AMS-Online Ausgabe 04/2011 by AMS Online

04 2011

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04 2011 WEITERBILDUNG Tudeshki, H.

Grundlagen der Geomechanik und Hydrologie Entwässerung von Tagebauen

Institut für Bergbau | TU Clausthal | Deutschland

TECHNOLOGIETRANSFER Trends und Entwicklungen in der Schüttgutfördertechnik

Petermann, L. ; Kaverinski, S.

Weltweit größter Kompakt-Schaufelradbagger von Sandvik

Hinterholzer, S.

Neue, kompakte, flexible & ergonomische Hochleistungssiebanlagen mit Siebflächen von 0,7...33 m2

Spanknebel, F.

Erstellung eines Grabwiderstandsmodells zur ganzheitlichen Simulation von Schaufelradantrieben

Schlecht, B. ; Schulz, C. ; Kreßner, M.

Verminderung von Georisiken durch Geomonitoring

Kümpel, H.-J. ; Balzer, D. ; Kühn, F.

Integriertes Hangmonitoring mithilfe eines Geosensornetzwerks

Thuro, K. ; Singer, J. ; Festl, J.

Sandvik Mining and Construction: Granodiorit – Gewinnung im Grünen

Sandvik Mining and Construction

Messtechnik ist das Fundament der Automatisierung in der Aufbereitungstechnik: Robuste Lösungen für Ihre Prozessautomatisierung

Endress +Hauser Messtechnik

Spiegelreflexionen von Quarzsand berühren den Levelflex nicht

Endress +Hauser Messtechnik

Qualität im Griff

Endress +Hauser Messtechnik

Den Materialstrom im Blick

Endress +Hauser Messtechnik

FAM GmbH Förderanlagen | Magdeburg | Deutschland

Sandvik Mining and Construction | Leoben | Österreich

Lehrstuhl für Maschinenelemente | TU Dresden | Deutschland

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Hannover | Deutschland

Lehrstuhl für Ingenieurgeologie | Technische Universität München | Deutschland

Essen | Deutschland

Weil am Rhein | Deutschland

DIESES MAGAZIN WIRD UNTERSTÜTZT VON: BBM Operta GmbH Continental/ContiTech Vermeer

Rotex Europe Ltd. | Remscheid | Deutschland

Sandvik Metso MTC

04 2011 WEITERBILDUNG NEUHEITEN & REPORTAGEN Erster Bell B45D Blu@dvantage in Deutschland: Gelungene Premiere in Elbgrund

Bell Equipment Deutschland GmbH

allmineral mit neuem Partner

Allmineral Aufbereitungstechnik

Surface Mining als wirtschaftlichste Alternative: Ölschieferabbau in Estland

Wirtgen GmbH

Umweltfreundlicher Kohleabbau in China: WIRTGEN 2200 SM

Wirtgen GmbH

Kontrolle ist gut, Vertrauen ist besser: Das Unternehmen Ernst Krebs wertet über VisionLink den Spritverbrauch und Wartungsarbeiten aus

Zeppelin Baumaschinen GmbH

Neue Technik hält im Rohstoffabbau Einzug: Weil er sich bewährt hat , nimmt das Basaltwerk am Billstein den dritten Cat Tieflöffelbagger in Folge in Betrieb

Zeppelin Baumaschinen GmbH

Der neue PC240LC-10 von Komatsu mit Motorentechnologie gem. EU Stufe IIIB / Tier 4 Interim

Komatsu/Schlüter Baumaschinen GmbH

Managementposition aus eigenen Reihen besetzt

Zeppelin Baumaschinen GmbH

Die Rohstoff-Detektive: Ressourcenschonendes Wachstum - Rohstoff-Alternativen

Siemens AG | Pictures of the Future

Alsfeld | Deutschland

Duisburg | Deutschland

Windhagen | Deutschland

Garching | Deutschland

Erwitte | Deutschland

Garching | Deutschland

München | Deutschland

VERANSTALTUNGEN Der AMS-Veranstaltungskalender 2011 5. Kolloquium „Fördertechnik im Bergbau“ 2012

18 - 19 Januar 2012

Fachtagung FOKUS Gesteinsrohstoffe Kies, Sand, Naturstein

28 - 29 Februar 2012

Sensor Based Sorting 2012

17 - 19 April 2012

AIMS 2012

30 - 31 Mai 2012

Instuitut für Bergbau| TU Clausthal | Deutschland

Vero Baustoffverband | Hannover | Deutschland

GDMB & Institut für Aufbereitung | RWTH Aachen| Deutschland

Institut für Bergbaukunde | RWTH Aachen| Deutschland

DIESES MAGAZIN WIRD UNTERSTÜTZT VON: BBM Operta GmbH Continental/ContiTech Vermeer

Sandvik Metso MTC

www.foet2012.de

www.vero-baustoffe.de

www.sortieren.GDMB.de

www.aims.rwth-aachen.de

TECHNOLOGIETRANSFER Vorwort

Sehr geehrte Leserschaft, Sehr geehrte Damen und Herren, zum Ende eines erfolgreichen Jahres 2011 freuen wir uns, Ihnen pünktlich zu den bevorstehenden Festtagen die Veröffentlichung der Dezemberausgabe unseres Fachmagazins AMS-ONLINE ankündigen zu dürfen. Seit mehr als drei Jahren sind wir bestrebt, eine stetig wachsende Informationsebene auf dem modernen Kommunikationsweg (www.advanced-mining.com) zu schaffen, die Ihnen laufend Neuheiten aus der Forschung und der Industrie präsentiert und einen internationalen Beitrag zur Weiterbildung und zum Technologietransfer im Bereich der Rohstoffindustrie darstellt. Ihre Resonanz mit Lesern aus über 96 Ländern der Welt ist uns eine Freude und ermutigt uns diesen Weg fortzusetzen. Wir hoffen, dass es uns auch im neuen Jahr 2012 gelingt, Ihre wachsenden Erwartungen mit unseren angestrebten Zielen in Einklang zu bringen. Für Wünsche, Anregungen und Kritik sind wir Ihnen sehr dankbar, denn auch Ihr Feedback ist ein wichtiger Bestandteil des Erfolgs bzw. die Voraussetzung für ein hohes Qualitätsniveau. Wir bedanken uns bei Ihnen für Ihr Vertrauen und freuen uns auf die Fortsetzung einer produktiven Zusammenarbeit mit Ihnen im neuen Jahr 2012.

Ein frohes Weihnachtsfest und einen erfolgreichen Start in das neue Jahr 2012 wünscht Ihnen ... ... Ihre AMS-Online Redaktion ... Christian Thometzek

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WEITERBILDUNG

Grundlagen der Geomechanik und Hydrologie Entwässerung von Tagebauen

von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. H. Tudeshkil Institut für Bergbau | TU Clausthal | Deutschland

m Anschluss an die im Verlauf des Jahres 2011 vorgestellten Grundlagen der Geomechanik und Hydrologie, wird auch im letzten Teil der Weiterbildung für dieses Jahr die Bedeutung des Wassers weiter fortgeführt. Nach den Erläuterungen der Kennwerte bezüglich Durchlässigkeit, Festigkeit des Lockergesteins, Spannungszustand in wassergesättigten Böden sowie der Grundwasserströmung werden im Rahmen dieses Beitrages abschließend auf die Bedeutung der Entwässerung im Tagebau näher eingegangen. Kernthemen dieser Weiterbildung bilden der Umgang mit Oberflächenwasser und Grundwasser.

Einführung Die Wasserwirtschaft bzw. Wasserhaltung umfasst die Gesamtheit aller Maßnahmen und Einrichtungen zum Sammeln, Heben, Reinigen und Ableiten des Wassers aus einem Tagebaubetrieb. Grundsätzlich können auf der Oberfläche bzw. im Untergrund Wässer in Form des Oberflächenwassers, Sickerwassers und Grundwassers auftreten. Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes Modell von verschiedenen Formen des Wassers.

Die Wasserhaltung umfasst somit sowohl die Absenkung des Grundwasserspiegels innerhalb eines Abbaufeldes als auch die Verhinderung des Grundwasserzustroms und schließlich die Fassung und Behandlung des niederschlagsbedingten Oberflächenwassers. Diese Maßnahmen sind erforderlich, damit die Rohstoffgewinnung in einem weitestgehend trockenen Tagebauraum stattfinden kann. Darüber hinaus wird hierdurch die Effektivität der Tagebauprozesse (Gewinnung, Laden und Transportieren) gesteigert und die Stabilität von Böschungen erhöht.

Abb. 1: Vereinfachtes Grundwassermodell [35]

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WEITERBILDUNG Abb. 2: Durchschnittliche Niederschlagsintensität in Deutschland [25]

Oberflächenwasser Bei Niederschlagsereignissen fällt Oberflächenwasser in unterschiedlicher Intensität an. Die Menge des Oberflächenwassers ist abhängig von der Niederschlagsintensität und -dauer, dem Bodenbewuchs, der Bodenart und -nutzung sowie von der Topografie des Geländes (Einzugsgebiet). Bei Kenntnis der genannten Eckdaten kann die Menge an Niederschlagswasser für ein bestimmtes Gebiet ermittelt werden. Die Niederschlagsintensität ist definiert als Verhältnis von Niederschlagshöhe zur Niederschlagsdauer. Die Niederschlagsintensität kann langjährigen Messungen entnommen werden. Diese Messergebnisse liegen in der Regel weltweit vor. Für alle Gebiete Deutschlands reichen die ältesten Aufzeichnungen bis in das Jahr 1876 zurück und können in graphischen Darstellungen wie in Abbildung 1 ausgewertet werden.

Der Zusammenhang von Niederschlagshöhe, Niederschlagsdauer und Niederschlagshäufigkeit wird in einem Niederschlagsdiagramm (Abbildung 3) eingetragen. Solche Diagramme werden für Regionen auf Basis von langjährigen Niederschlagsmessungen erstellt. Die Niederschlagshöhe h(D,T) ist eine Funktion der Zeit, während der sich ein Niederschlag ereignet, also die Dauer D und die Häufigkeit bzw. Jährlichkeit T. Rechnerisch wird die zu erwartende Niederschlagshöhe h(D,T) wie folgt ermittelt:

h( D ,T ) = u ( D) + w( D) ⋅ ln T wobei

u ( D) = au + bu ⋅ ln D und

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w( D) = a w + bw ⋅ ln D empirische gebietsspezifische Koeffizienten werden aus den ausgewerteten langjährigen Messungen für verschiedene Ereignisdauern (D) ermittelt. Die Ermittlung bzw. Kenntnis über die zu erwartende Niederschlagshöhe h(D,T) ermöglicht die Berechnung der Regenspende R(D,T) für ein definiertes Gebiet. Es gilt:

R( D ,T ) =

h( D, T ) ⋅ F D

R(D,T) = Regenspende [l/(s·ha)] h(D,T) = Niederschlagshöhe [mm] F = Flächenfaktor [mm²/ha] D = Dauer [s]

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WEITERBILDUNG

Abb. 3: Darstellung der Niederschlagshöhen über die Regendauer für die Dauer 5 bis 120 Minuten [33]

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WEITERBILDUNG wobei D die Dauer und F den Flächenfaktor zur Umrechnung in die Flächeneinheit ha widergibt. Aus den Berechnungen bzw. Diagrammen kann die maßgebliche Niederschlagshöhe bzw. Regenspende zur Bemessung des dem Tagebau zufließenden Niederschlagswassers errechnet werden. Dabei ist zu beachten, dass für die Bemessung sowohl die aus der Umgebung eines Tagebaues, dem sogenannten Einzugsgebiet zufließende Wasser, als auch der Niederschlag im Tagebauraum zu berücksichtigen ist. Die für die Kalkulation des Oberflächenwassers zu berücksichtigende Regenspende, auch Bemessungsregenspende genannt R(D,T) bezieht sich auf ein Niederschlagsereignis nach einer Dauer D, welche alle T-Jahre erreicht wird. Beispielsweise gilt ein Wert R60,100 für eine Regenspende in [l/(s·ha)] eines Niederschlagereignisses von 60 Minuten Dauer, welches jedes Jahr erreicht wird [Quelle: Bemessungsregen, Amt für Bau und Betrieb, Ableitung Gewässert, Hamburg 2003 [33]] Wird beispielsweise aus dem Diagramm (Abbildung 4) die Niederschlagshöhe für die Dauer von 60 min eines Regenereignisses, welches jede 100 Jahre einmal auftritt, für eine maximale Bemessung der im Tagebau anfallenden Niederschlagsmenge zugrunde gelegt, so ergibt sich:

R( D ,T ) =

42 m ⋅ 1 ⋅ 10 [m ² / ha ] = 1,16 ⋅ 10 8 [m ³ /( s ⋅ ha )] 3600s

R( D ,T ) = 1,16 ⋅ 10 8 [m ³ /( s ⋅ ha )] = 116 [l /( s ⋅ ha )] Unter der Voraussetzung, dass der Tagebau eine Größe von 100 ha aufweist, geht im Tagebau 11600 l/s bzw. 41760 m³/h Regen nieder. Wird weiterhin die Annahme getroffen, dass die mittlere Verdunstung in der Region 500 mm/a und die Durchlässigkeit des Gesteins im Tagebau 10-6 m/s beträgt, so ergeben sich: ϑ =Verdunstung = 57 m³/h υ = Versickerung = 3600 [m³/h] Die Wasserbilanz zeigt, dass es bei dem angenommenen Regenereignis zu einer Ansammlung des Wassers im Tagebau in Höhe von 38103 m³ kommt : ϑWT = Volumen Wasser im Tagebau = 41760 m³/h – 57 m³/h – 3600 m³/h = 38103 m³/h

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Abb. 4: Ermittlung des Wertes R60,100 (Niederschlagshöhen bei einer Regendauer 60 Minuten) [33]

Bei dem 100-jährig auftreffenden Regenereignis mit der Höhe von 42 mm bei einer Dauer von 60 min muss die Entwässerungseinrichtung in der Lage sein, in einer Stunde 38103 m³ Wasser aus dem Tagebau zu pumpen. Für Tagebauprojekte sind, wie bereits erwähnt, sowohl der im Tagebau selbst auftretende Niederschlag als auch das aus dem Einzugsgebiet zufließende Oberflächenwasser zu berücksichtigen. Hierfür ist die Kenntnis der Geländetopographie von Bedeutung. Durch die Kenntnis von Wasserscheiden kann der Zufluss aus einem zu betrachtenden Gebiet des Tagebauraumes abgeschätzt werden. In Abbildung 5 sind Beispiele von Wasserscheiden dargestellt. Je steiler dabei die Topographie verläuft, umso mehr Wasser kann oberirdisch ablaufen und gelangt folglich sehr schnell in den Tagebau. Bei einer flacheren Topographie kann mehr Wasser versickern. Unterstützt wird die Reduzierung des Abflusses an der Oberfläche durch einen Bewuchs der Oberfläche. Die Pflanzen halten das Wasser zurück, wohingegen es bei unbewachsenen Oberflächen schnell abfließen kann.

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WEITERBILDUNG Die Berechnung des dem Tagebau aus der umgebenden Topographie zufließende Oberflächenwasser kann annähernd wie bereits erläutert, anhand der Wasserbilanzierung erfolgen. Hierzu sind die Niederschlagshöhe, die mittlere Verdunstung des Gebietes sowie der Mittelwert der Durchlässigkeit des Untergrundes erforderlich. Dabei kann als Anhaltswert der mittlere Jahresniederschlag dienen. Für eine genauere Bemessung der Entwässerungsanlage soll wie im vorherigen Beispiel gezeigt, auf seltene Niederschlagshöhen bei Starkregenereignissen zurückgegriffen werden. Sofern keine genauen Werte der Durchlässigkeit des Untergrundes bekannt sind, kann die mittlere Grundwasserneubildungsrate des Gesteins verwendet werden. Die nachstehenden Abbildungen 6 bis 8 zeigen die mittleren Niederschlagshöhen, Verdunstungsraten und Grundwasserneubildungsraten für ein Gebiet in der Bundesrepublik Deutschland.

Die Planung der Grundwasserabsenkung setzt eine detaillierte Erkundung und Bestandsaufnahme der hydrogeologischen Gegebenheiten des Tagebaus und seiner näheren Umgebung voraus. In diesem Zusammenhang ist die Festlegung der Lage und grundwasserleiternden Horizonte sowohl oberhalb als auch unterhalb des geplanten tiefsten Punkt des Tagebaues von großer Bedeutung. Zur Erfassung von bodenphysikalischen Eigenschaften des Untergrundes sind Feld- und Laboruntersuchungen unerlässlich. Die gewonnenen Erkenntnisse in Form von Mächtigkeit, Durchlässigkeit, Grundwasserströmungsrichtung und vieles mehr werden kartiert in: • Basisplänen (untere Fläche des Grundwassers), • Grundwassergleichenpläne (Oberfläche des Grundwassers), • Grundwasserdifferenzplänen (Differenz der Grundwasseroberfläche zu unterschiedlichen Zeiten) sowie • hydrologischen Profilen.

Planung der Grundwasserabsenkung Die Bildung des Grundwassers erfolgt dadurch, dass Sickerwasser auf relativ undurchlässige Horizonte stößt. Durch Ansammlung des Sickerwassers oberhalb eines wasserundurchlässigen Horizonts im Untergrund z. B. eine Tonschicht oder sehr kompakter Fels entsteht in grundwasserleitenden Schichten wie Sande und Kiese oder zerklüftetem Fels das Grundwasser, das zusammenhängend und großflächig die Hohlräume des Untergrundes ausfüllt.

In den Basisplänen der stauergrundwasserleitenden Horizonte (Grundwasserleiter) bzw. grundwasserundurchlässigen Horizonte (Grundwasserstauer) wird das Relief der Oberfläche der Grundwasserstauer in Form von Isolinien wiedergegeben. In Grundwassergleichenplänen wird die großräumige Lage der Grundwasseroberfläche bzw. bei Grundwasserleitern, die einen Wasserüberschuss aufweisen, die Linien gleicher Grundwasserdruckhöhen zu einem bestimmten Zeitpunkt wiedergegeben. Diese ermöglichen eine Deutung der Grundwasserbewegung.

Abb. 5: Wirksames Einzugsgebiet eines Tagebauraumes

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WEITERBILDUNG Abb. 6: Niederschlagsverteilung in [mm/m²]

Abb. 7: Mittlere Verdunstung in [mm/m²]

Abb. 8: Mittlere jährliche Grundwasserneubildungshöhe in [mm/a]

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WEITERBILDUNG Grundwasserdifferenzpläne enthalten Linien gleicher Grundwasserabsenkung oder Grundwasseranstiege, diese dienen später auch zur Beweissicherung bei Ersatzwasseransprüchen. Zudem ist eine Abschätzung der Folgen einer Absenkung oder eines Anstieges des Grundwasserspiegels möglich. Die nachfolgende Abbildung 9 zeigt ein Beispiel einer Grundwassergleichenkarte. Eingezeichnet sind Linien unterschiedlicher Grundwasserstände.

Liegen ausreichende Kenntnisse der hydrogeologischen Situation im untersuchten Gebiet vor, so kann, wenn es notwendig ist, eine Entwässerung durchgeführt werden. Hierfür stehen verschiedene Verfahren zur Auswahl, die im Nachfolgenden näher beschreiben werden.

Bei der Planung einer Entwässerung muss berücksichtigt werden, dass die eingeleiteten Maßnahmen bestimmten Anforderungen entsprechen. Die hydrologischen Verhältnisse im Tagebauumfeld sollten so gering wie möglich beeinflusst werden. Hier treten beispielsweise bei einer Grundwasserabsenkung möglicherweise negative Folgen für umliegende Feuchtgebiete auf, denen ebenfalls Wasser entzogen wird. Wasserkontamination und Belastungen der Gewässer durch Sedimente sind ebenso zu vermeiden, wie eine Erosion des Bodens durch oberflächlich ablaufende Wassermassen. Zudem müssen durch die gewählten Maßnahmen Setzungen im Umfeld des Tagebaues verhindert werden. Trotz der Erfüllung dieser Forderungen darf das gewählte Entwässerungssystem den Gewinnungsund Förderbetrieb nicht behindern und muss einen hohen Grad an Betriebssicherheit, Zuverlässigkeit und Arbeitssicherheit aufweisen. Darüber hinaus muss das System für einen automatisierten Betrieb geeignet sein sowie möglichst geringe Investitionsund Betriebskosten verursachen.

Abb. 9: Grundwassergleichenkarte, Beispiel (Uni Erlangen) [34]

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WEITERBILDUNG Literaturverzeichnis [1] Dörken, W.; Dehne, E. Grundbau in Teil 1 Werner Verlag, 3. Auflage, Düsseldorf, 2003

Beispielen,

[2] Schreiber, B. Mitteilungen zur Ingenieurgeologie und Hydrologie, Heft 35, Lehrstuhl für Ingenieurgeologie und Hydrogeologie der RWTH Aachen, Aachen 1990 [3] Schnell, W. Grundbau und Bodenmechanik 1 + 2 (Studienunterlagen), Institut für Grundbau und Bodenmechanik der TU Braun-schweig, 7. Auflage, 1990 [4] Arnold, I.; Schutze, D. Der Einsatz von Dichtwänden im Lausitzer Braunkohlerevier, Vortrag anlässlich des Clausthaler Kongress für Bergbau und Rohstoffe, Mining 2002, Clausthal [5]

Rheinbraun AG Informationsbroschüren

[6]

Prinz

Abriss der Ingenieurgeologie

[7] Sieb- und Schlämmanalyse Institut für Geotechnik und Tunnelbau, Baufakultät, Universität Innsbruck [8] DIN 1054 DIN 1054 - Zulässige Belastung des Baugrunds, Beuth-Verlag, 1976 [9] Grundbautaschenbuch Grundbautaschenbuch, Teil 1, 5. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, Berlin, 1996 [10] Schultze / Muhs Schultze / Bodenuntersuchungen für Ingenieurbauten, 1967

Muhs,

[11] DIN 18124 DIN 18124 Baugrund, Untersuchung von Bodenproben - Bestimmung der Korndichte - Kapillarpyknometer, Weithalspyknometer, Beuth-Verlag [12] Computer gestütztes Lernen in den Bauingenieurwissenschaften h ttp://www.calice.igt.ethz.ch/bodenmechanik/ classification_d/classification_d.htm [13] PERO GmbH Prospektmaterial der Firma PERO GmbH, http://www.pero-gmbh.de [14] DIN 4049 DIN 4049, Teil 1 - Hydrogeologie; Grundbegriffe; 1992, Ber-lin, Beuth-Verlag [15] Deutsches Klimarechenzentrum, Klimarechenzentrum, http://www.dkrz.de

Deutsches

[16] Chemischer Aufbau des Wassermoleküls, Hauptseminar Ernährung im IGTW an der Universität Hamburg, http://ernaehrungs-city.de/aqu-lv2.htm [17] Schröder, D Schröder, Stichworten. 2. Auflage. Berlin 1992

Bodenkunde

[18] DIN 4021 DIN 4021 - Baugrund; Aufschluss durch Schürfe und Bohrungen sowie Entnahme von Proben, 1990, Berlin, Beuth-Verlag [19] Precision Graphics, imagepages/A4artwel.html

[20] University of Wisconsin University of Wisconsin – Stevens Point, Department of geography and geology, http://www.uwsp.edu/geo/ [21] Joanneum Research Institut für WasserRessourcenManagement, Tiefengrundwasservorkommen Kärntens [22] Schmidt, F. Schmidt, Frank, Dipl.-Geol.: Hydrogeologische Aspekte und Konsequenzen bei der Rohstoffgewinnung in Kluft- und Karstaquiferen, AI Aggregates International 1/2006, Köln [23] Geologisches Landesamt Nordrhein-Westfalen Im Grunde Wasser, Hydrogeologie in Nordrhein-Westfalen, Krefeld 1999 [24] Firma Ott Hydrometrie Informationsmaterial Firma Ott Hydrometrie, Kempten, www.ott-hydrometry.de

der

[25] Ingenieurbüro für Energie- und Umwelttechnik Niederschlagsverteilung in Deutschland, Ingenieurbüro für Energie- und Umwelttechnik, www.schimke.de/niederschlag. htm [26] Baumgartner & Liebscher Baumgartner, A. Liebscher, H.-J.,: Allgemeine Hydrologie, Berlin, 1996

und

[27] Umweltbundesamt, Umweltbundesamt, http://www.umweltbundesamt.de/altlast/web1/berichte/ [28] Informationsportal Grundwasser-online, Informationsportal Grundwasser-online, http://www.grundwasser-online.de [29] Stadtentwicklung Berlin, Stadtentwicklung Berlin, Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, http://www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/wasser/ [30] Der Brunnen www.der-brunnen.de [31] 1998

Informationsportal

Brunnenbau,

Bieske, Erich, Bieske, Erich, Bohrbrunnen, 8. Auflage,

[32] Dörken, Dehne Dörken, Wolfram und Dehne, Erhard, Grundbau in Beispielen Teil 1, 3. Auflage, 2002 [33] Amt für Bau und Betrieb Abteilung Gewässer, Stadt Hamburg Bemessungsregen – Regenreihe der Freien und Hansestadt Hamburg, 2003 [34] Baier, Alfons (2007): Karsthydrogeologische Untersuchungen im Lillachtal östlich von Dorfhaus/Ldkr. Forchheim (Nördliche Frankenalb).- Geol. Bl. NO-Bayern 57, 1-4: 173-208, 13 Abb., 3 Taf., Erlangen 2007 [35] Watershed Watch Salmon Society: 1037 Madore Avenue Coquitlam, British Columbia Canada

http://www.bartleby.com/61/

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki studierte am Mining College of Schahrud, Iran. Nach mehrjähriger Tätigkeit in der Bergbauindustrie absolvierte er 1989 das Bergbaustudium an der RWTH Aachen. Von 1992 bis 2001 war er Oberingenieur am Institut für Bergbaukunde III der RWTH Aachen mit dem Arbeitsschwerpunkt Tagebauund Bohrtechnik. Er promovierte 1993 und habilitierte sich 1997. Von 1997 bis zu seiner Ernennung zum Universitätsprofessor war er als Dozent für das Fach Tagebau auf Steine und Erden tätig. 1998 wurde ihm die Venia Legendi für dieses Fach an der RWTH Aachen verliehen. 2001 wurde er zum Professor für Tagebau und Internationaler Bergbau an der TU Clausthal ernannt. Neben dem Tagebau und internationalem Bergbau bildet u.a. die Spezialbohrtechnik mit den Anwendungsfeldern Brunnenbau, Microtunneling, pipe jacking und HDD-Technologie einen Schwerpunkt seiner Lehr- und Forschungstätigkeit. | tudeshki@tu-clausthal.de | www.bergbau.tu-clausthal.de |

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Deutschland GmbH

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Trends und Entwicklungen in der Schüttgutfördertechnik

von Dr.-Ing. Lutz Petermann, Dr.-Ing. Sergej Kaverinski FAM GmbH, Förderanlagen Magdeburg | Deutschland

m Rahmen der SchüttgutIzusammenfassende fördertechnik-Tagung wurde eine Darstellung

der aktuellen Anforderungen an maschinentechnische und organisatorische Abläufe des Anlagenherstellers FAM Förderanlagen Magdeburg präsentiert. Es wurden entsprechende Herangehensweisen sowie Anwendungslösungen gezeigt, die im Laufe der Entwicklung von systematischen kundenorientierten Dienstleistungen im Bereich Schüttgutfördertechnik entstanden sind, um die enorm gestiegenen Ansprüche an den fördertechnischen Anlagenbau zu bewältigen.

Im Wandel der Zeit FAM Förderanlagen Magdeburg ist ein mittelständiges Unternehmen mit Hauptsitz in Magdeburg, das mit seiner weit in das 19. Jahrhundert zurückreichenden Historie auf eine lange Tradition als Hersteller fördertechnischer Systeme verweisen kann. FAM stellt schlüsselfertige Anlagen für die Gewinnung, Förderung, Lagerung, Zerkleinerung, Homogenisierung und Verladung von Mineralien, Rohstoffen und Gütern her. In den letzten Jahrzehnten hat die allgemeine technische Entwicklung einen großen Sprung hinsichtlich der Qualität, Sicherheit und Leistungsfähigkeit der Anlagen und Prozesse gemacht (Bild 1). Für FAM, als einen erfolgreichen klassischen Anbieter von langlebigen Gewinnungs- und Transportsystemen, stand vor einigen Jahren die anspruchsvolle Aufgabe, durch neue Anlagen, Konstruktionen und Dienstleistungen die vorhandenen Geschäftsfelder zu erweitern, weitere Geschäftsfelder zu erschließen, die Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen und sich mit eigenen zuverlässigen Produkten von auf dem Weltmarkt agierenden Billiganbietern zu unterscheiden.

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Abb. 1: FAM Bandschleifenwagen im Vergleich (oben: in der Fertigungshalle aus dem Jahr 1932, unten: als modernste Technik im Kupfergewinnungsprozess 2006 [1])

In den letzten Jahren ist aufgrund der zunehmenden Globalisierung eine rasante Beschleunigung der meisten Prozesse auf den Ebenen Informationsverwaltung, Transport und Kommunikation zu beobachten. Die Hersteller und Kunden sind so flexibel geworden, dass die Fragen der Entfernungen, Zeitzonen und Sprachen fast gar keine Rolle innerhalb der Arbeitsabläufe mehr spielen (Bild 2).

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Abb. 2: Kompakter FAM Schaufelradbagger in der Atacama-Wüste (Chile, 2004 [1])

Gleichzeitig ist die Tendenz festzustellen, dass durch die Internationalisierung des Geschäftes auch erhöhte Anforderungen an die Maschinentechnik, an die organisatorischen Abläufe und an die vom Hersteller der Schüttgutfördertechnik zu erbringenden Leistungen gestellt werden, wie z.B.: • steigende Anlagenkomplexität / Vollautomatik • kurzfristige Planung, Projektierung und Konstruktion • Bewältigung gewaltiger Massenströme • Anlageneffizienz und Funktionssicherung 365d * 24h • Multifunktionalität und Mobilität • Kostenreduktion und durchdachte Logistikabläufe • Bedien- und Wartungsfreundlichkeit • Durchführung qualifizierter Schulungen • Gewährleistung der Personensicherheit • Sicherung der Umweltverträglichkeit • After Sales Service weltweit

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Steiniger Weg der Umsetzung Diese Anforderungen sind mit dem heutigen Stand der Technik und weltweiter Vernetzung einzeln ohne große Probleme realisierbar. Die Herausforderung für international aufgestellte Anlagenhersteller der Schüttgutfördertechnik liegt in der gleichzeitigen Realisierung aller oben genannten Anforderungen, unter Beachtung internationaler Standards sowie der Erfüllung immer komplizierterer „Kundenwünsche“, um auf dem engen und sehr hart umkämpften Markt: • dauerhaft erfolgreich zu bleiben • den erreichten Stand der Entwicklung durch neue Projekte mit bewährter Technik zu verteidigen • aufgrund der Erfahrung in der Lage zu sein, Optimierungs- und Leistungs-steigerungsmaßnahmen durchzuführen • das Risiko bei den Neukonstruktionen tragen zu können sowie • Forschung und Entwicklung zu betreiben.

Nur damit ist ein Unternehmen gerüstet, sich mit konstantem Wachstum in Richtung Zukunft zu bewegen. Dies hilft nicht nur den Kunden, auf einen wirklich erfahrenen Partner setzen zu können, sondern gibt auch dem Unternehmen eine Bestätigung der Richtigkeit ausgewählter Strategien und Entscheidungen für die Marktarbeit und zukunftsträchtige Technologien.

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Erfahrung im internationalen Geschäft

Abb. 3: Komplette Hafenausrüstung mit Schiffsbelader (Thailand, 2006 [1])

Wie ist das Ganze zu bewältigen? FAM Förderanlagen technischen Bereich auf:

Magdeburg

orientiert

• Deutsches Know-how auf höchstem Niveau und den • Einsatz modernster eigener Fertigung.

Im Bereich der Arbeitsorganisation sind die Stärken in Folgendem zu sehen: • Einsatz von langjährig erfahrenem Stammpersonal in international zusammengesetzten Teams • Verwendung aktueller computergestützter Planungsund Konstruktionssoftware • Eigene kontinuierliche Ausbildung technischer und kaufmännischer Berufe.

Diese Strategie schließt die Bereitschaft des Unternehmens zur Eröffnung neuer Repräsentanzen in ausgewählten, strategisch wichtigen Märkten, die Erweiterung der Kapazitäten am Hauptsitz und die Bereitschaft für die Entwicklung neuer Erzeugnisse ein.

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Der Blick nach vorne basiert in der Regel auf dem bisher erreichten Stand. Welche Erfahrungen hat FAM in seiner Projekt-Vergangenheit gemacht, um die gewonnenen Erkenntnisse auch als tendenziell zu betrachten und entsprechende Strategien zum Agieren zu erarbeiten, beginnend bei Verhandlungstätigkeiten bis hin zu Rekonstruktionen und Serviceübernahmen von Alt-Anlagen? Aus der Sicht von FAM lassen sich folgende Merkmale der aktuellen Lage im Bereich der Schüttgutfördertechnik feststellen: • Kundenspezifische Lösungen haben nach wie vor Vorrang. Im Gegensatz zur Vergangenheit, wo die Kunden ihre Anforderungen z.B. an ein technisches Gerät genau definiert haben, sind heutzutage immer öfter die Anfragen und Aufgaben so gestaltet, dass der Kunde nur das Ziel seines Vorhabens nennt und geographische Angaben macht. Der Lieferant wird dabei gefordert, nicht nur die Technik, sondern auch komplette Projekt-Planung in eigener Hand zu realisieren. • Die Realisierung der Projekte wird zu einer weitestgehend interdisziplinären Aufgabe, wo nicht nur klassische technische und organisatorische Probleme zu lösen sind, sondern auch Aspekte der Soziologie und Mentalität (wie Denkweise, Ehrlichkeit, kulturspezifisches Zeitempfinden, Termintreue oder Bereitschaft zur Zusammenarbeit) einbezogen werden müssen.

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 4: Komplette FAM Tagebauanlage (Russland, 2010 [1])

• Durch die Internationalisierung der Projektabwicklung und Realisierungsareale (Bild 3) werden die Projektabsprachen und auch später die Inbetriebnahmen in zunehmendem Maße zum „Kulturtreff“ der Unternehmensvertreter. Diese Tendenz ist steigend und muss in die Liste der Projekteigenschaften für immer aufgenommen werden.

• Generell kennzeichnend für Kunden aus dem asiatischen, afrikanischen und lateinamerikanischen Raum ist Freundlichkeit sowie Innovations- und Risikobereitschaft. Gleichzeitig ist aber auch die negative Erfahrung aus diesen Gebieten zu erwähnen, dass gravierende Mängel an Fachwissen sowie das Fehlen von qualifiziertem

Abb. 5: FAM Vollportalkratzer (Taiwan, 2004 [1])

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TECHNOLOGIETRANSFER Bedien- und Instandhaltungspersonal einem hohen Stand der Technik innerhalb eines realisierten Projektes gegenübersteht (Bild 5). Die Tendenz ist steigend, da diese Länder als Rohstoffquellen auf dem Markt an Bedeutung gewinnen und zunehmend flächendeckend erschlossen werden. • Das beim Kunden zunehmend fehlende Fachwissen bedeuten für den Anlagenhersteller erhebliche Mehraufwände für die Personen- und Prozess-sicherheit der Anlagen und Systeme (oft mit Explosions- [2] und Brandschutz [3] kombiniert). Für jede Maschine wird entsprechend der Maschinenrichtlinie MRL 2006/42/EG [4] die Erfassung der möglichen Risiken (mechanisch, elektrisch) für alle Lebensphasen der Anlage durchgeführt (Risikobeurteilung nach DIN EN ISO 14121-1 [5]), um sie konstruktiv zu beseitigen, eventuelle Restrisiken zu benennen und somit den Kunden vor Gefahren zu warnen und zu schützen. • Handlungen des Kunden, wie die Übertragung der Projektabwicklung auf externe Projektgruppen (in der Phase der Ausschreibung, der Angebotsauswertung und sogar der Realisierung) und Entscheidungen zur Auftragsvergabe ausschließlich nach dem Preis und ohne eine tiefe Analyse der angebotenen Technik, werden zunehmen. Letzteres gibt Billig-Anbietern die Chance, mit minderer Qualität und Leistung die Projekte preislich nach unten zu schrauben und somit den Auftrag zu bekommen.

• Es ist eine positiver Effekt durch den Einsatz dreidimensionaler Simulations-software festzustellen, angefangen mit der Abbildung und Animation der ersten Ideen zum Layout, dem Förderprozess und der Anlagengestaltung, über die Modellierung von Materialströmen (DEM) bis hin zur durchgehenden 3D-Konstruktion der Anlagen (Bild 6).

Umweltschutz im Visier Die enorm gestiegen Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung der Anlagen- und Maschinenkomponenten müssen bezüglich der Auswirkungen auf das Anlagengeschäft extra betrachtet werden. Im Rahmen der Einhaltung der gesetzlichen Normen für Klima- und Gewässerschutz sind heutzutage technische Maßnahmen zu realisieren, die Gefahren für die Umwelt beseitigen, mindestens jedoch die Gefährdung auf ein Minimum reduzieren. Maßnahmen zur Sicherung der Nachhaltigkeit können sein: • Reduzierung von Lärm- und Staubemissionen durch die Einhausungen kompletter Förderströme und Gutübergabestellen sowie Einsatz von Berieselungs- und Entstaubungsanlagen

Abb. 6: FAM 3D-Projekt Kohleterminal Europoort Rotterdam (Niederlande, 2005 [1])

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TECHNOLOGIETRANSFER • Anwendung eines Systems zur zustandsorientierte Instandhaltung für fördertechnische Geräte. In der anlagentechnischen Dokumentation (Betriebshandbuch, Schmierpläne, Wartungspläne) dokumentiert, werden beispielsweise Schmierstoffverbrauch, Arbeitsintervalle, Standzeiten von Ersatz- und Verschleißteilen durchgängig geregelt.

Anlagenkomplexe werden umweltgerecht gestaltet, wie z.B. bei Kreislagern zur Lagerung von Rohstoffen (Bild 7 und 8).

Abb. 7: Für die Umwelt komplett geschlossenes FAM Kreislager (Schweiz, 2007 [1])

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Produktpiraterie Das Thema der Produktpiraterie hat eine neue Dimension erreicht und findet mittlerweile auch im Bereich der Herstellung von Schüttgutförderanlagen und deren Komponenten statt. „Produktpiraterie ist das verbotene Nachahmen und Vervielfältigen von Waren, für die die rechtmäßigen Hersteller Erfindungsrechte, Designrechte und Verfahrensrechte besitzen. Der Marken- und Produktpirat

Abb. 8: Kratzer- und Absetzertechnik innerhalb des FAM Kreislagers (Korea, 2010 [1])

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TECHNOLOGIETRANSFER übernimmt unerlaubt das technische Wissen, das sich ein Unternehmen in langjähriger und mühevoller Arbeit und unter Einsatz enormer finanzieller Mittel erworben hat, um es für seine Produkte zu nutzen. Er verwendet die Bekanntheit einer Marke, die ein Markenhersteller aufgrund seiner Qualitätsprodukte erlangt hat, um den Verbraucher über die tatsächliche Herkunft der Ware und Qualität zu täuschen“ [6]. Die am meisten erwähnten Gebiete der Verletzung von Urheberrechten, Patenten und sonstigen Rechten des geistigen Eigentums und gewerblichen Rechtsschutzes sind die Länder in Fernost. Mit Enttäuschung und Empörung findet man aber inzwischen in zunehmendem Maße auch Fälle der Produktpiraterie in Europa, die u.a. FAM sehr nahe kommen (Ersatzteile). Besorgt reagiert darauf ebenfalls das Bundesministerium der Finanzen: „Der finanzielle Verlust, der den Unternehmen durch die Fälschungen entsteht, sowie der finanzielle Einsatz zur Bekämpfung der Produktpiraten führen zwangsläufig zu Einsparungen. Nach Einschätzung der Wirtschaftsverbände gehen dadurch in der EU und der Bundesrepublik Deutschland zahlreiche Arbeitsplätze verloren.“ [6]

Zusammenfassung FAM hat heutzutage im Anlagengeschäft eine Menge zu tun. Zur Bewältigung neuer Herausforderungen vergrößert FAM sein Angebot an wissensintensiven Dienstleistungen kontinuierlich und wandelt sich zum Anbieter von Technologien und Dienstleistungen. Das Primat hat nicht der Umfang des Produktportfolios eines Unternehmens, sondern die Qualität der auf den jeweiligen Kunden zugeschnittenen Dienstleistung. Durch die zunehmende Digitalisierung, weltweite Vernetzung und grenzenlose Kommunikation entstehen neue Anforderungen und Einsatzfelder für altbekannte sowie neue Technologien. Bedingt durch den technischen Fortschritt und den ständigen Wandel der oft gesättigten Märkte ist die Entwicklung und Verbesserung von Dienstleistungen ein nicht endender Prozess.

Quellenverzeichnis:

Das Problem wird immer globaler und benötigt klare Regelwerke auf der rechtlichen und politischen Ebene, die dem Anlagenhersteller die Sicherheit geben, das mühevoll erarbeitete Wissen auch im Weiteren alleine vermarkten zu können. Einige Initiativen sind vorhanden (VDMA-Unterstützung im Kampf gegen Produktpiraterie [7]); generell ist die aktuelle Situation aber auf keinen Fall zufriedenstellend.

[1] www.fam.de/: Firmenauftritt FAM Magdeburg; Zugriff am 11.08.2011

Ausblick: Welche Ideen bewegen uns heute?

[6] http://www.zoll.de/: Bundesministerium der Finanzen, Zoll online > Zoll und Steuern > Verbote und Beschränkungen > Gewerblicher Rechtsschutz > Marken- und Produktpiraterie; Zugriff am 11.08.2011

FAM ist in Tagebauen, Kohlekraftwerken und beim Hafenumschlag mit fördertechnischen Anlagen weltweit erfolgreich. Weiteres Potential für den zukünftigen Markterfolg besteht durch: • Einsatz neuer Konstruktionswerkstoffe • Entwicklung neuer Technologien • Untersuchung von Förderströmen innerhalb komplexer Anlagen mittels DEM • Weitgehende Anwendung der 3D-Simulation, Projektierung und - Konstruktion.

[2] EU-Richtlinie 94/9/EG: Explosionsschutz, auch „ATEXProduktrichtlinie 94/9/EG“ [3]

VDI 3819: Brandschutzrichtlinie

[4] MRL 2006/42/EG: Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2006 über Maschinen und zur Änderung der Richtlinie 95/16/EG (Neufassung) [5] DIN EN ISO 14121-1: Sicherheit von Maschinen Risikobeurteilung

[7] www.vdma.org/: VDMA Verband Deutscher Maschinenund Anlagenbau e.V. > VDMA Themen > Politik und Initiativen > Produktpiraterie; Zugriff am 11.08.2011

Kontakt: FAM Magdeburger Förderanlagen und Baumaschinen GmbH Sudenburger Wuhne 47 39112 Magdeburg

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Weltweit größter KompaktSchaufelradbagger von Sandvik

von Dipl.-Ing. Dr.mont. Stefan Hinterholzer Sandvik Mining And Construction Materials Handling GmbH & Co KG Leoben | Österreich er Sandvik Schaufelradbagger PE100-1600/1.5x20 - in seiner Bauart und Dimensionierung der weltweit größte Kompakt-Schaufelradbagger der Welt - mit einem Gesamtgewicht von rund 1.650 Tonnen, ist für eine Förderleistung von 6.700 lm³/h bzw. eine Jahreskapazität von 12,0 Mio. fm³+t ausgelegt.

Abb. 1: Sandvik Schaufelradbagger PE100-1600/1.5x20

Einleitung Sandvik Mining and Construction Materials Handling GmbH & Co KG ist spezialisiert auf das Engineering und die Lieferung von schlüsselfertigen Anlagen zum Umschlag von Schüttgütern wie Kohle und Erze für die Industriebereiche Bergbau, Energie, Hafen und Metallurgie. Sandvik-Geräte wie z.B. Schaufelradbagger, Absetzer oder Schiffsentlader gehören zu weltweit größten Maschinen dieser Art. Im Bereich Bergbauindustrie liegt der Schwerpunkt auf kontinuierliche Abbausysteme wo Anlagen wie Schaufelradbagger, Brecheranlagen, Bandwagen, Absetzer, Förderbansysteme, Transportraupen etc. für die Bewegung großen Schüttgutmassen im Tagebau-Bereich angeboten werden.

Projekthintergrund/Projektverlauf Ungarn ist mit ca. 10 Mio. Einwohnern und einer Fläche von 93 000 km² ein verhältnismäßig kleiner Staat in Europa. Energiewirtschaftlich besteht eine starke Importabhängigkeit. Etwa 70 % des Primärenergieverbrauches werden durch Importe gedeckt. Den größten Anteil am Primärenergieverbrauch

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hat Erdgas, das im Wesentlichen aus Russland stammt. Vor diesem Hintergrund kommt auch unter Versorgungssicherheitsgesichtspunkten der Gewinnung und Nutzung einheimischer Energieträger eine große Bedeutung zu. Hierzu leistet die Mátra Kraftwerk G.AG aktuell einen bedeutenden Beitrag und ist der größte Kohleproduzent und das größte Bergbauunternehmen Ungarns. Zur Sicherstellung des Kraftwerkskohlebedarfes betreibt die Mátra Kraftwerk G.AG zwei Tagebaue im Nordosten Ungarns, den Tagebau Bükkábrány und den Tagebau Visonta. Vor dem Hintergrund geplanter Kraftwerksentwicklungen wurden bereits in 2005 erste Überlegungen zur Kapazitätserweiterung für den Tagebau Bükkábrány angestellt. Die in diesem Tagebau zu diesem Zeitpunkt eingesetzten Abraumgeräte (3 x SRs/H/-401) konnten trotz stetiger Leistungssteigerung und maximaler Auslastung die erforderliche Abraumförderung nicht allein erbringen und mussten durch einen kostenintensiven Shovel-andTruck-Betrieb unterstützt werden. Um langfristig die Abraumförderung in allen geplanten Kohlebedarfsszenarien sicherzustellen, den kostenintensiven Shovel-and-TruckBetrieb auf das technologisch erforderliche Minimum zu reduzieren und schließlich die Produktivität der eigenen Großgerätekapazitäten deutlich zu verbessern, wurde mit dem Projekt „Kompaktbagger Bükkábrány“ begonnen.

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Abb. 2: Lage der Tagebaue Bükkábrány und Visonta

Einsatzbedingungen Nach einer arbeitsintensiven Phase von Detailprüfungen, technischen Spezifikationen, und Vertragsverhandlungen, wurde Mitte 2007 der Auftrag an Sandvik Mining and Construction Materials Handling GmbH für die Lieferung einer Kompaktbaggereinheit (Bagger und Bandwagen) vergeben. Die Geräteeinheit wird auf der ersten Sohle des Tagebaus Bükkábrány eingesetzt. Hierbei sind Abtragsmächtigkeiten bis ca. 50 m zu bewältigen. Der Kompaktbagger wird diese Abtragsmächtigkeiten im Hochschnitt, in Teilbereichen mit Hochstufe, in Tiefstufe und in Ausnahmefällen im Tiefschnitt realisieren. Hierbei sollen die Betriebsarten Bagger direkt auf den Aufgabetrichterwagen, Bagger über den Bandwagen auf den Aufgabetrichterwagen und Beisetzbetrieb mit/ohne Bandwagen realisiert werden können.

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In Bild 3 ist ein Beispiel für den Geräteeinsatz dargestellt. Die Geräteeinheit soll eine Förderleistung von 6700 Im3/h bzw. eine effektive Jahresleistung von 12 Mio. fm3+t realisieren - somit der größte Kompaktbagger der Welt und übertrifft bezüglich Förderleistung das bisher größte Gerät dieser Bauart um etwa 20 %. Diese Jahresleistung ist u.a. erforderlich, um die im Tagebau Bükkábrány eingesetzte kostenintensive Fremdabraumgewinnung auf das technologisch erforderliche Minimum zu reduzieren. Der Kompaktbagger wird hauptsächlich in abrasiven und teilweise bindigen Materialien eingesetzt. Entsprechend waren Verschleißschutz, Übergaben, Schaufeln und Zähne auszulegen. Optional soll auch eine zeitweise Kohlegewinnung möglich sein, auch dies war bei der Auslegung des Baggers zu berücksichtigen. Abhängig von den zukünftigen Kohlebedarfsszenarien soll die Geräteeinheit bis zu 40 Jahre betrieben werden. Entsprechend wurde die Betriebsfestigkeit nach den Forderungen der DIN 22261 ausgelegt.

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Abb. 3: Geräteeinsatz

Technische Daten und Dimensionierung der Geräteeinheit In seiner Bauart und Dimensionierung ist dieser Kompaktbagger der bislang größte der Welt. Die bisher im Tagebau Bükkábrány eingesetzten Bagger erreichen Jahresleistungen von ca. 6 Mio. fm3/a, somit weist das neue Gerät etwa das doppelte Leistungsvermögen auf. Auch hinsichtlich Dienstmasse, Antriebsleistung am Schaufelrad und Fahrwerksbelastungen werden mit diesem Gerät neue herausfordernde Dimensionen erreicht. Die wesentlichen technischen Daten des Kompaktbaggers und Bandwagens sind den Bildern 4 und 5 zu entnehmen. Die komplette Berechnung der Geräteeinheit erfolgte gemäß den Vorschriften der DIN 22261 für die Berechnung, Auslegung und Fertigung von Baggern, Absetzern und Zusatzgeräten in Braunkohlentagebauen. Für alle tragenden Stahlbaukomponenten und maschinentechnischen Hauptkomponenten (z.B. Schaufelradgetriebe) wurden Finite-Elemente-Modelle (FEM) zur Dimensionierung verwendet. Zur Beurteilung der Betriebsfestigkeit wurden die entsprechenden Ausnutzungsgrade (Verhältnis zwischen tatsächlichen und den zulässigen Spannungsspielen) berechnet. Im Ergebnis konnte die geforderte Betriebsfestigkeit in der Regel für eine Betriebsdauer von 50 Jahren nachgewiesen werden.

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Beschreibung einzelner Hauptgruppen Schaufelrad Im Laufe der Konstruktionsgespräche stand zur Diskussion ein Schaufelrad in Einscheibenbauweise oder ein offenes Speichenrad. Nach Abwägung aller Pro und Contras wurde die Entscheidung zu Gunsten eines Einscheibenrades getroffen. Hauptgründe für die Entscheidung waren unter anderem die höhere Betriebsfestigkeit, die bessere Spannungsverteilung im Schaufelradkörper mit geringeren Spannungsspitzen, eine definierte und bessere Anbindung an die Schaufelradwelle, weniger Verschmutzungsgefahr und einfacherer Zugang für Inspektionen. Die Berechnungen ergaben außerdem, dass bei beiden Ausführungen in etwa die gleichen Gewichte und Verformungen der Räder zu erwarten sind und somit nicht entscheidungsrelevant waren. Als Verschleißschutz werden vor dem Hintergrund des hauptsächlichen Einsatzes in abrasivem Abraummaterial in die Austragsschurre eingeklebte Keramikplatten verwendet. Mit diesem Verschleißschutz hat der Tagebau Bükkábrány in der Vergangenheit sehr gute Betriebserfahrungen gesammelt. Das Schaufelrad ist mit 16 Schaufeln à 1,83 m3 bestückt. Eine Besonderheit bildet die Ausführung der Schaufeln mit offener Rücken/Gummistreifenauskleidung. Diese Ausführung eignet sich besonders für die Gewinnung des in dem geplanten Abbaubereich teilweise anstehenden bindigen bis stark bindigen Materials. Die Schaufeln sind mit jeweils acht Schneidzähnen bestückt, um die

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Abb. 4: Kompaktbagger Daten

Abb. 5: Bandwagen Daten

erforderliche hohe Schneidkraft von mindestens 1000 N/ cm sicherzustellen. Zur Sicherstellung der hohen Leistung des Kompaktbaggers wurde der Schaufelradantrieb mit einer Nennleistung von 1100 kW und einem variablen Drehzahlbereich von 600 bis 1000 U/min ausgelegt. Die hieraus resultierende hohe statische und dynamische Belastung war eine besondere Herausforderung. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen der Konstruktionsphase

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umfangreiche Berechnungen und FEM-Modelllierungen des Getriebegehäuses einschließlich der Drehmomentstütze realisiert. Der Antriebsstrang besteht aus einem Motor, einer Sicherheitskupplung (Rutschlamellenkupplung), einem Planetengetriebe mit Kegelradstufe und einer Planetenstufe mit Lastverzweigung. Das Großrad des Schaufelradgetriebes wird über einen Kupplungsflansch mit fliegender Lagerung an die Schaufelradwelle

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TECHNOLOGIETRANSFER angeschlossen. Die Schaufelradwelle ist unmittelbar neben dem Schaufelrad beidseitig im Schaufelradausleger gelagert. Die Schaufelradwellenlager sind konstruktiv so ausgebildet, dass geteilte oder ungeteilte Lager verwendet werden können.

Fahrwerke Die Dimensionierung der Fahrwerkskomponenten stellte aufgrund des Gesamtgewichtes des Kompaktbaggers von ca. 1650 t, der Zweiraupenbauweise und der hieraus resultierenden Fahrwerksbelastung eine besondere Herausforderung dar. Der Unterbau stützt sich bei Bagger und Bandwagen auf zwei Raupenträger mit jeweils einer Pendelschwinge ab. Das Fahrwerk des Baggers besteht aus zwei Raupen mit jeweils zwei Achtradschwingen, vier Vierradschwingen, acht Zweiradschwingen und 16 Laufrädern. Für sämtliche Berechnungen des Raupenfahrwerkes wurde ebenfalls ein Finite-Elemente-Modell verwendet. Die dem Modell zugrunde liegenden Lastfallkombinationen decken alle die für das Raupenfahrwerk geforderten statischen Belastungssituationen nach DIN 22261 Teil 2 ab. Die Fahrwerke des Baggers sind mit jeweils zwei Antrieben ausgerüstet, die auf einen Antriebsturas wirken. Die installierte Antriebsleistung der Motore beträgt pro Fahrwerk 2 x 132 kW. Zum Einsatz kommen DrehstromKurzschlussläufer, die über Frequenzumrichter angetrieben werden. Die Bremsung erfolgt elektrisch mittels Bremswiderständen. Beim Fahrwerk des Bandwagens ist pro Raupe aus Standardisierungsgründen ebenfalls ein Motor mit 132 kW vorgesehen. Aufgrund der unterschiedlichen Turasdurchmesser und der geringeren Belastung beim Bandwagen konnte die Fahrgetriebeausführung beider Geräte bis auf die Eingangsstufe nicht einheitlich ausgeführt werden. Aufgrund der betriebsspezifischen Anforderungen hinsichtlich der zulässigen Bodenpressung von max. 12,1 N/cm2 erfolgte unter Berücksichtigung von Dienstmasse, Raupenlänge und Bauart des Fahrwerkes die Dimensionierung der Bodenplatten. Vor diesem Hintergrund wurden die Bodenplatten am Bagger mit einer Breite von 4300 mm ausgeführt.

Hubwerke – Hydraulikanlage Auf dem Bagger werden sowohl der Schaufelradausleger als auch der Abwurfausleger hydraulisch mittels Zylinder auf die gewünschte Hubposition gefahren. Beim Schaufelradausleger werden dafür zwei parallel arbeitende Zylinder, die synchron laufen, montiert. Für die Erzeugung des benötigten Hydraulikdruckes werden beim

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Schaufelradausleger zwei Axialkolbenpumpen installiert, die von jeweils einem E-Motor mit einer Leistung von 132 kW angetrieben werden. Für den Abwurfausleger kommt eine separate Axialkolbenpumpe zum Einsatz, die mit einem 30-kW-Motor bestückt ist. Sollte eines der Hydrauliksysteme des Schaufelradauslegers ausfallen, kann der Ausleger auch weiterhin über das andere System mit verminderter Geschwindigkeit gefahren werden. Beim Ausfall des kleineren Systems des Abwurfauslegers kann dieser ebenfalls mit Hilfe der großen Systeme des Schaufelradauslegers weiter betrieben werden. Die Versorgung des Hydrauliksystems erfolgt über einen Ölbehälter mit einem Nennvolumen von 5000 Litern. Beim Bandwagen ist ebenfalls jeweils ein Hydrauliksystem für die Anstellbewegungen des Übernahme- und Abwurfauslegers vorgesehen. Um auch hier einen Notbetrieb bei Ausfall eines Systems zu garantieren, sind beide mit einer separaten Motor/AxialkolbenpumpenEinheit ausgerüstet. Die Antriebsleistung liegt pro System bei 45 kW. Der Ölvorratsbehälter auf dem Bandwagen hat ein Volumen von 1200 Litern. Die Sicherheitseinrichtungen bezüglich Auflegen und Überlast der Ausleger werden durch redundant ausgeführte Drucksensoren realisiert.

Details zu weiteren Baugruppen Das Hauptschwenkwerk des Baggers besitzt einen Schwenkwinkel von +290 bis -110°. Der Durchmesser der abhubsicheren Kugeldrehverbindung beträgt 7200 mm. Die installierte Antriebsleistung beträgt 2 x 110 kW und ermöglicht eine maximale Schwenkgeschwindigkeit von 45 m/min bezogen auf Mitte Schaufelrad. Unabhängig davon kann der Abwurfausleger des Baggers in einem Winkel von ± 95° bezogen auf den Baggeroberbau geschwenkt werden. Die beiden Ausleger des Bandwagens sind im Oberbau des Bandwagens gelagert und nicht einzeln verschwenkbar. Der Oberbau kann zum Unterbau mit ± 270° verschwenkt werden. Der Oberbau des Baggers besteht aus einem C-Rahmen mit fest angeschlossenem Ballastausleger. Am C-Rahmen werden der Schaufelradausleger direkt und der Abwurfsausleger über eine Drehbühne angelenkt. Der C-Rahmen wird in geschlossener Kastenbauweise ausgeführt und ist zu Inspektionszwecken von innen weitestgehend begehbar. Der Hauptführerstand des Baggers ist über einen Kragarm am oberen Teil des C-Rahmens angeschlossen. Jedes Gerät besitzt zwei Förderbänder, die vereinheitlicht wurden. Die Gurtbreite beträgt 2 m (St 1600), die Antriebsleistung pro Band beträgt 500 kW, die Bandgeschwindgkeit liegt bei 5,0 m/s. als Antrieb werden DrehstromschleifringläuferMotore verwendet, die belastungs- und zeitabhängig hochgefahren werden. Die Geräteeinheit wird über eine 6-kV-Trommelleitung versorgt, die im Normalbetrieb von der

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TECHNOLOGIETRANSFER Konsolleitungstrommel des Bandwagens aufgenommen wird. Die maximale Leitungslänge beträgt 475 m bei einem Querschnitt von 3 x 240 mm2. Der Bagger verfügt für den Sonderbetrieb ohne Bandwagen über eine separate kleine Konsolleitungstrommel mit einer Wickellänge von 150 m. Die Antriebe für Schaufelrad, Fahrwerke und Schwenkwerke werden über Frequenzumrichter angesteuert. Bei der Ausführung der E-Technik wurde großer Wert auf Standardisierung gelegt. Die steuerungstechnische Verbindung zwischen Bagger und Bandwagen erfolgt mittels einer redundanten Wireless-LAN-Verbindung.

Quellenverzeichnis: [1] Hinterholzer, St.: SANDVIK PE100-1600/1.5x2.0 – Largest Compact Bucket Wheel Excavator in the world, 8th International Symposia Maren 2010 [2] Körber, Thomas; Anno, Look; Jürgen Friebe.: The world`s largest compact bucket wheel excavator, World of Mining, Surface & Underground 61(2009) No. 1

Kontakt:

Zusammenfassung Der Sandvik Schaufelradbagger PE100-1600/1.5x20 - in seiner Bauart und Dimensionierung der weltweit größte Kompakt-Schaufelradbagger der Welt - mit einem Gesamtgewicht von rund 1.650 Tonnen, ist für eine Förderleistung von 6.700 lm³/h bzw. eine Jahreskapazität von 12,0 Mio. fm³+t ausgelegt. Mit der erfolgreichen Abwicklung dieses Großauftrages ist es Sandvik Mining und Construction gelungen, wieder einen wichtigen Schritt in den europäischen Bergbau zu setzen, und so erneut seine Kompetenz als einer der weltweit führenden Lieferanten von Tagebaugeräten unter Beweis zu stellen.

SANDVIK MINING AND CONSTRUCTION MATERIALS HANDLING GmbH & Co KG Vordernberger Strasse 12 8700 Leoben, Österreich Dipl.-Ing. Dr.mont. Stefan Hinterholzer | stefan.hinterholzer@sandvik.com | www.mc.sandvik.com |

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Neue, kompakte, flexible & ergonomische Hochleistungssiebanlagen mit Siebflächen von 0,7...33 m2

von Dipl.-Ing. Frank Spanknebel Rotex Europe Ltd. Remscheid | Deutschland

it neuen Siebmaschinenkonstruktionen können Siebmaschinenbauer den steigenden M Anforderungen an die Leistung, die Qualität der Produkte und der Siebeffizienz bei gleichzeitig kompakten und ergonomisch zu handhabenden Siebmaschinen Rechnung tragen. So

können Leistungssteigerungen auch in knapp bemessenen, vorhandenen Bauräumen realisiert und gleichzeitig die Wartungsfreundlichkeit, die Verfügbarkeit und die Arbeitssicherheit gesteigert werden.

Vorstellung der Firma Rotex und Siebeinsatzfelder • Die Firma Rotex Global, Cincinnati / Ohio wurde 1834 als Mühlenbauer gegründet und führte 1913 das „ROTEX“ Sieb mit seiner charakteristischen kombinierten Rotations-LinearPlansiebbewegung ein. • Seit den frühen 50er Jahren werden Rotex Produkte auch in Europa in Lizenz gefertigt

Siebeinsatzfelder Rotex Maschinen kommen in fast allen Anwendungen der Siebung, der Aufgabe und dem Transport von trockenen Schüttgütern zum Einsatz. Dies sind u.a. Agrarprodukte, Chemikalien, Düngemittel, Futter- & Lebensmittel, Mineralien, Schleif- und Waschmittel, usw. Rotex Produkte sind in hunderten verschiedenen Anwendungen eingesetzt und bewährt.

• Anfang dieses Jahrtausends wird die Lizenzfertigung von einer Werksniederlassung in Großbritannien und einer Vertriebs & Servicezentrale bei Brüssel / Belgien abgelöst. • Fa. Rotex hat ein weltweites Vertriebs & Servicenetzwerk und beschäftigt ca. 200 Mitarbeiter an drei Standorten an denen jährlich hunderte Siebmaschinen gebaut werden.

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TECHNOLOGIETRANSFER Grundlagen der Siebklassierung in der Trockensiebung Siebung – Prinzipien & Definitionen

Die Spezifikation der Siebleistung erfolgt als Definition der: a)

Produktqualität durch Fehlkornmengen

Begrenzung

zulässiger

b) Siebeffizienz als Verhältnis von gewonnenem zu aufgegebenen Nennkornanteil

• Sieben ist eine Korngrößenklassierung • Schwerkraftbasierter, volumetrischer Prozeß • Keine Veränderung der Produkteigenschaften beabsichtigt • Basierend auf der Wahrscheinlichkeitstheorie

Siebung heißt bis heute:

Korngrößenverteilung und Siebleistung Materialcharakteristiken mit Leistungseinfluss sind:

• Keine ausreichend genaue mathematische Modellierung

• Korngrößenverteilung

• Versuche und Erfahrung sind die Auslegungsbasis

• Schüttdichte

Einflussgrößen & Anforderungen Siebleistung beeinflussende Faktoren sind: a) Materialcharakteristik b) Sieböffnungsauswahl

• Kornform • Fließverhalten / Schüttwinkel • Abriebfestigkeit • Oberflächenfeuchte (Wasser, Öl, Fett!) • Statische Aufladung

c) Zusetzen der Gewebe mit Steckkorn d) Schwingungscharakteristik

Die Kapazität ist abhängig von der Lage des Trennschnitts zur Korngrößenverteilung

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TECHNOLOGIETRANSFER Produktspezifikationen – Qualität & Siebeffizienz Einflussgrößen & Anforderungen

Die Reale Siebung zeigt in der Praxis immer Anteile des Produktes die mit dem Feingut und dem Grobgut verloren gehen und / oder Anteile des Grobgutes und des Feingutes die mit ins Produkt gelangen. Dies liegt unter anderem auch daran, dass mit einem Sieb ein dreidimensionales Gebilde nur in zwei Dimensionen überprüft und damit klassiert wird.

Die Ideale Siebung:

Die Reale Siebung:

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TECHNOLOGIETRANSFER Heutige Siebanforderungen Die Qualität der Siebmaschine zeigt sich bei durch den Kunden und die Produktanforderungen vorgegebenen zulässigen Fehlüber- und Fehlunterkorngrenzen dadurch, dass möglichst wenig Produkt bzw. Nennkorn ins Über- und Unterkorn gelangen und somit die Siebeffizienz möglichst hoch ist.

Effektive Siebreinigung • Unter den Sieben angeordnete Ballklopfkugeln halten das Sieb frei von Klemmkorn und damit dauerhaft wirksam! Der Klopfeffekt bewirkt gleichzeitig einen Impuls für den Maschendurchtritt des Unterkorns

Hier sind Siebmaschinen mit möglichst horizontalen Siebflächen denen mit stärker geneigten Siebflächen überlegen. Gleichzeitig besteht häufig die Notwendigkeit Verarbeitungsmengen in bestehenden Gebäuden zu erhöhen. Dabei besteht oft auch die Notwendigkeit die Produktqualität durch eine Veränderung der Siebschnitte anzupassen. Die Zeitdauer die diese Anpassprozesse benötigen finden sich auch im Wartungsanspruch wieder und die geschickte Konstruktion von Siebmaschinen definiert hier z.B. durch schnellem Siebwechsel die hohe Produktionsverfügbarkeit und erhöht damit die Produktion.

Kombinierte Rotations- & Linearplanbewegung Entscheidend für die Siebeffizienz und die Produktqualität ist das Funktions-prinzip. Rotex Siebmaschinen sind Plansiebe. D.h. die Bewegungsrichtungen des Siebgewebes befinden sich in der Siebebene. Das Produkt wird nicht wie beim Vibrationssieb geworfen Durch die Bewegungsmechanik an Rotex Sieben wird die im folgenden beschriebene Siebbewegung erzeugt.

Die kreisförmige Erregung des Siebkastens im Aufgabebereich bewirkt: • Fluidisierung der Aufgabe d.h. schnelle Schichtung bei der zunehmend feine Partikel nach unten sortiert werden! • Effektive Verteilung der Aufgabe über die gesamte Siebbreite, d.h. optimale Ausnutzung der Siebfläche ohne zusätzlich erforderliche Verteilrinnen!

Effektive Aussiebung • Das Siebgut ist im konstanten Kontakt mit der Siebfläche, es findet ein kontinuierlicher Korn / Masche- Vergleich statt. • Die Bewegungsumkehr mit zunehmender Linearbewegung erlaubt den konkreten Vergleich von Korn mit Masche ohne signifikante, virtuelle Maschenverengung durch geringe relative Geschwindigkeit zueinander.

Das Funktionsprinzip bewirkt: Scharfe Trennung • Auch maschennahes Feinkorn kann die Maschen passieren

Niedrige Bauhöhe • Die geringe Neigung der Siebfläche verringert den Höhenbedarf und damit die benötigten Investitionskosten

Niedrige Rotationsfrequenzen mit 200..300 Upm und großen Schwingweiten von 50..90 mm bewirken: • Geringe mechanische Belastungen und somit schonenden Umgang mit dem Produkt! • Niedrige Fördergeschwindigkeiten und Abrieb

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TECHNOLOGIETRANSFER Produkte der Firma Rotex

Im Rahmen des Themas beschäftigen wir uns mit den neuen Siebmaschinentypen APEX und Megatex XD. Beide Siebmaschinen greifen auf das oben beschriebene Funktionsprinzip zurück und bieten dessen Vorteile. Darüber hinaus liegen die Siebgewebe auf eingeschobenen Siebträgern mit Balklopfeinrichtungen auf, die ihrerseits auf unterhalb, seitlich angeordneten Achsen mit Kurvenscheiben aufliegen und durch Verdrehen gegen einen Dichtrahmen gedrückt werden.

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Das Neue APEX Sieb Siebflächen von 0,8 bis 9,8 m2 und ein bis vier Trennungen werden mit seitlichen Einschüben in zwei Grundgrößen realisiert. Die Siebflächen setzen sich aus den einzelnen Grundflächen zusammen. Zusätzlich werden z.B. beim Doppeldecker zwei technologische Einheiten, mit dazwischen arrangiertem Förderboden, übereinander gestappelt und damit die Siebfläche verdoppelt.

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Apex A35-2 mit seitlichem Siebeinschub

Siebfl채chenmodule & technologische Einheiten

Schematischer Aufbau eines APEX A70-2 Siebes

Materialaufgabe auf zwei technologische Einheiten Bei der Aufgabe auf zwei technologische Einheiten wird der Aufgabematerialstrom im Einlauf zun채chst durch ein Teilblech in einen vorderen und hinteren Teilstrom und dann durch einen verstellbaren Giebel rechts / links verteilt.

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TECHNOLOGIETRANSFER Schneller Siebwechsel mit Siebeinschubrahmen

Das Neue MEGATEX XD Sieb Bei dieser Siebmaschine ist der schnelle Siebwechsel mittels Siebeinschüben durch überlaufseitige Türen gewährleistet. Siebflächenabhängig durch ein oder zwei vordere Türen. Es können beim Eindecker 33 m2, beim Doppeldecker 28 m2 und beim Dreidecker 16,7 m2 Siebfläche je Trennschnitt realisiert werden. Der Antrieb dieser Siebmaschine erfolgt durch einlaufseitig angeordnete rotierende Unwuchtgewichte mittels Elektromotor und Riementrieb. Wie bei der Apex Siebmaschine wird der Aufgabematerialstrom über Fallschächte den verschiedenen technologischen Einheiten zugeführt. Die seitliche Aufgabeverteilung wird neben der quer-elliptischen Einlaufbewegung durch eine unter dem Einlauf angeordnete „Rock Box“ bewirkt. Dort fällt Material auf Material was die Fallgeschwindigkeit bremst und den Verschleiß minimiert.

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Nach der Absiebung in den verschiedenen technologischen Einheiten werden die abgesiebten Teilströme in den Türen wieder zusammengeführt und an die unter den Türen angeordnete statische Schurrenanbindung übergeben. Die Abdichtung erfolgt mittels Bürsten. Die Türen werden falls gewünscht. mit Entstaubungsanschlüssen versehen. Auch hier ist der Siebwechsel außerordentlich schnell durch lösen der Achsen mit den Kurvenscheiben und durch Herausziehen und Wechsel des Siebeinschubs erledigt. Die Megatex XD Siebmaschine beschreibt zu den übrigen Rotex Plansieben eine vergleichbare Siebbewegung. Die quer-elliptische Rotationseinlaufbewegung und die quasi lineare Auslauflängsbewegung bewirkt dieselben präzisen Siebschnitte und höchste Siebeffizienz. Die Maschine wurde für den harten Einsatz bei der Mineralienverarbeitung entwickelt. Sie kann bei Temperaturen bis 210°C eingesetzt werden. Bei besonders schleißenden Produkten kommen an entsprechenden Stellen Schleißschutzauskleidungen zum Einsatz. Alle Teile die Verschleiß unterliegen sind geschraubt ausgeführt und somit leicht wechselbar. Seit der Markteinführung 2003 wurden von diesem Typ über 420 Maschinen verkauft. Davon stehen knapp 200 im Bereich der Düngemittelverarbeitung. Ein großes Einsatzfeld ist auch die Sandverarbeitung und die Absiebung von Ölsaaten und. Zucker.

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TECHNOLOGIETRANSFER Zusammenfassung

Quellenverzeichnis:

• In den letzten Jahren wurde den steigenden Anforderungen an die Siebtechnik mit der Entwicklung von kompakten und flexiblen Siebmaschinen Rechnung getragen. • Diese Siebmaschinen kombinieren gegenüber herkömmlichen Konzepten die Befriedigung höchster Ansprüche an die Siebleistung, d.h. scharfe Trennschnitte bei höchster Siebeffizienz, bei gleichzeitig geringem Platzbedarf, höchster Servicefreundlichkeit und höchster Verfügbarkeit. • Bitte besuchen Sie uns auch online unter www.rotex.com um mehr über unsere Produkte zu erfahren. Neben Prospekten und weiteren Informationen stellen wir Ihnen auch gerne Videos zu unseren Produkten zur Verfügung.

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Ausgabe 04 | 2011

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TECHNOLOGIETRANSFER

Erstellung eines Grabwiderstandsmodells zur ganzheitlichen Simulation von Schaufelradantrieben

von Prof. Dr.-Ing Berthold Schlecht, Dipl.-Ing. Carsten Schulz, Dipl.-Ing. Martin Kreßner Lehrstuhl für Maschinenelemente - TU Dresden Dresden | Deutschland

it der Simulation von Tagebaugroßgeräten beschäftigt sich die Fachwelt seit mehreren Jahrzehnten. Dabei sind die durch den Grabprozess entstehenden Kräfte aufgrund ihrer M zahlreichen Parameter und Komplexität bis heute nicht vollständig auflösbar. Simulationen

im Bereich der Schaufelradantriebe bedienen sich meist synthetischer, stark vereinfachter Lastannahmen aus Grabwiderstandsmodellen, ohne dabei die Rückkopplung des Grabprozesses mit der elastischen Oberbaustruktur zu berücksichtigen. Zahlreiche Messdatenanalysen zeigen jedoch, dass die Schwingung des Oberbaus eine deutlich bestimmende Größe im Grabprozess darstellt und größte Beachtung verdient.

Einleitung

Stand der Wissenschaft

Die Förderung von Braunkohle sichert der Bundesrepublik Deutschland jährlich rund 22000 direkte Arbeitsplätze und rund 140 Terrawattstunden Strom. Neben den dabei zum Einsatz kommenden Großgeräten mit rund 14000 t Dienstgewicht (effektive Förder-leistung 240000 m³/Tag) und den 3500 t schweren C-RahmenGeräten (7500 m³/h) – welche weltweit Verbreitung gefunden haben – gibt es die leistungsfähige Kategorie der Kompaktschaufelradbagger mit einem Dienstgewicht zwischen 50 und 1000 Tonnen (500 – 5000 m³/h). Infolge der Gewinnung sehr fester Gesteinsschichten sprechen die bereits eingebauten mechanischen Sicherheitskupplungen immer häufiger an, was aus betriebs-wirtschaftlicher Sicht zu hohen Ausfallzeiten des Gerätes führt. Ferner kann die Gewinnung in schwer lösbaren Böden gleichzeitig zu kritischen Schwingungen im Oberbau führen, welche statisch bedeutende Tragwerke dynamisch beanspruchen und die Lebensdauer erheblich herabsetzen. In der Vergangenheit sind an Geräten der 240000er Baureihe sowohl Schäden im Antriebsstrang als auch in der tragenden Struktur aufgetreten, weshalb der Fokus dieser Untersuchungen zunächst auf einem entsprechenden Gerät (Bagger 293, RWE Tagebau Hambach) liegt.

Umfassende Betrachtungen des dynamischen Verhaltens von Schaufelradantrieben reichen bis in die 60-er Jahre zurück, beschäftigen sich allerdings hauptsächlich mit Teilproblemen. [POD77] führt beispielsweise eine grundlegende Systematisierung der erregenden Kraftwirkungen innerhalb des Gewinnungsprozesses durch. Ergebnisse zur Eigenfrequenzermittlung des Antriebsstrangs und konstruktiver Elemente des Baggeroberbaus mittels dynamischer Simulation sind zahlreichen Veröffentlichungen zu entnehmen [SC99], [BJS88], [GUO00], [RC01]. [SCH65] und [WOL72] nahmen sich der Problematik der Schwingungsanregungen des Auslegers infolge des Grabvorganges an. Gleichwohl ein kurzer Auszug der bereits vorhandenen Betrachtungen zur Dynamik von Schaufelradbaggern die Komplexität der Gesamtbetrachtung erahnen lässt, existieren bis heute kaum Berichte über ganzheitliche Simulationen. [RUS98] tastete sich an die ganzheitliche dynamische Simulation von Schaufelradbaggern heran, indem er bei der Simulation eines Stoßes des Schaufelrades gegen Felsgestein die umgebende Struktur und den Antrieb durch einzelne Nachgiebigkeiten teilweise stark vereinfacht abbildete. Die gesamte Technologie und auch die mehrheitliche Theorie der Konstruktion von Tagebaugroßgeräten stammt aus den 1970-er Jahren, in denen eine umfassende rechnergestützte Simulationen zur Abschätzung der Antriebsdynamik aufgrund des Anfangsstadiums des Rechenzeitalters unmöglich war. Die heute erreichbaren Rechnerleistungen bieten Möglichkeiten komplexe Systeme rechenfähig zu modellieren.

Im Rahmen des AiF Forschungsvorhabens SRad-Dyn gilt es das dynamische Verhalten von Schaufelradantrieben im Normal- und Sonderlastbetrieb aufzulösen und Haupteinflussgrößen zu detektieren. Die sich daraus ableitenden Verbesserungen im Bereich der Mechanik und Motorsteuerung sollen zu einer deutlichen Herabsetzung der dynamischen Belastung beitragen, um eine lebensdauerschonende Betriebsweise anzustreben.

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TECHNOLOGIETRANSFER Unter Einsatz des neuesten Wissensstandes im Bereich der Mehrkörperssystem-Simulation (MKS) und der Finiten-Elemente-Methode (FEM) werden sowohl der Antriebsstrang als auch der gesamte Oberbau des Baggers 293 elastisch modelliert, um eine ganzheitliche Simulation zu gewährleisten. Dieser hohe Aufwand an Modellierung und Rechenzeit lässt sich mit den komplexen Einsatzbedingungen des Schaufelradbaggers begründen, da die im Getriebe wirkenden Kräfte und Momente aus direkter Rückkopplung mit der angeregten Struktur resultieren. Neben der hinreichend genauen mechanischen Abbildung, welche die Anregbarkeit des Systems in Form von Eigenfrequenzen formuliert, bestimmt die Definition realitätsnaher Lasteingangsgrößen entscheidend die Qualität der Simulation. Dies gilt sowohl für die Kopplung des mechanisch-elektrischen Systems am Motor als auch für die durch den Grabprozess entstehenden Lasten, woraus der Bedarf eines Grabwiderstandsmodells resultiert. Für die Entwicklung des Grabwiderstandsmodells ist es von Bedeutung, relevante Einflussgrößen zu identifizieren und Schlussfolgerungen für die Modellierung der Einflussgrößen abzuleiten. Zu diesem Zweck wurden Voruntersuchungen an den Messwerten der Antriebsleistung und der Drehzahl durchgeführt (siehe Bild 1). Das periodische Eingreifen der Werkzeuge in das zu fördernde Grabgut erzeugt eine für den Antrieb und die umgebende Struktur deutliche Anregung im Bereich von 1,1 - 1,2 Hz. Neben dieser Schüttungsfrequenz des Schaufelrades zeigt sich eine deutlich sichtbare Beeinflussung der mechanischen Antriebsleistung durch die Radauslegerneigung, welche im Zusammenhang mit der Veränderung der Spanparameter steht. Mit der Hebung des Radauslegers und der einhergehenden Verkürzung der Schneidbahnlänge bzw. der Reduzierung der im Eingriff befindlichen Werkzeuge geht die Antriebsleistung zurück.

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Entsprechend steigt mit dem Absenken des Radauslegers die Antriebsleistung an. Weiterhin ist im Frequenzspektrum eine breite Ausprägung der Radauslegerschwingfrequenz zu erkennen, die einen Hinweis auf die veränderliche Eigenfrequenz liefert. Die Ursachen dafür sind die variablen Parameter des Schwingsystems Radausleger wie z.B. die Beladung der Schaufeln und des Radbandes, die Abstützung des Schaufelrades auf der Böschung usw. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die durchgeführten Voruntersuchungen an den Messwerten der Schaufelradantriebsleistung den besonderen Einfluss der Radauslegerneigung auf die Grabwiderstände verdeutlichen. Die analysierten Frequenzspektren zeigen für das untersuchte Gewinnungsszenario vergleichbare Spektralleistungsdichten für die Kraftwirkung des Schaufeleingriffs und die Kraftwirkung infolge des schwingenden Radauslegers. Zu qualitativ vergleichbaren Ergebnissen kommen Untersuchungen an einem SRs 6300 im Tagebau Nochten [KD10]. Die Modellierung der Kraftwirkung des Schaufeleingriffs ist durch die bisher bekannten Berechnungsverfahren zur Ermittlung der Spanparameter möglich. Für die Berücksichtigung der veränderlichen Radauslegerneigung innerhalb der Berechnung der Spanparameter wurden an der Professur Bergbau-Tagebau der TU Bergakademie Freiberg entsprechende Formeln entwickelt und in das Grabwiderstandsmodell der vorgestellten Simulation integriert.

Abb. 1: Frequenzspektrum des Drehzahlsignals

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TECHNOLOGIETRANSFER Grabwiderstandsmodell Inzwischen finden immer häufiger messdatenbasierte Simulationen im Bereich der Mehrkörpersysteme Anwendung, bei denen sowohl antrieb- als auch abtriebseitig das Drehmoment und die Drehzahl durch Messwerte vorgegeben werden. Limitiert auf die halbe Abtastfrequenz können schließlich Informationen zu Schnittkräften, Durchbiegungen und Verlagerungen gewonnen werden, womit lediglich bereits geschehene Ist-Vorgänge nachvollziehbar sind. Gleichwohl dies für eine große Anzahl von Untersuchungen im Bereich der Dynamik ausreichend sein mag, erlauben mess-datenbasierte Simulationen begrenzte Rückschüsse auf nichtgemessene Zustände. Auslegungen von Grenz- oder Sonderlastfällen bzw. das Validieren von Systemverbesserungen sind erschwert bis unmöglich. Im Gegensatz dazu umfasst ein vollständiges mathematisches Grabwiderstandsmodell die Kinematik und Kinetik des Grabvorgangs und beschreibt somit die Beziehung zwischen dem Grabwiderstand und dessen Einflußgrößen. Der Grabwiderstand entspricht der erforderlichen Kraft, um mit einem Werkzeug in ein Gestein einzudringen, einen Span zu lösen und das Graborgan zu füllen. Im Fall des Schaufelradbaggers wird die verfügbare Grabkraft anteilig aus der Umfangskraft des Schaufelrades bereitgestellt und als tangentiale Grabkraft FGr,t bezeichnet. Dabei besteht während des Grabprozesses ein annäherndes Gleichgewicht zwischen dem Grabwiderstand des Gesteins und der durch das Gewinnungsgerät eingeleiteten Grabkraft. Charakterisiert wird der Grabwiderstand durch die Wirkung einer Vielzahl sich gegenseitig beeinflussender Parameter. Dazu zählen Einflussgrößen aus der Kategorie der Gesteinseigenschaften, der geometrischen Parameter des Werkzeuges, des Gewinnungsorgans (Schaufel) und des Gewinnungsgerätes sowie Betriebs- und Systemparameter. Zur Eliminierung des Einflusses der Spanparameter (Spanbreite und radiale Spantiefe) wurde der Grabwiderstand auf die mittlere Spanquerschnittsfläche oder die schneidende Messerlänge bezogen. Der spezifische Grabwiderstand mit der Bezugsgröße der Spanfläche (Produkt der mittleren Spanbreite und der mittleren, radialen Spantiefe) wird als flächenbezogener Grabwiderstand kA bezeichnet. Die Anwendung der mittleren schneidenden Messerlänge (Summe der mittleren Spanbreite und der mittleren, radialen Spantiefe) als Bezugsgröße ergibt den längenbezogenen Grabwiderstand kL. Gleichwohl der Grabwiderstand eine sich im Abbauprozess stetig verändernde Größe darstellt, muss zunächst, aufgrund mangelnder Beschreibbarkeit,

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im nachfolgenden Formelwerk – insbesondere bei der Berechnung der tangentialen Grabkraft – von einem konstanten Wert für jede Bodenklasse ausgegangen werden. Basierend auf diesem mittleren Grabwiderstand wird der stetigen Veränderung des Grabwiderstandes durch eine Modulation eines Zufallswertes nach Formel 1 Rechnung getragen, womit sich die Grabkraft als Zufallsprozess beschreiben lässt.

k A (t ) = k A ± (0 ÷ 0,3) ⋅ k A (1) Gleichungen 2 bis 7 zeigen die mathematischen Größen der auf die Schaufelradachse bezogenen Umfangsund Radiallasten und deren Bestimmung auf, wobei Umfangslasten direkt die vom Motor geforderte Leistung beeinflussen und radiale Lasten hauptsächlich die Biegung der Schaufelradachse betreffen. Die Umfangslasten beinhalten Anteile der eigentlichen tangentialen Grabkraft FGr,t, die zur Lösung des Materials und Füllung der Schaufel erforderlich ist, der Beschleunigung des ruhenden Grabgutes auf die Geschwindigkeit der Schaufel FBeschl, der Hubkraft FHub, des Verschleißes FVerschleiß und der mechanischen Reibungsverluste innerhalb der Geräteelemente FVerlust. Dabei stellen die tangentiale Grabkraft, die Hubkraft und die Beschleunigungskraft die Haupteinflußgrößen dar. Neben den aufgeführten Größen existiert eine bisher nicht berücksichtigte Kraft infolge der Abstützung der Verschleißflächen der Schneidwerkzeuge auf dem Abbaustoss, welche sowohl die radiale als auch die tangentiale Kraftrichtung betrifft. FUmfang = FGr ,t + FHub ⋅ sin ϕ (t ) + FBeschl .Grabgut + FBeschl .Schaufelrad + FVerschleiß + FVerlust

(2)

Fradial = FHub ⋅ cos ϕ (t ) (3) FGr ,t = aSP ,i (ϕ (t ),ψ (t )) ⋅ bSP ,i (ψ (t )) ⋅ k A (4) FHub = ρGrabgut ⋅ V ⋅ g (5)

FBeschl .Grabgut = ∆m ⋅

vSchaufelrad − vBoden ∆t

(6)

FBeschl .Schaufelrad = m ⋅ ∆ϕ (t ) (7)

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TECHNOLOGIETRANSFER Ermittlung der Spanparameter Radiale Spantiefe Der Momentanwert der Spantiefe an jedem Grabgefäß ist abhängig von der Zustellbewegung des Schaufelrades, der Geometrie der Böschung und der Schwingung des Radauslegers. Die Zustellbewegung des Schaufelrades bestimmt sich innerhalb des angewandten Terrassenschnittes durch den Wechsel zwischen dem Verfahren des Gewinnungsgerätes und den horizontalen Schwenkbewegungen des Radauslegers. Entsprechend entstehen regelmäßige sichelförmige Geometrien, sowohl für den vertikalen Einzelspan beim Durchgang jeder Schaufel als auch für den horizontalen Gewinnungsspan beim Verschwenken des Radauslegers. Alle Abweichungen von den regelmäßigen sichelförmigen Spangeometrien stehen im Zusammenhang mit den Nickschwingungen des Radauslegers. Für die Berechnung des Momentanwertes der radialen Spantiefe aSP stellt sich allgemein die Aufgabe, die momentane Position des Schneidwerkzeuges mit der Oberfläche des Spans zu vergleichen. Die momentane Position der Schneidwerkzeuge definiert sich in Abhängigkeit zur Position im Schneidkreis und zur Position des Schneidkreises in Beziehung zum Gewinnungsgerät. Beide Positionen können problemlos aus verfügbaren Messdaten oder definierten Lastfällen

ermittelt werden. Schwierigkeiten bereitet dagegen der Vergleich mit der Oberfläche des geschnittenen Spans relativ zur Momentanposition der Schneidwerkzeuge. Die Oberfläche des Spans ergibt sich aus der Position der Schneidwerkzeuge während der Gewinnung des vorangegangenen horizontalen Gewinnungsspans. Ein Vergleich erfordert demnach den Zugang zu den Positionsdaten der Schneidwerkzeuge in den vorangegangenen Gewinnungsspänen. Der Momentanwert der radialen Spantiefe aSp,i(t) am jeweils eingreifenden Schneidwerkzeug i setzt sich aus der Spantiefe einer vertikal ruhenden Schaufelradachse und der Spantiefe infolge der Nickbewegung des Radauslegers zusammen. Bild 2 verdeutlicht die Bedingungen für den vertikalen Einzelspan am Beispiel der Absenkbewegung des Radauslegers. Gemäß der angestrebten Berechnung von Momentanwerten der radialen Spantiefe ist eine vertikal ruhende Schaufelradachse vergleichbar mit einem stationären Mittelwert der Radauslegerneigung. Unter Berücksichtigung dieses Ansatzes zur Berechnung des Spantiefenanteils bei vertikal ruhender Schaufelradachse aus der mittleren Radbandneigung εm(t) kann der noch zu bestimmende Anteil der radialen Spantiefe infolge der Nickbewegung der Schaufelradachse aus der Differenz ∆ε(t) zwischen dem Mittelwert und dem Momentanwert ε(t) der Radbandneigung bestimmt werden (Formel 8).

∆ε (t ) = ε m (t )− ε (t ) (8)

Abb. 2: Geometrie der Schneidkreise bei mittlerer und abweichender Radauslegerneigung

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TECHNOLOGIETRANSFER Demgemäß besteht der Momentanwert der radialen Spantiefe aSp,i(t) an der Einzelschaufel i anteilig aus der Spantiefe bei mittlerer Radbandneigung aSp,εm(t) und der Spantiefe infolge der Auslenkbewegung aus der mittleren Radbandneigung aSp,Δε (t) (Formel 9).

aSp ,i (t ) = aSp ,ε m (ϕi (t ),ψ (t ))+ aSp ,∆ε (∆ε (t ), ϕi (t )) (9) Unberücksichtigt innerhalb dieses Ansatzes bleiben Schwingbewegungen des Radbandes in den vorangegangenen Gewinnungsspänen bzw. Unebenheiten der Spanoberfläche. Es wird angenommen, dass die Spanoberfläche innerhalb des räumlichen Bereiches der Mittelwertsberechnung ideal eben verläuft. Zur Vereinfachung der Berechnungen werden Spantiefen positiv definiert, die aus der Lateralbewegung des Schaufelrades in Böschungsrichtung und der abwärtsgerichteten Vertikalbewegung resultieren. In jeweils entgegengesetzter Richtung werden negative Spantiefen erreicht. Die Berechnung der Spantiefe bei mittlerer Radbandneigung aSp,εm,i erfolgte gemäß der etablierten Formeln (z.B. [HL73]) und in Abhängigkeit von der Position des Schneidwerkzeuges i im dem Schwenkwinkel des Schneidkreis ϕi(t), Radbandes ψ(t) bezogen auf die Fahrtrichtungsachse und dem Verfahrweg des Gewinnungsgerätes zur Einstellung des horizontalen Gewinnungsspans h (Formel 10 und 11).

aSp ,max (ψ (t ), h ) = cosψ (t )⋅ h (10) aSp ,ε m ,i (ϕi (t ),ψ (t ), h ) = aSp ,max ⋅ sin ϕi (t ) (11) Die Spantiefe infolge der Abweichung der mittleren Radbandneigung aSp,Δε hängt von der Position der Schneidwerkzeuge im Schneidkreis und den Richtungskomponenten der Bewegung zwischen der mittleren und momentanen Schaufelradachsposition ab. Zur Veranschaulichung stellt Bild 3 die Geometrie der Schneidbahn bei mittlerer Radbandneigung den einzelnen Schneidbahngeometrien für die Richtungskomponenten der Auslenkbewegung aus der mittleren Radbandneigung gegenüber. Es ist zu erkennen, dass der Anteil der radialen Spantiefe infolge der Auslenkbewegung aus der mittleren Radbandneigung der Summe aus den vertikalen und lateralen Komponenten der Nickbewegung entspricht (Formel 12), gleichwohl die vertikale Komponente bestimmend wirkt. (12) • aSp,∆ε,lK(t) – Spantiefenanteil aus der lateralen Komponente der Auslenkbewegung der Schaufelradachse • aSp,∆ε,vK(t) – Spantiefenanteil aus der vertikalen Komponente der Auslenkbewegung der Schaufelradachse

Abb. 3: a) Schneidbahngeometrien der mittleren Radbandneigung und der Bewegungskomponenten

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 3: b) Schema der Bewegungskomponenten

Die Auslenkbewegung aus der mittleren Radbandneigung entspricht einem Bewegungsvektor. Folglich ergibt der Betrag des Bewegungsvektors die Entfernung zwischen den Schaufelradachspositionen aΔε(Formel 13). Zur Ermittlung der Richtungskomponenten wird die Auslenkbewegung aus der mittleren Radbandneigung als Bewegungsvektor nach Formel 13 aufgefasst und die Orientierung des Vektors mit Hilfe eines Richtungswinkels αΔε(t), bezogen auf die Lotsenkrechte der Schaufelradachse bei mittlerer Radbandneigung (Position A), beschrieben (Formel 14).

(13)

α ∆ε (t ) =

∆ε (t ) − ε m (14) 2

Je nach Vorzeichen des Bewegungsvektors ändern sich die Ein- und Austrittspunkte der Schaufeln bezogen auf den Schneidkreis (Bild 4). Im Fall eines negativen Vorzeichens bzw. einem Anheben des Radbandes gegenüber der mittleren Radbandneigung (Bild 4a) verlagert sich der Schaufeleintrittspunkt ϕET in den Bereich eines Grabwinkels ϕ > 0° und der Schaufelaustrittspunkt ϕAT verringert sich gegenüber dem Austrittspunkt der mittleren Radbandneigung – die Schneidbahn verkürzt sich. Ein entgegengesetztes Verhalten stellt sich im Fall eines positiven Vorzeichens des Bewegungsvektors bzw. beim Absenken des Radbandes ein (Bild 4b).

Abb. 4: Ein- und Austrittspunkte der Schneidwerkzeuges in Abhängigkeit von der Auslenkung der Schaufelradachse gegenüber dem Mittelwert der Radbandneigung a), b) und Schema der geometrischen Beziehungen am Parallelogramm der Schaufelradachspositionen c)

Der Schaufeleintritt erfolgt vor dem Grabwinkel ϕ = 0° und der Grabwinkel des Schaufelaustrittes ϕAT vergrößert sich. Abb. 4: a) Hebung gegenüber mittlerer Radbandneigung

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 4: b) Senkung gegen체ber mittlerer Radbandneigung

Die Ermittlung der Schaufeleintrittspunkte erfolgt auf Grundlage der trigonometrischen Beziehungen am Parallelogramm ABCD (siehe Bild 4c). Die Punkte des Parallelogramms bezeichnen die momentane und mittlere Position der Schaufelradachse des aktuellen Schneidkreises (A, B) und des 채quivalenten Schneidkreises zur Herstellung der Spanoberfl채che innerhalb des vorangegangenen horizontalen Gewinnungsspans (C, D). Die Punkte des Parallelogramms bilden die Fixpunkte gleichschenkliger Dreiecke, deren Schenkel dem Schneidkreisradius entsprechen. Der Schnittpunkt des Schneidkreises bei mittlerer Radbandneigung im vorangegangenen Gewinnungsspan (Mittelpunkt C) mit dem aktuellen Schneidkreis (Mittelpunkt B) bildet den Eintrittspunkt des Werkzeuges in den aktuellen vertikalen Einzelspan. Die Berechnung des Eintrittspunktes, angegeben als Schneidwinkel, ist abh채ngig vom Vorzeichen des Bewegungsvektors und der Orientierung des Bewegungsvektors (Formel 15 - 17). Abb. 4: c) Schema der geometrischen Beziehungen am Parallelogramm der Schaufelradachspositionen

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Dabei bezeichnet die Orientierung die horizontale Richtungskomponente des Bewegungsvektors und kann qualitativ aus der Summe der mittleren und des Momentanwertes der Radbandneigung bestimmt werden.

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TECHNOLOGIETRANSFER Für a∆ε <0 und εm(t) + ε(t) ≤ 0 gilt:  (h ⋅ cosψ (t ))2 − a 2 (t ) − x 2   x  ∆ε   t ϕ ET (t ) = 90° − arcsin  α arccos − − ( )  ∆ε   −2 a∆ε (t ) ⋅ x  2rSR   

(15)

für 0° ≤ ϕi(t) ≤ ϕAT(t) gilt:

mit x = a∆ε (t ) + (h ⋅ cosψ (t )) − 2 ⋅ a∆ε (t ) ⋅ h ⋅ cosψ (t )cos (90 + α ∆ε (t )) 2

 x ϕ ET (t ) = 90 − arcsin   2 ⋅ rSR

 h ⋅ cosψ (t ) − a∆ε (t ) ⋅ sin α ∆ε (t )     − arctan   a∆ε (t ) ⋅ cos α ∆ε (t )   

(16)

mit

∆ε

(t ) cos α ∆ε (t )) + (h ⋅ cosψ (t ) − a∆ε (t ) ⋅ sin α ∆ε (t )) 2

Für a∆ε(t)> 0 gilt:

 r − a (t )⋅ cos α ∆ε (t )  ϕ ET (t ) = 360° − arccos  SR ∆ε  (17) r SR   Die Berechnung der Austrittspunkte bezogen auf den Schneidkreis ϕAT lässt sich nach Formel 18 bestimmen und berücksichtigt die Höhe der Abbauscheibe hS:

 r − h − a∆ε (t )cos α ∆ε (t )  ϕ AT = arccos  SR S  (18) rSR  

aSp ,∆ε ,vK ,i = cos ϕi (t )⋅ cos α ∆ε (t )⋅ a∆ε (t ) (19) für ϕET(t) ≤ ϕi(t) ≤ 360° gilt:

Für a∆ε(t) <0 und εm(t) + ε(t) > 0 gilt:

Die Berechnung der vertikalen Komponenten aSp,∆ε,vK(t) der Auslenkbewegung aus der mittleren Radbandneigung ist für die zwei Teilbereiche des Schneidwinkels wie folgt definiert (Formel 19, 20):

aSp ,∆ε ,vK ,i = rSR −

rSR − a∆ε (t ) cos α ∆ε (t ) cos (360° − ϕi (t ))

(20)

Die laterale Komponente aSp,∆ε,lK(t) der Auslenkbewegung kann nach Formel 21 berechnet werden:

aSp ,∆ε ,lK ,i = sin ϕi (t )⋅ sin α ∆ε (t )⋅ a∆ε (t ) (21) In Anbetracht der betragsmäßig kleinen Radbandneigungen erreichen die lateralen Komponenten vernachlässigbare Werte, weshalb auf die Berechnung verzichtet wurde. Tabelle 1 fasst die oben aufgeführten Berechnungsformeln zur Ermittlung der Spantiefe in Abhängigkeit von der Position der Schneidwerkzeuge im Schneidkreis und der Richtung der Auslenkbewegung zusammen.

Tab. 1: Berechnungsformeln zur Ermittlung der Spantiefe in Abhängigkeit von der Position der Schneidwerkzeuge im Schneidkreis und der Richtung der Auslenkbewegung

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TECHNOLOGIETRANSFER Spanbreite Bild 5 veranschaulicht die geometrischen Bedingungen am Radausleger und Schaufelrad. Für die Berechnung der Spanbreite an jedem Grabgefäß gilt es zu berücksichtigen, dass die Spanbreite bSp,i , beginnend bei einem Schneidwinkel ϕi = 0°, kontinuierlich bis zum Austrittswinkel ϕAT anwächst. Dieses Verhalten steht in Zusammenhang mit der Veränderung der resultierenden Bahngeschwindigkeit des Grabgefäßes infolge des veränderlichen Bahnradius der Schwenkbewegung. Der Bahnradius der Schwenkbewegung jedes Grabgefäßes erfährt mit Hilfe der projizierten Radien Berücksichtigung. Der projizierte Radius rSR,pr,i des Grabgefäßes i um die Schwenkachse des Gewinnungsgerätes lässt sich unter Zuhilfenahme des Abstandes des Radauslegerlagers rARA von der Geräteschwenkachse sowie dem Abstand zwischen dem Schaufelradlager und Radauslegerlager rARA ermitteln (Formel 22). rSR , pr ,i (ϕi , t ) = l Ausleger cos ε m (t ) + rOberbau + rSR sin ϕi (t ) (22)

Auf Grundlage der bekannten Formel [HCS82] leitet sich schließlich die Berechnung des Momentanwertes der Spanbreite bSp,i des vertikalen Einzelspans am Grabgefäß i ab (Formel 23 und 24). Die Schwenkgeschwindigkeit vSchwenk und die Schüttungszahl zS bilden dabei die maßgebenden Größen – bei einer Förderung des Grabgutes mit konstanter Schaufelraddrehzahl wäre der Momentanwert der Spanbreite bSp,i lediglich vom zeitlichen Verlauf der Schwenkgeschwindigkeit abhängig.

bSp ,i =

bSp ,i (t ) =

2π ⋅ rSR , pr ,i (t )⋅ ∆ψ (t ) 360°⋅ ∆t ⋅ nS

(24)

Zusammenfassung Die durch den Grabprozess bedingten Anregungen des Oberbaus – insbesondere des Auslegers – führen zu horizontalen und vertikalen Schwingbewegungen, die den Grabprozess wiederum direkt beeinflussen. In der Berücksichtigung dieses Zusammenhanges setzt die Entwicklung eines ganzheitlichen Grabwiderstandsmodells an, welches zeitveränderliche Erregungs- und Dämpfungsfunktionen schafft. Sie dienen als Eingangsfunktion der MKS, welche die Kinematik und Kinetik des Schaufelradantriebes und des Oberbaus abbildet und die Antwortfunktion auf von außen eingeleitete Kräfte und Momente formuliert, welche wiederrum als Eingangsparameter des ganzheitlichen Grabkraftmodells genutzt werden. Die Ermittlung der Kraftfunktionen erfolgt dabei in Abhängigkeit der aktuellen Schneidwerkzeugund Auslegerposition und für jede einzelne Schaufel. Somit könnten erstmals ganzheitliche dynamische Simulationen in Abhängigkeit von veränderlichen Grabwiderstandsszenarien erfolgen. Basierend auf durch Messungen validierten Lastannahmen sind Betriebsfestigkeitsrechnungen des Triebstranges sowie der tragenden Struktur denkbar.

vSchwenk (23) zS

Abb. 5: Geometrische Parameter des Radauslegers und Schaufelrades

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TECHNOLOGIETRANSFER Quellenverzeichnis: [BJS88] Backhaus, E.;Jacob, K.; Sollmann, H.: Theoretische Untersuchungen des dynamischen Verhaltens von Schaufelradantrieben. In: Hebezeuge und Fördermittel 8 (1988), S. 228–36

[RUS98] Rusinski, E. I.: Untersuchung der dynamischen Belastung des Schaufelrad-antriebs eines Baggers mit Hilfe von Simulationen. In: Braunkohle - Surface Mining 50 (1998) 1, S. 15–20

[GUO00] Guoqiang, W.: Experimental Study on the Dynamic Characteristics of the Wheel Boom of the Bucket Wheel Excavator. In: Braunkohle & Other Minerals 52 (2000) 5, S. 539–42

[RC01] Rusinski, E.; Czmochowski, J.: Die Modalanalyse des Oberbaus eines Baggers vom Typ SchRs-800. In: Braunkohle & Other Minerals 53 (2001) 3, S. 319–24 [SC99] Schlecht, B.; Christianhemmers, A.: Theoretische Untersuchungen des dynamischen Verhaltens von Schaufelradantrieben. In: Braunkohle - Surface Mining 51 (1999) 1, S. 9–18

[HCS82] Härtig, H.; Ciesielski, R.; Strzodka, K.: Grundlagen für die Berechnung von Tagebauen, 3. Auflage. Leipzig 1982

[SCH65] Schulz, W.: Untersuchung der dynamischen Beanspruchung von Schaufelradbagger-Radauslegern beim Grabvorgang, Dresden, Techn. Univ., Fak. f. Maschinenw., Diss., 1965

[HL73] Hentschel, R.; Lorz, J.: Beitrag zur Theorie der Grabwiderstände. Untersuchungen am Beispiel des Schaufelradbaggers. 1973 [KD10] Kreßner, M.; Drebenstedt, C.: Analyse der zeitabhängigen Kraftfunktionen in den Messwerten des mechanischen Antriebsmomentes an Schaufelradwellen. TU Bergakademie Freiberg 2010

[WOL72] Wolkow, D. P.: Schwingungen und dynamische Beanspruchung von Schaufelradbaggern und deren Verminderung. Teil 1. In: Hebezeuge und Fördermittel 12 (1972) 6, S. 164–69

[POD77] Poderni, R.: Grundlagen der Grabkraftentstehung bei Schaufelradbaggern. In: Hebezeuge und Fördermittel 17 (1977) 2010, S. 306–08

Kontakt: Technische Universität Dresden Institut für Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion Münchner Platz 1-3 01062 Dresden, Deutschland Dipl.-Ing. Carsten Schulz | Carsten.Schulz@tu-dresden.de | www.tu-dresden.de |

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Verminderung von Georisiken durch Geomonitoring

von Prof. Dr. H.-J. KÜMPEL, Dipl.-Geol. Dr. D. BALZER & Dr. F. KÜHN Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Hannover | Deutschland

ngesichts der zunehmenden Bedeutung und auch Wahrnehmung sozio-ökonomischer Auswirkungen A von Naturkatastrophen bzw. natürlichen Schadensereignissen werden weltweit ganzheitliche Risiko-Management-Konzepte implementiert, die, geleitet vom Präventionsgedanken, einen gewissen

Paradigmenwechsel weg von der reinen Gefahrenabwehr (‚Wie können wir uns schützen?’) hin zu einer Risiko-Kultur (‚Welche Sicherheit zu welchem Preis?’) widerspiegeln. Zivilgesellschaft, politische Entscheidungsträger und die Wissenschaft stehen im Sinne eines effizienten RisikoManagements gegenüber Naturgefahren vor der Aufgabe, Risiken zu analysieren und zu bewerten, um zielorientiert Maßnahmen zur Risiko-Prävention und -Minderung als Teil der Daseinsvorsorge ergreifen zu können. Risiko-Analysen umfassen die Analyse potenzieller Gefährdungen (Bedrohungen) und die Abschätzung der Verwundbarkeit der Bevölkerung, der Infrastruktur, ökonomischer Werte etc. gegenüber einer drohenden Gefahr. Für die Analyse von Gefährdungspotenzialen exogener und endogener geodynamischer Prozesse spielen neben den konventionellen geowissenschaftlichen Methoden die boden-, flugzeug- und satelliten-gestützten Geomonitoring-Technologien eine immer zentralere Rolle. Durch die Entwicklung neuartiger Sensoren und Messsysteme können auf unterschiedlichsten Maßstabsebenen geometrische, physikalische oder stoffliche Veränderungen im Verlauf natürlicher Prozesse mit Bedrohungspotenzial permanent oder in definierten Zeitintervallen qualitativ und quantitativ erfasst werden. Dabei geht der Trend zu einer Kopplung mehrerer Einzelmethoden hin zu komplexen Geomonitoring-Systemen (Multi-Parameter-Monitoring), zu einer Vernetzung von Messinstrumenten mit digitalen Informations- und Kommunikationstechnologien sowie zu einer Integration von Geomonitoring-Informationen in raumbezogene Datenbestände unter Nutzung Geographischer Informationssysteme (GIS). Da gefährdungsspezifische GeomonitoringInformationen nahezu in Echt-Zeit verarbeitet und analysiert werden können, sind sie für den Betrieb von Multi-Parameter-Frühwarnsystemen von überragender Bedeutung. Darüber hinaus bilden Geomonitoring-Informationen die Basis für weitergehende Analysen der geogenen Gefährdung, wie zum Beispiel der regionalen Abschätzung der Seismizität oder der Ableitung modellbasierter Prognosen aufgrund eines gewachsenen Prozessverständnisses. Näher eingegangen wird auf aktuelle Beispiele aus der Arbeit der BGR mit Bezug zum Georisiko, zu geogenen Gefährdungsanalysen und zum Geomonitoring (Terrestrisches Laserscanning, Erdbeben-Monitoring, Persistent Scatterer Interferometrie).

Naturkatastrophen, natürliche und anthropogen verursachte Schadensereignisse Bevölkerungswachstum und -konzentration, steigende Ansammlung von Werten in urbanen Räumen, die Erhöhung der infrastrukturellen Verletzbarkeit und die Übernutzung natürlicher Ressourcen führen global zu einer stetig steigenden Anfälligkeit gegenüber extremen Naturereignissen. Die Anzahl der registrierten jährlichen Naturkatastrophen (Kriterien entsprechend International Disaster Database/ EM-DAT; http://www.em-dat.net/) mit nie gekannten Opferzahlen und ökonomischen Verlusten, ausgelöst durch hydrometeorologische (zum Beispiel Hurrikane,

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Starkregen-Ereignisse mit Überflutungen), aber auch durch geologische Ereignisse (Erdbeben/Tsunamis, Vulkanausbrüche, Massenbewegungen), hat sich seit den 1970er Jahren auf rund 400 Ereignisse erhöht, was eine Verdreifachung der Häufigkeit darstellt (http://www.unisdr. org/disaster-statistics/occurrence-trends-century.htm). Neben den großräumigen Naturkatastrophen wie dem Tsunami vom 26.12.2004 mit mehr als 231.000 Toten im pazifischen Raum (Abb. 1) sind es manchmal auch kleinräumige natürliche Ereignisse, die aufgrund ihrer steigenden Anzahl in der Summe hohe Schäden verursachen können. Für die lokal Betroffenen können diese Schadensereignisse in ihren Auswirkungen aber nicht minder relevant sein, da auch hieraus ein Risiko, zum Beispiel der Verlust der persönlichen Lebensgrundlagen, resultieren kann.

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Abb. 1: Beispiel für eine Naturkatastrophe: Banda Aceh/Indonesien, durch Tsunami zerstörter Küstenbereich (2004)

Abb. 2 zeigt das Beispiel einer Rutschung im Bereich der Steilküste der Insel Rügen/Ortslage Lohme vom März 2005, in deren Folge der Abriss eines in Nutzung befindlichen Diakonie-Heims im unmittelbaren Bereich der Abrisskante unausweichlich war. Abgesehen von der Analyse natürlicher Gefährdungen und daraus resultierender Risiken stehen die Geowissenschaften zunehmend vor der Herausforderung, auch anthropogen verursachte Gefahren und mögliche Risiken in interdisziplinären Ansätzen zu bewerten. Ein Beispiel sind Untersuchungen von altbergbaubedingten Senkungen oder latent tagesbruchgefährdeten Gebieten. Kenntnisse über deren Verbreitung und Senkungsraten sind für den Bestand an Liegenschaften und Infrastruktur bzw. für eine künftige effiziente Raumplanung von überragender Bedeutung (zum Beispiel Stadtentwicklung Staßfurt/Sachsen-Anhalt) (Abb. 3 und 4). Abb. 3: Bergbaubedingter Tagesbruch (1899), Staßfurt-Leopoldshall; Quelle: unbekannt

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Abb. 2: Beispiel für ein lokales geogenes Schadensereignis: Lohme, Rutschung im Bereich der Steilküste Rügens (2005)

Georisiko-Analyse und -bewertung Unabhängig vom Betrachtungsmaßstab - ob überregionale/nationale Naturkatastrophe oder lokales Schadensereignis - stehen Zivilgesellschaft, politische Entscheidungsträger und nicht zuletzt die Wissenschaft im Sinne eines effizienten Managements von Risiken gegenüber Naturgefahren vor der Aufgabe, Risiken zu analysieren und zu bewerten, um geeignete Maßnahmen zur Minderung und Prävention als Teil der Daseinsvorsorge ergreifen zu können. Folgende grundsätzlichen Fragen müssen im Kontext einer Risiko-Analyse und -Bewertung thematisiert werden (Abb. 5):

Abb. 4: Rekultivierter Tagesbruch von 1899, Staßfurt-Leopoldshall (2010); Quelle: http://www.sachsen-anhalt.de/LPSA/.

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Abb. 5: Komponenten der Analyse und Bewertung von Georisiken gegenüber Naturgefahren

Welche potenziellen Gefahren (Bedrohungen) existieren? Unabdingbare Voraussetzung der zielgerichteten Minderung von Georisiken gegenüber geogenen Gefahren ist es, die Gefahren zu identifizieren (konventionelle Methoden, Geomonitoring, s. u.) und zu beurteilen. Die Gefährdungsanalyse untersucht, welche geologischen Ereignisse mit dem Potenzial, Schaden anzurichten, mit welcher Eintrittswahrscheinlichkeit wo auftreten können (Gefährdungs- oder Bedrohungsanalyse, engl.: hazard analysis).

Wer oder was ist einer potenziellen Gefährdung ausgesetzt und welcher Schaden kann daraus entstehen? Eine zielgerichtete Analyse von Risiken gegenüber Naturgefahren erfordert weiterhin eine Abschätzung, inwieweit die sogenannten bedrohten Elemente (engl.:‚elements at risk’ wie Bevölkerung, kritische Infrastrukturen, ökonomische Werte, Umwelt etc.) gegenüber den einwirkenden geogenen Gefahren verwundbar (vulnerabel) sind, so dass die zu erwartenden Schäden prognostiziert werden können. Vulnerabilitätsanalysen setzten ein spezifisches Know-how, zum Beispiel im Bereich Soziologie, Bauingenieurwesen und Ökonomie, voraus.

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Welches Risiko resultiert aus einer potenziellen Bedrohung? Das Risiko lässt sich ausdrücken als Funktion der Eintrittswahrscheinlichkeit eines geogenen Ereignisses bestimmter Intensität und dem zu erwartenden Schadensausmaß in einem definierten Raum. In der Praxis wird diesem Ansatz z. B. durch die Bestimmung der Exposition bedrohter Menschen, der Straßenkilometer, der Anzahl der Brücken/Schulen/medizinischen Einrichtungen oder des ökonomischen Potenzials gegenüber einer oder mehreren geogenen Gefährdungen Rechnung getragen (Abb. 6). Dem Verständnis von Risiken gegenüber Naturgefahren liegt der Grundsatz inne, dass nur dann ein Risiko zu erwarten ist, wenn durch ein natürliches Ereignis potenzielle Verluste prognostiziert werden (ohne Gefährdung kein Risiko; ohne Vulnerabilität kein Risiko).

Wie ist ein potenzielles Risiko zu bewerten und welche präventiven Maßnahmen tragen zur Minderung von Risiken bei? Die Bewertung möglicher Risiken gegenüber Naturereignissen schließt Fragen wie Risiko-Akzeptanz, verbleibendes Restrisiko oder das Setzen von Prioritäten bei Existenz verschiedener Risiken ein. Dieser Abwägungsprozess erfolgt unter Berücksichtigung sozialer, politischer und juristischer Faktoren und ist nicht (allein) Aufgabe der Geowissenschaftler. Die Geowissenschaften stehen in der Verantwortung, einen

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Abb. 6: Risiko-Expositionskarte Zentralamerika (El Salvador, Honduras, Guatemala, Nicaragua): Anzahl der Menschen pro Municipio (Landkreis), die einer mittleren bis sehr hohen seismischen Gefährdung (Bodenbeschleunigung >300 gal) mit einer 10%igen Überschreitenswahrscheinlichkeit in 500 Jahren ausgesetzt sind; aus BALZER ET AL. (2010)

solchen Dialog wissensbasiert durch fachspezifische Beratung zu unterstützen. Diese besteht darin, Ergebnisse gefährdungsspezifischer Risiko-Analysen allgemeinverständlich aufzubereiten, so dass sie in eine interdisziplinäre risiko-sensitive Landnutzungsund Raumplanung überführt werden können. Letztere schließt sowohl strukturelle (zum Beispiel die Ausweisung von Restriktionsflächen) als auch nicht-strukturelle Maßnahmen politisch-administrativer Art ein (zum Beispiel Handlungsempfehlungen). Darüber hinaus gilt es spezifische Maßnahmen zu ergreifen, um für den Bedrohungsfall adäquat vorbereitet zu sein (preparedness)1. [1‚preparedness’ im Zusammenhang mit dem Naturkatastrophen-/Risiko-Management steht für alle Maßnahmen und Aktivitäten, die dann greifen, wenn ein Naturereignis eintreten sollte. Dazu zählt auch die Implementierung von Frühwarnsystemen.]

Analyse geogener Gefährdungspotenziale Für die angewandten Geowissenschaften steht die Analyse geogener Gefährdungspotenziale als intrinsischer Teil von Risiko-Analysen im Vordergrund. Seismizität (Erdbeben, einschließlich Tsunamis und Bodenverflüssigung), Vulkanismus (Aschenfall, Lahare, Lavaströme), Überflutungen, Massenbewegungen

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(Rutschungen, Schuttströme), natürliche Deformationen der Erdoberfläche (Landabsenkungen, Subrosion) sind Prozesse, die weltweit Gegenstand geogener Gefährdungsanalysen als Teil nachfolgender RisikoAbschätzungen sind. Die BGR hat diesbezüglich Arbeitsschwerpunkte im Bereich ingenieurgeologischer (Massenbewegungen, Baugrundstabilität, Landabsenkung) und seismischer Gefährdungsanalysen (probabilistisch/ deterministisch). Die Arbeiten sind überwiegend eingebettet in Projekte der Technischen Zusammenarbeit (aktuell: Indonesien, Pakistan, Zentralamerika). Neben den klassischen, konventionellen Methoden hat sich in den letzten Jahren eine Vielzahl hocheffizienter Geomonitoring-Technologien etabliert, die die Untersuchung geogener Gefährdungen grundlegend verändert hat. In vielen Fällen sind fundierte Aussagen zu komplexen Bedrohungspotenzialen erst durch die interdisziplinäre Kopplung konventioneller Methoden und Geomonitoring-Technologien möglich geworden. Ein Beispiel dafür ist die flächenhafte Abschätzung des Potenzials einer Bodenverflüssigung infolge eines Erdbebens durch ingenieurgeologische in-situ-Tests und durch die seismische Gefährdungsanalyse basierend auf dem Monitoring von Erdbeben-Ereignissen und Mikrozonierungen.

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TECHNOLOGIETRANSFER Tab. 1: Beispiele für konventionelle Analysen ingenieurgeologischer Gefährdungspotenziale

Konventionelle Methoden der Analyse geogener Gefährdungspotenziale Für nahezu alle Typen geogener Gefährdungen existiert ein breites Spektrum konventioneller geowissenschaftlicher Methoden, die entweder lokal-spezifisch oder flächenhaft die Abschätzung eines Gefährdungspotenzials direkt oder indirekt bzw. qualitativ oder quantitativ ermöglichen. Diese klassischen Methoden schließen bereits Aspekte des Monitorings ein. Tabelle 1 zeigt Beispiele ingenieurgeologischer Gefährdungspotenziale und klassische Methoden ihrer Analyse. Abb. 7: Cone Penetration Test (CPT), Bantul/Indonesien (2007)

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Ergebnisse einer konventionellen flächenhaften ingenieurgeologischen Gefährdungsanalyse können direkt für Risiko-Analysen genutzt werden. Abb. 9 zeigt beispielhaft eine Risiko-Expositionskarte für Zentralamerika. Sie berücksichtigt räumliche Informationen und stellt dar, in welchen Gebieten zu einem bestimmten Grad potenziell Massenbewegungen (Hangrutschungen) auftreten können und wie viel Kilometer an Straßen pro Municipio (Landkreis) dieser spezifischen Bedrohung ausgesetzt sind.

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Abb. 8: Liquefaction-Potenzial Index-Karte, Bantul/Indonesien (2007)

Abb. 9: Risiko-Expositionskarte Zentralamerika (El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua): Summe der StraĂ&#x;enkilometer pro Municipio (Landkreis), die in Zonen hoher bis sehr hoher SuszeptibilitĂ¤t potenziellen Hangrutschungsereignissen ausgesetzt sind; aus BALZER ET AL. (2010)

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TECHNOLOGIETRANSFER Geomonitoring-Technologien für die Analyse geogener Gefährdungspotenziale Was ist Monitoring/Geomonitoring? Nach Wikipedia (11/2011) ist Monitoring ein „... Überbegriff für alle Arten der unmittelbaren systematischen Erfassung (Protokollierung), Beobachtung oder Überwachung eines Vorgangs oder Prozesses mittels technischer Hilfsmittel oder anderer Beobachtungssysteme. Dabei ist die wiederholende Durchführung ein zentrales Element der jeweiligen Untersuchungsprogramme, um anhand von Ergebnisvergleichen Schlussfolgerungen ziehen zu können. Die Funktion des Monitorings besteht darin, bei einem beobachteten Ablauf bzw. Prozess steuernd einzugreifen, sofern dieser nicht den gewünschten Verlauf nimmt bzw. bestimmte Schwellwerte unter- bzw. überschritten sind.“ Eine derartige Erfassung, Beobachtung und Auswertung kommt zunehmend bei solchen Naturphänomenen zum Einsatz, bei denen Zustand und Veränderung Gefährdungen und mithin Risiken für Leben und Gesundheit von Personen darstellen können und bei denen Einfluss auf die Lebensgrundlagen und den Zustand der Naturraumpotenziale genommen werden kann (Tab. 2). Eine ontologische Abgrenzung zwischen ‚Monitoring’ und ‚Geomonitoring’ wird in der Literatur nicht stringent durchgehalten.

Geomonitoring-Technologien Für die Analyse von Gefährdungs- und Risikopotenzialen exogener und endogener geodynamischer Prozesse spielen neben bodengestützten flugzeug- bzw. satellitengestützte Geomonitoring-Technologien eine immer zentralere Rolle. Im Zusammenhang mit der Analyse geogener Gefahren lässt sich unter dem Begriff ‚Geomonitoring-Technologien’ eine Vielzahl ingenieurgeodätischer, vermessungstechnischer,

geotechnischer, geophysikalischer, geochemischer, optischer/photogrammetrischer bzw. fernerkundlicher und umweltspezifischer Beobachtungsmethoden bzw. -verfahren subsumieren. Durch die Entwicklung neuartiger Messgrößen-Aufnehmer/Mess-Fühler (Sensoren) bzw. Messinstrumente können auf unterschiedlichsten Maßstabsebenen geometrische, physikalische oder stoffliche Veränderungen im Verlauf natürlicher Prozesse mit Bedrohungspotenzial permanent oder in definierten Zeitintervallen qualitativ bzw. quantitativ detektiert bzw. gemessen werden. Dabei geht der Trend zu einer Kopplung verschiedenster Einzelmethoden hin zu komplexen Geomonitoring-Systemen (Multi-Parameter-Monitoring), zu einer Vernetzung von Messinstrumenten mit digitalen Informations- und Kommunikationstechnologien sowie zu einer Integration von Geomonitoring-Informationen in raumbezogene Datenbestände unter Nutzung Geographischer Informationssysteme (GIS). Durch die digitale Auswertung von Geomonitoring-Informationen werden ein verbessertes Prozessverständnis und die belastbare Ableitung modellbasierter Prognosen der zugrundeliegenden Prozesse möglich. Hinsichtlich der zumeist interdisziplinären Auswertung von Geomonitoring-Informationen kann zwischen einer direkten und einer indirekten Nutzung unterschieden werden. Durch die Möglichkeit, GeomonitoringInformationen in nahezu Echt-Zeit zu transferieren bzw. zu prozessieren, sind sie für die Implementierung komplexer Frühwarnsysteme, wie das Deutsch-Indonesische Tsunami-Frühwarnsystem, essenziell. Im Bedrohungsfall (hier: Seebeben) können unter direkter Nutzung von geophysikalischen und geodätischen MonitoringInformationen szenarienbasierte Entscheidungsgrundlagen minutenschnell bereitgestellt werden, so dass zeitnah eine Tsunami-Warnung (Prognose) ausgegeben werden kann. Das potenzielle Risiko für die exponierten Menschen kann somit signifikant gemindert werden, sofern die Warnung die Betroffenen vor dem Naturereignis Tsunami tatsächlich erreicht (‚Letzte Meile’). Die indirekte Nutzung basiert auf der permanenten Erfassung und nachfolgenden Auswertung/Interpretation von Geomonitoring-Informationen. Als Beispiel sei das

Tab. 2: Beispiele für MonitoringAnwendungsbereiche (Quelle: http://de.wikipedia. org/wiki/Monitoring)

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TECHNOLOGIETRANSFER Tab. 3: Beispiele komplexer Geomonitoring-Systeme für die Überwachung/Frühwarnung und Analyse von geogenen Gefahren

flächenhafte probabilistische Verfolgen der Seismizität eines Gebietes unter Nutzung von katalogisierten ErdbebenMonitoring-Informationen genannt (siehe unten). Tabelle 3 zeigt einige Beispiele komplexer GeomonitoringSysteme für verschiedene Typen geogener Bedrohungen.

Globale Kooperationen im Bereich Erdbeobachtung/ Monitoring Auf Grund der stetig steigenden Bedeutung, Informationen der Erdbeobachtung unter Nutzung kostenintensiver GeomonitoringTechnologien auch im Bereich Naturkatastrophen-/ Risiko-Management weltweit nutzbar zu machen, agieren heute internationale Konsortien staatlicher und nichtstaatlicher Organisationen, die neue Projekte initiieren sowie Strategien und Investments koordinieren. Abb. 10: Vulkan-Monitoring Anak Krakatau, Indonesien Abb. 11: Schematische Darstellung der Komponenten des Deutsch-Indonesischen TsunamiFrühwarnsystems (GITEWS); Quelle: http:// www.planeterde.de

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TECHNOLOGIETRANSFER Als Beispiele seien die Group on Earth Observation (GEO) unter Beteiligung von aktuell 84 Staaten und 61 weiteren Organisationen (http://www.earthobservations. org/) sowie die europäische Initiative GMES (Global Monitoring for Environment and Security) zur Schaffung einer europäischen Infrastruktur für die Erdbeobachtung (http://www.gmes.info/index.php) genannt. Darüber hinaus gibt es zahlreiche internationale und nationale Forschungsprojekte, die die Entwicklung und künftige Nutzung von Geomonitoring-Technologien im Kontext spezifischer Gefährdungs- und Risiko-Analysen zum Ziel haben, im Themenfeld Massenbewegungen beispielsweise das Projekt SLEWS (Sensor based Landslide Early Warning System; http://www.slews.de/).

Bodengestützte Geomonitoring-Technologien Bodengestützte Geomonitoring- und VermessungsVerfahren haben den Vorteil, dass sie für beliebige Punkte oder Profile im Gelände exakte Daten liefern. Unsicherheiten und Grenzen bestehen, wenn von diesen Punkt- oder Profildaten auf flächenhafte Vorgänge und Erscheinungen zu extrapolieren ist. Ferner bestehen Grenzen hinsichtlich des Einsatzes bodengebundener Überwachungsmethoden, wenn die gefährdeten Bereiche betreten werden müssen oder zu große Distanzen außerhalb der Messreichweite überwunden werden müssen. Als Beispiel bodengestützter Geomonitoring-Verfahren im Zusammenhang mit geogenen Gefährdungsanalysen seien geophysikalische Methoden (zum Beispiel seismische Stationen bzw. Netze für die Ortung und Charakterisierung von Erdbeben unter Nutzung vernetzter BreitbandSeismometer), geochemische Methoden (zum Beispiel stationäres Vulkan-Gas-Monitoring) und vermessungstechnische bzw. geodätische Methoden (Terrestrisches Laserscanning oder taktile/optische Sensoren für das Monitoring von Massenbewegungen) genannt.

Beispiel 1: Geomonitoring von Massenbewegungen unter Anwendung eines Terrestrischen Laserscannings (TLS), Insel Rügen, Bereich Wissower Klinken/Nationalpark Jasmund Mit Hilfe eines terrestrischen Laserscanners wird in Ergänzung konventioneller ingenieurgeologischer Hangstabilitäts- und Rutschungsanalysen (GÜNTHER ET AL., 2007) seit dem Jahr 2006 im Nationalpark Jasmund/ Rügen eine Langzeitbeobachtung einer Rutschung nördlich der ‚Wissower Klinken’ durchgeführt (Abb. 12 und 13). Durch Wiederholungsmessungen (2 pro Jahr) sollen Aussagen über die Erosionsanfälligkeit und Versagensmechanismen der Kreide sowie der eiszeitlichen Sedimente (Pleistozän) getroffen und Volumenbilanzierungen durchgeführt werden. Mit der Quantifizierung der Massenverlagerungen und Küstenabbrüche können Prognosen für die zukünftige landwärtige Küstenverlagerung durch natürliche Prozesse abgeleitet werden. Ziel ist es, einen Beitrag zur verbesserten Gefahrenbeurteilung in einem gegenüber Küstenabbrüchen (Kreide) und Rutschungen (Pleistozän) hoch suszeptiblen Steilküsten-Abschnitt zu leisten und dadurch das potenzielle Risiko für die NationalparkTouristen durch geeignete Maßnahmen in diesem Abschnitt zu mindern.

Nachfolgend sind einige Beispiele aus den Arbeiten der BGR mit Bezug zu Gefährdungsanalysen unter Einsatz bodengestützter Geomonitoring-Verfahren dargestellt.

Abb. 12: Pleistozäne Rutschung mit angrenzenden kretazischen Sedimenten (Wissower Klinken), Blickrichtung Nordwest

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 13: Terrestrischer Laserscanner im Randbereich der überwachten pleistozänen Rutschung, Blickrichtung Süd

Der Einsatz eines Terrestrischen Laserscannings erlaubt die hochauflösende Vermessung der pleistozänen Rutschung durch bodengestütztes rasterartiges Abtasten mit einem Laserstrahl (Messpunktgenauigkeit hier 4 mm). Dabei ermöglichen die berührungsfreie Aufnahme und die große Reichweite des Lasers (hier 1500 m bei 80% Reflektivität) auch das Erfassen schwer zugänglicher oder extrem steiler Messgebiete innerhalb des Rutschungsareals. Auf Grund von Absorption und Abschattung ist eine überlappende Aufzeichnung des Gebietes aus unterschiedlichen Blickwinkeln erforderlich. Durch das wiederholte Vermessen der Rutschung werden große Datenmengen (Punktwolken) erfasst und auf diese Weise digitale Oberflächenmodelle generiert, die den jeweiligen Ist-Zustand darstellen und für weiterführende 2D- und 3D-Auswertungen genutzt werden können. Durch vergleichende Bewertungen (Differenzenmodelle) lässt sich die interne Dynamik dieser Rutschung nach folgenden Kriterien beurteilen:

Abb. 14: Differenzmodell 1 09-2006 zu 05-2006 Abb. 15: Differenzmodell 2 05-2007 zu 09-2006

• Lokalisierung von Erosions-/Akkumulation-Teilflächen; • Quantifizierung räumlicher Veränderungen durch Erosion/ Akkumulation; • Prognose für die weitere Ausbreitung der Rutschung und deren Konsequenzen für Tourismus im Nationalpark.

Differenzmodelle dokumentieren den zeitlichen Verlauf der Oberflächenveränderungen und ermöglichen Flächenund Volumenbilanzierungen. Im Beobachtungszeitraum 2006-2007 zeigt sich beispielsweise eine westgerichtete Erweiterung der Rutschung um 181 m², wobei insgesamt 4242 m³ Sedimentmaterial abgetragen wurde (KUHN & PRÜFER, 2007; 2009) (Abb. 14 bis 16: Blickrichtung West vom Meer direkt auf die Rutschungsfläche; gelblich-grüne Bereiche repräsentieren Akkumulation, bläulich-violette Bereiche Erosion bzw. am Rutschungsfuß Abrasion).

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 16: Differenzmodell 3 10-2007 zu 05-2007

Die genannten Web-Anwendungen wurden entwickelt, um Nutzern wie etwa Lagezentren bei technischen Hilfseinrichtungen und Behörden, Katastrophenhilfsdiensten, Besucherund Informationszentren mit geowissenschaftlicher Orientierung, Veranstaltern von internationalen Reisen, Hotelketten usw. den Zugriff zu diesen Informationen zu ermöglichen. Unter Nutzung historischer sowie aktueller Informationen ab dem Jahre 800 administriert die BGR den ‚Erdbebenkatalog für Deutschland’ (frei verfügbar unter http://www.bgr.de/quakecat), der Ausgangspunkt für probabilistische Gefährdungsabschätzungen der regionalen Seismizität und Grundlage von Vorschriften zum erdbebensicheren Bauen oder für die Abschätzung des seismischen Risikos ist (liegt für ausgewählte Gebiete in Deutschland vor).

Beispiel 2: Erdbeben-Monitoring der BGR

Beispiel 3:

Als Nationales Seismologisches Datenzentrum und Mitgliedseinrichtung zur Überwachung des Kernwaffenteststopp-Abkommens werden von der BGR täglich aktuelle seismische Ereignisse in Deutschland und angrenzenden Gebieten sowie stärkere weltweit auftretende Beben digital erfasst und routinemäßig ausgewertet. Die Auswertung basiert auf seismischen Registrierungen des Deutschen Seismischen Regionalnetzes (GRSN), des Gräfenberg-Arrays (GRF), des GERES-Arrays sowie unter Einbeziehung der Registrierungen von Stationen der Landeserdbebendienste bzw. geologischen Landesämter sowie von Stationen im umliegenden Ausland.

Abschätzung des seismischen Risikos für Zentralamerika basierend auf der seismischen Gefährdungsanalyse unter Nutzung von Erdbeben-Monitoring-Informationen

Die Ergebnisse der Auswertung werden in Katalogen oder Bulletins zusammengefasst und können auf den Internet-Seiten der BGR im Erdbeben-Monitoring-System (ERMOS) bzw. unter SEIS.Online (Abb. 17) eingesehen werden. ERMOS bzw. SEIS.Online bieten dem Nutzer die Möglichkeit, sich kurze Zeit nach einem Erdbeben über dessen Lage und die Stärke in Deutschland, Europa oder weltweit zeitlich gestaffelt zu informieren. Vom Datenzentrum der BGR werden dabei die jeweils neuesten Daten bereitgestellt und die Karten sowie die Erdbebendaten aktualisiert. Neben Erdbeben der jüngeren Vergangenheit sind Informationen über die schwersten bisher bekannt gewordenen Erdbebenkatastrophen sowie über die seit 1945 durchgeführten Kernwaffentests verfügbar.

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Gemeinsam mit Partnereinrichtungen aus El Salvador, Honduras, Guatemala und Nicaragua hat die BGR im Rahmen eines Projektes der Technischen Zusammenarbeit eine Abschätzung der seismischen Risiko-Exposition für verschiedene Vulnerabilitätsparameter durchgeführt (Anzahl bedrohter Menschen, Infrastruktur/Straßen). Grundlage der Abschätzung waren historische und aktuelle regionale sowie globale Erdbeben-MonitoringInformationen der zentralamerikanischen Länder. Sie wurden genutzt, um regionale probabilistische Erdbeben-Gefährdungsabschätzungen für verschiedene Wiederkehrperioden (500, 100, 2500 Jahre) abzuleiten (BENITO ET AL., 2008) (Abb. 18). Unter Berücksichtigung der räumlichen Informationen über die seismische Bedrohung wurde die RisikoExposition für Menschen und Infrastruktur je Municipio (Landkreis) für ein spezifisches Erdbeben-Szenario (Bodenbeschleunigungen > 300 gal mit einer Überschreitenswahrscheinlichkeit von 10% in 500 Jahren) in Zentralamerika bestimmt. Danach sind in der zentralamerikanischen Region ca. 19 Mio. Menschen (~85%; ohne Honduras; vergleiche Abb. 6) und ca. 30.000 km befestigter Straßen risikogefährdet (Abb. 19).

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Abb. 17: Beispiel für eine Karte seismischer Ereignisse in Deutschland, generiert durch die Web-Anwendung Seis. Online

Flugzeug- und satellitengestützte Geomonitoring-Technologien Neben den bodengestützten Verfahren sind es insbesondere die satelliten- und flugzeuggestützten Geomonitoring-Verfahren, die substanzielle Beiträge im Rahmen geogener Gefährdungsanalysen leisten können. Ein wesentliches Merkmal fernerkundungsbasierter Verfahren ist es, Gefahrenpotenziale in frühen Entwicklungsstadien zu lokalisieren und durch wiederholte Beobachtung zeitabhängige Veränderungen, zum Beispiel von typischen Geländeindikatoren, darzustellen. Im Ergebnis können entsprechende Gegenmaßnahmen zur Minderung möglicher Risiken ergriffen werden. Die methodischen Vorteile fernerkundungsbasierter Ansätze im Kontext von Gefährdungsanalysen und Geomonitoring sind:

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• die Fähigkeit der zeitgleichen und flächenhaften Beobachtung großer Geländeabschnitte; • die Möglichkeit der Erkennung räumlicher Zusammenhänge und Prozesse auf Grund einer generalisierenden Sicht der Fernerkundungssensoren auf die Gelände¬oberfläche gegenüber bodengestützter Beobachtungen; • die Bereitstellung spezifischer Informationen durch Nutzung von elektromagnetischer Strahlung im Spektralbereich vom sichtbaren Licht, über das kurzwellige Infrarot, Thermalstrahlung bis hin zu Radarwellen; • die Möglichkeit der gefahrlosen Erkundung bruch- und senkungsgefährdeter Geländebereiche durch den berührungslosen Einsatz (KUEHN ET AL., 1999; 2004A).

Dabei ist zu berücksichtigen, dass die von Fernerkundungsverfahren genutzte kurzwellige elektromagnetische Strahlung (nm- bis cm-Wellenlängen) keine bzw. nur eine extrem geringe Eindringtiefe in den

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Abb. 18: Karte der seismischen Gefährdung (Wiederkehrperiode 500 Jahre) für die zentralamerikanischen Länder nach BENITO ET AL. (2008) aus BALZER ET AL. (2010), als Grundlage der Abschätzung der Risiko-Exposition

Abb. 19: Risiko-Expositionskarte Zentralamerikas (El Salvador, Honduras, Guatemala, Nicaragua): Kilometer Straßen pro Municipio (Landkreis), die einer mittleren bis sehr hohen seismischen Gefährdung (Bodenbeschleunigung > 300 gal) mit einer 10%igen Überschreitenswahrscheinlichkeit in 500 Jahren ausgesetzt sind; aus BALZER ET AL. (2010)

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TECHNOLOGIETRANSFER Untergrund hat. Vorgänge im geologischen Untergrund, welche zum Entstehen von Gefahrenpotenzialen an der Geländeoberfläche führen können, sind daher im Regelfall nur durch Erkennen charakteristischer Oberflächenmerkmale zu diagnostizieren, die Indikatoren für im Untergrund ablaufende Prozesse sind. In potenziell instabilem Gelände können Fernerkundungsdaten Indikatoren für weitergehende Risiko-Betrachtungen liefern (KUEHN ET AL., 2004B). So dienen • Satellitenbilder (mittlere Auflösung) zur Identifizierung und Kartierung von Lineamenten als Indikatoren für tektonische Schwächezonen sowie von großflächigen Vegetations- und Bodenfeuchte¬anomalien, die Auflockerungsprozesse im Untergrund anzeigen können; • Luftbilder und Satellitenbilder (hochauflösend) zur Identifizierung feiner Frakturen und Abrisskanten sowie kleinflächiger Vegetations- und Bodenfeuchte¬anomalien; • Airborne Laserscanning Daten zur Identifizierung sehr feiner Reliefmerkmale, die Störungen, Klüfte und Abrisskanten sowie Landabsenkungen und sonstige Auflockerungen des Untergrundes in frühen Stadien ihrer Entwicklung anzeigen können; • Radar Satellitendaten (SAR SLC Daten) zur interferometrischen Messung von Bewegungen der Geländeoberfläche mit mm-Genauigkeit zur Identifizierung von Landabsenkungen, Horizontalbewegungen und sonstigen Auflockerungen des Untergrundes.

Insbesondere durch technologische Fortschritte im Bereich der radargestützten Bewegungsmessungen in den letzten 10 Jahren ergeben sich vollkommen neue Perspektiven für das Geomonitoring. In vielen Fällen sind Bewegungen der Geländeoberfläche ein ganz natürliches Phänomen. In Verbindung mit aktivem Vulkanismus, tektonisch aktiven Zonen oder extremen Landabsenkungen können sie jedoch auf Gefahren mit hohem Risikopotenzial hinweisen.

Messung von Bewegungen der Geländeoberfläche mit sehr hoher Genauigkeit. Das Verfahren nutzt die Analyse der Phaseninformationen in den von der SAR (Synthethic Aperture Radar) - Antenne des Satelliten auf die Geländeoberfläche abgestrahlten und von dort an sogenannten stabilen Reflektoren zur Antenne des Satelliten zurückgestrahlten Radarwellen. Es erlaubt die Messung von Bodenbewegungen selbst dann, wenn deren jährliche Raten im Millimeterbereich liegen. Auf Grund des Erfordernisses stabiler Reflektoren (Metallobjekte, Gebäudeecken, etc.) arbeitet PSI vorzugsweise in urbanen Gebieten. Durch Aufstellen von Corner-Reflektoren werden auch Bewegungsmessungen in nichturbanen Gebieten möglich. Betrachtet man das sehr breite Anwendungsspektrum für satellitengestützte Messungen von Bewegungsraten mit Hilfe der PSI-Methode, so markiert diese einen Meilenstein des Geomonitorings. Die BGR hat PSI-gestütztes Monitoring unter anderem im Rahmen der Technischen Zusammenarbeit für die Millionenstadt Semarang im Norden von Zentral-Java/ Indonesien durchgeführt (KUEHN ET AL., 2010). Ziel war die Verbesserung der Informationsgrundlagen über das Ausmaß von Landabsenkungen, welche unter anderem durch die anthropogene Übernutzung von Grundwasserressourcen hervorgerufen werden (siehe auch KUEHN ET AL., 2004A). Eine direkte Folge der unkontrollierten Entnahme von Grundwasser ist hier die Austrocknung und infolgedessen Schrumpfung der in küstennahen alluvialen Sedimenten abgelagerten Tone, was die Absenkung der Landoberfläche noch verstärkt. Die Landabsenkungen verursachen ein hohes Gefährdungspotenzial in dieser Küstenstadt, verbunden mit erheblichen Risiken und Schäden für die Bevölkerung, die lokale Wirtschaft und die urbane Infrastruktur (Abb. 20 und 21). Abb. 20: Starke Landabsenkungen im Küstenbereich von Semarang/Indonesien

Beispiel 4: Gefährdungsanalyse von Landabsenkungen bei Semarang/Indonesien unter Nutzung der PersistentScatter Interferometrie (PSI) Die PSI-Methode gehört zu den modernsten satellitengestützten Verfahren der Erdbeobachtung mittels Radar und ist in der Lage, Bewegungen der Geländeoberfläche über einen Beobachtungszeitraum von wenigen Monaten bis zu mehreren Jahren zu messen (FERRETTI ET AL., 2001; MUSSON ET AL., 2004). PSI vereint den Vorteil der Fernerkundung einer gleichzeitigen Beobachtung großer Flächen mit der Fähigkeit der

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 21: Starke Landabsenkungen im Küstenbereich von Semarang/Indonesien

Zuvor wurden in Semarang Senkungsraten ausschließlich mit Nivellements an 29 Festpunkten festgestellt. Die an den einzelnen Beobachtungsstationen gemessenen Bewegungsraten sind sehr präzise, die daraus abgeleitete Karte für das gesamte betroffene Gebiet allerdings recht ungenau. Durch die Anwendung von PSI konnten Bewegungsraten für 46.912 Reflektorpunkte ermittelt werden (Abb. 22). Dazu wurden 35 SAR-Datensätze (ERS-1/2, ENVISAT ASAR), aufgenommen zwischen 2002 und 2006, ausgewertet. Die durch PSI ermittelten jährlichen Bewegungsraten liegen zwischen Bruchteilen eines Millimeters und bis zu 10 cm, teilweise auch darüber. Abbildung 22 zeigt die Verteilung der PSI-Punkte im Stadtgebiet von Semarang. Dominierend ist die annähernd von Nordwest nach Südost diagonal durch das Bild verlaufende Grenze zwischen vorwiegend stabilen vulkanischen Gesteinen im Süden (grün) und Gebieten über alluvialen Ablagerungen im Norden der

Stadt mit zum Teil erheblichen Landabsenkungen (rot). Die blauen Linien markieren das Ausmaß des Trichters der Grundwasserabsenkung mit insgesamt mehr als 20 m im Nordosten. Mit den satellitengestützten Messungen und den daraus abgeleiteten Gefahrenhinweiskarten konnte ein wesentlicher Beitrag zu einer risiko-sensitiven Stadtplanung von Semarang geleistet werden (vgl. KUEHN ET AL., 2010).

Abb. 22: Klassifizierte Bewegungsraten nach PSI über einem IKONOS-Satellitenbild (FarbCodierung: Grün: stabil; Gelb nach Rot: auf 10 cm und mehr ansteigende jährliche Senkungsraten); aus KUEHN ET AL. (2010), unter Verwendung von Material der Space Imaging LLC, ©2002, All Rights Reserved

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TECHNOLOGIETRANSFER Geomonitoring-Technologien im Kontext von Vulnerabilitäts-Analysen und Katastrophenhilfe Eine Analyse von Risiken gegenüber Naturgefahren erfordert nicht nur eine Analyse möglicher geogener Gefährdungen, sondern auch eine räumliche Abschätzung des potenziellen Schadensausmaßes im Rahmen von Vulnerabilitätsanalysen. Die zunehmende Katastrophenanfälligkeit speziell in Entwicklungsländern, bedingt durch rasant fortschreitende Urbanisierung und Bevölkerungskonzentration, verlangt ein Monitoring von Siedlungsflächen und der Landnutzung in definierten Zeitintervallen. Auch hier liefern Wiederholungsmessungen von satelliten- und flugzeuggestützten Verfahren großflächige und verlässliche Informationen. Beispiele sind: • Karten und Informationen über Landnutzung/ Landnutzungsformen/Siedlungsstrukturen und deren Veränderungen in Raum und Zeit (insbesondere auch durch anthropogene Eingriffe, zum Beispiel durch Abholzung und nachfolgende Erosion/Hanginstabilitäten), erstellt durch Klassifizierung von multispektralen Satellitenbildern; • Karten und Informationen über die Art der Bebauung urbaner Räume als wichtiger Vulnerabilitätsparameter im Schadensfall ‚Erdbeben’, generiert durch segment- und merkmalsbasierte Klassifizierungstechniken und visuelle Interpretation von hochauflösenden multispektralen Satellitenbildern; durch Auswertung von Nachtaufnahmen lassen sich zusätzlich Muster der Bewegungen von Personengruppen ableiten.

Darüber hinaus liefert die Fernerkundung mittels hochauflösender Satellitenbilder weitere spezifische Informationen, zum Beispiel Informationen zum Ausmaß von Zerstörungen nach Katastrophen wie Erdbeben, Überschwemmungen und Vulkanausbrüche (MATSUOKA & YAMAZAKI, 2006). Damit wird einerseits ein Beitrag für die unmittelbare Katastrophen-Nothilfe geleistet. Zum anderen können mittels sogenannter ‚Change Detection’Verfahren Satellitenbilder, aufgenommen vor und nach dem Ereignis, miteinander verglichen werden, um Zonierungen der Zerstörungsgrade abzuleiten. In Verbindung mit geologischen Informationen kann hierdurch eine Neubewertung von Gefahrenpotenzialen unterstützt und somit zur Abschätzung und nachfolgend zur Minderung von Risiken beigetragen werden.

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Ausblick Geomonitoring als Kombination aus Beobachtungsverfahren und Prozessmodellierung ist schon heute unverzichtbarer Bestandteil von Risikoanalysen und Risiko-‚Preparedness’-Aktivitäten gegenüber Naturgefahren im globalen, regionalen oder lokalen Maßstab. Zeitabhängige GeomonitoringInformationen werden in immer stärkerem Maße Grundlage für die Modellierung von natürlichen Prozessen mit Bedrohungspotenzial und sind somit essenziell für die Ableitung von Risiko-Mitigationsstrategien. Die sich in den letzten Jahren technologisch rasant entwickelnden boden-, flugzeug- und satellitengestützten Geomonitoring- Verfahren werden durch die fortschreitende Spezifikation der Sensoren, deren Kopplung sowie durch das automatisierte Verarbeiten von ParameterDaten weitere Anwendungsfelder im Kontext geogener Gefährdungs- bzw. Vulnerabilitätsanalysen erschließen. Diesbezüglich wird die umfassende Nutzung und Verbesserung von multi-parametrischen GeomonitoringSystemen im Bereich der regionalen und lokalen Frühwarnung im Fokus des allgemeinen Interesses stehen, zum Beispiel das Monitoring von aktiven Vulkanen, von Massenbewegungen und von Erdbeben-Zonen. Landabsenkungen können durch die stetig steigende Leistungsfähigkeit der Radar-Sensorik für große Gebiete mit hoher Präzision detektiert werden. Dies ist vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels, ggf. verbunden mit einem Meeresspiegelanstieg, vor allem für Meeresanrainerstaaten von vitaler Bedeutung. Der hohe praktische Nutzwert von GeomonitoringTechnologien im Bereich des Naturkatastrophen-RisikoManagements steht außer Zweifel. Es ist zu wünschen, dass die Politik die interdisziplinäre Vorlaufforschung und Entwicklung dieser Technologien auch künftig umfassend fördert.

Literatur BALZER, D., JÄGER, S. & D. KUHN (2010): Guidebook for Assessing Risk Exposure to Natural Hazards in Central America - El Salvador, Guatemala, Honduras, and Nicaragua. – Project of Technical Cooperation ‘Mitigation of Georisks in Central America’: 121 pages; 26 figures; 44 tables; 35 maps; San Salvador, Guatemala-City, Tegucigalpa, Managua, Hannover.

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TECHNOLOGIETRANSFER BENITO, M. B., MOLINA, E., MARROQUÍN, G., ESCOBAR, J. J., TALAVERA, E., ROJAS, W., CLIMENT, A., CAMACHO ASTIGARRABIA, E. & C. LINDHOLM (2008): Evaluación de la amenaza sísmica en Centroamérica. – In: CEPREDENAC Informe, Madrid. BULMER, M. H. & T. FARQUHAR (2010): Design and installation of a Prototype Geohazard Monitoring System near Machu Picchu, Peru. – In: Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 10, p. 2031-2038. EMERGENCY DATABASE (EM-DAT) (2010): http://www. emdat.be/. FERRETTI, A., PRATI, C. & F. ROCCA (2001): Permanent Scatterers in SAR Interferometry. ¬ In: IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, v. 39, pp. 8–20. GÜNTHER, A., THIEL, C., LANGE, C., SCHÜTZE, K., KUHN, D., OBST, K. & D. BALZER (2007): Integrated slope stability and sliding susceptibility assessment of the Jasmund cliff area (Rügen Island, Germany) – In: Geophysical Research Abstracts European Geosciences Union General Assembly 2007; Vienna. KUEHN, F., TREMBICH, G. & B. HOERIG (1999): Satellite and Airborne Remote Sensing to Detect Hazards Caused by Underground Mining. – In: Proceedings of the 13th International Conference on Applied Geologic Remote Sensing, Vol. II, p. 57-64, 1-3 March 1999; Vancouver, Canada. KUEHN, F., HOERIG, B. & D. BUDZIAK (2004A): Detecting Unstable Ground by Multisensor Remote Sensing. – In: Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformation, No. 2, 101-109; Stuttgart (Schweizerbart). KUEHN, F., MARGANE, A., TATONG, T. & T. WEVER (2004B): InSAR-based land subsidence map for Bangkok, Thailand. – In: Z. angew. Geol., 1:74–81; Berlin/Hannover. KUEHN, F., HOTH, P., STARK, M., BURREN, R. & J. HOLE (2009): Experience with Satellite Radar for Gas Storage Monitoring. – In: Erdöl Erdgas Kohle, Vol. 125, 11. KUEHN, F., ALBIOL, D., COOKSLEY, G., DURO, J., GRANDA, J., HAAS, S., HOFFMANN-ROTHE, A. & D. MURDOHARDONO (2010): Detection of land subsidence in Semarang, Indonesia, using stable points network (SPN) technique. – In: Environ. Earth Sci., 60:909-921, DOI 10.1007/s12665-0090227-x. KUHN, D. & S. PRÜFER (2007): Anwendung des terrestrischen Laserscanners im Landslide Monitoring. ¬¬– In: 16. Tagung für Ingenieurgeologie, Bochum (Tagungsband), S. 261-264. KUHN, D. & S. PRÜFER (2009): Langzeitbeobachtung einer Steilküstenrutschung mit Terrestrischem Laserscanning. – In: 17. Tagung für Ingenieurgeologie, Zittau (Tagungsband), S.117-119. MATSUOKA, M. & F. YAMAZAKI (2006): Damage Survey and Mapping of the 2006 Central Java Earthquake with enhanced use satellite images and GPS. – In: Proceedings 4th International Workshop on Remote Sensing for PostDisaster Response, Sept 25-6 2006, Cambridge, UK.

Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel studierte von 1971 bis 1977 an den Universitäten Freiburg und Kiel Mathematik und Geophysik. Promotion und Habilitation folgten 1982 und 1989 in Kiel. Von 1991 bis 2001 war er Universitätsprofessor für Angewandte Geophysik an der Universität Bonn, von 2001 bis 2007 Direktor des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik in Hannover und Professor an der TU Clausthal, später an der Universität Hannover. Seit 2007 ist er Präsident der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe.

Dipl.-Geol. Dr. Dirk Balzer Dipl.-Geol. Dr. Dirk Balzer studierte von 1984 – 1989 an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Geologie. Nach der Promotion am dortigen Lehrstuhl für Petrologie arbeitet er seit 1991 bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Berlin und Hannover mit Schwerpunkt Salzgeologie/ Subrosion. Seit 2004 leitet er Referate/Arbeitsbereiche im Aufgabenkreis ingenieurgeologische Gefährdungsanalysen und Georisiko-Abschätzungen gegenüber geologischen Gefahren im Rahmen der Entwicklungszusammenarbeit (Zentralasien, Südostasien, Zentralamerika).

Dr. Friedrich Kühn Dr. Friedrich Kühn studierte von 1968 bis 1972 an der Bergakademie Freiberg Geophysik. Nach Diplom 1972 und Promotion 1975 am Institut für Angewandte Geophysik der Bergakademie Freiberg arbeitete er bis 1977 im Fachbereich Marine Geologie sowie von 1978 bis 1989 in der Abteilung Fernerkundung des Zentralen Geologischen Instituts Berlin. Seit 1990 ist er bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Berlin und Hannover beschäftigt und leitet dort seit 2003 das Referat bzw. den Arbeitsbereich Fernerkundung.

Kontakt: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Stilleweg 2, 30655 Hannover | www.bgr.bund.de |

MUSSON, R.M.W., HAYNES, M. & A. FERRETTI (2004): Space-based Tectonic Modelling in Subduction Areas Using PSInSAR. – In: Seismological Research Letters, 75, 5, 598–606.

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TECHNOLOGIETRANSFER von Prof. Dr. Kurosch Thuro, Dr. John Singer & M.Sc. Judith Festl Technische Universität München, Lehrstuhl für Ingenieurgeologie München | Deutschland

Integriertes Hangmonitoring mithilfe eines Geosensornetzwerks

Rahmen des Projekts alpEWAS (= alpine Early Warning System) wurde in den Jahren 2007–2010 ein Idreimökonomisches 3D Überwachungs- und Frühwarnsystem für Hangbewegungen entwickelt, welches auf kostengünstigen, innovativen und kontinuierlich arbeitenden Messsystemen für die Überwachung

von Deformationen an der Oberfläche und im Untergrund basiert: Time Domain Reflectometry (TDR), reflektorlose Video-Tachymetrie (VTPS) und ein preiswertes Global Navigation Satellite System (GNSS). Diese Messsysteme werden zusammen mit anderen, die typische Triggermechanismen wie z.B. Niederschlag überwachen, in ein Geo-sensornetzwerk integriert, das über eine Web Interface einen Fernzugriff auf alle anfallenden Daten nahezu in Echtzeit ermöglicht. Das alpEWAS System wurde in einer Felderprobung im Bereich der Aggenalm-Hangbewegung (Bayerische Alpen nahe Bayrischzell) installiert und ist seit 2 Jahren kontinuierlich in Betrieb. In diesem Zeitraum wurden, von kleinen Störungen abgesehen, die Messungen zuverlässig durchgeführt und die entsprechenden Daten erfasst. Einige Zeitreihen dieser Messergebnisse werden in vorliegendem Paper kurz vorgestellt.

Beschreibung des Projekts alpEWAS Das Verbundprojekt alpEWAS – Entwicklung und Erprobung eines integrativen 3D-Frühwarnsystems für alpine instabile Hänge – hat zum Ziel, ebenso innovative, leistungsfähige wie wirtschaftliche Messtechnologien zu einem Geosensornetz für Überwachungsaufgaben bei Rutschhängen zu integrieren. Das Projekt wurde im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprogramms Geotechnologien des Bundesministeriums für Bildung und Forschung in Deutschland gefördert. Die auch während der Laufzeit des Projekts in den Alpen und weltweit aufgetretenen Ereignisse bestätigen die Notwendigkeit, die Überwachung von Rutschhängen leistungsfähig und kosteneffektiv zu gestalten, um auch solche Areale permanent beobachten zu können, wo dies prinzipiell zwar zu fordern ist, aber aus Kostenerwägungen bisher unterbleibt bzw. nur eingeschränkt, z. B. durch sporadische Messungen, erfolgt. Mit der Option eines jederzeit möglichen Fernzugriffs auf das Frühwarnsystem wird ein Entscheidungsträger sodann in die Lage versetzt, alle Informationen seines Zuständigkeitsbereiches zentral zur Verfügung zu haben und in Situationen, in denen durch beispielsweise ein Starkregenereignis viele Rutschhänge zur gleichen Zeit bewertet werden müssen, die Gesamtübersicht zu wahren. Gegenstand des Verbundprojekts ist die Erprobung und Weiterentwicklung von drei Messtechniken (Abb. 1) • Time Domain Reflectometry (TDR)

sowie deren Zusammenwirken als Frühwarnsystem und ihrer integrierten Auswertung. Das Verbundprojekt alpEWAS, (Beschreibung siehe auch THURO et al. (2009), SINGER et al. (2009c), www. alpEWAS.de) definiert sich über 5 Projektphasen: 1. Auswahl und Untersuchung eines Projektstandortes 2. Design und Installation des Frühwarnsystems 3. Lernphase des Frühwarnsystems 4. Probephase des Frühwarnsystems 5. Automatisierung und Optimierung des Frühwarnsystems

Im Gebiet Sudelfeld wurde – in enger Abstimmung mit dem Bayerischen Landesamt für Umwelt – mit der Rutschung Aggenalm ein Projektstandort ausgewählt, der sehr gute Voraussetzungen zur Erprobung neuer Messtechniken im Feldbetrieb unter alpinen Bedingungen bietet. Wie sich zeigte, liegen die gegenwärtigen Bewegungsraten mit ca. 1 cm/a unter den zu Projektbeginn erwarteten Beträgen, so dass hiervon zwar die Festsetzung von Schwellwerten kritischer Bewegungen betroffen ist (Projektphasen 2 und 3), letztlich aber ein Testgebiet vorliegt, wo die Untersuchung neuer Messtechniken ohne größeres Gefährdungspotenzial möglich ist. Im Projekt wurden Software-Applikationen zur SensorAnsteuerung, dem Datenmanagement, der komplexen Datenaufbereitung und zur integrativen Datenauswertung entwickelt. Die Überwachung der Aggenalm wird nach Ablauf des Verbundprojekts von den beteiligten Instituten weitergeführt.

• Reflektorlose Video-Tachymetrie (VTPS) • Low-Cost GNSS Sensorik (Low-Cost GNSS)

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Abb. 1: Schematische Darstellung des auf der Aggenalm-Hangbewegung installierten Geo-Sensornetzwerks “alpEWAS”

Eine geologische Übersicht liefern SINGER et al. (2009c), das Geosensornetzwerk ist in THURO et al. (2010) näher erläutert. Nachfolgend wird in Ergänzung zu vorgenannten Publikationen über die drei Messtechniken und die jeweils erzielten Ergebnisse sowie die Zusammenführung und Auswertung der Daten berichtet.

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Untersuchte Messtechniken Time Domain Reflectometry (TDR) Die unterschiedlichsten Parameter – der verwendete Kabeltyp (Mess- und Zuleitungskabel) und die Zusammensetzung des Injektionsmaterials (Zementsorte, Bentonit, Zementadditive) – haben einen entscheidenden Einfluss auf die Quantifizierung von TDR

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TECHNOLOGIETRANSFER Deformationsmessungen im Untergrund. Diese wurden in einem umfangreichen Laborprogramm in Form von Kalibrierungsversuchen getestet (SINGER et al. 2009b, SINGER et al. 2010, SINGER 2010). Sämtliche Ergebnisse der verschiedenen Laboruntersuchungen zusammen mit Erfahrungen von Feldeinsätzen des TDR Messsystems sind in ein Installationshandbuch eingeflossen, in dem für verschiedene geologische Gegebenheiten bzw. für typische Hangbewegungsmechanismen und Geschwindigkeiten ein standardisierter Installationsvorschlag als Kombination aus Kabeltyp und Injektionsmittelzusammensetzung vorgeschlagen wird. Neben der Ausarbeitung und Vervollständigung des Installationshandbuches sind auch Arbeiten bzw. weitere Verfeinerungen an der TDR Deformationsanalyse Software durchgeführt worden. Das an der Hangbewegung Aggenalm installierte TDR Messsystem ist seit November 2008 (Installationsbeginn und Inbetriebnahme September 2008) im Dauerbetrieb und führt Messungen im Stundentakt durch. Das TDR System zeigt sich insgesamt betrachtet als ein zuverlässiges Messsystem. Über den gesamten Zeitraum seit Inbetriebnahme (18 Monate) betrachtet, summiert sich der Datenverlust bedingt durch einzelne Stromausfälle und zu spät erfolgte Datenabfragen (voller Datenspeicher vor Beginn der vollautomatischen Datenabfrage) auf weniger als 18 % der geplanten Messungen. Betrachtet man nur den Zeitraum seit Beginn der vollautomatischen Datenakquise, so beläuft sich der Datenverlust auf etwa 10 %. Der Hauptanteil entfällt hier allerdings auf eine längerfristige Störung im Januar 2010. Es ist anzunehmen, dass in Zukunft durch die automatische Datenabfrage, Datenspeicherung und die entwickelte Status Monitor Software eine noch höhere Verlässlichkeit erreicht werden kann, so wie es die Monate Februar bis April 2010 gezeigt haben. Im Feldeinsatz an der Aggenalm hat sich gezeigt, dass die meisten Leitungen (Zuleitungs- und Messkabel, Konnektoren; meist unterirdisch verlegt) sich gegenüber den Witterungseinflüssen, auch im Winter, als stabil bewiesen haben.

Reflexionskoeffizienten – Tiefen-Kurven an der unteren Lampl-Alm (KB1), dargestellt als Zeitreihen bezogen auf die Nullmessung im Oktober 2008 sowie die Ergebnisse der Inklinometermessungen. Bei der TDR Zeitreihe sind noch keine messbaren Deformationen sichtbar, der Reflexionskoeffizient ändert sich über den gesamten dargestellten Zeitraum nicht, nur das leichte, charakteristische Rauschen ist zu erkennen. Die Inklinometermessungen zeigen nur geringe Bewegungen (max. 1-2 mm bei KB1) an. Die Differenz zwischen den Inklinometerbeobachtungen und den festgestellten Bewegungen aus den GNSS-Beobachtungen resultiert aus den techn. Problemen bei der Erstellung von KB1; mit einer Tiefe von 24,5 m wurde die vermutete Gleitschicht nicht erreicht. Das Nichtansprechen des TDR-Systems in der parallel verlaufenden, tiefer abgeteuften Bohrung liegt an den bisher zu geringen Deformationsbeträgen, um die Zementeinbettung der Koaxialkabel zu brechen – eine Grundvoraussetzung für die TDR-Deformationsanalyse.

Abb. 2: Zeitreihendarstellung der Inklinometermessungen (an der KB1 (untere Lampl-Alm). Bei den Inklinometermessungen sieht man im Vergleich zur Nullmessung nur sehr geringe, nicht signifikante Abweichungen, max. 1 - 2 mm.

Bislang konnten keine signifikanten Deformationen mit dem TDR-System im Feldeinsatz an der Aggenalm gemessen werden, so dass die entwickelte Signal- und Deformationsanalyse bisher nur bei der Auswertung von Laborversuchen zum Einsatz kam und getestet werden konnte. Abb. 2 zeigt beispielhaft für die an der Aggenalm installierten TDR Messknoten die

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 2: Zeitreihendarstellung der TDR-Messungen an der KB1 (untere Lampl-Alm). Ebenso zeigen sich über einen Zeitraum von etwa 70 Wochen bei den TDR Messungen keine Änderungen im Reflexionskoeffizienten

Reflektorlose Video-Tachymetrie (VTPS) Im Rahmen des Projekts alpEWAS bestand das Ziel, mit einem innovativen, zu Projektbeginn für die Deformationsmessung noch weitgehend ungenutzten Instrumententyp erste praktische Erfahrungen im Feldeinsatz zu sammeln; einem Videotachymeter (VTPS – Video-Tachymetrisches Positionierungs-System). Gegenwärtig befindet sich mit der Topcon Imaging Station nur ein Instrument auf dem Markt, dessen Videofunktionalität die prinzipiellen Voraussetzungen für die notwendigen Genauigkeiten liefert (TOPCON POSITIONING SYSTEMS, INC. 2008). Die ebenfalls mit einer Videokamera ausgerüstete Trimble Spatial Station VX ist dafür – aufgrund der zu geringen Auflösung und der Fokussierung – nur mit deutlichen Abstrichen geeignet (TRIMBLE NAVIGATION LIMITED 2010). Bei beiden Instrumenten ist eine wissenschaftliche Nutzung aufgrund mangelnder externer Anbindungsmöglichkeiten der integrierten Videokamera gegenwärtig nicht möglich. Eine externe Ansteuerung bietet bisher allein ein Prototyp der Firma Leica Geosystems, der in einer Kleinserie von fünf Stück gefertigt wurde. Es besteht aus einem zur IATS2 (Image Assisted Total Station) modifizierten Tachymeter der TPS1200-Reihe und erlaubt vollen Zugriff auf sämtliche Subsysteme (LEICA GEOSYSTEMS AG 2007). Unterschiedliche baubedingte Einschränkungen, insbesondere hinsichtlich der praktischen Handhabung, müssen im derzeitigen Prototypenstatus noch hingenommen werden und sind für eine spätere Marktreife vom Hersteller zu beseitigen. Dazu gehören u. a. die Bündelung der provisorischen Kabelführung und das vollständige Austarieren des geänderten Fernrohrlayouts. Der Prototyp ist u. a. in WASMEIER (2009b) sowie,

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zusammen mit seiner umfangreichen und aufwendigen Kalibrierung, in WASMEIER (2009a) beschrieben. Dort sind die erreichbaren Genauigkeiten näher untersucht, die im Feldeinsatz im Durchschnitt bei σ < 1 mgon, im Einzelfall jedoch auch bei σ> 2 mgon liegen. Unter Laborbedingungen konnte ein reproduzierbares Genauigkeitspotenzial von < 0,15 mgon nachgewiesen werden. An der Aggenalm wurde das Verfahren benutzt, um mittels polarer Messungen von einem zentralen Punkt aus über den Hang verteilte Objektpunkte in mehreren Messepochen zu erfassen und auf Verschiebungen zu prüfen. Der Ansatz ist damit zunächst einem herkömmlichen Aufbau einer permanenten bzw. epochenweisen tachymetrischen Überwachungsmessung ohne Netzbildung identisch. Da ausschließlich natürliche Objektpunkte genutzt werden sollten, sind auf Grund der Exposition des Hangs sowie der langen Schneelage im Sudelfeld keine dauerhaften periodischen Messungen möglich. Insbesondere müssen während der Winter lange Unterbrechungen in Kauf genommen werden, da die Kamera des Instruments bei Temperaturen unter null Grad Celsius nicht einsetzbar ist. In Abb. 3 sind die Messstellen im Testgebiet Aggenalm zu sehen. Eingezeichnet sind die Deformationsvektoren für GNSS und VTPS im Zeitraum Herbst 2008 – Herbst 2009. Tachymeter-Zielpunkte ohne Bewegungsvektor sind wegen einzelnen Messausfällen nicht in allen Epochen messbar. Sie betragen für die VTPS-Komponente zwischen 3 und 12 mm, welche auf Grund der notwendigen Anbindung des am Hang befindlichen Messpfeilers über teilweise weit entfernte Festpunkte im Stabilbereich zwar nicht als signifikant gelten können, hinsichtlich ihrer Orientierung und im Vergleich mit den GNSS-Ergebnissen jedoch plausibel erscheinen.

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 3: Messstellen im Testgebiet Aggenalm. Eingezeichnet sind die Deformationsvektoren für GNSS und VTPS im Zeitraum Herbst 2008 – Herbst 2009. Tachymeter-Zielpunkte ohne Bewegungsvektor sind wegen einzelnen Messausfällen nicht in allen Epochen messbar

Der Vorteil der Videotachymetrie gegenüber herkömmlichen, bewährten Messverfahren liegt in der Variabilität der möglichen Zielstrukturen, die sowohl künstlicher (Zielzeichen) als auch natürlicher Art sein können. Dabei ist je nach Zieltypus eine mehr oder weniger komplexe Algorithmik notwendig, die in der Regel speziell für den Anwendungs-Einzelfall erstellt bzw. angepasst werden muss. Grundsätzlich kann man hier auf einen reichen Fundus an Operatoren und Vorgehensweisen der digitalen sowie der industriellen Bildverarbeitung zurückgreifen. Den prinzipiellen Ablauf der Zielpunktmessung mit VTPS zeigt Abbildung 3. An der Aggenalm wurden dazu Felsen an der Oberfläche als Zielobjekte verwendet; für Monitoringaufgaben im Feldeinsatz sind aber auch Geländeabrisskanten, Gebäude(teile) u. ä. denkbar. Als Messprinzip kommt ein kantenbasiertes Matching auf Basis einer während der Installation durchgeführten Lernphase zur Anwendung. Für flächenhafte Deformationen bieten sich daneben auch noch andere Verfahren an, die z. B. mit denselben Prototypen an der TU Wien mit Erfolg evaluiert werden (vgl. REITERER et al. 2010). Weitere Anwendungsmöglichkeiten finden sich u. a. in THURO et al. (2010). Für jede bildbasierte Auswertung ist die Komplexität der Algorithmik und damit letztlich die Zuverlässigkeit kritisch zu hinterfragen. Gerade in der industriellen Bildmesstechnik werden standardmäßig Beleuchtungsund andere Umgebungsparameter so eingerichtet, dass ideale Messbedingungen geschaffen werden. Dies ist für die Videotachymetrie nicht gegeben, so dass Zuverlässigkeitsquoten von über 90 % für Feldanwendungen gegenwärtig nicht oder nur in Ausnahmefällen möglich sind. Auch im Projekt alpEWAS musste daher das Ziel einer autonomen videotachymetrischen Messung zugunsten

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einer semiautomatischen, aufgegeben werden.

überwachten

Messung

Abb. 4 zeigt ein Ablaufschema einer Zielpunktdetektion. Messbilder werden zuerst homogenisiert, um anschließend einheitlichen Operatoren die Ableitung von Merkmalen und Objekten zu ermöglichen. Die Zielerkennung selbst geschieht in der Regel über Beschreibungsregeln (geometrisch, topologisch und/oder radiometrisch) oder Matching-Algorithmen. Die Auswertung mehrerer Folgebilder erzeugt eine zeitliche Integration der normalverteilten Messabweichungen im Bild und erhöht damit die Genauigkeit. Der erstmals in der geodätischen Messpraxis eingesetzte Videotachymeter hat sich zur Bestimmung von Deformationen nicht-signalisierter Objekte vor allem unter kontrollierbaren Messbedingungen, d.h. beim Einsatz in geschlossenen Räumen, bewährt. Im Feldeinsatz wurden bei den operativen Messungen im Rahmen des Projekts merkliche Einschränkungen, vor allem in Hinsicht auf Refraktionseffekte und chaotische atmosphärische Turbulenzen, deutlich. Diese Einflüsse betreffen zwar auch jede Form einer herkömmlichen tachymetrischen Punktanzielung, sind jedoch bei der relativ zeitintensiven Auswertung von videotachymetrischen Bildern und den oftmals sensibel parametrisierten Detektionsalgorithmen besonders kritisch. Weiterführende Entwicklungen in diesem Anwendungsfeld müssen und werden daher dreigeteilt stattfinden, wobei die jeweiligen Ergebnisse auch als Input für die jeweils anderen Zweige dienen:

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Abb. 4: Ablaufschema einer Zielpunktdetektion

Verbesserung der Hardware, um den PrototypenStatus zu überwinden. Dies ist vor allem eine Aufgabe der Gerätehersteller, die sich jedoch vorrangig an wirtschaftlichen Faktoren orientiert. Es ist daher Aufgabe der Forschung, geeignete Anwendungsbereiche aufzuzeigen und Vorteile und mögliche Schwächen zu evaluieren.

Weiterentwicklung geeigneter Algorithmik. Die Zuverlässigkeit und Einsatzbreite von Algorithmen ist zu steigern bzw. speziell auf die Aufgabenstellung der Videotachymetrie anzupassen. Dazu sind ebenfalls weitere Einsatzgebiete zu erschließen und in Pilotprojekten zu bearbeiten. Ein Beispiel hierfür könnte die videotachymetrische Schwingungsmessung sein.

Modellierung atmosphärischer Einflüsse. Das Hauptproblem der Beeinträchtigung von videotachymetrischen Messungen, Refraktion und Luftflimmern, ist speziell im Hinblick auf die innovative Geräteklasse neu zu untersuchen und, sofern möglich, durch empirische oder modellhafte Korrekturen zu mindern. Ein entsprechendes Forschungsvorhaben ist in Planung.

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Low-Cost Global Navigation Satellite System (LC GNSS) Nach erfolgreichem Start und Verlauf des Testbetriebs der Low-Cost GNSS Überwachungskomponente an der Aggenalm in den Projektphasen 3 und 4 (vgl. THURO et al. (2009); dort weitere Details) konzentrierten sich die Tätigkeiten in Projektphase 5 auf die Weiterentwicklung der Softwarekomponente. Das Kernstück bildet die modular aufgebaute, auf der graphischen Programmiersprache LabView®, National Instruments, basiernde Central Control Application (CCA). Alle Schritte von der Systemintialisierung, Datenaufzeichnung, Prozessierung bis hin zur Weiterverarbeitung bzw. Weiterleitung der Ergebnisse nach einer ersten Qualitätskontrolle werden von der CCA gesteuert (Abb. 5). Mittels drahtloser Datenübertragung werden die Rohdaten aller GNSS Knoten im Geosensornetzwerk an einer zentralen Stelle gesammelt und echtzeitnah ausgewertet. Die gewonnen Informationen der GNSS Knoten (Koordinaten, Qualitätskenngrößen, Statusinformationen) stehen zeitnah in einer MySQLDatenbank zur integrativen Auswertung zur Verfügung. Das entwickelte Messsystem mit technischen Details ist u. a. in GLABSCH et al. (2010b) und GLABSCH et al. (2010a) detailliert beschrieben.

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 5: Workflow der Central Control Application (GLABSCH et al. 2010a)

entsprechende Statistik zur Verfügbarkeit aus einer Referenzanwendung am Hornbergl bei Reutte/Tirol (GLABSCH et al. 2009) zeigt, dass hier unter noch schwierigeren Bedingungen eine Verfügbarkeit des GNSS Systems von ca. 97 % (Mai 2009 – April 2010) erreicht werden konnte. Sämtliche Schritte im Workflow (Abb. 5) von der Initialierung und Konfiguration (1) über die kontinuierliche Datenaufzeichnung (2) und die parallel erfolgende Near Real Time Processierung (3) bis hin zur Weiterleitung der Ergebnisse (4) werden von der modular strukturierten Softwarekomponente gesteuert. Mit dem aktuellen Stand der im Projekt entwickelten Software ist ein kontinuierlicher, robust laufender Betrieb der GNSS Monitoringkomponente realisiert. Die gegenwärtig noch auftretenden Schwierigkeiten sind überwiegend hardwaretechnischer Art, insbesondere bei der autarken Stromversorgung. Der sichere GNSS Systembetrieb stellt insbesondere im alpinen Winter (teilweises Einschneien der Antennen und Solarpanels über Tage und Wochen) eine Herausforderung dar. Die Ursachen der längerfristigen Ausfälle waren beispielsweise im Winter 2009/2010 eine Fehlfunktion des Ladereglers bei nur geringer Nachladung durch das Solarpanel, was zu Schäden an den Pufferbatterien und wiederholten Stromausfällen führte. Die Laderegler wurden daher durch ein Modell eines anderen Herstellers ersetzt, so dass diese Fehlfunktion nunmehr beseitigt ist. Derzeit ist die Softwarekomponente nur in der LabView-Entwicklungsumgebung lauffähig. Ein automatisierter Neustart des Systems nach unkontrolliertem Herunterfahren bei wieder intakter Stromversorgung ist daher nicht ohne manuellen Eingriff möglich. Im Rahmen der weiteren Arbeiten soll auch dieser Nachteil behoben werden. Ein Kabelbruch in der Verbindung zur GNSSAntenne bei Knoten 3 trat im Dezember 2009 auf, wobei eine umgehende Reparatur auf Grund der Bedingungen in den Wintermonaten nicht möglich war. Eine

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Die Ergebnisse der kontinuierlichen Datenaufzeichnung der GNSS Sensorknoten im Rutschbereich der Aggenalm zeigt Abb. 6. Dargestellt sind jeweils die Lagekomponenten (Rechtswert Y, Hochwert X, wobei die Hangrichtung nahezu dem Rechtswert entspricht) für den Zeitraum Februar 2009 – April 2010 als gleitende Mittelwerte über 24 Werte (Knoten 2 und 3) bzw. 48 Werte (Knoten 1). Bei einem gewählten Akquirierungsintervall der Trägerphasen von 15 Minuten entspricht dies einer Filterlänge von 6 bzw. 12 Stunden. Trotz der beschriebenen technischen Probleme und den daraus resultierenden Datenlücken, konnten die längerfristigen Bewegungen der drei Sensorknoten sehr gut erfasst werden. Wie die Zeitreihen insbesondere der Knoten 2 und 3 zeigen, tritt während des Frühjahres (Schneeschmelze) eine Beschleunigungsphase auf. Mutmaßlich bedingt durch die geringe Schneebedeckung des Hanges im Frühjahr 2010 (C) ist kein so deutlicher Anstieg wie im Frühjahr 2009 (A) zu erkennen. Die Auswirkungen eines Starkregenereignisses im Juni 2009 (B) sind ebenfalls zu sehen. Ein vergrößerter Ausschnitt für den Zeitraum 15.03.15.08.2009 zeigt exemplarisch für den Sensorknoten 2 die Auswirkungen der Phase der Schneeschmelze (-A-) und die Phase intensiver Niederschläge im Juni 2009 (-B-) (Abb. 7). Das wesentliche Ziel hierzu war die Entwicklung und Erprobung einer allwetterfähigen Low-Cost GNSS Überwachungskomponente zur kontinuierlichen Erfassung von Bewegungen im Subzentimeterbereich als Beitrag zu einem integrativen Monitoringsystem zur Hangüberwachung. Das System konnte auf Basis von Standardkomponenten für die Sensorik,

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Abb. 6: Knoten 1 – 3, Lagekomponente Febuar 2009 bis April 2010, gleitender Mittelwert (Knoten 1 - 12 h, Knoten 2 und 3 - 6 h)

Abb. 7: Knoten 2, Lagekomponente im Zeitraum 15.03.-15.08.10, gleitender Mittelwert (12 h)

die Stromversorgung und die Kommunikation im Prototypenstadium erfolgreich an der Aggenalm getestet werden. In der derzeitigen Konfiguration erfordert ein kompletter GNSS Sensorknoten eine Investition von ca. € 3000. Die entwickelte Softwarekomponente (CCA) ermöglicht einen zuverlässigen Systembetrieb. Wenn auch die soweit erreichten Genauigkeiten bei Filterlängen von ca. 6 h bereits Bewertungen des längerfristigen Bewegungsverhaltens auch bei nur kleinen Veränderungen erlauben, ist das Potenzial zur Nutzung einfacher

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Navigationsempfänger bei Überwachungen noch nicht ausgeschöpft. Für eine verbesserte Frühwarnung ist eine (deutliche) Verkürzung der Filterlängen anzustreben. Insgesamt ist es gelungen, die Nutzung von Low-Cost GNSS Sensorik soweit zu untersuchen und zu entwickeln, dass nunmehr mit einer Einführung dieser Messtechnik in die Praxis begonnen werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass mit dem Ansatz Überwachungen möglich sind, die in der Praxis bisher über Präzisionstachymetrie oder nur mit geodätischen High-End Empfängern bearbeitet worden sind.

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TECHNOLOGIETRANSFER Datenmanagement und integrative Datenanalyse Datenmanagement Mit dem alpEWAS Control Softwarepaket (Abb. 8) wurde ein modular aufgebautes Softwarepaket entwickelt, dessen Funktionsumfang das gesamte Datenmanagement im Projekt steuert. Das flexible Layout ermöglicht eine optimale Anpassung des Programms mit seinen Teilkomponenten auf das jeweilig zugrunde liegende Messsystem.

Abb. 8: alpEWAS Control, Management und Datenanalyse Software

Eine zentrale Komponente stellt die Open Source MySQL-Datenbank dar. Das Bindeglied zwischen dem Geosensornetzwerk, respektive den im Feld installierten Sensoren und der Datenbank, bilden die sogenannten Sensor-Plugins. Neben der Sensoransteuerung, der Statusüberwachung und dem Auslesen der rohen Messwerte sowie dem Transport der Information über die entsprechende Kommunikationsschiene erfolgt je nach Art der Sensoren eine erste Auswertung, damit neben den Rohdaten (raw data), auch zeitnah verwertbare Informationen (1st level results) in der Datenbank für die anschließende integrative Analyse zur Verfügung stehen. Verschiedene Möglichkeiten der Statusüberwachung geben permanent Rückmeldung über den Systemzustand. Bei Erreichen kritischer Parameter oder bei Ausfällen einzelner Programme oder Sensoren wird der Systemadministrator automatisiert informiert, wodurch sich z. B. der Datenverlust bei Störungen minimieren lässt. Ein praktisches

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Abb. 9: alpEWAS Live Viewer mit Sensorenübersicht und Live Webcam

Tool bei der Systemwartung ist der alpEWAS Live Viewer (Abb. 9). Diese Oberfläche informiert einen Nutzer stets aktuell über den Systemzustand. Darüber hinaus können auch Datenreihen graphisch aufbereitet (verschiedene Filteroptionen und Kombinationen) eingesehen werden. Eine wichtige Schnittstelle beim Datenzugriff ist der Zugang durch den Endnutzer, der an Informationen zum aktuellen Zustand interessiert ist. Das Datenmanagementkonzept sieht hier Folgendes vor: Eine zeitnahe Spiegelung der Datenbank vom Auswerterechner (Master) auf einen zweiten Datenbankserver (Slave), der über eine Internetverbindung hoher Bandbreite verfügt, ermöglicht eine hohe Datensicherheit und einen praktisch unlimitierten parallelen Datenzugriff von mehreren Nutzern. Komplexe und rechenintensive Analysen können somit verlagert werden. Zum Datenaustausch zwischen heterogenen Systemen (Interoperabilität) besteht die Möglichkeit, auf alle Resultate mit den entsprechenden Zugriffsrechten über standardisierte Schnittstellen zuzugreifen. Aktuelle Standards, wie sie in der Sensor Web Enablement (SWE) Iniative des Open Geospatial Consortium (OGC) gefordert werden, um raumbezogene Daten verteilt zugänglich zu machen, sind berücksichtigt.

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Die Hauptfunktionen des Live Viewers (Abb. 9) sind die permanente Information über den aktuellen Systemzustand sowie die Möglichkeit, erste Ergebnisse in graphisch aufbereiteter Form visualisieren zu können. Auf welche Datenbank der Viewer zugreift (Master oder Slave), kann frei gewählt werden.

Integrative Datenanalyse Seit Februar 2009 liegen Daten der im Testgebiet installierten Sensoren vor und es sind erste Analysen der gewonnen Zeitreihen möglich. Grundlage der nachfolgenden Untersuchungen bildet die Erkenntnis aus früheren Rutschungen an der Aggenalm, dass ein Haupteinflussfaktor der Bewegung das Einwirken starker Niederschläge auf das Gebiet ist. Mit den vorhandenen Daten sind die Zusammenhänge zwischen Niederschlag, Porenwasserdruck und resultierenden Deformationen zu verifizieren. Einschränkend auf diese Betrachtungen wirken sich die derzeit geringen Bewegungsraten an der Aggenalm aus. So wurden bislang durch Videotachymetrie- und Low-Cost GNSS-Beobachtungen

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TECHNOLOGIETRANSFER Deformationen von etwa 1 cm/a beobachtet. Die TDRSensoren zeigen bislang keine Verformungen. Folglich liefern bislang nur die GNSS-Knoten und die vorhandenen Bergwasserspiegelmessungen sowie meteorologischen Daten Informationen für eine Zeitreihenbetrachtung.

und den geringen Bewegungsraten kann das System von Niederschlag, Anstieg des Porenwasserdrucks und anschließender Oberflächenbewegung aus GNSSMessungen gegenwärtig jedoch noch nicht mittels komplexerer Modelle beschrieben werden.

Auswertbare Zeitreihen mit nur geringen Datenlücken liegen beispielsweise für einen Abschnitt von 60 Tagen zwischen 22.06. und 22.08.2009 vor. Mit den vorhandenen Daten sind erste optische Vergleiche möglich. Abb. 10 zeigt für das genannte Intervall die aufgezeichneten Niederschlagsereignisse sowie den Porenwasserdruck. Auffällig sind die verzögerten Anstiege des Porenwasserdrucks nach jedem Regenereignis. Durch die noch relativ kurzen Zeitreihen aller relevanten Sensoren, einer überschaubaren Anzahl von Starkregenereignissen

Zunächst soll daher allein die Systemantwort des Porenwasserdrucks auf Regenereignisse näher betrachtet werden. Hierfür werden Kreuzkorrelationen der beiden Messgrößen berechnet. Bei der Analyse für den Gesamtzeitraum ergibt sich eine zeitliche Verzögerung von zwei bis drei Tagen. Ähnliche Auswertungen von Piezometerdaten und GNSS-Beobachtungen zeigen bislang keine signifikante Abhängigkeit, obgleich rein visuell ein ähnliches Verhalten erkannt werden kann.

Abb. 10: Niederschlag und Porenwasserdruck im Zeitraum 22.07. bis 22.08.2009 (gefiltert, 6 h Intervalle)

Abb. 11: Niederschlag und Porenwassdruck im Zeitraum 23.06. bis 3.07.2009 mit Kreuzkorrelation

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TECHNOLOGIETRANSFER Abb. 11 gibt die Zeitreihen eines zehntägigen Abschnitts (23.06. bis 3.07.2009) wieder, welcher in den ersten beiden Tagen von starken Niederschlägen geprägt ist. Die Kreuzkorrelationsanalyse der beiden Datenreihen liefert ein Maximum des Kreuzkorrelationskoeffizienten bei 2,5 Tagen, als eine Methode der Zeitreihenanalyse stellt sie eine (erste) integrative Auswertemöglichkeit dar. Längere Abschnitte ohne Ausfälle und Störungen einzelner Sensoren sollten die sich andeutende Wirkungskette von NiederschlagPorenwasserdruck-Oberflächendeformation noch besser interpretierbar und die zeitliche Abhängigkeit der involvierten Triggerfaktoren beschreibbar machen. Dazu wird die Datenaufzeichnung an der Aggenalm auch nach Ende der Förderung im Programm Geotechnologien durch die beteiligten Verbundpartner fortgesetzt.

Fazit und Ausblick Die entwickelten Messtechniken TDR und Low-Cost GNSS basieren größtenteils auf bereits auf dem Markt verfügbaren Hardwarekomponenten, während das untersuchte Videotachymeter ein noch nicht auf dem Markt verfügbarer Prototyp der Firma Leica Geosystems ist. Neuentwicklungen bei der Videotachymetrie fanden vor allem bei der Anpassung des Systemlayouts an die Messaufgabe „Hangüberwachung“ sowie bei der Signalanalyse und der Sensoransteuerung statt. Die Leistungsfähigkeit von TDR und Low-Cost GNSS bei der kontinuierlichen Überwachung konnte gezeigt werden. Maßgeblich hierfür sind die entwickelten Softwarekomponenten zum Datenmanagement und zur komplexen Datenaufbereitung. Diese beiden Messtechniken stehen nunmehr an der Schwelle zur Marktreife, wobei das Anwendungsspektrum nicht allein auf Hangrutschungen beschränkt ist, sondern auch auf andere Monitoringaufgaben, z. B. die Bauwerksüberwachung, erweitert werden kann (SINGER et al. 2009a).

Literatur

Aggenalm Landslide in the Bavarian Alps.– In: ALTAN, O., BACKHAUS, R., BOCCARDO, P. & ZLATANOVA, S. (Hrsg.): Geoinformation for Disaster and Risk Management: 63–70; Copenhagen (JB GIS). GLABSCH, J., HEUNECKE, O. & SCHUHBÄCK, S. (2009): Monitoring the Hornbergl landslide using a recently developed low cost GNSS sensor network.– JAG, 3 (3): 179–192.

Kurosch Thuro hat an der TU München Geologie mit Vertiefung Ingenieur- und Hydrogeologie studiert (Lehrstuhl für Allgemeine, Angewandte und IngenieurGeologie, Prof. Georg Spaun; Diplom 1989). Danach begann er seine Promotion zunächst mit einem Graduiertenstipendium der TUM und setzte sie 1991 als Assistent fort. Er promovierte 1995 mit einem Thema zur Bohrbarkeit von Gesteinen beim konventionellen Tunnelvortrieb. Im Frühjahr 1999 wechselte er von der TUM an die ETH Zürich als Oberassistent. Es folgte 2002 die Habilitation an der ETH und an der TU München im Lehrgebiet Ingenieurgeologie. Im Januar 2004 nahm er einen Ruf an die TU München auf den Lehrstuhl für Ingenieurgeologie an. Seine Interessen in der Forschung gelten dem Tunnelbau, insbesondere Problemen der Gebirgslösung (Leistungs- und Verschleißprognosen beim TSM und TBM Vortrieb), und den Hangbewegungen von der Kartierung der Phänomene über das Monitoring bis hin zu deren Modellierung und zur Gefahrenzonierung. Er ist Vorstandsmitglied der Fachsektion Ingenieurgeologie der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) und aktives Mitglied in den Arbeitskreisen 2.11 Fachliche Voraussetzungen für den Sachverständigen für Geotechnik, 3.3 Versuchstechnik Fels und 4.3 Lehre und Ausbildung in der Ingenieurgeologie sowie Mitglied im Editorial Board mehrerer Fachzeitschriften (z.B. Geomechanik & Tunnelbau, Austrian Journal of Earth Sciences). Für ihn gehören Labor und Gelände ebenso zusammen wie Forschung und Lehre. Als Studiendekan für die Studienrichtung Geowissenschaften an der TU München kümmert er sich besonders um die Ausbildung im Bachelor-Studiengang Geowissenschaften und im Masterstudiengang Ingenieur- & Hydrogeologie. Kontakt: o.Univ.-Prof. Dr.rer.nat. habil. Kurosch Thuro

GLABSCH, J., HEUNECKE, O. & SCHUHBÄCK, S. (2010a): Überwachung von Rutschhängen mittels Low-Cost GNSS Empfängern im near Real Time Processing.– In: WUNDERLICH, T. (Hrsg.): Ingenieurvermessung 10: 275– 288; Berlin (Wichmann).

Lehrstuhl für Ingenieurgeologie - Technische Universität München D - 80290 München

GLABSCH, J., HEUNECKE, O. & SCHUHBÄCK, S. (2010b): Development and testing of a low cost sensor PDGNSS landslide monitoring system using the example of the

Tel +49 89 289 25850 Fax +49 89 289 25852 Mobil +49 171 637 0891 | thuro@tum.de | www.geo.tum.de |

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TECHNOLOGIETRANSFER Sandvik Mining and Construction Central Europe GmbH

Granodiorit – Gewinnung im Grünen

Sandvik Mining and Construction

Effizienz – dank Weiterentwicklung und Innovation.

Sandvik DP1100i mit GPS, Lasertechnik und GT60 Bohrstahl am Standort Oberottendorf der EUROVIA Gestein im Einsatz. Effizienz - Sandvik DP1100i mit GPS, Lasertechnik und GT60 Bohrstahl Die EUROVIA Gestein GmbH ist ein Tochterunternehmen des französischen VINCIKonzerns, der in rund 100 Ländern auf der ganzen Welt vertreten ist. EUROVIA Gestein beschäftigt in Deutschland 250 Mitarbeiter und erwirtschaftete 2010 rund 44 Mio. EUR Umsatz. Zum Unternehmen zählen fünf Steinbrüche sowie rund ein Dutzend Sand- und Kiesgruben in Deutschland. Der Steinbruch in Oberottendorf wird seit 1938 betrieben. Vorbildliches gab es hier bereits im Mittelalter. “Der hohe Steg”, einer der ältesten, urkundlich überlieferten Wege, führte durch den Ort. Heute setzt EUROVIA im Verkehrswegebau Maßstäbe – auch dank neuester Technik von Sandvik.

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32 Mitarbeiter produzieren am Standort – auf gleich bleibend hohem Qualitätsniveau – Schotter, Mineralgemische und Splitte. Jährlich werden rund 1 Mio. Tonnen Granodiorit abgebaut. Begünstigt durch den Gleisanschluss werden Kunden und Baustellen bis Berlin mit Baustoffen aus Oberottendorf versorgt. So wurden beispielsweise Materialien für die Start- und Landebahnen des Flughafens Berlin Schönefeld sowie den Flughafen Dresden geliefert. Zu Sandvik Mining and Construction pflegt man eine jahrzehntelange Geschäftsbeziehung. Alle am Standort befindlichen Brechstufen zur Splittaufbereitung sind mit Sandvik Brechern ausgerüstet: 1 x JM1511, 1 x S4000, 3 x H3000. Auch in der Produktion von diversen Mineralgemischen kommen Brecher- und Siebanlagen von Sandvik zum Einsatz: 1 x Vorbrecher JM1211, 1 x Nachbrecher S4000 sowie verschiedene Siebmachinen, die unterschiedlichste Mineralgemische für den Autobahn-, Schienen- und Wasserstraßenbau aufbereiten und qualitätsgerecht zusammendosieren. Der Betriebsleiter, Richard Bauhuber stand aktuell vor der Entscheidung, die Pantera 1100 durch ein neues Bohrgerät zu ersetzen. Ziel der Investition: Die Jahreskapazität auf ca. 35.000 Bohrmeter während des normalen Schichtbetriebes anzuheben.

Nach Verhandlungen am Bottroper Firmensitz der EUROVIA Gestein GmbH, war man sich über den Kauf schnell einig. Gespannt wartete der EUROVIA Betriebsleiter und der Bohrist auf die Auslieferung und Einweisung. Durch die guten Erfahrungen mit dem Vorgängermodel lagen die Ansprüche sehr hoch. Die neue Technik des GPS-Kompass-Systems sollte für Erleichterung und höhere Genauigkeit bei engen Verhältnissen im Steinbruch sorgen, so dass die Sprengrichtung beibehalten werden kann. Bei der Tiefenmessung sollte die Laser-Nivellierung es dem Bohristen ermöglichen, dass die genaue Bohrtiefe eingehalten wird. Die Vorzüge der “i” Geräte waren hinlänglich bekannt, wie beispielsweise die einfache Hydraulik und konstante Leistung – temperaturunabhängig.

Vor Ort begannen die ersten Gespräche über das Nachfolgegerät DP1100i, wobei das „i“ für „intelligent“ steht. Herr Bauhuber, der die Sandvik Geräte generell als zuverlässig und leistungsstark beschreibt, war auf Anhieb von den Weiterentwicklungen und technischen Neuheiten beeindruckt. GPS und Lasertechnik in Kombination mit Sandvik GT60 Bohrkronen und Bohrstahl waren bei der Entscheidungsfindung ein wichtiger Aspekt.

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TECHNOLOGIETRANSFER DP1100i Ausleger Lochdurchmesser Bohrgestänge Gewicht Breite Höhe Länge Bohrhammer Fahrgeschwindigkeit Integrierter Kompressor Staubabsaugung Motor

GT60 Bohrstangen in Kombination mit GT60 Rückschneidekronen führen gegenüber dem vorher verwendeten ST58 zu schnelleren Bohrzeiten, höherer Bohrgenauigkeit und besseren Standzeiten. „Schon jetzt kann man feststellen, dass die Bohrleistung verbessert und die Standzeit erhöht wurde“, so Richard Bauhuber. Mit dem Kronenschleifservice bietet Sandvik eine zusätzliche Dienstleistung an, die in Oberottendorf auf Zuspruch stieß. Hier werden die abgebohrten Kronen gesammelt, von Sandvik geschliffen und zurückgesandt. So werden die Bohrstahlkosten durch Mehrfachverwendung der Bohrkronen zusätzlich gesenkt. Bereits nach kurzer Einarbeitung und Rückmeldung des Bohristen zog Herr Bauhuber Bilanz: “Der bei der Einweisung durch den Sandvik Monteur versprühte Elan und Spaß an der Technik hat sich auf den Bohristen und den zusätzlich angelernten Kollegen übertragen.” “Das GPS-System und die Laser-Nivellierung sind einfacher zu bedienen als befürchtet und funktionieren besser als erwartet.” resümiert der Betriebsleiter. Abschließend zum Sandvik Service befragt, stellte Herr Bauhuber kurz und knapp fest: “Gut, wie eh und jeh!” Wenn die neue Investition auch nicht bis zum gesicherten und genehmigten Abbau im Jahre 2045 in Betrieb sein wird, so ist die Granodiorit Gewinnung im Grünen zumindest vorerst gesichert.

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Teleskopausleger 89 - 152 mm (3½ - 6”) 51 mm, 60 mm (2”, 2 3/8”), MF-Stangen 76 mm, 87 mm (3”, 3½”), Rohre 21.700 kg 2.5 m (8’ - 2”) 3.2 m (10’ - 6”) 11.5 m (37’ - 9”) HL1060T, 25 kW (33,5 PS) 1,8/3,2 km/h 14 m3/min/bis zu 10 bar 35 m3/min bel 1.200 mm Vakuum H2 O Caterpillar C9, 225 kW (300 PS) 1.800 rpm

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Sanvik Mining and Construction Central Europe GmbH Olaf Gruner, Vertrieb Bohrgeräte Tel.: +49 (0)172 - 20 58 468 eMail: olaf.gruner@sandvik.com Internet: www.mc.sandvik.com Udo Eckardt, Vertrieb Bohrwerkzeuge Tel.: +49 (0)172 - 20 13 231 eMail: udo.eckardt@sandvik.com Internet: www.mc.sandvik.com

Sandvik

Sandvik ist ein weltweit tätiger Industriekonzern, der auf fortschrittliche Produkte setzt und der in ausgewählten Bereichen weltweit Marktführer ist – wie z.B. den Bereichen Zerspannungswerkzeuge, Maschinen und Werkzeuge für den Gesteinsabbau, rostfreie Materialien, Speziallegierungen, Hochtemperaturmaterialien und Prozess-Systeme. Im Jahr 2010 hatte der Sandvik Konzern 47.000 Mitarbeiter und Niederlassungen in 130 Ländern. Der Jahresumsatz betrug 83.000 Mio. SEK. Sandvik Mining and Construction ist ein Geschäftsbereich der Sandvik Gruppe und ein weltweit führender Anbieter von Maschinen, Hartmetallwerkzeugen, Dienstleistungen und technischen Konzepten für den Abbau und das Zerkleinern von Gesteinen und Mineralien für die Bergbau- und Bauindustrie. Die Umsätze in 2010 beliefen sich auf 35.200 Mio. SEK bei einer Anzahl von ca. 15.500 Beschäftigten.

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TECHNOLOGIETRANSFER Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG Weil am Rhein | Deutschland

Messtechnik ist das Fundament der Automatisierung in der Aufbereitungstechnik:

Robuste Lösungen für Ihre Prozessautomatisierung

ie Automatisierungstechnik ist aus der schüttgutverarbeitenden Industrie nicht mehr wegzudenken – steigende Anforderungen an die Qualität der Endprodukte sowie deren Reproduzierbarkeit und das Ziel, die Energieeinsätze zu verbessern, erfordern einen höheren Automatisierungsgrad.

Wie in vielen anderen Industrien herrscht auch hier ein starker Kostendruck, so dass die Anlagen effizienter und auf höherem Leistungsniveau betrieben werden müssen als in der Vergangenheit. Basis hierfür ist die Automatisierung und damit die Messtechnik zur Erfassung der verschiedenen Betriebszustände im Prozess. Ein gutes Messgerät mit ausgezeichneter Messleistung alleine garantiert jedoch noch nicht den Erfolg.

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Basis einer guten messtechnischen Lösung Messgeräte arbeiten auf der Basis physikalischer Verfahren, die je nach Rahmenbedingungen Stärken und Grenzen haben. Zum Erreichen der gewünschten Daten genügt es nicht, nur das geeignete Verfahren zu der entsprechenden Aufgabe zu selektieren, sondern das Paket aus Applikationsund Vor-Ort-Bedingungen, zuverlässigem Messprinzip und der richtigen Installation und Inbetriebnahme zu berücksichtigen. Des Weiteren ist für die rauen Einsatzbedingungen robuste Technik notwendig, die den besonderen Anforderungen gewachsen ist. Die schnelle Inbetriebnahme durch ein Quick-Setup am Messgerät

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Schema des Eindickers

senkt Zeit und Kosten für den Betreiber. Nachfolgendes Beispiel aus der Praxis zeigt die Notwendigkeit einer gesamthaften Betrachtung der Messaufgabe im Umfeld der Einbausituation und des Betriebs.

Schlammdichtemessung am Eindicker Je nach Gewinnungsverfahren des Rohmaterials im Nassverfahren ist der Prozess am Eindicker komplex und hat individuelle Besonderheiten, die von den einzelnen Rohstoffen abhängen. Eine tatsächliche Erfassung der Schlammdichte als wesentliche Führungsgröße der gesamten Prozesssteuerung ist erforderlich, damit der Flockungsmitteleinsatz und der Pumpenbetrieb zum Abpumpen des Schlamms optimiert werden können. Die Randbedingungen für die Wahl der Messtechnik: Drucksensor Cerabar S mit Spezialarmatur

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TECHNOLOGIETRANSFER • Das Medium setzt sich aus unterschiedlichen abrasiven und feinkörnigen Reststoffen zusammen • Durchmesser des Eindickers ca. 20 m • Fortlaufender Betrieb mit ständig anstehender Materialsäule und rotierendem Rechen am Boden • Das Messgerät muss auch bei gefülltem Eindicker gereinigt und gegebenenfalls ausgebaut werden, jedoch sollen keine großen Einbauten in den Prozess ragen

Pumpbetrieb. Für eine zuverlässige Prozessautomatisierung genügt es nicht, ein sehr gutes Messgerät mit modernster Technologie einzusetzen, sondern die Auswahl muss auf die Vor-Ort-Bedingungen abgestimmt werden. Zudem sind auftretende Änderungen der Produkteigenschaften (sofern erkennbar) zu berücksichtigen, damit die Plausibilität der Messsignale auch in Zukunft gewährt ist. Ebenso sind der korrekte Einbau und die Inbetriebnahme für die Messsicherheit entscheidend.

Druck- und Dichtemessung am Eindicker

Die richtige Auswahl treffen

In der Nähe des Schlammabzugs am Boden des Eindickers wird eine Druckmessung mit dem Messgerät Cerabar S installiert. Diese Messung erfasst den Druck der anstehenden Schlamm- und Flüssigkeitssäule.

Bei der Auswahl und Auslegung von messtechnischen Lösungen unterstützt Endress+Hauser mit inzwischen über 58 Jahren Erfahrung in der Schüttguttechnik. Optimal ausgewählte Messtechnologien bilden das solide Fundament einer nachhaltigen Steigerung der Anlageneffizienz und tragen damit zur Schonung der Umwelt und Energiereserven bei. Dabei sollen die richtigen Messprinzipien und -geräte selektiert und eingesetzt werden, damit die Ziele der Automatisierungsstechnik der Aufbereitungsanlage im Dauerbetrieb erreicht werden. Besonders das Online-Werkzeug Applicator ist eine große Hilfe bei der Auswahl der passenden Messtechnik.

Auf dem Eindicker wird eine kontinuierliche Schlammspiegelmessung installiert. Da die zudosierten Flüssigkeiten und deren Dichten definiert sind, wird über den Schlammspiegel im Zusammenhang mit der Druckmessung am Auslauf die tätsächliche Schlammdichte elektronisch ermittelt.

Der Drucktransmitter Cerabar S bietet für diese Applikation folgende Vorteile: • Keramische Messzelle und damit hohe Beständigkeit • Frontbündige Ausführung • Überlastfest bis 400 bar • Membranbruch-Erkennung • Messanfang und -ende ohne Druckvorgabe einstellbar • Schnelle, komfortable Inbetriebnahme über Quick-Setup bzw. PC-Bedienungsprogramm FieldCare

Das Lösungspaket, zusammen mit der Spezialarmatur und dem Messaufnehmer mit verlängertem Druckaufnehmer, erfüllt die Anforderungen für den Dauerbetrieb. Die Spezialarmatur mit Absperrventil ermöglicht den Ausbau des Druckaufnehmers auch im laufenden Betrieb und gewährleistet die direkte Erfassung des Drucksignals im Schlamm.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG D-79576 Weil am Rhein Tel.: +49 (0)76 21 - 975 - 01 eMail: info@de.endress.com Internet: www.de.endress.com

Anhand dieser tatsächlichen Schlammdichtewerte können Anwender die Effizienz des Trennprozesses steigern, indem sie die Schlammdichte erhöhen und den Prozesswasserbedarf senken. Auch der Einsatz der Flockungsmittel lässt sich besser steuern sowie der

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Spiegelreflexionen

von Quarzsand berühren den Levelflex nicht chüttkegel und spiegelnde Oberflächen machen die S Füllstandmessung von Quarzsand in Silos zu einer Herausforderung. Mit modernen Radar-Technologien lässt sich diese Aufgabe meistern.

Im Kaolinrevier in der Hirschau-Schnaittenbacher Senke, im Großraum Nürnberg-Regensburg gelegen, befindet sich eine der bedeutendsten kontinentalen Kaolin-, Quarzsandund Feldspat-Lagerstätten Europas. Die vor etwa 250 Mio. Jahren im sogenannten Mittleren Buntsandstein entstandene Lagerstätte gehört mit mehreren Tagebaufeldern zu den Amberger Kaolinwerken Eduard Kick GmbH & Co. KG. Das Unternehmen ist Teil der international ausgerichteten Quarzwerke Gruppe. Die Hauptabsatzmärkte der Quarzwerke Gruppe sind insbesondere die Papier-, Glas-, Gießerei-, Keramik-, Kunststoff- und die Gummi-Industrie. Industriemineralien der Gruppe sind auch in Farben und Lacken sowie bauchemischen Produkten zu finden. Innerhalb dieses starken Unternehmensverbundes sind die Amberger Kaolinwerke der Spezialist für Kaolin- und FeldspatAnwendungen in den internationalen Märkten. Der Unternehmensschwerpunkt liegt in der Gewinnung, Aufbereitung und Veredelung dieser Industriemineralien. Das Unternehmen setzt modernste Technologien ein, um die Roherde mit einem hohen Wirkungsgrad durch aufwändige Klassierung voneinander in die Industriemineralien Kaolin, Feldspat und Quarzsand zu trennen. Auf Modernität setzt das Unternehmen auch bei der Messtechnik. In den Vorratssilos für Quarzsand wurden bisher Messgeräte verwendet, die den Füllstand

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über die Laufzeit von Ultraschall-Impulsen messen. Doch dieses physikalische Messverfahren bietet für solche Anwendungen deutliche Nachteile. Der in Silos entstehende Schüttkegel bewirkt in Verbindung mit der äußerst glatten Oberfläche des kleinkörnigen Schüttguts, dass der zum Empfänger reflektierte Ultraschall-Impuls für eine sichere Messung oft zu gering ist.

Hohe Betriebssicherheit der Füllstandmessung Als lohnende Alternative für die kontinuierliche Füllstandmessungin Quarzsilos erwies sich der Levelflex FMP57, der nach dem Messverfahren der geführten Mikrowelle funktioniert. Wie auch bei Ultraschallmessungen, handelt es sich hierbei um ein Laufzeit-Messverfahren, allerdings mit dem Unterschied, dass nicht Ultraschall-Impulse frei in den Behälter abgestrahlt werden, sondern hochfrequente Mikrowellenimpulse. Die Gefahr von Spiegelreflexionen und dadurch bedingte Messwertverluste besteht mit dem geführten Radar Levelflex FMP57 nicht. Der große Vorteil der kontinuierlichen Füllstandmessung in Schüttgütern mit dem geführten Radar Levelflex, speziell mit dem

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TECHNOLOGIETRANSFER Typ Levelflex FMP57, ist die hohe Betriebssicherheit. Diese kann selbst bei Staubentwicklung im Silo und bei ungünstigen baulichen Bedingungen erreicht werden. Denn z. B. hohe, schmale Silos oder Silos mit Streben oder anderen Einbauten sind für andere Messverfahren hinderlich.

Levelflex FMP57 Die Inbetriebnahme dieses universellen Messgeräts, das unabhängig von Produkteigenschaften ist, erfolgt schnell, einfach, in nur sechs Schritten. Das intuitive, menügeführte Bedienkonzept in Landessprache senkt Kosten für Schulung, Wartung und Betrieb. Während der Messung sorgt das sogenannte Multi-Echo-Tracking für eine stets zuverlässige Messung. Durch selbstlernende Echosuchalgorithmen und unter Berücksichtigung der Kurz- und Langzeithistorie werden zunächst alle Echo-Signale markiert. Dazu zählen z. B. der Füllstand und Störechos, die durch Einbauten oder Doppelechos verursacht werden. Anschließend werden alle Echos verfolgt und einer Plausibilitätsprüfung unterzogen. Dank der neuen Auswertung wird das Füllstandsignal auch erfasst, wenn es unter der Ausblendung liegt. Eine sichere und präzise Messung ist somit auch bei starken Reflexionen im Silo jederzeit gewährleistet.

Einheitlichkeit ist Trumpf Der Levelflex FMP57 gehört zu einer kürzlich in den Markt eingeführten Gerätefamilie, die Teil des neuen ZweileiterKonzepts von Endress+Hauser ist, bei dem sieben Messverfahren für die Durchfluss- und Füllstandmessung vereinheitlicht wurden. Das Zweileiter-Konzept setzt neue Maßstäbe für Sicherheit und Einheitlichkeit in der Feldinstrumentierung und vereint folgende Komponenten in unvergleichbarer Konsequenz:

Eine Alternative für die kontinuierliche Füllstandmessung in Quarzsilos - der Levelflex FMP57, der nach dem Messverfahren der geführten Mikrowelle funktioniert

• Bedienung • Software • Schnittstellen • Datenmanagement • Systemintegration • Gehäusekomponenten • Elektronikmodule • Bestellstrukturen • Dokumentation

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TECHNOLOGIETRANSFER Einfacher Komponententausch ohne Datenverlust Den Anspruch der Anwender, Komponenten ohne Datenverlust zu tauschen, erfüllt das neue ZweileiterKonzept mit dem Datenspeicher HistoROM ohne Hilfsmittel wie z. B. ein Notebook. Automatisch wird die gesamte Gerätekonfiguration bei der Inbetriebnahme gespeichert. Das Modul HistoROM ist unverlierbar mit dem Gehäuse verbunden und kopiert automatisch die komplette Gerätekonfiguration auf die neue Elektronik. Neben der flexiblen Verwaltung der Konfigurationsdaten ermöglicht HistoROM die zyklische Aufzeichnung von bis zu 1000 Messdaten inklusive der Darstellung als Linienschreiber im Display. Das Sichern, Vergleichen, Wiederherstellen und Duplizieren von Daten wird so deutlich einfacher.

Direkte Programmierung über das Display Endress+Hauser vereinheitlicht die Gerätebedienung über die Produktfamilie bzw. Messparameter hinweg. Das einheitliche Bedienkonzept reduziert den Aufwand und bringt Sicherheit bei Schulung, Inbetriebnahme, Wartung und Betrieb. Einheitliche Vor-Ort-Bedienelemente mit einer Drei-Tasten-Bedienung, Software und Schnittstellen reduzieren den Aufwand bei der Inbetriebnahme.

Geführtes Radar nach Zweileiter-Prinzip Im Bereich Füllstand hat Endress+Hauser zunächst die Levelflex-Familie mit geführtem Radar in das Zweileiter-Konzept integriert und in den Markt eingeführt. Acht Modellvarianten für unterschiedlichste Prozessanforderungen stehen zur Verfügung: von der Basisausführung FMP50 über FMP51 für höchste Ansprüche bei der Füllstandmessung von Flüssigkeiten und FMP57 sowie FMP56 für den Schüttgutbereich bis hin zu Versionen für Pharma-Anwendungen, aggressive Medien, Öl- und Gas sowie zur Trennschichtmessung. Mit der Basisvariante Levelflex FMP56 rundet Endress+Hauser das Produktportfolio der geführten Mikrowelle im Bereich Schüttgüter ab. Mit seinem optimierten Preis-/Leistungsverhältnis ist der Levelflex FMP56 die optimale Ergänzung des universell einsetzbaren Levelflex FMP57 für anspruchsvolle Messaufgaben. Weitere Gerätefamilien unterschiedlicher Messparameter sind in Planung.

www.de.endress.com/zweileiter-geraetekonzept

Was ist Kaolin? Kaolin ist ein weißes, weiches, plastisches Mineral, das vor allem aus feinkörnigen, plättchenförmigen Partikeln besteht und in der Natur nicht sehr häufig vorkommt. Kaolin wird gebildet, wenn die anhydrischen Aluminiumsilikate, die in Gesteinen mit hohem Feldspatgehalt (z. B. Granit) vorhanden sind, durch Verwitterung oder hydrothermische Prozesse verändert werden. Der Prozess, der harten Granit in die weiche Grundsubstanz in den Kaolingruben umwandelt, wird Kaolinisierung genannt. Quarz und Glimmer des Granits bleiben weitgehend unverändert, während der Feldspat zu Kaolinit wird.

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Dank der neuen Multi-Echo-Auswertung erfasst der Levelflex FMP57 das Füllstandsignal bei starken Reflexionen im Silo sicher und präzise, auch wenn es unter der Ausblendung liegt.

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TECHNOLOGIETRANSFER Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG Weil am Rhein | Deutschland

In Zementwerken werden heute die unterschiedlichsten Mahlhilfsmittel eingesetzt.Das fordert von der Messtechnik nicht nur Zuverlässigkeit, sondern auch Flexibilität. eim Mahlprozess in der Zementherstellung werden seit über 80 Jahren Zusatzmittel B eingesetzt. Ziel war hauptsächlich die Steigerung der Produktionsleistung bzw. der Energieeffizienz. Heute wird die Qualität des Zements zunehmend über Zusatzstoffe

gesteuert. Ein reduzierter Klinkerfaktor erfordert zudem neue, abgestimmte Mahlhilfsmittel. War es früher einfach, mit einem leitfähigen, flüssigen Zusatzstoff zu arbeiten, so sind heute mehr Flexibilität und eine schnelle Umstellung auf andere Additive gefordert. Die bisherige Messtechnik, die zur Mengenerfassung der Mahlhilfsmittel eingesetzt wird, kommt dadurch an ihre Grenzen bzw. benötigt einen hohen Wartungsaufwand. Die klassischen Ovalradzähler erfassen den Volumenstrom mit einer typischen Genauigkeit von ca. ± 0,5 %. Diese Zähler sind zudem empfindlich bezüglich Verschmutzungen. In diesem rauen Betrieb kann dies zu weiteren Störungen, zusätzlichem Aufwand und letztendlich nicht sofortiger Beseitigung von Qualitätsbeeinträchtigungen des Zements führen. Aus diesen Gründen haben sich für leitfähige Additive und das klassische Triethanolamin die magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräte durchgesetzt. Die Proline Promag Geräte von Endress+Hauser haben den Praxistest seit Jahren für diesen Einsatz bestanden.

Der Vorteil dieser Geräte liegt in der Unempfindlichkeit des Messsystems gegenüber Anlagenvibrationen und geringem Druckverlust. Der Markt erfordert von den Zementwerken immer mehr Spezialsorten mit definierten Eigenschaften in kurzer Zeit, so dass eine zügige Umstellung der Produktion in der Herstellung notwendig wird. Des Weiteren kommen zunehmend GlykolVerbindungen als Mahlhilfsmittel zum Einsatz, die nicht mehr leitfähig sind.

Für leitfähige Mahlhilfsmittel wird typischerweise ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät eingesetzt.

Obige Geräte erfassen wie gesagt den Volumenstrom, aber für den Mahlprozess wird der Massenstrom für die Prozesssteuerung benötigt. Diese Maßgabe macht bei jeder Produktionsanpassung eine Bestimmung der Dichte (auslitern) der Additive und eine Modifizierung der Steuerung erforderlich. Ein Messsystem, das die Dichte des flüssigen Mediums direkt erfasst,

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TECHNOLOGIETRANSFER

Durchflussmessgerät Promass im Einsatz bei der Mahlhilfsmitteldosierung

ist die Durchflussmessung mit Proline Promass nach dem Coriolis-Prinzip. Dieses Gerät ermittelt mit höchster reproduzierbarer Genauigkeit den Massenstrom des flüssigen Mediums (z. B. Typ Promass 83F mit ± 0,05 %). Für die Zementherstellung gibt es dazu folgende Vorteile: • Universell einsetzbar, da unabhängig von der Leitfähigkeit des Additives • Auch für zukünftige flüssige Medien geeignet • Keine Anpassung bei Produktumstellung erforderlich • Keine bewegten Teile und damit wartungsfrei • Integrierte Dichtemessung des Fördermediums

Das Messgerät Promass hat das gleiche Bedienkonzept wie die magnetisch-induktiven Promag Geräte, so dass für den Betreiber die Inbetriebnahme einfach ist. Alle fünf Durchfluss-Technologien sind in das durchgängige ProlineDurchflussgerätekonzept eingebunden und bieten dem Anwender durch einheitliche Elektronik und Bedienung entscheidende Vorteile: • Minimierung der Lagerhaltungskosten vereinheitlichte Komponenten und Ersatzteile • Zeitersparnis durch einfaches Austauschen Komponenten ohne Neukalibrierung

durch

• Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit Selbstdiagnosefunktionen, Datensicherung T-DAT), einheitliches Ersatzteilkonzept usw. • Bedienerfreundlichkeit einheitliche Bedienung

durch

durch (S-DAT,

Quick-Setups

und

Die Massedurchfluss-Messsysteme sind nicht nur für die neuen Additiv-Mischungen aus mehreren Komponenten geeignet, sondern liefern auch eine deutlich höhere Genauigkeit, um damit die gewünschten Materialeigenschaften im Zement treffsicher zu erreichen. Durch die höhere Genauigkeit ermöglichen es die Promass Geräte auch, die Kosten für diese Hilfsmittel durch effizienteren Einsatz zu senken.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG D-79576 Weil am Rhein Tel.: +49 (0)76 21 - 975 - 01 eMail: info@de.endress.com Internet: www.de.endress.com

von

• Vielseitige Bedienmöglichkeiten via Vor-Ort-Anzeige oder mit einer Bediensoftware (z. B. FieldCare) über die Serviceschnittstelle vor Ort bzw. über eine Schaltwarte mit digitaler Kommunikation

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TECHNOLOGIETRANSFER Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG Weil am Rhein | Deutschland

Den Materialstrom im Blick Der Trend geht weg vom punktuellen Transport von Rohmaterial zur kontinuierlichen Förderung über mechanische Bandanlagen. Messtechnik stellt dabei sicher, dass die Materialströme auch fließen. Die kontinuierliche Förderung großer Mengen an Schüttgütern von und zu den einzelnen Prozessstufen hat den Vorteil, dass weniger Kosten für die Lagerhaltung anfallen. Doch gleichzeitig muss gewährleistet sein, dass die Bandübergabestellen nicht verstopfen und Betriebsstörungen verursachen. Zur Verstopfungsdetektion hat sich die be-rührungslose Messtechnik mit der Mikrowellenschranke etabliert.

Kompakte Mikrowellenschranke Soliwave Endress+Hauser hat die bewährte Mikrowellenschranke überarbeitet, in eine kompakte Form gebracht und den Anwendungsbereich erweitert. Soliwave besteht aus einem Sender FQR56 und einem Empfänger FDR56 mit je einem integrierten Netzteil. Durch das angestaute (rückgestaute) Fördergut erfolgt eine Dämpfung des Mikrowellensignals, was nach einem gestellten Schwellwert ein Schaltsignal auslöst. Die Vorteile dieser Messtechnik sind neben der Unabhängigkeit von der Korngröße vor allem die geringen Lebenszykluskosten. Denn die Sensoren kommen nicht mit dem Fördergut in Berührung, sondern sind hinter einem mikrowellendurchlässigen Fenster installiert.

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Damit unterliegen die Sensoren keiner Abrasion. So entsteht kein Verschleiß und wenig Wartungsbedarf am Sensor. Der Empfänger Soliwave FDR56 verfügt zusätzlich über einen integrierten Schaltverstärker, welcher eine einfache elektrische Installation vor Ort ermöglicht. Optional zu den Ausgängen Relais oder Transistor ist Soliwave mit einem Stromausgang 4…20 mA erhältlich. Dies ermöglicht dem Anwender, Prozessänderungen genau zu verfolgen und beispielsweise Ansatzbildungen oder Verschmutzungen auszuwerten. Bei besonders abrasiven Medien ist ein prozessberührender Werkstoff aus Keramik bzw. eine abgesetzte Version mit einem mikrowellendurchlässigen Fenster an der Übergabestelle wählbar. In der Praxis haben sich die Mikrowellschranken z. B. an der Bandübergabestelle auf dem Absetzer oder an der Vorlagenschurre bewährt.

Soliwave an der Bandübergabestelle An einer Bandübergabestelle mit Vorrichtung zur Materialstromteilung wird Abraum unterschiedlicher Korngröße und Eigenschaften auf verschiedene Gurtbandförderer umgeleitet bzw. verteilt. Das wird bei

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laufendem Betrieb mit einer Fördergeschwindigkeit von ca. 6 m/s automatisch durch einen mobilen Sattelwagen in der Bandübergabestelle realisiert. Diese variable Übergabestelle mit einer Gurtbreite von 3 m ist auf Rückstau und Verstopfung zu überwachen.

An der Bandübergabestelle überwacht Soliwave, ob es zu Materialrückstaus kommt

Zur sicheren Überwachung wird die Mikrowellenschranke Soliwave im Bereich der Materialführung an der Übergabestelle hinter einem mikrowellendurchlässigen Fenster installiert. Keinerlei Einbauten behindern den Massenstrom oder sind dem Verschleiß ausgesetzt. Zudem hat die Mikrowellenschranke den Vorteil, dass sie unempfindlich gegenüber den starken Erschütterungen bzw. Vibrationen ist. Außerdem ist Soliwave durch die Positionierung von beiden Seiten des Gurtbandförderers sehr gut zugänglich. Die Einstellung des notwendigen Schwellwertes kann vor Ort vorgenommen werden.

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TECHNOLOGIETRANSFER Soliwave an der Vorlageschurre zur Minimum- und MaximumGrenzstanddetektion

Soliwave an der Vorlageschurre In einer Verbrennungsanlage muss beispielsweise die Vorlageschurre auf einem möglichst konstanten Füllstand gehalten werden, damit der nachfolgende Verbrennungsprozess konstant betrieben werden kann. Zudem ist eine ausreichend große Menge Ersatzbrennstoff in der Vorlageschurre erforderlich, um den Luftabschluss sicherzustellen. Daher wird der Schurre ein konstanter Materialstrom aus Ersatzbrennstoff zudosiert bzw. aus derselben in den Verbrennungsprozess abgezogen. Bei dem Ersatzbrennstoff handelt es sich um Schüttgüter unterschiedlichster Qualitäten aus der Papierindustrie. Ferner ist zu beachten, dass der Brennstoff in der Schurre zu Fließproblemen neigt und aus diesem Grunde Einbauten zu vermeiden sind. Mit der Mikrowellenschranke werden zwei Betriebspunkte in der Vorlageschurre überwacht, ein Minimum- und ein Maximum-Grenzstand. Die Position des Minimum-Grenzstands stellt durch eine ausreichende Menge an Ersatzbrennstoff noch den Luftabschluss zum Prozess sicher.

Das Signal des Maximum-Grenzstands in der Schurre wird dazu genutzt, dass eine Überfüllung und damit Rückstau zu dem vorgeschalteten Förderer vermieden wird. Die Detektion des Grenzstands erfolgt jeweils einmal über die Längsseite der Schurre und über die Querseite. Bedingt durch die breite Ausführung der Vorlageschurre, ist der Minimum-Grenzstand zur Überwachung einer gleichmäßigen Befüllung mit zwei parallelen Mikrowellenschranken ausgerüstet. Soliwave ist auch an der Vorlageschurre leicht von außen zugänglich

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG D-79576 Weil am Rhein Tel.: +49 (0)76 21 - 975 - 01 eMail: info@de.endress.com Internet: www.de.endress.com

Soliwave Sender FQR56 und FDR56 Empfänger

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NEUHEITEN & REPORTAGEN www.advanced-mining.com

Best results lead to the breakthrough If crusher technology by Metso looks after anything, then itâ&#x20AC;&#x2122;s your purse: the Barmac vertical impact crusher protects the rotor which controls the process in an autogenous layer of feed material in crushing. The mobile Lokotrack LT1415 protects the nerves, as its large intake opening prevents bridging. As a primary crusher, the LT140 saves time â&#x20AC;&#x201C; in conjunction with the flexible Lokolink conveyor system it makes such progress in opencast quarrying that you can save a large proportion of your dumpers. Talk to us about the possibilities of staying successful even in difficult times. Your contact person: Karl-Heinz Hessler Tel.: ++49 (0)621 72700-611 Mobile: ++49 (0)177 6608438 karl-heinz.hessler@metso.com

Metso Minerals (Deutschland) GmbH Obere Riedstr. 111-115, 68309 Mannheim, www.metso.com

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Bell Equipment Deutschland GmbH

Erster Bell B45D Blu@dvantage in Deutschland

Gelungene Premiere in Elbgrund

Auf ganzjährig bis zu 250 Betriebstage kommt der Bell B45D bei Schäfer & Schmitt in der BasaltGewinnung und im Kubikmeter-intensiven Abraum.

Im Basaltsteinbruch Elbgrund der Schäfer & Schmitt KG fährt ein knickgelenkter Muldenkipper ganzjährig Produktion und Abraum. Nach gut zehn Jahren und rund 12.000 Betriebstunden wurde Anfang September der Bell B40D ersetzt. Nach eingehender Evaluierung entschieden sich die Verantwortlichen im September für ein Modell aus der Bell-GroSSdumper-Baureihe: der B45D „Blu@ dvantage“ leistet als 41-t-Schlüsselgerät noch mehr und bietet mit der neuen SCR-Abgastechnologie entscheidende Vorteile in der Wirtschaftlichkeit. Insgesamt 18 Hektar umfasst der Basaltsteinbruch Elbgrund der Schäfer & Schmitt KG im westhessischen Elbtal-Elbgrund am Ostrand des Westerwaldes. Seit gut 80 Jahren wird hier hochwertiges Gestein abgebaut, seit 2005 gehört das Unternehmen zur mittelständischen Firmengruppe Schmidt-Basalt. Mit Hauptsitz im nahe gelegenen Dornburg-Thalheim betreibt das Familienunternehmen in dritter Generation zwei weitere Steinbrüche (Thalheim, Allendorf) sowie einen BaustoffRecyclinghof in Wiesbaden und beschäftigt insgesamt rund 100 Mitarbeiter.

LKW-Flotte: bis zu 100 Kilometer fahren die insgesamt 40 Schmidt-Kipper und -Züge zum Kunden – im regelmäßigen Pendelverkehr transportieren sie Mineralstoffe zur rund 50 Kilometer entfernten Schiffsverladung Bendorf bei Koblenz, von wo aus Schmidt-Produkte bis in die Niederlande gelangen. Premierenfoto: Schäfer&Schmitt-Geschäftsführer Klaus Horneck, Fahrer Vitali Heidt, Schmidt-Fuhrparkchef Hans Alt und Bell-Verkaufsleiter Andreas Reinert vor dem B45D Blu@dvantage.

Gut 450.000 Tonnen verwertbarer Basalt werden im Werk Elbgrund pro Jahr abgebaut und in der kurz nach Übernahme 2005/2006 komplett neu erstellten Aufbereitung weiter verarbeitet (Tagesproduktion: 2300 – 2500 t). Nur rund 30 % des Gesteins wandern in Baustoffgemische, der überwiegende Anteil wird zu hochwertigen Schottern sowie streng güteüberwachten Zuschlägen für die Asphalt- und Beton-Produktion veredelt. Entsprechend weit sind die Lieferradien für die große firmeneigene

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Vielfältige Transportaufgaben Die Gewinnung im Werk Elbgrund erfolgt im Sprengverfahren an einer einzelnen Abbaustelle in derzeit 45 Meter Tiefe. Zwei 60- bzw. 70-Tonnen-Tieflöffelbagger (3,5 bzw. 4,5 m³) verladen den Basalt auf zwei SKW. Die 1000 bis 1400 Meter langen Umläufe mit max. 12 % Steigung führen beladen bergan zum Vorbrecher. Seit Jahren setzen Schäfer & Schmitt-Geschäftsführer Klaus Horneck und Hans Alt, Leiter des zentralen Schmidt-Fuhrparks, dabei auf eine Kombination aus 45-t-Starrrahmenkipper und einem wendigen 40-Tonnen-Knicklenker. Den eigenen 6x6 benötigt Schäfer & Schmitt vor allem für die umfangreichen Abraumarbeiten, die der Betrieb bei ruhender Gewinnung turnusmäßig in den Wintermonaten Januar und Februar durchführt. 12 bis 15 Meter mächtig ist die Abdeckung über dem Basalt – gut 150.000 m³ Abraum werden entnommen und anderer Stelle im Betrieb wieder verfüllt. Unterstützt wird der eigene 6x6 dabei von bis zu drei weiteren Mietmaschinen der 25- bis 30-t-Klasse. Seit 2002 setzt die Schmidt-Gruppe dabei vor allem auf Knicklenker von Bell Equipment. Ein Bell B40D kam damals als eines der ersten deutschen D-Serien-Modelle zum Unternehmen und wurde zunächst im Wechselbetrieb in den anderen Schmidt-Werken eingesetzt. Seit 2009 fuhr der 37-Tonner fest in Elbgrund und arbeitete damit einen Gutteil seiner zuletzt rund 12.000 Betriebsstunden ganzjährig in Produktion und Abraum. „Außer einem Defekt am Verteilergetriebe hatten wir in den knapp zehn Jahren keine größeren Probleme“, würdigt Fuhrparkleiter Hans Alt die hohe Verfügbarkeit des Bell-Dumpers. „In der Wartung profitierten wir von der bekannten Technik der einzelnen Komponenten und Baugruppen. Vergleichbare Mercedes-Benz-Motoren fahren wir seit Jahren in unserer Lieferflotte und auch mit dem Allison-Getriebe oder der Rexroth-Hydraulik haben wir bereits Erfahrung.“ Im Betrieb überzeugte der Bell B40D über die Jahre mit großem Komfort und zuverlässig hohen Transportleistungen bei niedrigem Verbrauch.

Höhere Leistungsklasse

Trotz deutlich höherer Tonnage fügt sich der BellGroßdumper mit niedriger Ladehöhe gut in die bestehende Betriebsorganisation ein.

Mit nominell 41,0 bzw. 45,4 Tonnen Nutzlast bei weitgehend baugleichem Fahrwerk markieren die großen Bell das leistungsfähigste Segment im 6x6-Markt. Mit Einführung der Blu@dvantage-Abgastechnologie nach EU-IIIb/Tier 4i teilen sich beide Modelle jetzt auch den identisch ausgelegten Mercedes-Benz V-8-Turbodiesel OM502LA mit nachgeschalteter SCR-Abgasreinigung durch Adblue-Zugabe. Das Bluetec-Aggregat leistet mit maximal 375 kW geringfügig weniger als der Vorgänger-Motor (390 kW), bietet jedoch mit 2400 Nm (bei 1300 U/min) das höhere Drehmoment für eine effiziente Leistungsentfaltung

Fahrer Vitali Heidt schätzt auf Neun-Stunden-Schicht den hohen Komfort der serienmäßig voll ausgestatteten Bell-Kabine.

Gründe genug für die Schmidt-Gruppe, sich auch bei der im Spätsommer getätigten Folge-Investition für Bell Equipment zu entscheiden. Neben aktuellen 40-Tonnern des Wettbewerbs evaluierten die Schmidt-Verantwortlichen die neueste Generation des Bell B40D und prüften darüber hinaus auch die leistungsfähigeren 6x6-Optionen B45D bzw. B50D, die nach wie vor nur Bell Equipment im Angebot hat.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Zahlreiche Assistenz-Funktionen auf Basis der serienmäßigen BellFahrzeugsensorik (u.a. On-Board-Waage, Neigungskontrolle) entlasten den Fahrer bei Routinevorgängen und steigern die Produktivität.

in allen dumpertypischen Fahrsituationen. Vor allem diese Eigenschaft gewährleistet gemeinsam mit der lastoptimierten Bauweise der Bell-Dumper (B45D leer: 32,98 t; B50D: 34,52 t) das große Einsparpotenzial der Blu@ dvantage-Technologie, die den landläufig angenommenen SCR-Vorteil von 5 % weniger Dieselverbrauch noch übertrifft. Blieb vor der Kaufentscheidung noch die Kapazitätsfrage: 25,5 m³ (SAE 2:1) bietet die Mulde des Bell B45D, bei 28,0 m³ liegt der Fünfzigtonner. Weit öffnende Heckklappen mit klapperfrei schließender Federvorspannung bringen in der Praxis gut 1,5 m³ mehr und sorgen auf steilen Rampen für saubere Fahrwege. Niedrige Ladehöhen der Groß-6x6 von 3200 mm (B45D) bzw. 3300 mm hätten in beiden Fällen schnelle Ladespiele mit der vorhandenen Tieflöffelausrüstung gewährleistet. Den Ausschlag gaben schließlich die rund 50 m³ Kapazität des Aufgabebunkers am mit 230 bis 250 Tonnen Stundenleistung getakteten Vorbrecher. „Nach unseren Berechnungen passte der Bell B45D exakt in die bestehende Betriebsorganisation, was sich in der Praxis voll bestätigte,“ erklärt Klaus Horneck. Bei einer theoretischen Schüttdichte des Elbgrunder Basalts von 1,8 t/m³ liegen die Transportchargen des 41-Tonners immer zuverlässig innerhalb der fahrzeugtechnisch freilich weit gefassten Toleranzen. „Wir hatten zunächst eine Bordwanderhöhung angedacht, mit ähnlich guten Ladewerten auch im leichteren Abraum fahren wir jedoch wohl weiter ‚Serie’.“

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Guter Einstand Anfang September trat der Bell B45D Blu@dvantage nach seinem viel beachteten STEINEXPO-Gastspiel den Dienst in Elbgrund an. Bereits nach den ersten 500 Betriebsstunden zeigen sich die technisch und kaufmännisch Verantwortlichen sehr zufrieden mit den Wartungs- und Verbrauchseigenschaften. „Die SCRTechnologie und Adblue sind bei uns im Fuhrpark natürlich bestens eingeführt,“ betont Hans Alt angesichts von 95% Stern-Anteil in der Schmidt-Flotte. „Das Handling ist absolut unproblematisch, wir füllen derzeit einfach bei der normalen Diesel-Betankung nach, wobei uns der große Adblue-Tank ausreichend Spielraum lässt.“ Tatsächlich ist der 67-l-Adblue-Tank bei einem automatisch dosierten Zugabeanteil von +/- 4 % je nach Motorlast für drei DieselTankfüllungen (jew. 560 Liter) ausgelegt. Und auch den Beweis für das Einsparpotenzial der Blu@advantage-Technologie bleibt der Bell B45D in Elbgrund nicht schuldig: Als Durchschnittsverbrauch auf 9-Stunden-Regelschicht wurden für den 41-Tonner 18,6 l/h ermittelt. Als unmittelbare Referenz steht hier das zuletzt dokumentierte Stundenmittel des Bell B40D von mehr als 21 l/h.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Bell Equipment Deutschland GmbH Willy-Brandt-Str. 4-6 36304 Alsfeld | Deutschland Tel.: +49(0) 66 31 - 91 13 - 0 Fax: +49(0) 66 31 - 91 13 - 13 eMail: center@de.bellequipment.com Internet: www.bellequipment.de

Der bodennah sicher erreichbare Adblue-Tank (rechts) bietet Reserven für drei Dieselfüllungen. Füllstand und Funktion des Blu@ dvantage-Systems sind jederzeit per Cockpit-Display ablesbar.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Allmineral Aufbereitungstechnik GmbH & Co. KG

Vertragsunterzeichnung v.l.n.r. Alt-Gesellschafter Heinz-Josef Klösters und Norbert Jakobs, Unternehmensbeteiligungen Dr. Hans-Caspar Glinz

allmineral mit neuem Partner

Schmidt, Kranz Gruppe übernimmt 75 Prozent der allmineral Aufbereitungstechnik GmbH & Co. KG

Neue Wachstumschancen und spürbare Synergieeffekte – mit der Übernahme von 75 Prozent der Geschäftsanteile der allmineral Aufbereitungstechnik GmbH & Co. KG durch die Schmidt, Kranz Gruppe, einem global agierenden Maschinenbauunternehmen mit Sitz im nordrhein-westfälischen Velbert, setzt sich für die allmineral der Wachstumskurs der vergangenen Jahre fort. »Der Einstieg der Schmidt, Kranz Gruppe ist ein weiterer Ausdruck unserer konsequenten, international ausgerichteten Marktstrategie«, sagt allmineralGeschäftsführer Dr. Ing. Heribert Breuer über die neue Partnerschaft, »der internationale Markt in unserem Kerngeschäft Erz- und Kohleaufbereitung ist stark gewachsen. Mit dem Einstieg eines so etablierten, weltweit präsenten Unternehmens wie der Schmidt, Kranz Gruppe können wir unseren Kunden noch mehr qualifizierte Expertise bieten und neue Märkte erschließen.«

Vertragsunterzeichnung Dr. Heribert Breuer, Geschäftsführer allmineral GmbH & Co. KG

Die Schmidt, Kranz Gruppe ist mit verschiedenen Tochterunternehmen weltweit tätig und produziert und verkauft unter anderem Brecher, Untertagefahrzeuge, Tunnelbohrmaschinen und Hochdruckhydraulik. Möglich geworden war die Übernahme durch die bisherigen Gesellschafter Klösters und Ackermans, die ihre Anteile an das Velberter Unternehmen übertragen haben. Vor allem in Indien wollen die Unternehmen künftig gemeinsam auftreten. Dort sollen die Aktivitäten der allmineral Asia mit denen der Hazemag India noch stärker ausgebaut werden. allmineral Asia Pvt. Ltd verantwortet seit

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Vertragsunterzeichnung Dr. Hans-Caspar Glinz, Inhaber Schmidt-Kranz Gruppe

2009 Vertrieb, Projektmanagement und Service für die allmineral-Komplettlösungen im Bereich mineralischer Aufbereitung in Indien und Südostasien. Hazemag India Pvt. Ltd. gehört zur Hazemag & EPR GmbH, einem weiteren Tochterunternehmen der Schmidt, Kranz Gruppe. Hazemag & EPR fertigt und vertreibt Maschinen und Anlagen für die Aufbereitung und Zerkleinerung über und unter Tage sowie Maschinen für die Gewinnungs- und Bohrtechnik.

Über allmineral Die allmineral GmbH zählt weltweit zu den führenden Herstellern maßgeschneiderter Aufbereitungsanlagen für die Rohstoffindustrie. Mit seiner überlegenen Technologie hat sich das Duisburger Unternehmen als Spezialist für die sortenreine Aufbereitung und Trennung von Kohle, Erz, Schlacke, Kies, Sand, Schotter und diversen Recycling-Materialien einen Namen gemacht. Rund um den Globus sind aktuell mehr als 600 allmineral-Anlagen zur trockenen und nassen Aufbereitung zuverlässig und effizient im Einsatz. Mit Hauptsitz in Duisburg und Tochtergesellschaften in USA, Südafrika, Polen und Indien ist allmineral in über 30 Ländern tätig.

Schmidt, Kranz & Co. GmbH Hauptstr. 123 42555 Velbert-Langenberg | Deutschland Tel.: +49(0) 20 52 / 88 8-0 Fax: +49(0) 2052 / 88 8-10 eMail: info@sk-velbert.de Internet: www.schmidt-kranz.de

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WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT:

allmineral Aufbereitungstechnik GmbH & Co. KG Baumstraße 45 47198 Duisburg | Deutschland Tel.: +49(0) 20 66 - 99 17-0 Fax: +49(0) 20 66 - 99 17-17 eMail:head@allmineral.com Internet: www.allmineral.com

HAZEMAG & EPR GmbH Brokweg 75 48249 Dülmen | Deutschland Tel.: +49(0) 25 94 77 - 0 Fax: +49(0) 25 94 77 - 4 00 eMail: info@hazemag.de eMail: info@epr.de Internet: www.hazemag.de

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Wirtgen GmbH

Surface Mining als wirtschaftlichste Alternative:

Ölschieferabbau in Estland

In einer Mine im Westen der Ölschieferlagerstätten von Estland wurde der Vergleichstest zwischen den drei Abbaumethoden durchgeführt. Im Ölschieferabbau in Estland waren die Wirtgen Surface Miner den herkömmlichen Gewinnungsmethoden im direkten Vergleich überlegen.

Selektive Gewinnung erhöht Qualität beim Ölschieferabbau Ölschiefer ist ein Gestein, das sowohl aus organischem Kohlenstoff als auch aus mineralischen Inhalten besteht. Die weltweiten Vorkommen an Ölschiefer werden auf rund 10 Trillionen t geschätzt. Die Ölmenge, die daraus gewonnen werden könnte, übersteigt die derzeitigen Erdölvorkommen sogar um mehr als 50 Prozent. In Estland liegen rund 5 Mrd. t Ölschiefer, wovon ca. 1,5 Mrd. t als abbaufähig eingestuft werden und zumeist von Kalksteineinlagerungen umgeben sind. Das nordeuropäische Land setzt allein rund 70 Prozent der weltweiten Produktion um. Mit dem Ölschieferabbau konnte Estland sich weitestgehende Unabhängigkeit in der Energieversorgung sichern. Zudem ist die Gewinnung von Ölschiefer zu einer relevanten Einflussgröße auf die weltweiten Ölpreise geworden. Beim Abbau des Materials haben sich bisher drei Methoden etabliert: • Bohren und Sprengen • Das halbselektive Mining mit Reißraupen,Planierraupen und Baggern • Das Surface Abbaumethode

Mining

als

komplett

selektive

Ein direkter Vergleich zwischen den drei Verfahren in Estland zeigt: Die Surface Mining Technologie bietet klare Vorteile bezüglich der „Run of Mine“ (ROM)

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Materialqualität. Die führenden Ölschieferproduzenten Estlands, „Kiviöli Keemiatööstuse“ (kurz: Kiviöli) und „Eesti Energia Mining“, setzen daher auf den Einsatz der Wirtgen Surface Miner.

Mit Surface Minern auf wirtschaftliche Weise zur Ressourcenunabhängigkeit Das Bestreben, Ölschiefer in Estland abzubauen, war lange von dem Gedanken der Ressourcenunabhängigkeit geprägt. Durch den Einsatz von Surface Minern steht nun auch die Wirtschaftlichkeit des Abbaus im Vordergrund. Bereits seit 1916 wird Ölschiefer in Estland abgebaut. Zurzeit werden vier Minen im Übertagebau betrieben, mit denen ca. 50 Prozent der gesamten Produktion des Landes erwirtschaftet werden. Das gewonnene Material wird auf zwei Arten weiterverarbeitet: Kiviöli beliefert Raffinerien zur Schwerölherstellung und Eesti Energia Mining lässt den Ölschiefer in Kraftwerken verstromen. Beide Unternehmen setzen zum Abbau einen 2500 SM ein. Der Vergleich der traditionellen Verfahren mit dem des Surface Mining macht deutlich, dass sich durch den selektiven Abbau sowohl für die Ölherstellung als auch für die Energiegewinnung enorme wirtschaftliche Vorteile für die Unternehmen ergeben.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Der Wirtgen Surface Miner 2500 SM Der 2500 SM ist ein robustes und leistungsstarkes Gewinnungsgerät, das Materialien mit einer 2,5 m breiten Schneidwalze abbaut. Je nach Gesteinshärte können die Schneidleistungen bei bis zu 1.400 t pro Stunde liegen wie es in Kohle und Ölschiefer der Fall ist. Der 2500 SM ist so konstruiert, dass die Wartungszeiten möglichst gering gehalten werden können: Die wichtigsten Maschinenelemente wie die Schneidwalze sind leicht zugänglich und Verschleißteile wie Meißel schnell austauschbar. Über 50 Geräte vom Typ 2500 SM sind weltweit im Einsatz. Für eine noch höhere Abbauleistung hat die Wirtgen GmbH zudem den 4200 SM entwickelt: Dieser kann Slkw bis zu einem Volumen von ca. 200 t in wenigen Minuten beladen. Als größter Wirtgen Surface Miner baut er in Weichgestein bis zu 12 Mio. t pro Jahr ab.

Vergleichstest der Abbaumethoden Der Einsatz der Wirtgen Geräte in Estland ermöglichte einen direkten Vergleich des Surface Mining mit dem herkömmlichen Bohren und Sprengen und dem halbselektiven Abbau. Bewertet wurden bei dem Vergleichstest zum einen quantitative Größen wie der ROM, aber auch qualitative Aspekte wie der Brennwert des abgebauten Materials.

Methode 1: Bohren und Sprengen Beim nicht-selektiven Mining wird das Material durch Sprengungen gelöst und mittels Bagger auf Lkw verladen. Dabei mischt sich der Ölschiefer mit dem eingelagerten Kalkstein. Das gesprengte Material muss vor der Weiterverarbeitung zudem noch in Brechern zerkleinert werden.

Methode 2: Halbselektiver Abbau Beim halbselektiven Mining wird dagegen auf Bohren und Sprengen verzichtet. Sowohl Ölschiefer als auch Kalkstein werden mit Reißraupen, Planierraupen und Baggern abgetragen und verladen. Auch hier vermischen sich die Materialien stark. Ölschiefer und Kalkstein fallen plattig an. Brecher sind deshalb notwendig, um die geforderte Korngröße zu erreichen.

Methode 3: Surface Mining Surface Miner tragen die unterschiedlichen Gesteinsschichten mit ihrer rotierenden Schneidwalze zentimetergenau ab. Sie arbeiten hochselektiv und können so einen separaten Abbau des Ölschiefers und des Kalksteins gewährleisten. Da Surface Miner in einem Arbeitsgang schneiden, zerkleinern und verladen, entfällt der Einsatz von Vorbrechern.

Selektiver Abbau von horizontalen Ölschiefer-und Kalksteinflözen mit dem 2500 SM. Zwei der Wirtgen Miner sind derzeit in Estland im Einsatz.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Durch einen 2.400 Liter umfassenden Kraftstofftank ist eine Maximierung der Arbeitszeit bei geringen Standzeiten möglich. Auch der Tankvorgang selbst kann durch einen einfachen Zugang zügig und sicher durchgeführt werden.

Die Testergebnisse im Überblick Der Vergleichstest fand in der Mine der Abbaugesellschaft Kiviöli statt. Die Lagerstätte umfasst rund 2,44 ha. Im Jahr 2003 begann dort der Abbau. Es werden rund 800.000 t Ölschiefer jährlich gewonnen. Die Erdschicht über dem Material hat eine Mächtigkeit von 2 m bis 20 m. Der Ölschiefer ist horizontal gelagert und tritt in Flözen mit 0,2 m – 0,6 m Dicke auf. Zwischen den Ölschieferflözen befindet sich teilweise Kalkstein. Die einaxiale Druckfestigkeit des Ölschiefers liegt bei 15-40 MPa und die des Kalksteins bei 40-100 MPa. Der Brennwert der einzelnen Ölschieferflöze liegt zwischen 1.200 und 4.500 kCal/kg. Durchgeführt wurde der Vergleich von Damian Baranowski, Dipl.-Ingenieur und Mitarbeiter des „Department of Mining Engineering“ der Universität Aachen/Deutschland. Die Daten über die traditionellen Verfahren stammen aus den ersten Jahren des Minenbetriebs, in denen mittels Bohren und Sprengen sowie über halbselektives Mining abgebaut wurde. Die Resultate des Surface Mining wurden bei dem Einsatz eines 2500 SM für Kiviöli ab dem Jahr 2006 erhoben.

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Surface Miner überzeugen durch Qualität und Quantität Durch den selektiven Abbau mit Surface Minern konnte jede Schicht einzeln abgetragen werden. Zum einen wurde die Ausbeute an Ölschiefer pro Quadratmeter erhöht und zum anderen auch die Qualität des Materials verbessert. Beim Bohren und Sprengen wurden Ölschiefer- und Kalksteinvorkommen dagegen stark gemischt und der Brennwert des Ölschiefers gemindert. Beim halbselektiven Abbau war der Brennwert im Vergleich zum gesprengten

ROM Brennwert Abraum zu NutzmineralVerhältnis

Bohren und Sprengen 85 % (4,2 t/m²) 1,750 kCal/kg (70 %) 2,11 87 %

Halbselektiver Surface mining Abbau 75 % 95 % (3,8 t/m²) (4,5 t/m²) 2,080 kCal/kg 2,480 kCal/kg (84 %) (100 %) 2,26 81%

1,84 100%

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Material zwar höher, es handelt sich jedoch um einen sehr komplexen Abbauprozess, der eine Vielzahl an Maschinen notwendig macht. Mit Surface Minern kann dagegen mit nur einem Gerät hochwertiger Ölschiefer selektiv gewonnen werden. Durch die hohe Qualität des Abbauproduktes eignet es sich sowohl zur Ölherstellung als auch zur Energiegewinnung. Zudem kann auch der Kalkstein durch das separate Abtragen als weiteres Endprodukt verkauft werden.

Die wirtschaftlichen Vorteile des Surface Mining • Die Wirtgen GmbH ist darauf spezialisiert, Kunden bei schwierigen Abbaubedingungen mit ihrem Knowhow in der Schneidtechnologie zu unterstützen. So können die Surface Miner genau auf die Gewinnung von Materialien mit unterschiedlichen Gesteinsfestigkeiten eingestellt werden. Der selektive Abbau erhöht die Endproduktqualität und ermöglicht auch die wirtschaftliche Nutzung von Nebenprodukten. • Im Surface Mining wird der Einsatz von Vorbrechern unnötig, da der Miner bereits Korngrößen unter 100 mm erzeugt. Die Investitionskosten für das Minenequipment sinken. Ein weiterer Vorteil der geringen Korngrößen: Pro Fahrt kann ein Lkw rund 10 % mehr Material laden. Dies reduziert die Anzahl der Lkw, den Kraftstoffverbrauch und die Instandhaltungskosten.

• Bohren und Sprengen werden im Surface Mining unnötig. Es entstehen keine Vibrationen und auch die extreme Lärmbelastung des Sprengens entfällt. • Ein weiterer Aspekt der Umweltschonung ist die geringe Staubentwicklung beim Schneiden des Materials.

Fazit: Surface Mining überzeugt als Abbaumethode in jeder Hinsicht Im Ölschieferabbau in Estland waren die Wirtgen Surface Miner den herkömmlichen Gewinnungsmethoden im direkten Vergleich überlegen: Sowohl die hohe Produktivität der Maschinen als auch die hohe Qualität des selektiv abgebauten Materials überzeugten. Durch die zusätzlichen Kostenvorteile aufgrund der gestiegenen Füllmengen der Lkw sowie durch die positiven Aspekte für Umwelt und Sicherheit ist das Surface Mining zur bevorzugten Abbaumethode geworden. WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Wirtgen GmbH - Press Relations Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Franz-Sales Mantel, Michaela Adams Reinhard-Wirtgen-Straße 2 53578 Windhagen | Deutschland Tel.: +49 (0)26 45 - 1 31-0 Fax: +49 (0)26 45 - 1 31 499 eMail: presse@wirtgen.de Internet: www.wirtgen.de

Surface Mining: Besonders umweltfreundlicher und sicherer Abbau Ölschiefer wird sowohl über- als auch untertage abgebaut. Beim „Open cast mining“, bei dem Surface Miner zum Einsatz kommen, liegt der Ölschiefer zum Teil unter Erdschichten zwischen 2 m und 30 m. Hier zeigt sich klar der umweltfreundliche Vorteil des Surface Mining: • Für dieselbe Menge Ölschiefer muss weniger Boden abgetragen werden. Da mit Wirtgen Surface Minern im Vergleich zu anderen Abbaumethoden mehr Nutzmaterial pro Quadratmeter gewonnen werden kann, muss weniger Abraum pro t Material bewegt werden.

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Das geschnittene Material kann als Schwade neben oder hinter dem Surface Miner abgelegt werden. Alternativ kann es direkt auf Lkw verladen und abtransportiert werden.

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Die Lagerstätte der Shenhua Beidian Energy Co. Ltd. ist die erste Mine in China, in der Fohle mit Wirtgen Surface Minern besonders wirtschaftlich und zugleich umweltfreundlich abgebaut wird.

Umweltfreundlicher Kohleabbau in China:

WIRTGEN 2200 SM Umweltfreundlicher Kohleabbau in China mit dem 2200 SM

Effizientes Verfahren mit qualitativ hochwertigen Ergebnissen

Durch die rasante Industrialisierung Chinas und dem damit verbundenen Anstieg des Lebensstandards ist auch der Energiebedarf der Volksrepublik in den letzten Jahren stark angestiegen. Chinas wichtigste Ressource, um den Energiebedarf zu sichern, ist die Kohle. Rund 70 Prozent der gesamten Energieerzeugung wird über den Abbau von Kohle im eigenen Land gedeckt. Ein wichtiger Aspekt der Energiepolitik ist dabei die Schonung der Umwelt.

Die Stadt Xilinhot in der Provinz „Innere Mongolei“ liegt rund 610 Kilometer entfernt von Peking und gehört zu den größten Energiestandorten Chinas. Neben gigantischen Windparks mit über 200 Windkraftanlagen befindet sich hier auch das Abbaugebiet der Shenhua Beidian Shengli Energy Co. Ltd. (kurz: Shengli). Die gesamte Lagerstätte des Unternehmens umfasst eine Fläche von 340 km² und rund 22,442 Mrd. t Kohle. Abgebaut wird sowohl über- als auch untertage. Das Gebiet ist in fünf Minen aufgeteilt.

Der Staat investiert massiv in erneuerbare Energien und auch der Kohleabbau soll umweltfreundlicher werden. Die Shenhua Beidian Energy Co. Ltd. (kurz: Shenhua) setzt daher auf den Einsatz von Wirtgen Surface Minern. Durch den Verzicht auf Bohren und Sprengen erweist sich das Surface Mining als ideale Alternative, um den Kohleabbau sowohl umweltfreundlicher als auch wirtschaftlicher zu gestalten.

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Im Jahr 2003 ist die Shenhua Beidian Energy Co. Ltd. gegründet worden. Das Hauptgeschäftsfeld dieses neuen Unternehmens ist die Entwicklung der Surface Mine No. 1. Dieser Tagebau mit einer Fläche von rund 37 km² und Ressourcen von rund 1,89 Mrd. t Kohle ist das erste von fünf Tagebaubetrieben, das im Shengli Kohlerevier geplant ist. In der Kohlemine von Shenhua sollen rund 20 Mio. t Kohle jährlich abgebaut werden. Beliefert wird damit ein eigenes Kohlekraftwerk in unmittelbarer Nähe zur Mine. Das Kraftwerk gehört zu den weltweit größten, direkt an eine Mine angeschlossenen Kohlekraftwerken und verfügt über eine Kapazität von 8 x 660 MW.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN In der Shenhua-Mine in China baut der 2200 SM mit einem 3,80 m breiten Schneidaggregat Kohle im „Windrow“-Verfahren ab. Die selektive Gewinnung Gewährleistet eine hohe Reinheit des Materials.

Die Mine ist zum Referenzprojekt für den umweltfreundlichen Kohleabbau mit Surface Minern in China geworden. „Wir waren von Beginn an sehr interessiert an der innovativen Surface Mining Technologie. Letztendlich überzeugt hat uns dann ein Besuch von Kohleminen in Indien, die rein mit Surface Minern bewirtschaftet werden. Die Effizienz der Maschinen hat uns begeistert“, sagt Mr. Liu, Präsident der Shenhua Beidian Shengli Energy Branch Co. Ltd.

• Durch die einstellbare Schneidtiefe der Surface Miner können Materialien auch aus dünnen Flözen mit hoher Reinheit selektiv gewonnen werden. Die Ausbeutung der Lagerstätte kann maximiert werden.

Das Abbauverfahren des 2200 SM

• Surface Miner schneiden, zerkleinern und fördern das Gestein in einem Arbeitsgang – eine Maschine übernimmt die Arbeit verschiedener Geräte. Bohren und Sprengen entfallen.

Durch die Einbettung der Shenhua-Mine in das Tagebaugroßprojekt von Shengli steht die innovative Technologie der Wirtgen Surface Miner im direkten Vergleich mit den herkömmlichen Abbaumethoden. Auch bei Shenhua hat man bisher auf traditionelle Weise abgebaut: „Wir haben mit zwei verschiedenen Abbaumethoden gearbeitet: Entweder mit Seilbaggern, die das Material direkt auf Lkw verladen haben, oder mit Seilbaggern und mobilen Vorbrechern. Bei der ersten Methode entstehen jedoch sehr hohe laufende Kosten und bei der zweiten Methode müssen große Anfangsinvestitionen getätigt werden. Mit den Surface Minern wollen wir nun einen neuen und effizienteren Weg des Kohleabbaus gehen“, erklärt Mr. Liu.

• Ein weiteres Vorbrechen des Materials wird unnötig. Das abgebaute Produkt kann über ein Transportsystem direkt auf einen Lkw geladen oder alternativ als Schwade neben der Maschine abgelegt werden („windrow“-Verfahren).

Seit dem Frühjahr 2009 wird der 2200 SM auf zwei Feldern in der Shenhua Mine eingesetzt: Das erste Feld umfasst rund 50 % der gesamten Arbeitsfläche. Die Maschine trägt

Ein Surface Miner vom Typ 2200 SM mit einem 3,80 m breiten Schneidaggregat zeigt auch eindrucksvoll in der Shenhua-Mine, wie qualitativ hochwertiges Material ohne die immensen Umweltbelastungen durch Bohren und Sprengen gewonnen werden kann.

Das Prinzip des Surface Mining

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NEUHEITEN & REPORTAGEN dort mit ihrer 3,80 m breiten Schneidwalze eine bis zu 25 cm tiefe Kohleschicht ab. Das geschnittene Material wird als Schwade hinter der Maschine abgelegt. Während der Surface Miner anschließend die Kohleflöze des zweiten Feldes schneidet, wird das Material des ersten Feldes mit Hilfe von Radladern auf Lkw verfrachtet.

Das 3,80 m breite Schneidaggregat: Höchste Produktivität für weiche Gesteinsarten

• Es entstehen keine Vibrationen. • Die extreme Lärmbelastung des Sprengens entfällt. • Beim Schneiden des Materials findet nur eine geringe Staubentwicklung statt. Um selbst diese einzudämmen, ist der Surface Miner mit großen Tanks ausgerüstet, aus denen Wasser unmittelbar auf die Fräsmeißel der Schneidwalze versprüht wird.

Sicheres Arbeiten im Tagebau dank Surface Minern

Über 150 Wirtgen Surface Miner vom Typ 2200 SM sind bereits in weltweiten Anwendungen im Einsatz. Das Standard-Modell des 2200 SM besitzt eine 2,20 m breite Schneidwalze. Eine Option, mit der die Produktivität in weichem Gestein erheblich gesteigert wird, ist ein 3,80 m breites Schneidaggregat. Rund 40 der 2200 SM sind derzeit mit dem 3,80 m breiten Schneidaggregat operativ.

Nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch sicherer wird der Abbau von Material mit den Surface Minern:

Das breitere Aggregat ermöglicht enorme Produktionsleistungen, wie auch das Beispiel Shenhua in China zeigt: Bis zu 5.000 t Kohle schneidet die Maschine mit der breiteren Walze in einer 8-Stunden-Schicht. Durch einen 1.500 Liter umfassenden Kraftstofftank ist eine Maximierung der Arbeitszeit bei geringen Standzeiten möglich. Zudem ist der Miner so konstruiert, dass die Wartungszeiten möglichst niedrig gehalten werden: Die wichtigsten Maschinenelemente wie die Schneidwalze sind leicht zugänglich und Verschleißteile wie Meißel schnell austauschbar. Der 2200 SM mit 3,80 m breitem Schneidaggregat erweist sich so als kompakte Maschine mit höchster Produktivität.

• Das Verladen von Material mit Hilfe von Radladern und Lkw wird sicherer und einfacher, da der Surface Miner einen ebenen und stabilen Untergrund hinterlässt.

Für eine noch höhere Abbauleistung hat die Wirtgen GmbH zudem den 4200 SM entwickelt: Dieser kann mit seinem Verladesystem Lkw bis zu einem Volumen von ca. 200 t in wenigen Minuten beladen. Als größter Surface Miner der Wirtgen GmbH baut er in weichem Gestein bis zu 12 Mio. t pro Jahr ab.

Surface Mining – Das umweltschonende Abbauverfahren Im Tagebau und im Felsbau wird Gestein zumeist gesprengt. Dadurch entstehen Erschütterungen und die Umwelt wird durch Lärm- und Staubemissionen belastet. In China hat man sich gezielt für das Surface Mining entschieden, da das innovative Abbauverfahren Bohren und Sprengen vollständig ersetzt. Es schont die Umwelt gleich in mehrfacher Hinsicht:

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• Böschungen und Oberflächen erhalten mit Wirtgen Surface Minern präzise und stabile Profile. Damit können steilere Böschungen erzielt werden. Das Oberflächenwasser kann gezielt zum Sumpf geführt werden. Wasser kann nicht in die Oberfläche eindringen.

• Durch die Position des Schneidaggregats in einem geschlossenen Gehäuse unter der Maschine wird nicht nur weniger Staub produziert, sondern auch die Gefahr von herumfliegenden Steinen verhindert.

Wirtschaftliche Vorteile des Surface Mining: Qualität steigern und Kosten senken Der Verzicht auf das Sprengen wirkt sich auch wirtschaftlich positiv aus: So kann auf eine Sicherheitsdistanz zu Wohngebieten am Rand der Lagerstätte verzichtet werden und eine höhere Ausbeutung der Mine wird gewährleistet. Zudem werden die Kosten bei der Aufbereitung des Materials gesenkt: Die Wirtgen Surface Miner erzeugen beim Abbau Körnungen unter 100 mm, wodurch das Brechen des Gesteins als zusätzlicher Arbeitsgang entfällt. Der Einsatz von Surface Minern reduziert sowohl die Investitionskosten um die Ausgaben für die Brechanlagen als auch die laufenden Produktionskosten. Diese Vorteile kommen auch beim Kohleabbau in China zum Tragen: Dort sind 97 Prozent der Abbauprodukte kleiner als 100 mm. Durch die kleinere Körnung des Materials können die Lkw nun 10 % mehr Kohle pro Fahrt aufnehmen.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Konkret waren in der Shenhua-Mine beim Abbau mit den traditionellen Abbaumethoden 526.000 Fahrten von Lkw zum Abtransport von 10 Mio. t Kohle nötig. Beim Abbau mit Surface Minern konnten die Fahrten dagegen auf 500.000 reduziert werden. Weniger Lkw, weniger Kraftstoff und weniger Wartungen sind für dieselbe Produktionsmenge notwendig.

Selektiver Abbau als Garant für eine hohe Reinheit des Materials Ein wichtiger wirtschaftlicher Aspekt, der gerade bei der Gewinnung von Kohle zum Tragen kommt, ist die hohe Qualität des abgebauten Materials durch das selektive Mining. Mit Wirtgen Surface Minern kann präzise abgebaut und auf diese Weise frühzeitig auf die Qualität der Kohle eingewirkt werden. Die höhere Qualität bewirkt auch einen höheren Brennwert: Es wird weniger Kohle für die Herstellung derselben Energiemenge benötigt. Das Beispiel Kohleabbau in China beweist damit eindrucksvoll: Mit den Wirtgen Surface Minern ist ein umweltfreundlicher, sicherer und auch wirtschaftlicher Abbau von Nutzmineralien möglich.

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Surface Mining in China – Umweltfreundliche und wirtschaftliche Alternative im Kohleabbau.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Zeppelin Baumaschinen GmbH VisionLink ist ein offenes Flottenmanagement-System von Caterpillar, viele Cat Maschinen sind schon dafür vorgerüstet.

Kontrolle ist gut, Vertrauen ist besser: Das Unternehmen Ernst Krebs wertet über VisionLink den Spritverbrauch und Wartungsarbeiten aus

NEUMÜNSTER (SR). Bereits seit dem Jahr 2000 bot Caterpillar Unternehmen die Möglichkeit, über interne Sensoren und eine Sendeeinheit in Cat Maschinen Informationen zu übermitteln. Das System sendet permanent die eigene GPS-Position, Start- und Stoppzeiten, Motorlast (Leerlauf/Last), Kraftstoffverbrauch (Leerlauf/Last) sowie weitere Betriebszustände. Eine Funktion, die auch das Unternehmen Ernst Krebs GmbH & Co. KG aus Neumünster rege nutzt. Darum war es die logische Konsequenz, auch Neumaschinen mit der neusten Technik ausrüsten zu lassen und sich für das aktuelle, internetbasierte Flottenmanagement VisionLink von Caterpillar zu entscheiden. Früher wurden die Daten via Satellit zu einem Server übermittelt. Bei der neuen Hardware funktioniert die Datenübertragung mittels der schnelleren Mobilfunk-Technologie. Damit können Daten einfacher, effizienter und schneller ausgewertet werden. Anwender wie Mitarbeiter von Ernst Krebs benötigen dafür keine eigene IT, sondern nur das Internet und müssen sich dafür bei Zeppelin freischalten lassen. Lars Andresen, der zuständige Gebietsverkaufsleiter der Zeppelin Niederlassung Rendsburg, hatte zusammen mit Bernhard Tabert, der bei Zeppelin das Produktmanagement Maschinensteuerung und Flottenmanagement leitet, den Familienbetrieb bei der Umstellung beraten. Alle neuen Cat Geräte, die seit Mitte 2010 bis heute in Betrieb gingen, wurden bei der Zeppelin Niederlassung Rendsburg mit VisionLink geordert. Darunter auch die jüngsten Investitionen wie vier Cat Radlader 962H. Hinzu kamen zwei Geräte aus dem bestehenden Maschinenpark, die nachgerüstet wurden.

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Serviceintervalle auslesen Genutzt wird das Flottenmanagement zur Kontrolle der Maschinen – der Maschinenpark von Ernst Krebs besteht aus rund 70 Geräten, darunter Radlader, Mini, Mobil- und Kettenbagger in den verschiedensten Größenklassen. Ausgelesen und ausgewertet werden zum Beispiel anstehende Wartungsarbeiten vom Werkstattmeister Jan-Oliver Duske, der sich mit einem Kollegen, zuständig für Lkw- und Baumaschinenreparaturen in der firmeneigenen

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Werkstatt, die Werte anschaut. Um die Mitarbeiter auf den Einsatz von VisionLink vorzubereiten, wurden sie von Bernhard Tabert geschult. „Gerade am Anfang tauchen viele Fragen auf, die sich jedoch schnell klären lassen“, meint er. Wöchentlich loggen sich Jan-Oliver Duske und sein Kollege im Internet ein, um die Daten unter die Lupe zu nehmen, die den richtigen Zeitpunkt der Wartung betreffen, und dann entsprechende Maßnahmen einleiten zu können. VisionLink bietet eine übersichtliche Benutzeroberfläche, auf der alle wichtigen Daten der Maschinenflotte abgebildet werden. Um rechtzeitig den Kundendienst vornehmen und einsteuern zu können, wird anhand der Ampelfarben rot, gelb und grün das aktuelle Serviceintervall angezeigt. Daran können JanOliver Duske und sein Kollege sehen, wie lange ein Mobilbagger oder Radlader noch in den Einsatz gehen kann und wann er in die Werkstatt muss. Darüber hinaus wird die durchschnittliche Arbeitszeit der letzten Woche dokumentiert, um eine Bewertung vornehmen zu können. Weil der Erfolg eines Unternehmens mit niedrigen Betriebskosten steht und fällt, bietet VisionLink die Möglichkeit, den Spritverbrauch zu analysieren und auszuwerten, was dem Unternehmen Ernst Krebs entgegenkommt. „Wir können mit den Angaben zum Kraftstoffverbrauch die Angebote besser kalkulieren“, so Carén Krebs, Inhaberin und Geschäftsführerin. Für die Mitarbeiter hat es zur Folge, dass die Firmenchefin und ihr Werkstattmeister jederzeit die Möglichkeit hätten, die Höhe des tatsächlichen Kraftstoffverbrauchs abzurufen. Doch davon machen sie keinen Gebrauch. „VisionLink dient bei uns nicht dazu, unsere Fahrer zu überwachen. Denn unsere Maschinen übernehmen so verschiedene

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Aufgaben, dass Vergleiche untereinander nicht möglich sind. Wir nutzen daher auch die Auswertung nicht, um jeden Liter Sprit zu hinterfragen. Denn das würde überhaupt keinen Sinn machen. Wir haben vollstes Vertrauen in unsere Mitarbeiter und das spürt man auch in unserem Betriebsklima. In einem inhabergeführten Familienbetrieb herrscht eben ein anderes Betriebsklima als in einem riesigen Konzern. Es ist geprägt von gegenseitigem Vertrauen“, macht Carén Krebs deutlich.

Vielseitig aufgestellt Die diplomierte Bauingenieurin, die sich in ihrem Studium auf Baubetrieb und Abfallwirtschaft spezialisiert hat, steht seit 18 Jahren als Chefin an der Spitze einer Baufirma ihren Mann. Den Betrieb hat sie 1993 von ihrem Vater, dem Unternehmensgründer Ernst Krebs, übernommen. Dieser hatte sich 1956 in Neumünster mit einer Firma für den Güternahverkehr selbstständig gemacht. Ein Jahr später erfolgte der Kiesabbau in Loop – heute zählen drei weitere Kieswerke zum Unternehmensverbund: in Großenaspe, Lentföhrden/ Nützen und Schmalstede. Schritt für Schritt kamen neue Standbeine, weitere Firmen und Beteiligungen hinzu wie das Straßen- und Tiefbauunternehmen Krebs & Suhr, die Großenasper Entsorgungsgesellschaft, die Krebs Kiesveredelung und KBK, Kies-Beton-Krebs. Heute, im Jahr 2011, demonstriert das über 50 Jahre VisionLink bietet die Möglichkeit, den Spritverbrauch und den aktuellen Tankstand zu analysieren und auszuwerten.

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Auch wann der nächste Service fällig wird, zeigt VisionLink an.

alte Unternehmen große Vielseitigkeit: Abbruch- und Erdarbeiten werden ausgeführt, Straßen und Wege werden gebaut, Beton wird hergestellt und geliefert, Abfall mit einem Containerdienst entsorgt, Bauschutt zu Recyclingmaterial aufbereitet und es werden zwei Deponien betrieben, wo nicht verwertbare Böden und Bauabfälle eingelagert werden. „Wir sind breit aufgestellt und entsprechend flexibel“, erklärt Carén Krebs die Struktur. Dabei steht über allem die Nachhaltigkeit. Diese drückt sich nicht allein im Umweltschutz aus, bei dem das Unternehmen eine Vorreiterrolle einnimmt, etwa wenn biologisch abbaubare Schmierstoffe bei Baumaschinen eingesetzt werden oder bei den Bemühungen in der Renaturierung der Abbauflächen. 1997 erhielt Ernst Krebs dafür die Ehrennadel des Landes SchleswigHolstein. Nachhaltigkeit zeigt sich in einem gesunden Wachstum und zieht sich wie ein roter Faden durch die Unternehmensführung und Firmenkultur. Carén Krebs steht für Gradlinigkeit und verkörpert einen offenen und direkten Führungsstil. Das dürfte auch mit ausschlaggebend gewesen sein, dass der Betriebsrat im Unternehmen sofort seine Zustimmung gab, das Flottenmanagement einzuführen. „Wir vom Betriebsrat hatten keine Bedenken und daher sofort grünes Licht gegeben. Auch die Mitarbeiter befürworten VisionLink

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und haben nichts dagegen“, meint Jan-Oliver Duske, der selbst dem Betriebsrat angehört. Die Tatsache an sich, dass der Kraftstoffverbrauch kontrolliert werden könnte, reicht aus, um die Fahrer zum überlegten Umgang mit den Baumaschinen zu animieren. „Die Einführung des Flottenmanagements war für uns gleich doppelt aufschlussreich, weil sich schnell gezeigt hat, dass unsere Mitarbeiter verantwortungsbewusst ihre Maschinen einsetzen und Sprit sparend fahren. Es hat sich aber auch herausgestellt, dass die tatsächlichen Werte hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs deutlich unter den Angaben in den Datenblättern liegen und unsere Maschinen weniger Sprit benötigen als angenommen“, ergänzt die Unternehmerin.

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Zeppelin Baumaschinen GmbH Kommunikation Klaus Finzel Graf-Zeppelin-Platz 1 85748 Garching bei München | Deutschland Tel.: +49(0) 89 - 32 00 03 41 Fax: +49(0) 89 - 32 00 07 341 eMail: klaus.finzel@zeppelin.com Internet: www.zeppelin-cat.de

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Neue Technik hält im Rohstoffabbau Einzug: Weil er sich bewährt hat, nimmt das Basaltwerk am Billstein den dritten Cat Tieflöffelbagger in Folge in Betrieb

FULDA, EHRENBERG (SR). Ein neuer Cat Tieflöffelbagger 374D ging kürzlich im Basaltwerk Billstein in den Einsatz. Der Steinbruch gehört zum Unternehmen Franz Carl Nüdling Basaltwerke GmbH + Co. KG aus Fulda. Damit setzt das Familienunternehmen den vor Jahren eingeschlagenen Weg fort, den Rohstoff in der Rhön mit einem Tieflöffel- statt mit einem Hochlöffelbagger im Zweischichtbetrieb zu gewinnen. Inzwischen haben sich auch die Baggerfahrer an die neue Abbaumethode gewöhnt. „Die Baumaschine diesen Typs ist zur Normalität geworden“, meint Rainer Kerber, der am Billstein zuständige Geschäftsbereichsleiter Technik und Handlungsbevollmächtigter. Er unterstützt die Fahrer, sich mit der neuen Technik vertraut zu machen. Das war ein Prozess, der nicht von heute auf morgen stattfand, sondern seine Zeit brauchte.

Sie nehmen den neuen Tieflöffelbagger Cat 374D in Empfang (von links): Die Baggerfahrer, Sebastian Dietzel sowie Dorsten Leutbecher, Geschäftsbereichsleiter Technik bei F.C. Nüdling Natursteine GmbH + Co. KG, Rainer Kerber, Zeppelin Niederlassungsleiter, Frank Neumann, geschäftsführender Gesellschafter von Franz Carl Nüdling Basaltwerke GmbH + Co. KG, Peter Nüdling, Zeppelin Verkaufsrepräsentant, Günther Reutter, sowie Baggerfahrer, Falk Dietzel.

Die kürzlich von der Zeppelin Niederlassung Hanau an den Billstein ausgelieferte Baumaschine ist der dritte Tieflöffelbagger in Folge und damit der Beweis, dass die Fahrer schon seit längerer Zeit effektiv mit der neuen Baumaschinentechnik umzugehen wissen. „Für uns Fahrer war der Wechsel von dem Hoch- auf den Tieflöffelbagger allerdings eine große Umstellung“, berichtet Baggerfahrer Sebastian Dietzel. Seine Kollegen Dorsten Leutbecher und Falk Dietzel ergänzen: „Wir mussten plötzlich mit einer neuen Perspektive klarkommen und uns eine neue Technik aneignen.

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Denn es macht einen großen Unterschied aus, wie der Löffel angesetzt wird.“ Im Fall des Hochlöffelbaggers schiebt der Fahrer das Material vom Gerät weg, beim Tieflöffelbagger arbeitet er zur Maschine hin. Ein weiterer Unterschied ist, dass der Hochlöffelbagger direkt auf der Sohle steht, der Tieflöffelbagger dagegen auf einem Haufwerk positioniert wird. „Daran mussten sich die Fahrer erst gewöhnen. Ich war anfangs skeptisch, ob diese Lösung, die uns Hans-Joachim Schinkel von der Zeppelin Projekt- und Einsatztechnik einst empfohlen hat, die bessere ist. Doch diese

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Beratung war ihr Geld wert. Die Technik hat sich längst wegen ihrer Wirtschaftlichkeit bewährt“, so Kerber. Eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz eines Tieflöffelbaggers ist ein möglichst kleinstückiges Haufwerk, bei dem Knäppern überflüssig ist und was im Steinbruch Billstein durch die günstige Geologie und ausgeklügelte Sprengtechnik möglich ist.

Kurze Ladespielzeiten So sprechen für den Einsatz des Tieflöffelbaggers am Billstein die kurzen Ladespielzeiten. Der Cat 374D ist gegenüber dem Hochlöffelbagger zwar eine Baggergröße kleiner, doch er benötigt für die gleiche Förderleistung acht Löffelfüllungen, um den Muldenkipper mit Basalt zu beladen. Insgesamt spart sich der Betrieb ein Ladespiel – zuvor waren neun Ladespiele erforderlich. „Bei einer Ladezeit von 2,30 Minuten, bei 60 Fahrten am Tag mit dem Muldenkipper mal 20 Arbeitstage im Monat mal zehn Monate Einsatz im Jahr fallen unsere Betriebskosten im Vergleich zu früher deutlich günstiger aus“, rechnet Kerber vor.

Der neue Cat 374D verfügt über einen fünf Kubikmeter großen Tieflöffel – zuvor wurde das Material mit einer Klappschaufel auf Muldenkipper verladen. „Doch damit sind wir an unsere Grenzen gestoßen. Es gibt Bereiche, die sich schlecht sprengen lassen, weil der Rohstoff senkrecht aus der Sohle kommt. Doch wir können die restlichen 30 Prozent vom Wandfuß nicht stehen lassen, sondern müssen ihn ebenfalls herausholen. Mit der Klappschaufel stießen wir da auf einen hohen Widerstand. Der Tieflöffel dagegen hat eine höhere Reißkraft und zieht den Basalt einfach heraus“, erläutert der Geschäftsbereichsleiter Technik. Steht der Bagger auf dem Haufwerk, so hat der Fahrer eine gute Sicht in die Mulde und erkennt, wie viel Material noch hineinpasst. Schließlich soll die Mulde nicht überladen werden. Des Weiteren zählt Kerber auf: „Die Mulde kann gut ausgeladen werden. Aufgrund der Steigungen von bis zu acht Prozent rutscht das Material tendenziell eher nach vorne. Wichtig ist, dass der Muldenkipper bei voller Fahrt keinen Basalt verliert. Denn dieser kann wiederum die Reifen schwer beschädigen, wenn ein anderer Fahrer diesen übersieht und darüberfährt.“

Steht der Bagger auf dem Haufwerk, so hat der Fahrer eine gute Sicht in die Mulde und erkennt, wie viel Material noch hineinpasst.

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Der Cat 374D ist gegenüber dem früheren Hochlöffelbagger zwar eine Baggergröße kleiner, doch er benötigt für die gleiche Förderleistung acht Löffelfüllungen, um den Muldenkipper mit Basalt zu beladen. Insgesamt spart sich der Betrieb ein Ladespiel zuvor waren neun Ladespiele erforderlich.

Überhaupt spielen am Billstein sicherheitstechnische Aspekte eine große Rolle. Denn die Fahrer müssen nun über das Haufwerk ihren Arbeitsplatz in der Kabine erreichen. „Es ist erwiesen, dass beim Aufund Absteigen die meisten Unfälle passieren“, betont Kerber. Daher war es ein Kundenwunsch, den neuen Tieflöffelbagger wegen der besseren Sicht mit Xenonscheinwerferlicht auszurüsten. Macht der Fahrer Feierabend und schaltet den Bagger aus, dann brennt das Licht noch so lange weiter, bis er sicher das Haufwerk überwunden hat und mit beiden Beinen wieder festen Boden, sprich die Sohle, unter sich weiß. Zugute kommen soll den Fahrern auch ein Laufsteg am neuen Cat 374D – allein bei der Wartung ist dieser hilfreich – die Mitarbeiter fühlen sich sicherer. Die Zentralschmieranlage wurde auf Kundenwunsch versetzt, damit die Baggerfahrer sie leichter erreichen können. Zur besseren Übersichtlichkeit verfügt der Cat 374D im Gegensatz zu seinem Vorgänger, dem Cat 365C, über eine Rückfahrkamera, die auch die Berufsgenossenschaft Rohstoffe und Chemische Industrie empfiehlt. „Typisch für Caterpillar ist, dass es keine zwei Bildschirme gibt, sondern alles der besseren Übersichtlichkeit halber auf einem Bildschirm angezeigt wird“, erklärt Frank Neumann, der Zeppelin Niederlassungsleiter aus Hanau.

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Weniger Verschleiß Um die Kommunikation zwischen Bagger- und Muldenkipperfahrer zu erleichtern, wurde in den Cat 374D eine verstärkte Hupe eingebaut. Diese kann dann der Baggerfahrer betätigen, um den Muldenkipperfahrer zu dirigieren, den Skw so zu positionieren, damit das Beladen der Mulde effektiv und sicher vonstattengehen kann. „Wir legen hier großen Wert auf eine saubere Fahrbahn. Wenn der Tieflöffel des Baggers die Mulde des Skw füllt, dann sollte nichts von dem geladenen Basalt daneben gehen“, führt Kerber aus. Bei der Vorgängermaschine, dem Cat 365C, wies dessen Stiellänge 2,60 Meter aus – bei der kürzlich in Betrieb genommenen Baumaschine wurde der Stiel um 40 Zentimeter auf drei Meter verlängert, damit der Bagger eine größere Reichweite erhält, ohne dass er dazu seine Kettenlaufwerke bewegen muss. Rainer Kerber erhofft sich davon einen geringeren Verschleiß. Außerdem kann der Fahrer den Platz rund um das Haufwerk besser vorbereiten, wenn er auf den nächsten Skw zum Beladen wartet. Der neue Bagger verfügt über eine Anzeige, die dem Fahrer den Spritverbrauch anzeigt und anhand der er sich orientieren kann, ob er zu viel oder zu wenig Gas

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gegeben hat. Diese soll dem Basaltwerk am Billstein darüber hinaus helfen, den Kraftstoffverbrauch zu optimieren und Einsparpotenziale herauszufinden. Darum wird der Einsatz der Baumaschinen über einen längeren Zeitraum beobachtet und von Rainer Kerber ausgewertet. Er untersucht dabei die Menge an abgebautem Rohstoff, welche die beiden Baumaschinen, wie Tieflöffelbagger und Skw, für den Backenbrecher bereitstellen und zieht dann den Vergleich zu dem früheren Ladegerät. „Wir betrachten das Pärchen Skw und Bagger und schauen uns den Ladevorgang auf den verschiedenen Sohlen genau an“, erklärt er. Unterstützung bekommt der Geschäftsbereichsleiter Technik auch von der extra eingebauten Flottenmanagementlösung VisionLink. Daten, welche die Maschinen betreffen, wie Stillstandzeiten oder Betriebsstunden, können am Computer ausgelesen und ausgewertet werden. „Damit wollen wir unsere Prozesse optimieren“, argumentiert Kerber. Über VisionLink weiß er auch, wann sich die nächste Wartung ankündigt. Somit kann er entsprechende Ersatzteile vorrätig halten. „Bei dem Cat 374D haben wir es mit einem Schlüsselgerät zu tun. Einen Stillstand können wir uns nicht leisten. Wir brauchen am Billstein eine hohe Betriebssicherheit“, stellt Kerber klar, der sich zusammen mit den 13 Mitarbeitern um einen reibungslosen Ablauf kümmert. Das durch Großbohrlochsprengung gelöste Material weist gröbere und feinere Basaltbrocken auf. Um eine homogene Mischung zu erreichen, wird mal mehr von dem groben oder mal mehr von dem feinstückigen Haufwerk dem Brecher zugeführt. „Auf diese Weise lässt sich die Qualität steuern und wir können weitere Reserven ausschöpfen, um unsere Produkte zu verbessern“, so Kerber. Der Abbau von 600 000 Tonnen pro Jahr ist nicht auf kurzfristige Sicht, sondern auf eine langfristige Perspektive hin angelegt. „1980 hatten wir am Billstein noch Steigungen von 14 Prozent. Heute liegen wir bei

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acht Prozent. Früher gab es hier Wandhöhen von 50 Metern. Das war nicht wirtschaftlich. Darum wurde eine Zwischensohle eingezogen, so dass heute der Bagger am Fuß einer Wand von 14 Metern Höhe arbeiten kann. Den Basalt gewinnen wir derzeit über drei Sohlen – bis auf fünf Sohlen können wir gehen“, berichtet der geschäftsführende Gesellschafter Peter Nüdling. Seine Familie führt die Tradition des Unternehmens, zu dem noch weitere Steinbrüche in der Rhön sowie Betonwerke in Hessen, Thüringen und Sachsen gehören, in der vierten Generation fort. Am Billstein wird seit 1923 Basalt gefördert – der Urgroßvater von Peter Nüdling hatte damit begonnen. Heutzutage werden 80 Prozent des gewonnen Rohstoffs zu Edelsplitten und 20 Prozent zu Schotter verarbeitet. Die Abbaugenehmigung am Billstein reicht bis ins Jahr 2079. Insgesamt schlummern hier Vorräte von hundert Millionen Tonnen, die darauf warten, in den nächsten Jahrzehnten gewonnen zu werden. „In Deutschland dürfte es wenige Gewinnungsbetriebe geben, die auf eine Planungssicherheit über so einen langen Zeitraum bauen können. Mir ist jedenfalls keiner bekannt. Damit befinden wir uns in einer sehr komfortablen Situation und haben die Sicherheit, Investitionen wie in den neuen Bagger zu tätigen“, so der geschäftsführende Gesellschafter, der sich im Vorstand der MIRO, dem Bundesverband mineralischer Rohstoffe, engagiert.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Komatsu

Der neue PC240LC-10 von Komatsu mit Motorentechnologie gem. EU Stufe IIIB / Tier 4 Interim

Vilvoorde, November 2011 – Mit der Einführung des PC240LC-10 Hydraulikbaggers auf dem europäischen Markt, stellt Komatsu Europe International seine neue Serie 10 vor. Die Maschinen der neuen Serie 10 zeichnen sich durch gesteigerte Effizienz, niedrigeren Kraftstoffverbrauch, verbesserten Fahrerkomfort und optimierte Wartungsfreundlichkeit aus und sorgen mit diesen Eigenschaften für maximale Produktivität bei gleichzeitig reduzierten Betriebskosten. Der PC240LC-10 hat ein Betriebsgewicht von bis zu 26.100 kg. Seine Kraft erhält er durch den KomatsuMotor SAA6D107E-2 mit einer Netto-Motorleistung von 179 PS (132 kW) und reduzierten Emissionen gem. EU Stufe IIIB / EPA Tier 4 Interim. Dieser neue Bagger baut auf die bewährte Tier 3-Motorentechnologie auf und sichert Komatsu die Spitzenreiterposition in Technologie und Innovation dank umweltfreundlichen Motoren mit bis zu 5% mehr Leistung bei einer um 10% gesteigerten Kraftstoffeffizienz. Zusätzlich kann

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durch die vollautomatische Drehzahlrückstellung der Kraftstoffverbrauch im Leerlauf um bis zu 30% reduziert werden. Der PC240LC-10 ist mit der modernsten KOMTRAX™-Technologie ausgestattet. Das System überträgt Betriebsparameter der Maschine per Funk auf eine passwortgeschützte Webseite. Daten wie Betriebsstundenzahl, Maschinenstandort, Warn- und Wartungshinweise können so über

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NEUHEITEN & REPORTAGEN

eine Internetanwendung ausgewertet werden. Die Flottenmanagementfunktionen von KOMTRAX™ steigern die Maschinenverfügbarkeit, reduzieren das Diebstahlrisiko, ermöglichen die Ferndiagnose durch den Distributor und versorgen Sie mit einer Vielzahl an Informationen zur Steigerung von Effizienz und Produktivität in Ihrem Unternehmen.

Besondere Merkmale des neuen PC240LC-10: • Motor gemäß Emissionsrichtlinie EU Stufe IIIB / EPA Tier 4 Interim Der Komatsu-Motor SAA6D107E-2 ist mit einer modernen elektronischen Steuerung ausgestattet, die Luftstrom, Kraftstoffeinspritzung, Verbrennungsparameter und Abgasnachbehandlung regelt, und so für optimale Motorleistung und reduzierte Emissionen sorgt. Zusätzlich ermöglicht sie die Nutzung von modernen Diagnosefunktionen. Als einer der führenden Hersteller von Hydrauliktechnologie, hat Komatsu einen hydraulisch betätigten Turbolader mit variabler Geometrie (KVGT) und ein Abgasrückführungsventil entwickelt. Zusammen sorgen sie für gesteigerte Präzision, eine bessere Steuerung des Luftstroms und eine längere Lebensdauer der Bauteile. Die durchdachte Technologie des Dieselpartikelfilters von Komatsu (KDPF) garantiert, dass die tägliche Arbeit nicht beeinträchtigt wird und sorgt trotzdem dafür, dass der Fahrer jederzeit über den Zustand des Filters informiert ist. Die aktive und passive Regeneration des Filters erfolgt automatisch oder kann über das Monitorpanel gesteuert werden.

• Extrem effizientes Hydrauliksystem Alle Hauptbaugruppen des neuen PC240LC-10, inklusive Motor, Hydraulikpumpen, -motoren und Ventile werden exklusiv von Komatsu entwickelt und hergestellt. Das Herzstück ist das lastfühlende CLSS-

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Hydrauliksystem im geschlossenen Kreislauf, das die Hydraulikleistung durch die variable Anpassung der Motorleistung erheblich steigert. Diese variable Regelung ermöglicht, dass die Motorleistung in jedem Arbeitsspiel an die jeweilige Last angepasst wird. Weitere Verbesserungen des Hydrauliksystems reduzieren Druckverluste im System und resultieren in gesteigerter Effizienz und geringerem Kraftstoffverbrauch.

• Gesteigerter Fahrerkomfort Ein neuer, luftgefederter, beheizter und komplett einstellbarer Fahrersitz mit integrierten Seitenkonsolen und hoher Rückenlehne sorgt für maximalen Fahrerkomfort. Die neue ROPS-Kabine gem. ISO 12117:2008 wurde speziell für Hydraulikbagger entwickelt und bietet eine bequeme und geräuscharme Arbeitsumgebung und sorgt so für maximale Produktivität des Fahrers. Die röhrenförmige Struktur verleiht der Kabine eine hohe Widerstandsfähigkeit und einen robusten Aufbau. Die Kabinenlagerung auf Viskosedämpfern reduziert die Vibrationen in der Kabine, ermöglicht eine präzise Steuerung der Maschine und beugt Ermüdungserscheinungen beim Fahrer vor. In der Kabine steht weiterhin ein Anschluss für einen MP3-Player oder ähnliche Geräte sowie zwei 12-V-Anschlüsse zur Verfügung. Ein neuer, hochauflösender 7-Zoll-Monitor bietet verbesserte Funktionen und stellt die Information in 25 Sprachen dar. Der Fahrer kann bequem zwischen 6 Betriebsarten wählen, um die Maschinenleistung an die jeweiligen Anforderungen anzupassen. Die Betriebsarten sind: Power, Economy, Schwerhub, Hammer, Anbaugeräte-Power und AnbaugeräteEconomy. Die neue Anbaugeräte-Economy-Betriebsart ermöglicht den Einsatz von Anbaugeräten ohne an Maschineneffizienz einbüßen zu müssen. Das neue Monitorpanel gibt dem Fahrer weiterhin wertvolle Hinweise zum Betrieb der Maschine. Die Eco-Anzeige unterstützt den Fahrer beim Kraftstoffsparen. Betriebsdaten, Kraftstoffverbrauch und Einsatzparameter können gespeichert werden. Zusätzlich wird das Bild der Rückfahrkamera auf dem Monitorpanel angezeigt, damit der Fahrer jederzeit den Bereich direkt hinter der Maschine einsehen kann.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN • Bequeme und einfache Wartung Um kostenintensive Stillstandzeiten zu reduzieren, sind die Wartungspunkte des PC240LC-10 leicht zugänglich angeordnet. Regelmäßig zu wartende Stellen lassen sich leicht vom Boden aus erreichen und umlaufende Handläufe sorgen für sichere Wartungseinsätze am Oberwagen. Die parallele Anordnung von Kühler und Kühlerlüfter ermöglicht eine leichte Reinigung und Wartung dieser beiden Baugruppen und falls nötig, des schwenkbar befestigten Wasserabscheiders der Klimaanlage. Trittstufen an verschiedenen Stellen garantieren einen sicheren und schnellen Zugang zum Motorraum. Die Maschine ist mit dem exklusiven EMMS (Equipment Management Monitoring System) von Komatsu ausgerüstet. Die verbesserten Diagnosefunktionen des Systems unterstützen Fahrer und Techniker bei Überwachung und Fehlersuche. Das EMMS überwacht pausenlos alle wichtigen Systeme, den regelmäßigen Wartungsbedarf und minimiert Zeitaufwand für Diagnose und Reparatur.

Technische Daten:

PC240LCD-10 Ausleger

Monoblockausleger, 5.850 mm

Stiel

3.000 mm

Löffel

1.070 kg

Bodenplattenbreite Betriebsgewicht Motorleistung (ISO 14396) Reiß-/Losbrechkraft

700 mm 25.500 kg 141 kW 129 kN / 172 kN (Power Max)

Max. Grabtiefe

6.920 mm

Breite über alles

3.290 mm

WEITERE INFORMATIONEN UND KONTAKT: Schlüter Baumaschinen GmbH Annika Ruske Soester Str. 51 59597 Erwitte | Deutschland Tel.: +49 (0)29 43 - 987-0 Fax: +49 (0)29 43 - 987 910 eMail: aruske@schlueter-baumaschinen.de Internet: www.schlueter-baumaschinen.de www.komatsu-deutschland.de Komatsu Europe International N.V. Kevin Broman Tel.: +32 (0)22 55 - 24 58 eMail: kevin.broman@komatsu.eu

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Zeppelin Baumaschinen GmbH

Managementposition aus eigenen Reihen besetzt

Fred Cordes wird Geschäftsführer der Zeppelin Baumaschinen GmbH

Die Zeppelin Baumaschinen GmbH Geschäftsführer: Michael Heidemann (links) und Fred Cordes (rechts)

GARCHING BEI MÜNCHEN (SR). Das neue Jahr bringt eine personelle Veränderung bei Zeppelin mit sich: Zum 1. Januar 2012 steigt der bisherige Vertriebschef Fred Cordes in die Geschäftsführung der Zeppelin Baumaschinen GmbH, der größten Gesellschaft im Zeppelin Konzern, auf. Mit der Bestellung von Fred Cordes zum Geschäftsführer ist Deutschlands führende Vertriebs- und Serviceorganisation wieder mit einer Doppelspitze besetzt. Cordes wird sich die Aufgaben in der Geschäftsführung mit Michael Heidemann teilen, der seit 2008 deren Vorsitzender ist. Heidemann bleibt auch weiterhin stellvertretender Vorsitzender der Geschäftsführung der Zeppelin GmbH. „Fred Cordes hat bei Zeppelin verschiedene Stationen durchlaufen und kennt daher unsere Branche, unsere Produkte, aber vor allem die Anforderungen und Wünsche unserer Kunden bestens. Unser Ziel ist es, möglichst viele Top-Management-Positionen bei Zeppelin aus den eigenen Reihen zu besetzen. Die besten Mitarbeiter zu finden, sie weiter zu entwickeln und sie zu fördern ist seit Jahren wesentlicher Teil unserer Personalstrategie. Fred Cordes ist ein exzellentes Beispiel dafür“, erklärt Michael Heidemann.

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Seit 1995 ist der diplomierte Maschinenbauingenieur Cordes für die Zeppelin Baumaschinen GmbH tätig, zunächst als Vertriebsingenieur im Außendienst, dann als Produktmanager für Ersatzteile-Vertrieb und -Marketing in der Zentrale in München. Im Jahr 2000 wurde er zum Niederlassungsleiter von Osnabrück ernannt. Drei Jahre später verantwortete er bereits als Vertriebsdirektor des Wirtschaftsraums Nord die Zeppelin Niederlassungen Hamburg, Bremen, Osnabrück, Westerstede und Rendsburg. Von 2009 bis heute hatte er die Funktion des Direktors für Vertrieb und Marketing inne und damit die Aufgaben des Zeppelin Vertriebschefs Deutschland übernommen. „Es wird auch in Zukunft unser höchstes Ziel sein, als Marktführer im Vertrieb und Service von Baumaschinen, unseren Kunden und deren Anforderungen mit innovativen Produkten und bestmöglichem Service in hohem Maße gerecht zu werden und ein verlässlicher Partner zu sein. Dafür werde ich mich auch in meiner neuen Funktion einsetzen“, so Fred Cordes.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Siemens AG | Rolf Froböse Pictures of the Future | Herbst 2011 München | Deutschland

Die Rohstoff-Detektive

Ressourcenschonendes Wachstum - Rohstoff-Alternativen

ie weltweite Nachfrage nach leistungsfähigeren Materialien - etwa den Metallen der Seltenen Erden - wächst. Da viele Rohstoffe jedoch zugleich immer knapper werden, arbeiten Siemens-Experten an Strategien zur effizienteren Nutzung, Wiederverwertung und Substitution dieser Materialien. Grüne Produkte sind so stark im Vormarsch, dass Werkstoffwissenschaftler Alarm schlagen - wie etwa bei Dauermagneten für Generatoren in Windturbinen. Sie basieren auf Metallen der Seltenen Erden wie Neodym, Praseodym und Dysprosium. Wenn sie optimal kombiniert werden, erreicht ihr Energieprodukt, das Maß für die speicherbare magnetische Energie, über 400 Kilojoule pro Kubikmeter (kJ/m3). Das ist ein so hoher Wert, dass Magnetsysteme, verglichen mit herkömmlichen Magnetwerkstoffen, wesentlich kleiner gestaltet oder mit erheblich höheren magnetischen Energien ausgestattet werden können. Der Name „Seltene Erden“ ist etwas irreführend, denn etliche der Metalle wie Neodym sind nicht wirklich selten. Sie kommen in der Erdkruste sogar häufiger vor als etwa Blei, doch sind erst wenige größere Lagerstätten entdeckt worden. So gibt es in der Inneren Mongolei, in Westaustralien, Grönland, Kanada und USA Vorkommen. Derzeit wird allerdings die Weltproduktion der Seltenen Erden zu 97 Prozent von China dominiert. „Da droht ein Ressourcenproblem“, warnt Dr. Thomas Scheiter, Leiter des globalen Technologiefeldes „Materialsubstitution und Recycling“ bei Siemens Corporate Technology (CT).

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Nicht genug der Lieferschwierigkeiten bei Neodym: Mit einem Anteil von vier Prozent verleiht das silbergraue Schwermetall Dysprosium den Magneten eine Temperaturstabilität, wie sie etwa in Windenergieanlagen erforderlich ist. Doch Dysprosium findet man in den Lagerstätten nur in geringen Mengen. Da alternative Vorkommen wohl erst in fünf oder mehr Jahren erschlossen werden können, sind Lieferengpässe fast unvermeidlich. Ein ähnlicher Zeitrahmen gilt für eine Wiederinbetriebnahme der 2002 stillgelegten Mountain Pass Mine in Kalifornien. Und in noch weiterer Ferne liegt die Erschließung Seltener Erden, die Mitte 2011 im Pazifischen Ozean unweit Hawaii und Tahiti auf dem Meeresboden entdeckt wurden.

Starke Abhängigkeit Der Kern des Problems liegt darin, dass viele HightechProdukte wie Elektromotoren, Handys, Laser oder LCDFernseher derzeit noch auf Seltene Erden angewiesen sind. Die Einführung von Energiesparlampen, deren Leuchtstoffe ebenfalls Seltene Erden benötigen, hat die Nachfrage weiter verstärkt. „Wegen der guten Eigenschaften dieser

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Stoffe sind neue Produkte entwickelt worden, die den Markt nochmals angeheizt haben“, erläutert Dr. Ulrich Bast, zuständig für Technologieinnovation bei CT in München. Beispielsweise können elektrische Maschinen entweder mit zwei Spulensystemen oder mit einer Spule und einem Dauermagneten betrieben werden. Mit Permanentmagneten ausgestattete Synchronmaschinen stellen eine besondere Klasse von Motoren oder Generatoren dar. Sie können bei Windturbinen zu erheblicher Gewichteinsparung führen. „Mit herkömmlichen Werkstoffen wie Eisen und Kupfer muss hingegen ein hohes Gewicht in Kauf genommen werden“, erklärt Dr. Gotthard Rieger, Leiter der Magnetwerkstoffentwicklung bei CT. Wesentlich eleganter sei es, die für das „Abgreifen“ der Rotationsenergie zuständigen Außenläufer solch einer Turbine mit dünnen NeoNeodym-Eisen-Bor-Magneten auszustatten, die in diesen Spulen das elektrische Feld induzieren. In konventioneller Ausführung wandelt ein massives Getriebe in Windenergieanlagen die relativ langsame Umdrehung in eine schnelle um, die dann im Generator den Strom erzeugt.

verstärkt auf die eigenen Ressourcen zurückgreifen wird. Siemens widmet sich der neuen Herausforderung im Rahmen eines Leuchtturmprojekts: Die Forscher um Thomas Scheiter stellen anhand von Statuserhebungen zunächst fest, welche Materialien im Unternehmen in welcher Menge verwendet werden. Auf Basis aktueller Marktdaten wird dann ermittelt, ob es Rohstoffe gibt, die im Hinblick auf ihre Verfügbarkeit als kritisch zu betrachten sind. Falls ja, sind die rund 200 Materialwissenschaftler bei CT gefordert, technologische Alternativen zu entwickeln. Aufgrund der sich abzeichnenden Verknappung der Seltenen Erden wurde bereits im Vorfeld ein Projekt für neuartige leistungsfähige Permanentmagnete gestartet. Diese sollen entweder ganz ohne oder nur noch mit geringen Mengen an Seltenen Erden auskommen. „Um etwa Dysprosium effizienter als bisher zu nutzen, wollen wir es künftig nicht mehr im gesamten Material verteilen, sondern eine Struktur schaffen, bei der dieses Element nur an den Kristallitgrenzen von Neodym-EisenBor-Magneten angereichert ist“, erläutert Rieger.

Die neuen Konzepte sehen hingegen vor, dass mithilfe von Permanentmagneten auf Basis von Seltenen Erden aus der langsamen Drehung unmittelbar Strom erzeugt wird. Die Vorteile: Das Getriebe entfällt, es wird Gewicht eingespart, und auch der Wartungsaufwand verringert sich, wovon insbesondere der OffshoreBereich profitiert. Solche getriebelose Turbinen von Siemens existieren bereits für ei ne 3-Megawatt- und auch für eine 6-MW-Anlage. All dies führt dazu, dass der Bedarf an Seltenen Erden stetig steigen wird. Hinzu kommt, dass auch China bei Windturbinen und Elektrofahrzeugen eine immer größere Rolle spielt und künftig

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Dies kann erreicht werden, indem eine dünne DysprosiumSchicht auf den fertigen Magneten aufgebracht wird und durch Temperaturbehandlung entlang der Korngrenzen ins Innere eindiffundiert. Dadurch reduziere sich der Verbrauch drastisch, wobei die Eigenschaften gleichbleiben oder sich sogar verbessern würden.

Alternativen finden Andere Konzepte sehen vor, Motoren gänzlich ohne Seltene Erden zu entwerfen. Heute schon existieren Dauermagnete auf Basis von Eisenoxiden mit Zusätzen von anderen Oxiden. Das Problem: Diese gesinterten Keramikmagnete weisen ohne weitere Vorbehandlung zunächst im Durchschnitt ein um den Faktor zehn kleineres Energieprodukt auf als Selten-Erd-Magnete. Sie sind daher in vielen Motor- und Generatoranwendungen nicht einsetzbar. Um trotzdem ohne Seltene Erden auszukommen, arbeitet ein Siemens-Team an einem neuartigen Material auf Basis einer Eisen-Kobalt-Verbindung, in der nanometerkleine magnetische Stäbchen wie an einer Perlenschnur aufgereiht in einer Matrix fixiert sind. „Aus solchen Nanostrukturen könnten wir gezielt einen optimierten Dauermagneten herstellen und längerfristig eine Alternative zu Seltenen Erden schaffen“, glaubt Rieger. Bei Siemens in München gibt es bereits einen ersten Laboraufbau, um derartige neue Magnetwerkstoffe zu synthetisieren und zu untersuchen. Ist das ein Zurückrudern in die „Eisenzeit“?

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„Im Prinzip ist Eisen ein hervorragender Magnetwerkstoff“, argumentiert der Experte. Ob das Energieprodukt dieser Werkstoffe einmal an das der Selten-Erd-Magnete heranreichen oder dieses gar übertreffen könnte, lässt sich zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht absehen. Eine weitere Möglichkeit des nachhaltigen Umgangs mit Seltenen Erden ist das Recycling dieser Materialien aus Elektromotoren. Doch stehen hierfür noch keine Verfahren zur Verfügung. Vielmehr kommen Motoren gewöhnlich in den Schmelzofen. „Man verwendet das Material zwar wieder, aber Seltene Erden vermischen sich mit dem Rest und gehen einfach unter“, beklagt Bast. Daher haben SiemensForscher damit begonnen, ein Verfahren zu entwickeln, das bei der Demontage der Magnete aus den Motoren beginnt und verschiedene Stufen der Wiederaufarbeitung beinhaltet. „Im einfachsten Fall baut man Magnete aus einem alten Motor aus und in einen neuen wieder ein“, sagt Bast. Das werde aber nicht immer funktionieren, weil die Magnete meist nicht passen. Man arbeitet deshalb daran, die Produkte von Anfang an so zu konstruieren, dass man beim Recycling ohne große Probleme die Permanentmagnete aus dem Motor separieren kann. In dem vom deutschen Forschungsministerium geförderten Projekt werden mit Institutspartnern und Firmen auch Prozesse entwickelt, um Magnetmaterialien aus Schmelzen in einer Schlacke gezielt anzureichern und aus dieser Seltene Erden zurückzugewinnen. Mit einem Einsatz des Verfahrens rechnen Forscher in wenigen Jahren.

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NEUHEITEN & REPORTAGEN Ein sparsamerer Umgang mit Seltenen Erden oder deren Ersatz käme auch der Umwelt zu Gute. „Es zeichnet sich bereits ab, dass man Magnete künftig nachhaltiger herstellen kann“, versichert Dr. Ute Liepold, Projektleiterin im Bereich Materialsubstitution und Recycling bei Siemens. Heute sei der Abbau von Seltenen Erden vor allem in China sehr umweltbelastend, da die Mineralien mit Säure aus Bohrlöchern ausgewaschen werden.

Natürliche Lösung Auch wenn Seltene Erden unter den kritischen Rohstoffen derzeit die höchste Priorität haben, geben noch weitere Materialien Anlass zur Sorge. „Auch die besonders widerstandsfähigen Refraktärmetalle sind wegen möglicher Lieferengpässe problematisch“, so Liepold. Dazu gehörten etwa Niob, Wolfram und Molybdän, die in Röntgenröhren, Schaltern und weiteren Anwendungen enthalten sind. Bei diesen Metallen ist eine hohe Hitzebeständigkeit gefordert, gleichzeitig wird aber noch eine gewisse Formbarkeit und Leitfähigkeit abverlangt. Liepold: „Eine pauschale Lösung des Problems wird es sicher nicht geben, vielmehr wird man genau schauen müssen, für welches Material es welche Alternativen gibt“. Ebenfalls als kritisch gelten Metalle wie Platin, Palladium, Indium, Gallium und Germanium. Weniger dramatisch ist die Versorgung mit Gold, Silber und Kupfer, bei denen allerdings mit einem weiteren Preisanstieg zu rechnen ist. Auch hierauf bereiten sich Siemens-Forscher

vor. So gibt es bereits ein Projekt, um in elektrischen Leitern Kupfer durch Aluminium zu ersetzen. „Rund 20 Prozent lassen sich im ersten Schritt durch Aluminium ersetzen“, schätzt Liepold. In einem weiteren Projekt wird das Laserschweißen untersucht – mit dem Ziel, künftig ohne Silberlot auszukommen (Pictures of the Future, Herbst 2008, S.22). Und schließlich erforscht Siemens auch Wege, Kunststoffe aus nachhaltigeren Quellen als Erdöl zu erzeugen. Untersucht werden zurzeit nachwachsende Biopolymere, die etwa aus Rizinuspflanzen oder anderen Ölfrüchten gewonnen werden. Bei Siemens werden herkömmliche thermoplastische Polymere zum Beispiel für Spezialleuchten, medizintechnische Anwendungen und für Sortierkörbe der Postautomatisierung verwendet. Für Liepold ist der Ersatz dieser Polymere durch Biokunststoffe nur ein konsequenter Schritt in die Zukunft: „Als grünes Unternehmen müssen wir auf das Thema Rohstoffe besonderes Augenmerk legen“, sagt die Expertin.

Siemens-Wissenschaftler arbeiten auch daran, seltene Erden aus gebrauchten Elektromotoren zu recyceln. Pictures of the Future Herausgeber: Siemens AG Corporate Communications (CC) und Corporate Technology (CT) Wittelsbacherplatz 2, 80333 München Dr. Ulrich Eberl (CC), Arthur F. Pease (CT) ulrich.eberl@siemens.com (Tel. +49 89 636 33246) arthur.pease@siemens.com (Tel. +49 89 636 48824)

Unabhängigkeit entwickeln: Siemens forscht an leistungsfähigen Permanentmagneten, die möglichst ohne Seltene Erden auskommen, etwa für Windturbinen oder Elektrofahrzeuge (rechts). Im Bild analysiert eine CT-Forscherin die magnetischen Eigenschaften.

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TECHNOLOGIETRANSFER

Bau. Bergbau. Montage. Kompetenz Leistungsfähigkeit Zuverlässigkeit

Operta GmbH

Dieter aus dem Siepen Platz 1 45468 Mülheim an der Ruhr Tel.: +49 (0) 208 459 59 0 Fax: +49 (0) 208 459 59 59 E-Mail: info@operta-bbm.de www.operta-bbm.de

Bergbau - Spitzen-Dienstleistungen aus Erfahrung Seit mehr als 20 Jahren bietet BBM Spitzenleistungen im Bereich Bergbaudienstleistungen. Unsere Mitarbeiter sind gefragte Spezialisten, denn wir setzen konsequent auf den Einsatz hoch qualifizierter Fachkräfte, die ihr Handwerk verstehen. In Deutschland ist BBM der größte und leistungsstärkste Dienstleister für Bergbauspezialarbeiten im Steinkohlenbergbau. Und auch in Bosnien-Herzegowina haben wir uns als starker und verlässlicher Partner für Kunden mit höchsten Ansprüchen etabliert. Diese Position wird von uns stetig weiter ausgebaut.

Tagebau auf Festgestein - Exzellente Gesteine für erfolgreiche Bauprojekte Im Geschäftsfeld Tagebau auf Festgestein steht BBM für die Gewinnung und Verarbeitung von Gesteinen in Top-Qualität mit modernsten Maschinen. Schon heute ist BBM-VARES einer der führenden Produzenten von Rohstoffen für das Bauwesen in Bosnien und Herzegowina und darüber hinaus. BBM bietet sich auch als zuverlässiger Contract Mining-Dienstleister an. Dabei übernimmt BBM die Gewinnung von Rohstoffen auf eigenes Risiko – was dem jeweiligen Besitzer der Lagerstätte eine Kapazitätserweiterung bei minimierten Investitionen, hoher Produktivität und ohne finanzielles Risiko ermöglicht.

Tiefbau - Komplettleistungen aus einer Hand Auf BBM können Sie bauen! Seit vielen Jahren sind unsere Teams gefragte Spezialisten in allen Bereichen des Straßen-, Tunnel- und Gleisbaus: in Bosnien-Herzegowina und zunehmend auch in Deutschland - von der Planung und Vermessung bis zur Abnahme des jeweiligen Bauwerks. Alle Teilleistungen werden eigenständig ausgeführt. Dabei legen wir höchsten Wert auf ein modernes Equipment, mit dem optimale Ergebnisse erzielt werden. Insbesondere profitieren unsere Kunden von den Leistungen unseres eigenen, integrierten Ingenieurbüros, das die professionelle Begleitung aller Baumaßnahmen sicherstellt.

Hochbau - Full Service durch flexible Spezialisten-Teams BBM bringt Bauprojekte zum Erfolg! In ganz Deutschland sorgen die Teams von BBM für höchste Leistungen am Bau. Im Auftrag großer Baufirmen kommen unsere Ingenieure, Techniker, Maschinenführer, Betonbauer, Einschaler und Eisenflechter usw. zum Einsatz. Bei Schalung und Betonarbeiten gewährleisten wir die Anwendung der jeweils modernsten Schalungstechnik, die entweder vom Auftraggeber bereitgestellt oder auf eigene Rechnung angemietet wird. Zudem erbringt BBM baubegleitende Leistungen, etwa Beratung, Koordinierung und die lückenlose Dokumentation des Baufortschritts.

Dokumenten- und Informationsmanagement - Innovative Technologien für Ihren Erfolg

Quality leads to Quantity. Ausgabe 04 | 2011

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BBM besetzt zukunftsfähige Geschäftsfelder. Der Bereich IT/Dokumentenmanagement-Systeme (DMS) ist unser jüngstes Geschäftsfeld, mit dem wir in die Entwicklung und Vermarktung neuer Technologien eingestiegen sind. So erweitern wir unser Portfolio und treiben unsere Internationalisierung voran. arCaptis, ein Unternehmen der BBM-Gruppe ist der Spezialist für die digitale Erfassung und Verarbeitung von eingehenden Papierdokumenten. Intelligente SoftwareLösungen sorgen für optimierte Arbeitsabläufe und Geschäftsprozesse: Unsere Systeme gewährleisten eine zuverlässige Indizierung, Klassifikation und Verteilung des Posteingangs einschließlich E-Mails.

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VERANSTALTUNGEN

2012

DER AMS-VERANSTALTUNGSKALENDER Januar 2012 15 - 18 Jan Applications & Challenges of Rock Physics for Quantitative Geophysical Interpretation

Dubai, UAE

www.eage.org

16 - 20 Jan Ressource Estimation

Perth, Australien

www.snowden.com.au

18 - 19 Jan 5. Kolloquium "Fördertechnik im Bergbau" 2012

Clausthal, Deutschland

www.foet2012.de

23 - 26 Jan Mineral Exploration Roundup 2012

Vancouver, Kanada

www.amebc.ca

24 - 25 Jan 2nd Annual Global Mining Forum

London, UK

www.fleminggulf.com

Aufbereitungstechnisches Seminar 2012 - Produktionskontrolle in der Mineral- und 27 - 28 Jan Sekundärstoffaufbereitung

Leoben, Österreich

www.bvo.at

29 - 31 Jan 4th Asian Mining Congress (AMC)

Kolkata, Indien

www.internationalminingexhibition.com

01 - 02 Feb McCloskey South African Coal Exports Conference 2012

Cape Town, Süd Afrika

www.mccloskeycoal.com

02 - 04 Feb MASTERMINING

Cape Town, Süd Afrika

www.mineafrica.com

02 - 05 Feb WIN 2012 Part 1

Istanbul, Türkei

www.win-fair.com

06 - 09 Feb Mining Indaba 2012

Cape Town, Süd Afrika

www.miningindaba.com

07 - 07 Feb McCloskey Coal UK Conference and Dinner 2012

London, UK

www.mccloskeycoal.com

09 - 10 Feb Coal Mongolia 2012

Ulaanbaatar, Mongolei

www.mining.mn

10 - 10 Feb Introduction to Geostatistics

Brisbane, Australien

www.snowdengroup.com

13 - 14 Feb Open Pit Slope Design and Implementation

Vancouver, Kanada

www.edumine.com

13 - 14 Feb Open Pit Mine Planning

Perth, Australien

www.snowden.com.au

15 - 15 Feb Understanding the Drill and Blast Process

Perth, Australien

www.snowden.com.au

Februar 2012

19 - 22 Feb International Symposium on Water in Mineral Processing

Seattle, USA

www.smewater2012.org

22 - 23 Feb Environmental Management in Mining 2012

Perth, Australien

www.iqpc.com

22 - 24 Feb Mackay-Bowen Mining and Resource Expo 2012

Perth, Australien

www.austindustryexpos.com

Perth, Australien

www.snowdenau.com

Hannover, Deutschland

www.vero-baustoffe.de

Braunlage, Deutschland

www.vdbum.de

27 Feb - 2 Mär Advanced Resource Estimation 28 - 29 Feb

Fachtagung FOKUS Gesteinsrohstoffe - Kies, Sand, Naturstein

28 Feb - 2 Mär 41. VDBUM Seminar

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VERANSTALTUNGEN

2012

DER AMS-VERANSTALTUNGSKALENDER März 2012 01 - 02 Mär GeoTHERM Offenburg

Offenburg, Deutschland

www.geotherm-offenburg.de

01 - 04 Mär EF Istanbul

Istanbul, Türkei

www.cnrendustrifuari.com

04 - 07 Mär Geo Manama

Manama, Baharain

www.geo2012.com

07 - 09 Mär Mining Vietnam Hanoi

Hanoi, Vietnam

www.miningvietnam.com

07 - 09 Mär IFAT China Shanghai

Shanghai, China

www.ifat-china.com

08 - 09 Mär GeoMonitoring 2012

Braunschweig, Deutschhland www.geo-monitoring.org

09 - 11 Mär China International Asphalt Industry Exhibition Guangzhou

Guangzhou, China

www.china-mete.com

09 - 11 Mär China International Tunnel and Underground Construction Exhibition Guangzhou Guangzhou, China

www.china-mete.com

09 - 11 Mär China International Construction Machinery Exhibition Guangzhou

Guangzhou, China

www.china-mete.com

21 - 24 Mär Mawev Show Windpassing

Windpassing, Österreich

www.grazercongress.at

17 - 19 April Sensor Based Sorting 2012

Aachen, Deutschland

www.GDMB.de

30 - 31 Mai AIMS 2012

Aachen, Deutschland

www.aims.rwth-aachen.de

Event-Ausblick 2012

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NEUHEITEN Firmen&Vorstellung REPORTAGEN

Mining Technology Consulting Field of activity • Feasibility studies

• equipment selection

• Exploration

• drilling & blasting

• geological modelling

• slope stability & monitoring

• geostatistical resource estimation

• assessment of geotechnical risk

• resource classification

• hydrological investigation

• mine design

• health & safety in mining

• mine optimization

Geological Investigation Exploration • Survey & Mapping • Mineral exploration program • Geological investigation • Geochemical investigation • Geological and structural analysis • Microscopic investigation and mineralogical analysis

Geological Modelling • Data collection and review of projects • Database validation and verification • Exploration and data management • 3D geological, structural and mineralization interpretation and modeling • Statistic and geostatistic analysis • Geostatistical resource estimation • Resource classification, reporting andreconciliations

Mine Design & Mine Optimization Mine Planning • Design and optimization of pit layout • Mine development planning • Scheduling • Design of mine dumps • Optimum location of surface facilities

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NEUHEITEN Firmen&Vorstellung REPORTAGEN Equipment Selection & Modelling • Loading and haulage • Transport route optimization • Optimization of primary crusher location (Mobile / semimobile / stationary crusher) • Economic evaluation

Slope Stability & Monitoring • Geotechnical investigation • Groundwater investigation • Slope stability assessment • Slope design • Implementation of geotechnical instrumentation • Slope monitoring • Assessment and management of geotechnical risks

Drilling & Blasting • Planning of drilling and blasting • Blast vibration control • Control of borehole deviation • Economic evaluation

Compact courses For the international mining industry on mining methods and technology: • Seminars, conferences, courses, lectures and workshops

FOR MORE INFORMATION AND CONTACT:

Mining Technology Consulting Professor Dr.-Ing. habil. H. Tudeshki

Albrecht-von-Groddeck-Str. 3 D-38678 Clausthal-Zellerfeld

Tel.: +49(0) 53 23 - 98 39 33 Fax: +49(0) 53 23 - 96 29 90 8

www.mtc-tudeshki.com

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NEUHEITEN Veranstaltungshinweis & REPORTAGEN

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NEUHEITEN Veranstaltungshinweis & REPORTAGEN

Mehr Informationen zur Veranstaltung und zur Anmeldung finden Sie unter

www.vero-baustoffe.de

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NEUHEITEN Veranstaltungshinweis & REPORTAGEN

New developments and applications of sensor based sorting technologies for processing of primary and secondary raw materials

www.sortieren.GDMB.de

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A jointly conference of • Institut für Aufbereitung der RWTH Aachen • GDMB Gesellschaft für Bergbau, Metallurgie, Rohstoff- und Umwelttechnik

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NEUHEITEN Veranstaltungshinweis & REPORTAGEN

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IMPRESSUM VERLAG

AMS Online GmbH Diepenbenden 29 52066 Aachen | Deutschland eMail: redaktion@advanced-mining.com Internet: www.advanced-mining.com St.-Nr.: 201/5943/4085VST | USt.-ID: DE 262 490 739

GESCHÄFTSFÜHRUNG Dipl.-Umweltwiss. Christian Thometzek

HERAUSGEBER

Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki Universitätsprofessor für Tagebau und internationalen Bergbau eMail: tudeshki@advanced-mining.com

REDAKTIONSTEAM

Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki Dr. Monire Bassir Dipl.-Umweltwiss. Christian Thometzek eMail: redaktion@advanced-mining.com

AUFBAU & LAYOUT

Dipl.-Umweltwiss. Christian Thometzek eMail: Christian.thometzek@advanced-mining.com

BANKVERBINDUNG

Bank: Sparkasse Aachen, BLZ 390 500 00 Konto-Nr.: 1 072 002 841 SWIFT: AACSDE33 IBAN: DE 18 3905 000 010 72 00 28 41

GRAFISCHES DESIGN

Graumann Design Aachen Dipl.-Des. Kerstin Graumann Augustastr. 40 - 42 52070 Aachen | Deutschland Tel.: +49 (0) 241 - 54 28 58 Fax: +49 (0) 241 - 401 78 28 eMail: kontakt@graumann-design.de Internet: www.graumann-design.de

PROGRAMMIERUNG INTERNETPORTAL

79pixel Steffen Ottow, B.Sc. Bodestraße 9 38667 Bad Harzburg | Deutschland Tel.: +49 (0) 53 22 - 7 84 16 57 eMail: steffen@79pixel.de Internet: www.79pixel.de

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Ausgabe 04 | 2011

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