Der Bergbau ist die Quelle von mineralischen Rohstoffen, die überall auf der Welt abgebaut werden. Industrie- und Bauprojekte benötigen diese Mineralien und Bergbaurohstoffe. Darüber hinaus werden in Autos, Straßen, Häusern, Arbeitsplätzen, Computern und Mobiltelefonen in irgendeiner Weise Rohstoffe oder Nebenprodukte aus dem Bergbau verwendet. Darüber hinaus ist der Untertagebau für viele Länder eine wichtige Einnahmequelle und ein wesentliches Mittel zur Stützung ihrer Volkswirtschaften durch den Export der abgebauten Mineralien.
Was ist die Technologie des Untertagebaus?
Untertagebau bezeichnet die zahlreichen unterirdischen Methoden zur Gewinnung von Mineralien, Metallen, Erzen und anderen Materialien von der Erdoberfläche. Es gibt zwei Arten von Untertagebauverfahren: den Hartgestein-Untertagebau und den Weichgestein-Untertagebau. Ersteres bezieht sich auf die Gewinnung von harten Mineralien wie Gold, Silber, Zink und Nickel, letzteres auf Methoden zur Gewinnung von weichen Mineralien wie Salz und Kohle.
Es gibt zwei Hauptphasen im Untertagebau: den Forschungs- und den Produktionsbergbau. In der ersten Phase wird Abraum abgebaut, um an Edelsteine, Erze und Mineralien heranzukommen. Sprengungen, Planierung, Bewehrung und Sprengungen sind alles Phasen des Erschließungsprozesses.
Der Produktionsbergbau hingegen gliedert sich in zwei Stufen: Kurzlochbergbau und Tieflochbergbau. Der Kurzlochbergbau ist insofern mit dem Erschließungsbergbau vergleichbar, als er die Gewinnung des eigentlichen Erzes beinhaltet. Der Langlochbergbau besteht aus mehreren Schürfungen innerhalb des Erzes oder unter seiner Oberfläche.
Seit dem Anbruch des digitalen Zeitalters ist kein Bereich unberührt geblieben, und die unterirdische Bergbautechnologie bildet da keine Ausnahme. Da der Bergbau einen so bedeutenden Einfluss auf die Wirtschaft von Ländern und das Leben von Millionen von Menschen hat, war es unvermeidlich, dass Wissenschaftler verschiedene Methoden zur Verbesserung konventioneller Bergbauprozesse mit Hilfe von Technologie entwickeln, wie es Unternehmen wie Newtrax getan haben. Hier sind einige der wichtigsten technischen Fortschritte im Untertagebau:
IoT und Bergbau
Es wird erwartet, dass das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) die Abläufe im Bergbau viel stärker als heute optimieren und verbessern wird. Der Grund dafür ist, dass das Internet der Dinge das Sammeln riesiger Datenmengen ermöglicht, die bei Bergbauaktivitäten anfallen.
Diese Informationen können zur Fernüberwachung des Betriebs genutzt werden, wodurch dieser sicherer, produktiver und nachhaltiger wird. Die während des Bergbaubetriebs gesammelten Informationen können genutzt werden, um festzustellen, wie viel Zeit die Bergbau-LKWs mit Warten verbringen (was einer Verschwendung von Ressourcen gleichkommt), wie viel Zeit für die Beladung der LKWs benötigt wird, wie viel Wartung erforderlich ist usw.
Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ist eine neue Netzwerktechnologie, die auf dem Zusammenfluss von drahtlosen Technologien, mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) und dem Internet basiert und den Bergbausektor durch die Einführung neuer Methoden zur Aufrechterhaltung der Sicherheit und der Produktion in Bergwerken revolutionieren kann.
Bei dieser Technologie werden RFID-Geräte (Radio Frequency Identification) und Sensortechnologien eingesetzt, um eindeutige Identifikatoren für Maschinen, Flotten und Menschen zu schaffen, die es ihnen ermöglichen, sich über ein Netzwerk zu bewegen und Daten zu erhalten, ohne dass unterirdische Bergbau-Kommunikationssysteme von Mensch zu Mensch oder Mensch zu Computer erforderlich sind. Die IoT-Plattform kann die Rückverfolgbarkeit und Sichtbarkeit des gesamten Bergbaubetriebs verbessern. Darüber hinaus kann sie es Computern ermöglichen, verschiedene Aspekte des Bergbaubetriebs zu beobachten, zu identifizieren und zu verstehen, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist, und die Wartung und den Betrieb von Maschinen zu automatisieren und zu verbessern.
Cisco und andere Netzwerkunternehmen arbeiten aktiv mit Industriepartnern zusammen, um IoT-basierte Lösungen anzubieten, die auf den Bergbausektor zugeschnitten sind.
Intelligenter Bergbau
Es wird erwartet, dass das Aufkommen des intelligenten Bergbaus den Bergbausektor in den nächsten Jahren revolutionieren wird. Der Bergbau wird durch eine Mischung aus Arbeitskräften und mathematischen Berechnungen gesteuert - es wird erwartet, dass intelligente Minen das Element der Arbeitskraft aus dem Bergbauprozess entfernen und so den gesamten Bergbauprozess optimieren und ihn kosten- und energieeffizienter machen. Ein Großteil der gefährlichen Arbeit, die früher von Menschen verrichtet wurde, würde nun von Maschinen übernommen, die nach einem vorgegebenen Zeitplan arbeiten und automatisiert sind.
Blockchain-Technologie und Bergbau
Steigende Kosten und Bedenken hinsichtlich der Effizienz haben die Bergbauindustrie dazu veranlasst, effiziente und nachhaltige Techniken zu entwickeln, die herkömmliche Bergbauprozesse entweder ersetzen oder ergänzen. Ein großer Teil dieser Effizienz entsteht durch die Optimierung der Bergbau-Lieferkette, und Blockchain ist ein Schritt in diese Richtung.
Durch den Einsatz der Blockchain-Technologie in den Lieferketten von Bergbauprozessen können transparente Vertriebsnetze aufgebaut sowie Rückverfolgbarkeit und Sicherheit gewährleistet werden.
Technologien für die 3D-Bildgebung
Die 3D-Bildgebung hat die groß angelegte Minenexploration im Hinblick auf die Erkennung von Bergbausystemen in der Nähe revolutioniert, und sie ist auch weiterhin vielversprechend für eine Vielzahl von neuen Technologien. Seismische Untersuchungen zur Erkundung der Geologie potenzieller Bergbaustandorte sind zwar nicht neu, aber die 3D-Bildgebungstechnologie hat die Effektivität dieser Untersuchungen erheblich gesteigert.
3D-Laserscanning ist ein neuartiges dreidimensionales Bildgebungsverfahren, bei dem Laserlicht zur Erfassung räumlicher Daten eingesetzt wird und das es Geologen ermöglicht, geologische 3D-Karten zu erstellen, indem sie Daten aus Oberflächenkartierungen integrieren.
Obwohl die 3D-Strahlenverfolgung in anderen Bereichen wie dem Ingenieurwesen, der Architektur und der Forensik weit verbreitet ist, stellt sie für die Bergbauindustrie eine relativ neue Methode dar. Bergbauingenieure, Luftströmungsingenieure, Sicherheitsbeauftragte und diejenigen, die gefährliche oder unzugängliche Bergbaugebiete vermessen, haben von dieser Technik profitiert.
Automatisiertes Bohren
Übertägige Bohrungen können durch den Einsatz von robotergestützten und teleoperierten Bohrsystemen sicherer und effizienter werden. Ein ferngesteuertes Bohrsystem besteht aus einer benutzerfreundlichen Bedienerstation, die auf verschiedenen mobilen Plattformen installiert und mit dem drahtlosen Netzwerk der Bohranlage verbunden werden kann.
Diese Technik ermöglicht es dem Bediener, aus sicherer Entfernung zu bohren, ohne sich gefährlichen Regionen nähern zu müssen. Mit einer ferngesteuerten Schwenk-/Zoom-/Neigekamera für die Handhabung des Bohrgestänges, das Bohren und die Steuerung der Verpressung werden Echtzeitbilder, Echtzeitvideo und Datenkommunikation, einschließlich des gesamten Status des Bohrkontrollsystems und der Ausrüstung, übertragen. Das untertägige Minenverfolgungssystem wird ständig auf einem grafischen Bildschirm in der Bedienerzentrale angezeigt. Es handelt sich dabei um eine effiziente und effektive Methode zum Graben von Schächten und Tunneln.
Der Bergbau wird zunehmend unterirdisch betrieben, da die Tagebaue das Ende ihrer Lebensdauer erreichen und neue Mineralienvorkommen tief unter der Erde entdeckt werden. Der Bau von unterirdischen Bergwerken mit herkömmlichen Schacht- und Tunnelbohrmaschinen. Andererseits hat sich der Bau unterirdischer Minen als technisch anspruchsvoll, kostspielig und zeitaufwändig erwiesen.
Bakterien, die Kupfer verbrauchen
Da die Gewinnung einiger Mineralien unwirtschaftlich ist, bleiben sie am Ende übrig. Bergbauunternehmen entsorgen sie in der Regel als Abfall oder verwenden sie als Ersatz für andere chemische Verfahren.
Seltene Mineralien wie Kupfer werden jedoch immer wertvoller, und die Gewinnung von Mineralien aus Abraumhalden könnte in Zukunft wirtschaftlich machbar werden. Das brasilianische Bergbauunternehmen Vale arbeitet gemeinsam mit der Universität von Sao Paulo an einer potenziellen neuen Methode zur Gewinnung von Kupfermineralien aus Abraumhalden mit Hilfe von Mikroorganismen, die die Bewirtschaftung von Abraumhalden revolutionieren und die Mineralienproduktion steigern könnte, wenn sie auf andere Mineralien ausgeweitet wird. Die bahnbrechende Technik würde dazu beitragen, seltene Mineralien wie Kupfer zu gewinnen, das in reiner Form nur in 1% jeder Tonne abgebauten Erzes vorkommt.
