Autonome Systeme im Untertagebau gewinnen im Personalmangel an Bedeutung
Die Untertage-Automatisierung im globalen Bergbau gewinnt angesichts anhaltender Personalknappheit deutlich an Tempo. Autonome LHD-Fahrzeuge, ferngesteuerte Bohrgeräte und digitale Überwachungssysteme versprechen mehr Sicherheit, Produktivität und Kostene
Die Digitalisierung und Automatisierung unter der Erdoberfläche nimmt in der weltweiten Rohstoffförderung immer mehr Fahrt auf. Ausschlaggebend dafür ist die wachsende Schwierigkeit der Minenbetreiber, ausreichend qualifiziertes Personal für einige der härtesten Arbeitsplätze der Erde zu finden und langfristig zu binden. Untertägige Bergwerke – gekennzeichnet durch enorme Temperaturen, erhöhte Erdbebenrisiken und komplizierte Logistik – hatten schon immer größere Probleme bei der Personalbeschaffung als Tagebaue. Genau diese Belastungsfaktoren treiben nun die Investitionsbereitschaft in voll- und teilautonome Technologien voran.
Die angespannte Situation auf dem Arbeitsmarkt ist kein neues Phänomen, hat sich jedoch spürbar verschärft. Überalterte Belegschaften in etablierten Bergbauländern, höhere Sicherheitserwartungen der jüngeren Generation sowie ein verstärkter Wettbewerb um technisch qualifizierte Kräfte aus anderen Sektoren haben sich gegenseitig verstärkt. Daraus sind dauerhafte Personallücken entstanden, die sich über herkömmliche Rekrutierungswege nicht mehr schließen lassen. Für zahlreiche Unternehmen ist die Automatisierung dadurch von einer strategischen Perspektive zu einer unmittelbaren operativen Anforderung geworden.
Konkrete Anwendungen der Automatisierung im Untertagebetrieb
Hinter dem Begriff „Untertage-Automatisierung" verbirgt sich ein breites Spektrum an Technologien. Je nach Teufe, gefördertem Mineral und zur Verfügung stehendem Budget fällt die konkrete Umsetzung sehr unterschiedlich aus. In der fortgeschrittensten Ausbaustufe erledigen automatisierte Bohr- und Sprenganlagen wiederkehrende Arbeitszyklen nahezu ohne menschliches Zutun. Dadurch steigt die Präzision, und die Zeit, die Mitarbeiter in besonders gefährdeten Abbaubereichen verbringen müssen, sinkt deutlich.
Zu den kommerziell am weitesten etablierten Lösungen zählen autonome LHD-Fahrzeuge (Load-Haul-Dump) sowie untertägige Lastwagenflotten. Diese Systeme verlassen sich auf Laserscanning, Trägheitsnavigation und eine Echtzeit-Kommunikationsarchitektur, um gelöstes Erz ohne Fahrer von der Abbaustelle zu den Erzabgaben zu befördern. Der Produktivitätsgewinn entsteht nicht allein durch den Wegfall des menschlichen Bedieners. Entscheidend ist zusätzlich die Möglichkeit, ununterbrochene Arbeitszyklen über Schichtgrenzen, Pausen und Lüftungsintervalle hinweg aufrechtzuerhalten.
Semi-autonome Bohrgeräte, die vorgegebene Bohrmuster selbstständig abarbeiten, gehören bei großen Untertageproduzenten inzwischen zum Standard. Die Überwachung und Anpassung der Parameter erfolgt von der Oberfläche aus. Erfahrene Bohrspezialisten können sich dadurch während der Sprengvorbereitung aus aktiven Vortriebsbereichen heraushalten. Der vollständig ferngesteuerte Betrieb – bei dem das Gerät eine komplette Bohrung ohne jegliches Personal unter Tage durchführt – ist nach wie vor seltener anzutreffen, gewinnt aber in Bergwerken mit leistungsfähiger Breitbandkommunikation zunehmend an Verbreitung.
Über die mobilen Maschinen hinaus gehört zur Automatisierung in tiefen Gruben heute auch die kontinuierliche geotechnische Überwachung, die Vernetzung von Gaswarngeräten sowie Sensornetzwerke für Umweltparameter. Diese liefern permanent Daten an Kontrollzentren über Tage und verringern die Notwendigkeit manueller Kontrollgänge in instabilen oder schwierigen Gebirgsformationen.
Ökonomische Überlegungen: Sicherheit, Effizienz und Kosten
Betreibergesellschaften, die über Automatisierungsvorhaben nachdenken, bewerten in der Regel mehrere sich überlagernde Werttreiber gleichzeitig, anstatt sich auf eine einzige Wirtschaftlichkeitsrechnung zu verlassen:
Verbesserte Sicherheitsbilanz:
Werden Beschäftigte aus aktiven Sprengzonen, stark seismisch belasteten Gebieten und schlecht belüfteten Vortrieben herausgeholt, sinken sowohl die Unfallzahlen als auch die damit verbundenen menschlichen und finanziellen Belastungen durch Betriebsunterbrechungen. -
Verlässlicher Betrieb:
Automatisierte Maschinen kennen weder Schichtmüdigkeit noch Krankheitsausfälle oder Streiks und ermöglichen über lange Zeiträume eine deutlich planbarere Förderleistung. -
Kostenvorteile:
Wenn batterieelektrische und ferngesteuerte Alternativen dieselbetriebene, manuell bediente Geräte ersetzen, reduzieren sich die Anforderungen an die Bewetterung – einer der größten Energieposten im Untertagebergbau – erheblich. -
Bessere Datengrundlage:
Automatisierte Einheiten erzeugen durchgehende Betriebsdatenströme, die präzisere vorbeugende Wartung, bessere Modelle zur Gebirgsstabilität und fundiertere Entscheidungen in der Grubenplanung ermöglichen.
Die Investitionssummen für vollständige Automatisierungspakete bleiben hoch. Wie schnell sich diese amortisieren, hängt stark von den Rohstoffpreisen, der Lagerstättengeometrie und der vorhandenen Infrastruktur ab. Für kleinere Betreiber mit einzelnen Standorten erweist sich häufig eine schrittweise Einführung – etwa mit einer automatisierten LHD-Flotte oder einem ferngesteuerten Bohrprogramm – als sinnvoller denn ein kompletter Umbau auf einen Schlag.
Was eine flächendeckende Einführung weiterhin bremst
Trotz aller Dynamik stehen der Automatisierung unter Tage nach wie vor echte technische und organisatorische Hürden im Weg. Eine leistungsfähige Kommunikationsinfrastruktur ist die unabdingbare Basis: Autonome Maschinen benötigen eine schnelle Breitbandanbindung mit geringer Latenz im Untergrund. Die Nachrüstung älterer Gruben mit zuverlässigem WLAN oder Leaky-Feeder-Technik ist weder schnell noch günstig zu bewerkstelligen.
Auch die Umstellung der Belegschaft gestaltet sich anspruchsvoll. Automatisierung führt weniger zur Abschaffung von Arbeitsplätzen als vielmehr zu deren grundlegender Veränderung. Die Nachfrage verschiebt sich von Maschinenführern unter Tage hin zu Fernoperateuren an der Oberfläche, Datenanalysten und Instandhaltungspersonal mit Kenntnissen in Elektronik und Software. Die Qualifizierung bestehender Mitarbeiter sowie die Abstimmung neuer Stellenprofile mit Gewerkschaften und Betriebsräten erfordern Zeit und Kompromissbereitschaft, die nicht jedes Unternehmen in ausreichendem Maße aufbringen kann.
Darüber hinaus hinken die regulatorischen Vorgaben in manchen Rechtsräumen dem technologischen Fortschritt hinterher. Zulassungsverfahren für vollautonome Geräte, die sich im Umfeld von Personal bewegen, oder für die Aufhebung verpflichtender Aufsichtspersonen unter Tage können die Umsetzung erheblich verzögern.