und die Aufwen-dungen für die Sicherheit unter Tage tun ein Übriges. Trotzdem ist Tönjes stolz auf die immensen Bemühun-gen, die zu einem optimalen Arbeits- und Umwelt-schutz geführt haben. Bernd Tönjes: „Der deutsche Steinkohlenbergbau gehört zu den sichersten Branchen in Deutschland.“ Diese Behauptung untermauert er mit dem Vergleich zwischen Arbeitszeit und meldepflichti-gen Unfällen bei der RAG. Noch einmal Bernd Tönjes (Bild 3): „Wir liegen zurzeit auf dem historischen Tief von 2,2 meldepflichtigen Arbeitsunfällen pro einer Million Arbeitsstunden. Damit sind wir besser als viele andere Branchen.“

Noch knapp ein Jahr wird auf den verbliebenen zwei Schachtanlagen der RAG Steinkohle gefördert werden. Wenn Ende 2018 auch die beiden letzten Zechen Prosper-Haniel in Bottrop und Anthrazit Ibbenbüren die Förderung einstellen werden, wird es trotzdem immer noch genügend Arbeit für einen Teil der Belegschaft geben.

Bergbau • Steinkohle • Wassermanagement • Strukturwandel

Steinkohlenbergbau: Die RAG ist und bleibt aktivHans-Ulrich Tschätsch, Essen, Deutschland

Bild 1: Kumpel unter TageBergmann im Streb (links) und Grubenelektriker (rechts) bei der Arbeit. (Quelle der Bilder: RAG)

Bild 2: Letzte fördernde Zechen der RAGIm letzten Jahr wurden in den Zechen Proper-Haniel in Bottrop und Anthrazit Ibbenbüren etwa 4 Mio. t Steinkohle gefördert.

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GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 Tschätsch:www.georesources.net Steinkohlenbergbau: Die RAG ist und bleibt aktiv

großen Zahl von Zechen bleibt, ist allein die Verant-wortung für die Umwelt. Schon jetzt sind die Experten der RAG damit beschäftigt, dass kein Grubenwasser in noch aktive Bergwerke gelangt und sich mit dem dar-über liegenden Grundwasser mischt (Bild 4). Diese Verpflichtung bleibt der RAG auch nach Auslauf des deutschen Steinkohlenbergbaus als Aufgabe erhalten. Mit Rücksicht auf die Umwelt bildet das systemati-sche Wassermanagement für die RAG deshalb eine der wichtigsten Aufgaben, die allerdings auch wegen der dauerhaften Problemstellung mit dem Beiwort „Ewig-keit“ kombiniert werden. Dies gilt ganz besonders für die spezifischen Verhältnisse an der Ruhr. Aber auch an der Saar und in Ibbenbüren sowie im Aachener Revier wird die Wasserhaltung eine dauerhafte Aufgabe blei-ben.

Zur Wasserprovinz bündelnAn der Ruhr entstand mit der Nordwanderung des Bergbaus ein weitestgehend durchgängiges Netzwerk von Grubenbauverbindungen. Deshalb lassen sich dort zusammenhängende Bergwerke nach der Stilllegung zu einer „Wasserprovinz“ bündeln. Ziel ist, die Gruben-wässer zentral an mehreren Wasserhaltungsstandorten zu heben. Diese Standorte betreibt die Abteilung Zent-rale Wasserhaltung der RAG. Aktuell wird in den noch aktiven Bergwerken das dort zufließende Grubenwasser aber noch in Eigenregie gehoben. Nach der Schließung der letzten noch fördernden Schachtanlagen müssen dann jährlich rund 110 Mio. m³ Grubenwasser durch die RAG in NRW und an der Saar gefördert werden. Die RAG unterhält aktuell in NRW 13 aktive Standor-te der Grubenwasserhaltung, davon 12 im Ruhrgebiet und einen in Ibbenbüren. Die Inbetriebnahme eines weiteren Standorts in NRW ist für 2035 geplant. Im Saarland sind es fünf aktive Standorte der Grubenwas-serhaltung. Das stellt eine Herausforderung dar, die sich nur mit Fachwissen, einem leistungsstarken Team, mo-dernster Technologie und hohem finanziellem Einsatz bewältigen lässt. Knapp 300 Spezialisten sorgen des-halb an Ruhr und Saar für ein reibungsloses, verantwor-tungsvolles Grubenwassermanagement.

Wasserhaltung auf Haus Aden gestartetDie Bezirksregierung Arnsberg hat als für ganz NRW zuständige Bergbehörde inzwischen den Abschlussbe-triebsplan für den Untertagebereich der zentralen Was-serhaltung des Bergwerks Haus Aden genehmigt. Die Genehmigung erfolgte auf der Grundlage eines vom Landesumwelt- und Landeswirtschaftsministerium NRW beauftragten Fachgutachtens einer Gutachterge-meinschaft, das ursprünglich geltend gemachte Beden-ken entkräftet hat [1]. Somit kann die RAG am Schacht Haus Aden 2 mit dem beantragten schrittweisen kon-trollierten Grubenwasseranstieg bis –600 m NN (un-ter der Tagesoberfläche) beginnen. Zur Überwachung des kontrollierten Grubenwasseranstiegs sind ein um-fangreiches Monitoringprogramm und weitere Unter-suchungen rechtsverbindlich festgelegt worden, um

Bild 4: ZollvereinDas Pumpensystem zur Hebung des Grubenwassers ist redundant ausgelegt: Im Störfall kann eine Pumpe kurzfristig durch eine andere ersetzt werden.

Bild 3: Bernd Tönjes, Vorstandsvorsitzender der RAG:„Der deutsche Steinkohlenbergbau gehört zu den sichersten Branchen in Deutschland. Wir liegen zurzeit auf dem historischen Tief von 2,2 meldepflichtigen Arbeitsunfällen pro einer Million Arbeitsstunden. Damit sind wir besser als viele andere Branchen.“

Grubenwasser hebenAllein im Ruhrgebiet beläuft sich die Zahl der ehe-maligen Zechen auf mehrere Tausend. Was von dieser

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Tschätsch: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Steinkohlenbergbau: Die RAG ist und bleibt aktiv www.georesources.net

unbekannte Risiken frühzeitig zu erkennen, zu beseiti-gen oder zu minimieren. Das Monitoring, dessen Er-gebnisse veröffentlicht werden, umfasst u. a. ein dichtes Netz vorhandener tiefer Grundwasserpegel und durch Tiefbohrungen zusätzlich neu zu erstellender Grund-wasserpegel bis in das Niveau –600 m NN.

Weiterhin ist eine messtechnische Überwachung der Tagesoberfläche durchzuführen. Das über mehrere Jahre langsam ansteigende Grubenwasser wird dabei in-tensiv auf Belastungen durch Schwermetalle und PCB untersucht. Dabei gehen die Gutachter davon aus, dass durch den Grubenwasseranstieg ein weiterer Rückgang der bestehenden, ohnehin schon geringen Schadstoff-belastung erfolgen wird. Dem Antrag der RAG auf Ge-nehmigung des Abschlussbetriebsplans war vor diesem Hintergrund und wegen der rechtlichen Vorgaben des Bundesberggesetzes statt zu geben. Darüber hinaus hat sich die RAG freiwillig verpflichtet, zwei Pilotanla-gen – eine davon am Standort Haus Aden – zur Reini-gung von PCB zu errichten und zu betreiben.

Zentrale Leitwarte wird gebautUm für die beschriebenen Zukunftsaufgaben auch technisch und logistisch gerüstet zu sein, wird derzeit in Herne auf dem ehemaligen Bergwerk Pluto eine neue zentrale Leitwarte zur Steuerung und Überwa-chung zur Hebung der Grubenwasser gebaut (Bild 5). „Von hier aus steuern wir alle mit der Wasserhaltung zusammenstehenden Überwachungssysteme an Ruhr, Saar sowie in Ibbenbüren. Daneben werden auch Da-ten aus dem technischen Gebäudemanagement, der Instandhaltungs- und Personaleinsatzplanung erfasst“, so Projektleiter Dirk Ostermann von der RAG. Damit bleibt Herne mit der neuen Leitwarte ein Zukunfts-standort der RAG.

Quelle[1] Gutachtergemeinschaft Dr. Denneborg, Prof. Dr. van

Berk, Prof. Dr. König, Prof. Dr. Schwarzbauer, Prof. Dr. Rüde, Dr. Preuße: Gutachten zur Prüfung mög-licher Umweltauswirkungen des Einsatzes von Ab-fall- und Reststoffen zur Bruch-Hohlraumverfüllung in Steinkohlenbergwerken in Nordrhein-Westfalen,

Bild 5: Prosper-HanielSo ähnlich wie hier auf der Zeche Prosper-Haniel wird auch die neue Leitwarte zur optimalen Wasserhaltung in Herne aussehen.

Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Tschätscharbeitet als freier Journalist in Essen.


Teil 1. April 2017. Online: unter https://www.bra.nrw.de/3747177 als ausführlicher Endbericht sowie unter https://www.bra.nrw.de/3747190 als Zusammenfas-sung

56 buchbesPrechunG und ProduktmeldunG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 GeoResources Team:www.georesources.net Einfach machen

Beharren

Wünschen Sie sich Veränderungn und bleibt es bei gu-ten Vorsätzen? Sind Sie unzufrieden mit Ihrem Leben und setzen Ihre guten Vorsätze und Ideen nicht in die Tat um und schlagen keine neuen Wege ein? Fühlen Sie sich wie wir vom Titel dieses Beitrags angesprochen?

Entscheiden und einfach machen„Einfach machen“ ist der Titel eines vor kurzem er-schienen Buchs von Christian Chymyn und Andreas Lutzenberger. Die Autoren erzählen „die verrückte Firmengeschichte von Mobiheat“. In nur fünf Jahren entwickelte sich ein erfolgreiches und beachtliches mittelständisches Unternehmen – auf unkonventionel-le Weise – ohne Business-Plan und andere Dinge, die üblicherweise dazugehören. Die Gründer waren nicht planlos im negativen Sinn. Sie sind von ihrer Idee über-zeugt und begeistert, und sie trafen mutige, flexible und spontane Entscheidungen und setzten sie in die Tat um.

Gute NachrichtIn der Tagespresse werden wir überwiegend mit schlech-ten Nachrichten konfrontiert. Die Autoren möchten mit ihrem Buch hingegen eine gute Nachricht vermit-teln. Sie möchten angehenden Unternehmern Mut ma-chen, „vorgetrampelte Unternehmerwege hin und wieder zu verlassen und barfuß neben dem Weg zu laufen, um das Kribbeln an den Füßen wieder zu spüren“. Das Buch gibt einen anschaulichen Eindruck davon, dass die gute

Nachricht der Autoren aus gemachter Erfahrung resultiert. Der positive Spirit von Mobiheat, wie Christian Chymyn sich ausdrückt, zeigt sich schon beim Durchblättern in den Fotos. Sie vermit-teln die Freuder Unternehmensgründer Helmut Schäffer und Andreas Lutzen-berger am Leben und ihrer Arbeit. Viele markante Erlebnisse hat Andreas Lut-zenberger in den ersten Jahren in einem legendären Notizbuch verewigt – unter anderem Glücksmomentengeschichten aus dem Firmenleben. Der ins Auge ge-fasste Autor ihres Unternehmensbuchs, Christian Chymyn, ist nicht gerade an-getan von der Idee, ebenso wenig kann er sich mit der Stadt Augsburg anfreun-den. Sie überzeugten ihn aber bei ei-nem unkonventionellen ersten, zweitä-gigen Treffen in Augsburg, dieses Buch zu schreiben. Passend zu Mobiheat ist es ein unkonventionelles Buch gewor-den, und nebenbei erhält man beim Lesen noch Informationen über Augs-

Der Titel des Buchs sprach uns an: Einfach machen. Unsere Neugier war geweckt und wurde nicht enttäuscht. Die „verrückte Firmengeschichte“ von Mobiheat inspiriert zum kreativen Tun. Und die mobilen Heizungen von Mobiheat können für Ihre Bau- und Bergbauprojekte interessant sein.

Buchbesprechung • Deutschland • Kreativität • Unternehmenskultur • Mobile Heizungen

Einfach machenGeoResources Team

burg. Einige Zeit später gab ChristianChymyn sogar sei-ne bisherige Redaktionstätigkeit auf und übernahm in Vollzeit die Pressearbeit von Mobiheat. Zur Veröffentli-chung des Buchs gründeten sie passend zu ihrem Motto „Einfach machen“ einfach einen eigenen Verlag.

Gründe für den Erfolg von MobiheatAndreas Lutzenburger hält die positive Gruppendyna-mik für einen wichtigen Schlüssel zum Erfolg. Die Ver-mittlung zwischen den Menschen ist ihm ein wichtiges Anliegen. Das Geheimnis liegt darin, die unterschiedli-chen Stärken der Mitarbeiter zur Entfaltung kommen zu lassen und zusammenzuführen, sich auf die einzel-nen einzulassen und ein Bauchgefühl zu entwickeln, ob die Gruppe zusammenpasst. Helmut Schäfer ist im Geschäftsführungskreis oft einer, der den Zeigefinger hebt und einen Vorschlag hartnäckig mehrfach ablehnt. Dadurch regt er häufig dazu an, noch einmal nachzu-denken, und löst eine positive Weiterentwicklung aus. Er bezeichnet das dann mit dem Satz: „Reibung erzeugt Energie.“

Das Angebot von MobiheatMobiheat bietet mobile Energiezentralen an, die ent-weder gekauft oder gemietet werden können:

▶ Die gelbe Produktlinie: Elektroheizmobile, Elek-trolufterhitzer und Elektroheizkessel, die bei Heizungsausfall oder Modernisierung zur Über-brückung, oder aber auch als Bauheizung genutzt werden können.

▶ Die orange Produktlinie: Mobile Heizzentralen im Öl- und Gasbetrieb und Lufterhitzer für den gro-ßen Leistungsbedarf dienen unter anderem zur zeit-nahen Notheizung oder als temporäre Lösung beim Netzausbau.

▶ Die blaue Produktlinie: Mobile Kühlanlagen kom-men in unterschiedlichen Räumen zum Einsatz, wie Serverräumen, Produktionsräumen oder Laboren.

▶ Die grüne Produktlinie: Mobile Pellet-Heizzen-tralen, mobile Blockheizkraftwerke und mobile Vollbrennwertkessel ermöglichen nachhaltige und energieeffiziente Notheizungen.

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GeoResources Team: GeoResources Zeitschrift 4 | 2017Einfach machen www.georesources.net

Angaben zum BuchChristian Chymyn und Andreas LutzenbergerEinfach machen – In fünf Jahren zum erfolgrei-chen Unternehmen – die verrückte Firmenge-schichte von mobiheat1. Auflage 2017, 3 H group GmbH, Augsburg196 Seiten, ISBN 978-3981859003Preis: 17,90 € zzgl. Versandkosten

Kontakt:www.3h-verlag.deTel.: +49.2841.60 789 67

In der Geotechnik werden beispielsweise mobile Heiz-geräte von Mobiheat eingesetzt, um das Wasser für die Herstellung von Spritzbeton bei der Böschungssiche-rung von Verkehrswegen gezielt zu erwärmen. Auch beim Bau von Häusern mit Erdwärmepumpen. also

Neu entwickeltes Hybridmodell für die mobile Wärmeversorgung

Geothermienutzung, ermöglichen mobile Heizzentra-len eine normgerechte Trocknung von Estrich, wenn die endgültige Heizungsanlage eines Gebäudes noch nicht einsatzbereit ist.

AusblickMobiheat ist weiter auf Wachstumskurs und außer am Unternehmenssitz bei Augsburg an anderen Standor-ten in Deutschland vertreten. Im Jahr 2017 wurde ein Tochterunternehmen in der Schweiz und ein Tochter-unternehmen in Österreich gegründet. Ein Hybridmo-dell, das wahlweise mit Strom oder Heizöl betrieben werden kann, ist die neuste Produktentwicklung.

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58 Jahresvorschau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2017 GeoResources:www.georesources.net Termin- und Themenplan 2018

Deutsche Ausgabe Erscheinungstermin Sonderschwerpunkte

Zeitschrift 1 | 2018 20. März 2018 (KW12) Schutz gegen Naturgefahren, Fördertechnik

Zeitschrift 2 | 2018 12. Juni 2018 (KW24) Injektionstechnik, Sanierung, Verkehrsinfrastruktur, Bergbautradition und -innovation

Zeitschrift 3 | 2018 11. September 2018 (KW37) Erkundung, Tunnelvortrieb und -ausbau,Versuchstechnik/Modellierung, Spezialtiefbau

Zeitschrift 4 | 2018 11. Dezember 2018 (KW50) HSE, Anker und Pfähle, Monitoring, Prüf- und Messtechnik

Zeitschrift + Market Place

1 | 2019 März 2019 Bau- und Bergbaumaschinen/-equipment, BIM/Bergbau 4.0

GeoResources RedaktionKontakte: Dr.-Ing. M.A. Katrin Brummermann: [email protected]. Manfred König: [email protected]

Englische Ausgabe Erscheinungstermin Sonderschwerpunkte

Journal 1 | 2018 20. Februar 2018 (KW8) Geothermal, Tunnelling drive and fit out, Sustainable mining

Journal 2 | 2018 29. Mai 2018 (KW22) Natural disaster protection, Conveying

Journal 3 | 2018 21. August 2018 (KW34) Transportation infrastructure, Injection, Mining – tradition/innovation

Journal 4 | 2018 13. November 2018 (KW46) Innovative construction materials/products/ methods, Resources/Raw materials, Education

Journal + Market Place

1 | 2019 März 2019 Construction and mining machinery/equipment, BIM/Mining 4.0

GeoResources Zeitschrift und JournalTermin- und Themenplan 2018*

* Änderungen vor behalten

Für das Jahr 2018 planen wir wiederum je vier englische und vier deutsche Ausgaben der Fachzeitschrift GeoResources. Zur bauma 2019 werden die erste englische und deutsche Ausgabe in 2019 um einen Market Place mit Unternehmens-porträts ergänzt. Den Tabellen können Sie die Erscheinungstermine und die geplanten Sonderschwerpunkte entnehmen. Folgende Rubriken werden in jeder Ausgabe mit Inhalt gefüllt:

A Word on .../ Auf ein Wort • Geotechnics/Geotechnik • Tunnelling/Tunnelbau • Mining/Bergbau

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Fachbeiträge aus den Gebieten

Tunnelbau, Bergbau, Geotechnik.

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nal as well as geotechnics and mining.

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contains detailed articles and papers on

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world as well as in the R&D divisions and

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The GeoResources Journal is available

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guage as well as a printed version.

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sources.net and GeoResources Journal a

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Contact: Manfred König

Address 1: Oleanderweg 12

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Country: Germany

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ISSN | Digital 2364-0278 • Druck 2364-8414

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New GeoResources Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau, … · 2018. 2. 23. · Jürgen Schmitt...

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