Innovationen aus dem Bergbau

Unter Tage ausgetüftelt

Der Bergbau ist seit Urzeiten Innovationstreiber. Von der Pike bis zum Presslufthammer hat sich viel getan. Gesucht und gehoben werden Bodenschätze heute mit modernsten Verfahren. Bergleute waren schon immer erfinderisch. Mit ständig verbesserten Methoden und neu erfundenen Technologien werden seit Urzeiten Bodenschätze aus der Tiefe geholt

Udo Geisler/DMT, Essen

DMT GmbH Essen
31.01.2018
  • Von: Sascha Schrader
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Der Beruf des Bergmanns ist einer der ältesten Berufe der Menschheit. Schon in der Steinzeit gingen kleine Arbeitstrupps in Bergwerke, um Rohstoffe beispielsweise für Feuersteine zu finden. Mit der Entwicklung der Landwirtschaft, die eine dauerhafte Versorgung der Bergleute ohne eigene Nahrungsproduktion ermöglichte, waren auch die Voraussetzungen für industriellen Abbau von Bodenschätzen gegeben. Erste Belege für solche dauerhaften Bergwerke sind über 6500 Jahre alt.

Diese erste Professionalisierung belegt auch die ständige Wechselwirkung, die Technologien und Bergbau haben. Der Bergbau ermöglichte und verlangte immer wieder neue Erfindungen. Während anfangs die Bodenschätze noch wortwörtlich im Boden, also der obersten Erdschicht, lagen, ging es mit der Zeit immer tiefer in die Erde. Und mit der Tiefe stiegen die Herausforderungen. Es entstand ein Bedarf an Förder- und Transportmitteln, die zuverlässig das abgebaute Material an die Oberfläche und anschließend zur Weiterverarbeitung, beispielsweise in die Aufbereitung, beförderten. Gleichzeitig wurden die Arbeitsbedingungen in den Gruben komplexer und neue Probleme erforderten neue Lösungen. So entwickelten bereits die Römer Schöpfräder, um ihre Bergwerke zu entwässern.

Die Erfindungen aus und für den Bergbau haben schon immer große Einflüsse auch auf andere Bereiche der Wirtschaft und der Gesellschaft gehabt. Besonders macht sich dies in der Fördertechnik in Schächten bemerkbar. Mit der Erfindung der sogenannten Fahrkünste, einer Art frühem Paternoster, bei dem sich Plattformen mechanisch getrieben abwechselnd hoch und runter bewegen und man zwischen den Plattformen wechselnd ein- oder ausfahren konnte, entwickelte sich auch die Personenbeförderung. Erste Aufzüge fanden ihren Weg unter Tage, wo sie weiterentwickelt und an die besonderen Erfordernisse angepasst wurden. Mit der Erfindung des Drahtseils durch den Oberbergrat Julius Albert bot sich eine sichere und leichte Befestigungsmethode, um Förderkörbe, wie die Aufzugkabinen im Bergbau genannt werden, über größere Distanzen zu heben.

Die Erfindung des Drahtseils ermöglichte auch zahlreiche andere Anwendungen, wie zum Beispiel die moderne Hängebrücke mit Stahlseilen. Die Bauwirtschaft entwickelte den Aufzug dann mit der Erfindung des absturzsicheren Aufzugs durch den Amerikaner Otis weiter. Apropos Bauwirtschaft: Auch viele andere Arbeitsgeräte haben ihren Ursprung unter Tage, wie zum Beispiel der Pressluft- beziehungsweise Drucklufthammer, der zuerst im Bergbau eingesetzt wurde und dann über den Tunnelbau seinen Weg an die Oberfläche schaffte.

Kadmy/Fotolia  

Bergmann und Tüftler
Heutzutage sind die Entwicklungen im Bergbau ganzheitlicher, wird der Lebenszyklus eines Bergwerks als Ganzes betrachtet. So sind heute auch moderne und effiziente Explorationstechnologien gefragt, um einerseits kostengünstig in Erfahrung zu bringen, wo die Bodenschätze sind und andererseits möglichst präzise deren Verteilung im Untergrund in Erfahrung zu bringen.

Ein Beispiel dafür ist das seismische Explorationsverfahren, also die Erkundung des Bodens mittels seismischer Wellen. Bereits 1916 wurde es von Ludger Mintrop, einem Essener Markscheider und Geophysiker, zum Patent angemeldet. Er arbeitete derzeit bei einer Vorgängerorganisation der heutigen DMT, einem ehemaligen Tochterunternehmen der RAG, welches seit 2007 zum TÜV Nord gehört.

Das Unternehmen setzt dieses Verfahren heute weltweit ein, um Bodenschätze aller Art zu orten. Dabei werden spezielle Vibro-Fahrzeuge eingesetzt, die den Boden mit seismischen Wellen geringer Stärke durchrütteln. Mikrofone fangen die an den unterschiedlichen Schichten reflektierten Wellen wieder auf. Durch Lauflängenberechnungen der Wellen können die Erdschichten bis zu einer Tiefe von fünf Kilometern erkundet werden. Zwar kann nur erkannt werden, dass unter Tage Schichten sind und wie sie sich verteilen – und das mit hoher Genauigkeit; was in diesen Schichten ist, muss jedoch mit Probebohrungen, so- genannten Explorationsbohrungen, erkundet werden.

Die Erkenntnis über die Ausbreitung der Schichten unter Tage spart bares Geld. So war es zuvor üblich, zur Erkundung Probebohrung über Probebohrung durchzuführen, um die Ausbreitung eines Bodenschatzvorkommens herauszufinden. Denn: Jede Probebohrung ermöglicht nur einen eindimensionalen Blick in den Untergrund. Mit dem dreidimensionalen Ausbreitungsbild aus dem seismischen Verfahren werden nun nur noch wenige stichprobenartige Bohrungen benötigt. Auf diese Weise lassen nicht nur Steinkohlenflöze schnell und präzise orten, auch Salzlager, Erzvorkommen und Öl- oder Gasfelder lassen sich schnell, kostengünstig und präzise orten.

Ein Anwendungsbereich, an den bei der Erfindung des Verfahrens jedoch wahrscheinlich niemand dachte, ist die Geothermie. Der Untergrund muss erkundet werden, um die Schichten, die das warme Wasser in der Tiefe führen, zu finden. Damit hilft diese Erfindung aus dem Bergbau in gewisser Weise bei der Nutzung erneuerbarer Energie und sorgt damit auch weiterhin für warme Stuben in Deutschland.

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