2012

63. Berg- und Hüttenmännischer Tag

- Freiberger Forschungsforum

Die Fachkolloquien (FK) und Rahmenkolloquien (RK) 

Resümee einiger Fachkolloquien

 

Mathematik in den Ingenieurwissenschaften

Im Mittelpunkt des dritten Fachkolloquiums auf dem Freiberger Forschungsforum, dem Berg- und Hüttenmännischen Tag, stand die Mathematik in den Ingenieurwissenschaften. Unter Leitung von Dekan Prof. Stephan Dempe, Institut für Numerische Mathematik und Optimierung, organisierte die Fakultät für Mathematik und Informatik die Veranstaltung am 14. Juni 2012. In zehn sehr gut besuchten Vorträgen berichteten die Referenten über mathematische Modelle in den Ingenieurswissenschaften, die Lösung dieser mit Hilfe modernster mathematischer Methoden sowie die Interpretation der berechneten Lösungen in der Praxis. Vorgestellt wurden unter anderem Probleme der Bestimmung elektromagnetischer Felder in der Erde, stochastische Geometriemodelle, Probleme der Datenübertragung aus Bohrlöchern und der Positionsbestimmung in der Satellitennavigation. Besonderes Interesse fand der Hauptvortrag von Prof. Klaus-Jürgen Röhlig von der TU Clausthal über Fragen der Endlagerung radioaktiver Abfälle. Prof. Röhlig stellte Grundprinzipien der Endlagerung in tiefen geologischen Formationen vor und erläuterte die Rolle mathematischer Disziplinen bei der Beurteilung der Sicherheit dieser speziellen Lagerstätten. Im Fokus steht dabei die Quantifizierung von Unsicherheiten, was auch einen Schwerpunkt im Kompetenzzentrum „Steuerung und Optimierung von Prozessen“, das die Fakultät für Mathematik und Informatik gerade aufbaut, sein wird.

 

Bodenverflüssigung bei Kippen des Lausitzer Braunkohlebergbaus

Lösungen für gesperrte Braunkohlekippen in der Lausitz im Blickpunkt

Die Geländeeinbrüche auf Kippen des Lausitzer Bergbaureviers mit hoch anstehendem Grundwasser waren der Mittelpunkt des vierten Fachkolloquiums beim Freiberger Forschungsforum, dem Berg- und Hüttenmännischen Tag. Ursache der Geländeeinbrüche sind plötzliche Verflüssigungserscheinungen des Kippenbodens. Am 14. und 15. Juni tauschten sich rund 220 Vertreter von Bergbauunternehmen, Behörden, Ingenieurbüros und Universitäten über diese Problematik aus. 

Seit 2010 mussten die Bergbehörden in Brandenburg und Sachsen nach mehreren großflächigen Geländeeinbrüchen zusätzlich rund 17.000 Hektar Kippen sperren. Eine schwierige Situation, besonders für die Nutzer der Flächen.

„Die Ereignisse mit einer Fläche zwischen 1 und 170 Hektar waren in diesem Ausmaß und in dieser Häufigkeit nicht erwartet worden. Die niederschlagsreichen letzten zwei Jahre haben mit zur Auslösung beigetragen. Umso dringender sind weitere Forschungen auf dem Gebiet der Bodenmechanik und Bodendynamik. Die Ursachenforschung, Bemessungsverfahren und Sanierungsmöglichkeiten von potentiell gefährdeten Flächen stehen im Mittelpunkt des Kolloquiums“, fasste Prof. Wolfram Kudla das Ziel der Tagung zusammen. Die Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH (LMBV) als Sanierungsgesellschaft der stillgelegten Tagebaue und die Vattenfall Europe Mining AG als Betreiber der aktiven Tagebaue waren Mitveranstalter des Kolloquiums.

Bei einer Bodenverflüssigung kommt es zum weitestgehend vollständigen Verlust der Scherfestigkeit des Bodens, so dass der Boden in eine Suspension übergeht und die darüber liegende Geländeoberfläche einbricht. Voraussetzungen für eine Bodenverflüssigung sind locker gelagerte Sande mit gerundeten Körnern und annähernd gleicher Größe, der Anstieg des Grundwassers bis wenig unter die Geländeoberfläche und weitere begünstigende Faktoren. Die Bodenverflüssigungen dauern wenige Sekunden bis Minuten und führen zu teilweise erheblichen Veränderungen der bestehenden Geländeoberfläche.

Da die zur Verfügung stehenden Bemessungsverfahren noch nicht die fachliche Reife aufweisen, um die Sicherheit gegen eine Bodenverflüssigung zuverlässig berechnen zu können, müssen weiterhin potentiell gefährdete Flächen gesperrt bleiben. Das Problem der Bodenverflüssigung konzentriert sich auf die ehemaligen Tagebaue Schlabendorf und Seese sowie Spreetal und Lohsa in der Lausitz, da besonders hier die einzelnen Körner der Kippensande sehr gleichförmig und gerundet sind und der Grundwasserspiegel fast bis auf seinen planmäßigen Endzustand wieder angestiegen ist. Schäden auf Grund von Bodenverflüssigungen aus anderen Braunkohlerevieren sind in dieser Größenordnung nicht bekannt.

 

Magnesiumknetlegierungen

Magnesiumknetlegierungen: Ressourceneffiziente Verarbeitungsverfahren und Anwendungen

Das fünfte Fachkolloquium „Magnesiumknetlegierungen: Ressourceneffiziente Verarbeitungsverfahren und Anwendungen“ widmete sich dem Themenschwerpunkt der Magnesiumwerkstoffforschung an der TU Bergakademie Freiberg. Um insbesondere auch internationale Gäste anzusprechen, war das Kolloquium komplett englischsprachig ausgelegt und beinhaltete Vorträge sowohl von Wissenschaftlern aus Freiberg als auch von Forschungspartnern aus mehreren europäischen Ländern. Das Kolloquium beinhaltete 18 Fachvorträge sowie eine geführte Besichtigung der Pilotanlage für das Gießwalzen und Warmwalzen von Magnesiumband sowie der weiteren Versuchseinrichtungen des Instituts für Metallformung.

Im Mittelpunkt der Diskussionen standen die Herstellung und Verarbeitung von Leichtbauwerkstoffen auf der Basis umformbarer Magnesiumwerkstoffe. Entsprechend dem Oberthema des diesjährigen Berg- und Hüttenmännischen Tages „Nachhaltige Energienutzung“ ging es um Technologien, die einerseits die energie- und kosteneffiziente Herstellung und Verarbeitung von umformbaren Magnesiumwerkstoffen ermöglichen und die andererseits das Anwendungs- und Leichtbaupotenzial von Magnesiumwerkstoffen erweitern und somit der Herstellung besonders energieeffizienter Anwendungen dienen.

Insgesamt konnten 49 Teilnehmer begrüßt werden, davon 27 auswärtige Gäste. Von ausländischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen waren neun Personen anwesend. Außerdem kamen elf Vertreter von Industrieunternehmen, zum Beispiel von BMW, ThyssenKrupp und der britischen Firma Magnesium Elektron.

Insgesamt bewertete Prof. Rudolf Kawalla, der das Fachkolloquium leitete, die Veranstaltung als Erfolg: „Es war uns möglich, neue Kontakte aufzubauen und bestehende weiter zu vertiefen. Bereits während des Kolloquiums wurden mehrere Ideen für eine zukünftige Zusammenarbeit bei gemeinsamen Projekten diskutiert und weiterentwickelt. Unter anderem soll nun noch in diesem Jahr der Antrag für ein gemeinsames EU-Verbundvorhaben eingereicht werden.“

 

Aufbruch zu unkonventionellen Fluidlagerstätten

Das Kolloquium „Aufbruch zu unkonventionellen Fluidlagerstätten“ befasste sich mit dem Thema, wie die ungebrochene Nachfrage nach fossilen Energieträgern auch in den kommenden Jahrzehnten gedeckt werden kann, denn das Fördermaximum des sogenannten konventionellen Öls ist bereits überschritten. „Unter dem Begriff konventionelles Öl versteht man meist das Öl, das sich in porösen und permeablen, also durchlässigen Lagerstättengesteinen befindet“, erklärt Prof. Matthias Reich, der das Fachkolloquium mitorganisiert hat. Mit dem heutigen Stand der Technik lässt sich nur etwa ein Drittel dieses Rohstoffes fördern. Der Abbau der weiteren zwei Drittel erfordert wesentlich anspruchsvollere Verfahren, die unter dem Begriff „enhanced oil recovery“ (erweiterte Ölförderung) zusammengefasst werden können und sich weitgehend noch im Entwicklungsstadium befinden.

„Neben den konventionellen Lagerstätten gibt es auch unkonventionelle, die sich dadurch auszeichnen, dass sich das Öl oder Gas im geringpermeablen Muttergestein befindet. Der Fokus der Forschung liegt hier auf der Entwicklung neuer Verfahren, durch die effektive, künstliche Fließwege und -möglichkeiten geschaffen werden, ohne die Umwelt zu belasten“, beschreibt Prof. Reich. Weltweit sind bis heute Vorkommen von insgesamt zehn Trillionen Tonnen Öl nachgewiesen worden, nur zehn Prozent davon sind in den bisherigen 150 Jahren der Ölförderung angetastet worden. „Insofern wird die Öl- und Gasindustrie hervorragenden Ingenieuren und Wissenschaftlern auch in den kommenden Jahrzehnten höchst interessante und sichere Arbeitsplätze garantieren“, verspricht Prof. Reich. Auch in Deutschland wird konkret darüber nachgedacht, Lagerstätten, die zu Zeiten geringer Ölpreise aufgegeben wurden, wieder in Betrieb zu nehmen und insbesondere tief liegende „tight gas Lagerstätten“ zu erschließen.

Das Kolloquium befasste sich aber auch mit neuen Ansätzen zur Energieversorgung und damit verbundenen Themen, wie der Erschließung von Gashydrat-Lagerstätten in der Tiefsee, der Tiefengeothermie, der Zwischenspeicherung von Solar- und Windenergie in Form von synthetisiertem Wasserstoff oder Methan in unterirdischen Kavernen, der Gewinnung von Grubengas aus Kohleflözen, der Anpassung des Bergrechts an neue Technologieanforderungen, der Akzeptanz neuer Technologien seitens der Bevölkerung, neuen innovativen Bohranlagen und Bohrgeräten für die Tiefbohrtechnik, der Wasseraufbereitung im Öl- und Gasgewinnungsprozess sowie der Entwicklung von Hochleistungs-Bohrspülungen.

Das Kolloquium war mit knapp 100 gemeldeten Teilnehmern sehr gut besucht. Das Publikum setzte sich etwa zu gleichen Teilen aus Vertretern der deutschen und europäischen Öl- und Gasindustrie sowie Wissenschaftlern und Studenten der Hochschulen Clausthal, Dresden, Bochum, Leipzig und Freiberg zusammen.

 

Regenerative Energieerzeugung in ehemaligen Bergbauregionen

Das elfte Fachkolloquium des Freiberger Forschungsforums 2012 stand ganz im Zeichen regenerativer Energieerzeugung in ehemaligen Bergbauregionen. Die Teilnehmer der Veranstaltung diskutierten dabei vor allem die Bedeutung verschiedener erneuerbarer Energieträger in Bergbaufolgelandschaften und die Frage, welche Rolle solche Potentiale für die Entwicklung dieser Regionen spielen können.

So beleuchtete beispielsweise Prof. Brigitte Scholz von der BTU Cottbus die Biomasse im Kontext der Landschaftsentwicklung in der Lausitz. Dr. Lutz Koch vom Bildungswerk der Unternehmerverbände Sachsen-Anhalt stellte die Potentiale der Gruben-Geothermie in Mansfeld-Südharz vor, Rudolf Krumm von der RAG Montan Immobilien GmbH die Nutzung von Photovoltaik auf ehemaligen Bergbauflächen des Saarlandes.

Carsten Debes vom Landkreis Zwickau gab zudem einen Überblick über die Erneuerung von ehemaligen Bergbauregionen in Mitteleuropa vor dem Hintergrund des EU-Projektes ReSource. In einem abschließenden Beitrag zogen Dr. Peter Wirth und Jörn Harfst vom Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung Dresden ein Fazit über die Bedeutung der energetischen Potentiale in Bergbauregionen und verwiesen dabei auch auf die Probleme der In-Wert-Setzung.

Das Kolloquium fand das Interesse einer Vielzahl von Gästen aus Verwaltung, Praxis und Wissenschaft. Die zahlreichen Teilnehmer der Veranstaltung diskutierten nicht nur die verschiedenen Potentiale der Energiegewinnung, sondern verwiesen auch auf die wichtige Rolle der Speicherung von Energie im Rahmen der deutschen Energiewende und auf die daraus resultierenden weitergehenden Möglichkeiten für Bergbauregionen.

Die Veranstaltung wurde vom Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) organisiert und fand im Rahmen des EU-Projektes ReSource (Ziel 3, Programmraum CENTRAL EUROPE) statt.