Wegen der voranschreitenden Ausbeutung oberflächennaher Lagerstätten kann die zukünftige Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung mit mineralischen Rohstoffen nur durch eine starke Ausweitung des Untertagebergbaus sichergestellt werden. Als Gewinnungsmethoden werden dabei, wie internationale Untersuchungen ergaben, der Blockbruchbau, der Teilsohlen-Bruchbau und der Kammer-Pfeilerbau den größten Anteil haben, während der Strebbruchbau auf Anwendungen in der Steinkohle beschränkt bleibt. Bei den drei erstgenannten Verfahren kommen in großem Umfang Gleislosfahrzeuge und mobile Betriebsmittel wie der Continuous Miner zum Einsatz, so dass in den beengten untertägigen Grubengebäuden mit zunehmender Häufigkeit Unfallrisiken durch Kollisionen auftreten werden, von denen Fahrzeuge, Maschinen oder Personen betroffen sind. Vor diesem Hintergrund sollen in der vorliegenden Arbeit die Entwicklung und praxisnahe Erprobung eines vornehmlich für den Untertagebergbau geeigneten Systems zur Kollisionsvermeidung (CAS) behandelt werden. Dazu werden einleitend die genannten Abbauverfahren genauer beschrieben und ihr diesbezügliches Risikopotential auf der Grundlage von Unfallstatistiken relevanter Bergbauländer (USA, Australien) analysiert. Hieraus folgte als erstes Ergebnis, dass es für die größere Akzeptanz eines CAS-Konzepts erforderlich sein würde, dieses ohne zusätzliche Infrastruktur in den Bergwerken zu realisieren. Diese Vorbedingung bedeutete, dass das geplante System einen direkten, drahtlosen Kontakt zwischen potentiellen Unfallpartnern ermöglichen musste. Zur Lösung dieser Aufgabe wurden eine große Anzahl physikalischer Prinzipien auf ihre Eignung zur Ortung von Personen, Fahrzeugen und Betriebsmitteln bei den besonderen Bedingungen des Untertagebergbaus untersucht und bereits vorliegende Anwendungserfahrungen ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass insbesondere elektromagnetische Verfahren bei den gegebenen Randbedingungen deutliche Vorteile aufwiesen. Für eine optimale Auswahl der einzusetzenden Technologien war es daher erforderlich, die Frequenzbereiche des elektromagnetischen Spektrums zu prüfen und die Eigenschaften des Feldaufbaus durch verschiedene Sende- und Empfangsantennen zu diskutieren. Am Ende dieses Prozesses ergab sich ein dreistufig aufgebautes Konzept, das sich aus den folgenden, ineinander übergehenden Ortungszonen mit steigender Risikoklasse zusammensetzte: 15 - 100 m: UHF-RFID-Technologie mit den Bausteinen eines erprobten Tagging und Tracking-Systems (Frequenzbereich: 400 - 500 MHz). 10 -15 m: Radarbasierte Return Time of Flight-Messung (Frequenzbereich: 2,4 GHz). 0-10 m: Messung der örtlichen Stärke des von einer am Fahrzeug montierten Rahmenantenne aufgebauten Magnetfeldes (Frequenzbereich: 125 kHz).
Weiterentwicklung und Erprobung eines Kollisionsschutzsystems für Personen und Fahrzeuge im Untertagebergbau
2011
111 Seiten, 64 Bilder, 45 Quellen
Theses
German
Kollisionsschutz , Untertage (Bergbau) , Steinkohlenbergbau , Abbauverfahren , gleisloser Transport , Betriebsmittel , Fördertechnik , Unfallschutz , Risiko , Sicherheit , Zusammenstoß , Lademaschine (Bergbau) , Radlader , Bergwerksmaschine , Person , Unfallstatistik , Unfallursache , USA (United States of America) , Australien , Problemlösung , Lösungsansatz , Fahrzeugortung , elektromagnetisches Messverfahren , UHF (Ultrahochfrequenz) , RFID (Radio-Frequency Identification) , Kennzeichencharakterisierung , Zielverfolgung , Radarmessung , Magnetfeldmessung , Arbeitsschutz
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