Bergwerksinspektion: zuerst in die Hohlräume fliegen, die Menschen nicht betreten dürfen

Ein Bergwerk ist ein lebendiges Bauwerk, dessen Form sich mit jeder Sprengung ändert. Unter Tage: Steinfall und Abplatzungen von Firste und Stößen, alternder Ausbau (Gebirgsanker, Maschendraht, Spritzbeton) und Mehrausbruch, wenn ein Hohlraum über seine Planung hinaus einbricht. Im Tagebau: Steinfall und Böschungsversagen an hohen Wänden. Und die Gefahr mit dem größten Katastrophenpotenzial über das Bergwerk hinaus: das Versagen einer Absetzanlage für Bergbaurückstände (Tailings).

Der Dammbruch der Tailings-Anlage von Brumadinho in Brasilien im Jahr 2019 tötete mehr als 250 Menschen. In seiner Folge wurde 2020 der Global Industry Standard on Tailings Management (GISTM) veröffentlicht, der die Bedeutung routinemäßiger Überwachung und Aufzeichnungen deutlich erhöhte.

Unter Tage begehen Sicherheitsleute die Strecken in festen Abständen, prüfen per Sichtkontrolle, bereißen loses Gestein (mit einer Bereißstange oder einer Bereißmaschine) und kontrollieren den Ausbau. Abbauräume, die Menschen nicht betreten können, wurden mit einem Cavity Monitoring System (CMS) vermessen – einem Laserscanner, der an einem Ausleger von der Ortsbrust aus hineingeschoben wird. Tagebaue stützen sich auf Vermessung und Sichtkontrollen; Tailings-Anlagen auf Piezometer, Verschiebungsmessung und Kontrollgänge.

Im Bergbau sind Zeit und Gefahr eng verknüpft. Nach einer Sprengung darf niemand hinein, bis die Schwaden abgezogen sind; die nächste Aufgabe wartet, bis der Hohlraum vermessen ist; und je mehr die Menschen sich beeilen, desto näher kommen sie unsicherem Gebirge. Die Herausforderung ist, schnell *und* sicher Bescheid zu wissen.

Die meisten Untertage-Drohnen orten sich mit LiDAR-SLAM selbst, während sie ihre Umgebung kartieren. Sie fliegen autonom außerhalb der Reichweite von GPS und Funk, messen und kehren zurück. Über Tage erfasst die Photogrammetrie Tagebaue und Tailings-Anlagen schnell und großflächig.

Das Grundmuster unter Tage lautet: von der Ortsbrust aus autonom außer Sichtweite fliegen und immer innerhalb einer festgelegten Zeit zurückkehren. Bricht die Funkverbindung ab, navigiert das Fluggerät anhand der selbst erstellten Karte nach Hause. Bei Hohlräumen, aus denen es womöglich nicht zurückkommt, planen Sie den möglichen Verlust des Fluggeräts ein – weit besser als der Verlust eines Menschen.

Unter Tage herrscht eine der härtesten Umgebungen für Drohnen: kein GNSS und kein Funk, völlige Dunkelheit, enge Räume und Staub. Nach der Sprengung kommen giftige Schwaden und Sauerstoffmangel hinzu, und in Kohlebergwerken droht ständig eine explosionsfähige Methanatmosphäre.

• Ohne GNSS: wählen Sie Fluggeräte, die sich per LiDAR-SLAM lokalisieren und bei Verbindungsabbruch autonom zurückkehren. Ohne GNSS
• Dunkelheit: kombinieren Sie Bordbeleuchtung mit LiDAR, das kein Licht braucht. Dunkelheit
• Enge Räume: prüfen Sie Streckenquerschnitte und Schachtdurchmesser und wählen Sie kollisionstolerante Fluggeräte. Enge Räume
• Staub & Rauch: direkt nach einer Sprengung blendet Staub sowohl LiDAR als auch Kameras. Warten Sie, bis die Bewetterung ihn abgeführt hat. Staub & Rauch
• Sauerstoffmangel & giftige Gase: eine Drohne kann nachsehen, bevor die Sprengschwaden abgezogen sind, und manche tragen Gasdetektoren. Sauerstoffmangel & giftige Gase
• Explosionsfähige Atmosphären: wo Methan vorkommt, etwa im Steinkohlenbergbau, ist in manchen Bereichen nur zertifizierte explosionsgeschützte Ausrüstung zulässig. Gehen Sie davon aus, dass gewöhnliche Drohnen nicht erlaubt sind. Explosionsfähige Atmosphären

Im Bergbau zählen Punktwolken mehr als Fotos. Legt man den Scan eines Abbauraums über seine Planung, sind Mehr- und Minderausbruch offensichtlich; legt man den Scan einer Strecke über den vom Vormonat, wird die Konvergenz sichtbar. Ob aber zusätzlicher Ausbau nötig ist oder Menschen wieder hineindürfen, entscheiden Geotechniker und die für die Sicherheit Verantwortlichen.

In Japan regelt der Mine Safety Act die Sicherheit im Bergbau; er verpflichtet Bergwerksbetreiber, Gefahren zu ermitteln und Maßnahmen zu ergreifen, unter Aufsicht der regionalen Abteilungen für Industriesicherheit und Inspektion des METI. Viele aktive Bergwerke in Japan sollen Tagebaue wie Kalksteinbrüche sein, sodass Drohnen dort hauptsächlich zur Vermessung und Wandüberwachung eingesetzt werden.

Für den Flug selbst gilt: Tagebaue und Tailings-Anlagen liegen im Freien und unterliegen dem Luftfahrtrecht. Flüge in geschlossenen Räumen unter Tage können anders behandelt werden, klären Sie das also vorab. In beiden Fällen gehören Drohnenflüge in die Sicherheitsregeln und das Arbeitsfreigabesystem des Bergwerks.

Im Ausland stellt die US-amerikanische Mine Safety and Health Administration (MSHA) Anforderungen wie die Zulässigkeit von Ausrüstung unter Tage, während in Australien sowohl die Bergbaubehörden der Bundesstaaten als auch die Luftfahrtbehörde CASA zuständig sind. Für Tailings verbreitet sich GISTM als internationaler Maßstab. Vergleichen Sie die nationalen Flugregeln in den Regelungen weltweit.

• Bereißen losen Gesteins: das Bereißen ist Arbeit für Menschen und Bereißmaschinen. Drohnen finden nur, wo es nötig ist.
• Zustände im Gesteinsinneren: Gebirgsspannung und innere Klüfte lassen sich nicht aus der Oberflächenform ablesen. Messinstrumente und Baugrunderkundung sind nötig.
• Untertagebereiche mit explosionsfähiger Atmosphäre: wo Methan vorkommt, darf nur zertifizierte Ausrüstung eingesetzt werden — keine gewöhnlichen Drohnen.
• Dichter Staub direkt nach einer Sprengung: LiDAR und Kameras sind geblendet. Warten Sie auf die Bewetterung.
• Lange Flüge: die Akkulaufzeit ist kurz, und ein großes Bergwerk lässt sich nicht in einem Flug abdecken.
• Entscheidungen und Verantwortung: zusätzlicher Ausbau, Betretungsfreigabe und die Beurteilung der Tailings-Sicherheit bleiben bei Menschen.

Während die Sprengschwaden abziehen, fliegt eine Drohne in den Hohlraum, kartiert ihn und kehrt zurück. Wenn die Menschen wieder einfahren, sind Mehrausbruch, eine überarbeitete Sprengplanung und die Stellen, die zusätzlichen Ausbau brauchen, bereits auf dem Bildschirm. Strecken werden jede Woche auf derselben Route gescannt, und die Konvergenz wird Millimeter für Millimeter verfolgt.

Tailings-Anlagen werden täglich von Satelliten, Bodeninstrumenten und Drohnen überwacht, und die angesammelte Aufzeichnung „keine Auffälligkeit“ wird zur Erklärung, die man den Menschen flussabwärts schuldet. Das ist unsere redaktionelle Sicht – und wir erwarten, dass Bereißen und das Setzen von Ausbau weiterhin von Menschen und Maschinen erledigt werden.