Mit Sicherheit doppelt so schnell

Die Slavkaliy Nezhinsky Mine in Belarus erschließt ein riesiges Kalisalzvorkommen mehrere hundert Meter tief im Boden. Den Service- und Ventilationsschacht sowie den Produktionsschacht der Mine (jeweils 8 Meter Durchmesser) bohrt das Schachtbauteam der Redpath Deilmann GmbH. Mit zwei großen Shaft Boring Roadheaders aus der Schwanauer Manufaktur für maschinellen Vortrieb erzielen sie knackige Teufrekorde – ohne einen einzigen meldepflichtigen Arbeitsunfall während zwei Jahren herausfordernden Bergbaus.

Auf dem weitläufigen Gelände der Nezhinsky-Mine im weißrussischen Lyuban – rund zwei Autostunden südlich von Minsk – steigt Marcus Winterer in einen metallenen Mannkorb. Dieser brachte ihn in den zurückliegenden zwei Jahren unzählige Male senkrecht in den Untergrund. Winterer ist einer der Supervisoren für zwei neuartige Shaft Boring Roadheader (SBR) aus dem Hause Herrenknecht. Diese beiden Hightech-Kollosse teuften hier in Rekordzeit zwei Schächte von 750 beziehungsweise 697 Metern und 8 Metern Durchmesser ab. Bei einem deutlich hörbaren Signal startet die 2.300-kW-Fördermaschine. Winterer fährt mit 8 Metern pro Sekunde ab in die Tiefe.

Der Herrenknecht-Spezialist sieht durch das Lochblech des Mannkorbs die Wände des ausgebauten Schachtes vorbeirauschen. „Ich bin stolz auf das, was wir hier geleistet haben“, sagt Winterer. „Das war eine Bewährungsprobe für uns und unsere Partner. Wir haben gemeinsam einen revolutionären Fortschritt errungen.“ Dann erreicht er die Schachtsohle, über der die mächtige Schrämwalze der SBR momentan untätig im Kalihorizont ruht – zum ersten Mal seit gut zwei Jahren.

Seit Baubeginn 2018 zeichnete Supervisor Winterer dafür verantwortlich, dass die Schachtbauer der Redpath Deilmann GmbH aus Dortmund auf der belarussischen Baustelle unterbrechungsfrei Hochleistung fahren konnten: rund um die Uhr, sieben Tage die Woche. Dafür schulte er Personal, stimmte sich mit Elektrikern sowie Mechanikern ab und erstellte Wartungspläne.

„Das 21. Jahrhundert des Bergbaus“

Der Einsatz der SBR war von Beginn an eine zukunftsweisende Untergrund-Mission. Der Rohstoffproduzent IOOO Slavkaliy will das tief gelegene, rötlich schimmernde Kaliumsalz abbauen. Mit dem neuen Verfahren wollte das Unternehmen es so schnell und sicher wie möglich erschließen. Der begehrte Rohstoff wird überwiegend in der Landwirtschaft als Düngemittel verwendet. Das belarussische Rohstoffunternehmen rechnet mit 2,2 Millionen Tonnen Ertrag pro Jahr. Dafür müssen circa 7 Millionen Tonnen Kali-Erz abgebaut und gefördert werden.

Im Sommer 2016 einigten sich der multinationale Geschäftsmann und IOOO Slavkaliy-Gründer Mikhail Gutseriev sowie der Unternehmer Martin Herrenknecht in Schwanau kurzentschieden. Per Handschlag vereinbarten sie, diese ambitioniert ausgelegte Schachtbaumission mit neuester Technologie anzugehen. Konkreter Auftrag: Herrenknecht designt und fertigt in 12 Monaten zwei riesige, neuartige SBR, die Service- bzw. Produktionsschächte bis zu den Kalivorkommen maschinell abteufen. Der Geschäftsmann Gutseriev machte auch öffentlich klar, was er von dem Projekt erwartet: „Unser Ansatz ist das 21. Jahrhundert des Bergbaus!“

Den Worten folgten handfeste Pioniertaten. Das inzwischen erfolgreich ausgeführte Projekt markiert einen Innovationsschub, der in der Branche widerhallt. Neben innovativer Schachtbohr-Technologie trug dazu die konstruktive Teamarbeit der am Schachtbau beteiligten Partner bei. Das Dortmunder Bergbauunternehmen Redpath Deilman – früher Deilmann Haniel – erhielt von IOOO Slavkaliy im Juli 2017 den Auftrag, das im Untergrund lagernde Rohstoffvorkommen mit den maschinellen Shaft Boring Roadheadern von Herrenknecht zu erschließen. Redpath Deilmann fährt anschließend rund 10 Kilometer untertägige Strecken und ein Ladebunker auf.

Performance kontinuierlich steigern

Insbesondere die Zeitvorgabe für den maschinellen Bau der zwei Schächte der Nezhinsky-Mine formuliert ein ehrgeiziges Benchmark: Beide SBR sollten in weichem und mittelhartem Gestein die bei zirka 697 bzw. 750 Metern vorgesehene Endteufe doppelt so schnell erreichen – verglichen mit dem Bauwerkfortschritt konventioneller Verfahren. Sprich: Die Schächte wachsen doppelt so schnell in die Tiefe, wie es ansonsten beispielsweise mit Sprengvortrieb funktioniert. Beim Zusammenspiel von Herrenknecht-Maschinentechnik, den Schachtbauplanungen und dem Schachtdesign von Redpath Deilmann sowie den Vorgaben des Projekteigners Slavkaliy wurde nichts dem Zufall überlassen.

Im Juni und August 2018 nahm Redpath Deilmann am Schwanauer Herrenknecht-Stammsitz die beiden riesigen, fertig montierten Maschinen ab, die wie Türme in eine Höhe von 45 Metern ragten. Rund sechs Monate später – im Dezember 2018 und im Januar 2019 – frästen die SBR-Schrämwalzen erstmals in den weißrussischen Boden. Das allein war schon eine beachtliche Leistung. Denn ein komplett neues Team aus Schachtbauern, Maschinenhersteller und Rohstoffproduzent und eine völlig neuartige Bergbau-Technologie mussten in relativ kurzer Zeit mit dem Abteufen der Schächte loslegen. Durch eine perfekt organisierte Arbeitsvorbereitung und Planung waren die Vorzeichen für die Schachtteufen in Rekordzeit gesetzt.

Im April 2019 war Schacht 2 bereits auf einer Teufe von 165 Metern angelangt. Während des Projektverlaufes gelang es den Partnern durch konzentrierte und kooperative Zusammenarbeit, die Performance kontinuierlich zu steigern.

144 Meter Spitzenleistung pro Monat

Michael Niermann, Oberbauleiter von Redpath Deilmann, bringt 37 Jahre Erfahrung im Schachtbau mit. Projekte auf der ganzen Welt tragen seine Handschrift. Die Vorteile der neuen Technologie liegen für ihn klar auf dem Tisch: „Normalerweise folgen separate Arbeitsschritte aufeinander: Du bohrst Sprenglöcher, sprengst, wetterst aus, dann folgen Ausbau und Sicherung der Schachtwand“, erklärt er. „Mit der SBR ist der Prozess fließend, Ladearbeiten und Ausbauarbeiten geschehen gleichzeitig.“

Die gefährliche Arbeit mit Sprengstoff entfalle Dank des maschinellen Vortriebs – und höhere Leistungen seien darüber hinaus möglich. Ein zukunftsweisender Projekt-Rekordwert stellte sich dann im April 2020 ein. Die Crew verkündete auf den Social-Media-Kanälen eine Höchstleistung von 144 Schacht-Metern in einem Monat, mit Spitzenleistungen von 7,4 Metern Vortrieb am Tag. Bei Redpath Deilmann, wo man auf 132 Jahre stolze Bergbaugeschichte zurückblickt, übertraf man damit eine unternehmensinterne Rekordmarke aus dem Jahr 1938 – die damals auf Grundlage von kaum existenten Sicherheitsvorschriften erreicht wurde. Die gemeinsamen Erfolge schweißten die Bergleute aus Belarus, Russland, der Ukraine und Deutschland zusammen. „Alle waren begeistert von der Technologie und hochmotiviert sie voranzutreiben“, sagt Niermann. „Wir haben uns jeden Tag zusammengesetzt und gegenseitig gepusht. Anfangs optimierten wir uns um Stunden, später um Minuten und gegen Ende ging es darum, Sekunden zu sparen.“

Ein Blick auf Teuf-Rekorde konventioneller Verfahren ordnet den im Nezhinsky-Projekt erreichten Fortschritt ein: Mit Bohrjumbos und Sprengvortrieben kommen täglich 1 bis 1,5 Meter Schacht zustande. Bei den beiden neuen Schächten in Weißrussland konnte eine Durchschnittsleistung von mehr als 3 Metern pro Tag erreicht werden.

Die Schächte 1 und 2 wurden in 17 Monaten aktiver Vortriebsphase hergestellt. Diese Geschwindigkeit ist ein weltweites Branchen-Novum, bei gleichzeitig hohen Sicherheitsanforderungen für die im Schachtbau involvierten Mineure. „Normalerweise machen wir Fortschritte von einem bis anderthalb Metern Teufe am Tag. Hier haben wir im finalen Vortriebsmonat täglich über fünf Meter geschafft.“ Niermann ist überzeugt, dass sich die SBR weltweit durchsetzen wird. Am 17. Juli erreichte die zweite Herrenknecht SBR bei 697,1 Metern in Schacht 2 ihre finale Zielteufe. Nicht ein einziger meldepflichtiger Arbeitsunfall hatte sich seit Teufstart ereignet.

Gemeinsam mit den Kolleginnen und Kollegen von Slavkaliy und Redpath Deilman feierte Marcus Winterer an diesem Tag die Ankunft des letzten Bergekübels an der Oberfläche. Ein echter Meilenstein in der Geschichte des maschinellen Schachtbaus, der nicht nur die Mineure vor Ort jubeln ließ. „Dieses Projekt hat uns als Team von Anfang an zusammengeschweißt. Wir werden die beiden Maschinen jetzt demontieren – und ehrlich gesagt ist da auch etwas Wehmut im Spiel“, sagt der Herrenknecht-Spezialist Winterer gegen Ende des Pionierprojekts in Belarus.

Bewährte Technologie weiterentwickeln

Die SBR-Technologie hat ihren Ursprung in einem seit über 15 Jahren bewährten Verfahren: Den maschinellen Schachtabsenkanlagen (VSM) von Herrenknecht für Anfahr- oder Zielbauwerke im Utility Tunnelling mit vergleichsweise geringer Tiefe bis rund 150 Meter. Dieses Verfahren entwickelte Herrenknecht für die spezifischen Anforderungen im Bergbau umfassend weiter. Die SBR ist für den Abbau mit einem um 360 Grad schwenkbaren Ausleger und einer hydraulisch angetriebenen Schneidwalze ausgestattet.

Ein neu entwickeltes pneumatisches System fördert den am Schachtboden abgebauten Boden ab. Ebenso sind die ausgetüftelten Arbeitsbühnen an die komplexen Arbeits- und Logistikprozesse der Untergrund-Mission angepasst. Der hydraulisch angetriebene SBR-Schrämmarm ist teleskopierbar. Der vorgesehene Schachtquerschnitt kann hiermit bei Bedarf angepasst werden – ohne aufwändige Umrüstungen. „Es war ein großartiges Gefühl, als alles gut funktionierte und der allererste Kübel mit Abraum an die Oberfläche kam“, erinnert sich Winterer. Die SBR erzielt optimale Ergebnisse, wenn Minenbetreiber und Schachtbauer den Schacht bereits in einem frühen Planungsstadium auf die spezifischen Anforderungen der Technologie hin designen.

„Die Maschine ist das Herz eines komplexen Systems, in dem jedes Rädchen ineinandergreifen sollte“, sagt Frank Otten, Bereichsleiter für internationale Projekte bei Redpath Deilmann. So installierte er als Bereichsleiter ein qualifiziertes Team vor Ort, welches die komplette Versorgung und Abförderung der Maschinen sowie alle übertägigen Einrichtungen aufbaute und betrieb.

Aufgrund einer wasserführenden Erdschicht wurde der Boden bis zu einer Tiefe von 165 Metern gefroren. Ein Verbruch mit Wasserzulauf am Ende der Gefrierteufe geriet für Otten dann auch zur größten Herausforderung im Projekt: „Egal wie gut die Vorbereitungen sind, unter der Erde verläuft nicht alles nach Plan. Zehn Prozent Ungewissheit bleiben – es kommt nur immer darauf an, wie man damit umgeht.“

Die Partnerschaft habe den Herausforderungen standgehalten: Slavkaliy, Herrenknecht und Redpath Deilmann hätten grundsätzlich Konsensentscheidungen getroffen und sich schnell auf effiziente Sicherungsmaßnahmen in der wenig standfesten Geologie einigen können.

Das Rennrad für die Tour de France

Das kollegiale Zusammenspiel aller Beteiligten war auch für Patrick Rennkamp ein entscheidender Schlüssel zum Projekterfolg. Als Product Manager bei Herrenknecht widmete er der Evolution der SBR einen Großteil seines Berufslebens. Von der knapp zehnjährigen Entwicklungsarbeit, über den Ersteinsatz mit DMC Mining Services in der westkanadischen Jansen Mine bis hin zum bahnbrechenden Leistungsversprechen und der Feuertaufe in Belarus.

Die gesammelten Erfahrungen sind in die DNA der Maschine eingraviert: „Es ist, als hätten wir mit DMC Mining Services das Fahrrad erfunden und dann mit Redpath Deilmann das Rennrad entwickelt, das die Tour de France gewinnt“, so Rennkamp. Herrenknecht und Redpath Deilmann werteten die Ergebnisse des Referenzprojekts in Kanada gemeinsam aus. Die Herrenknecht-Ingenieure optimierten daraufhin das pneumatische Materialtransportsystem, welches den Abraum von der Schachtsohle in einen Saugtank abfördert.

Außerdem wurden etwa die Seilscheiben versetzt, was den Einbau größerer Komponenten ermöglichte. „Die Kommunikation zwischen den Unternehmen war auf allen Ebenen konstruktiv und ergebnisorientiert“, freut sich Rennkamp. Auch deshalb habe das Baustellenteam nur sechs Monate nach Werksabnahme in Schwanau schon mit dem Vortrieb in Belarus beginnen können.

Martin-Devid Herrenknecht, General Manager im Bereich Mining, sieht in dem Projekt die Wurzeln für eine zukunftsorientierte Zusammenarbeit zwischen der Herrenknecht AG und Redpath Deilmann. „Unsere Partner haben die Technologie genau verstanden und die Logistik und den Betrieb souverän aufgestellt“, sagt Herrenknecht. „Das hat sich insbesondere an den kritischen Schnittstellen zwischen unserer Maschine und der schachtbauspezifischen Technik gezeigt.“ „Konventionelle Miningprojekte werden aufgrund von praktischen Beschränkungen und unerwarteten Komplikationen oftmals Jahre zu spät abgeschlossen“, sagt Herrenknecht. „Den Zeitplan wie in Belarus zu unterbieten, ist extrem ungewöhnlich.“ Der Ausgangspunkt für alles sei die mutige und vorausschauende Entscheidung der IOOO Slavkaliy gewesen, die moderne Technologie von Herrenknecht einzusetzen und Redpath Deilmann mit der Ausführung zu beauftragen.

Innovationshunger stillen

Jochen Greinacher, CEO von Redpath Deilmann, überrascht es nicht, dass nun auch die Schachtbaumethoden einen Entwicklungssprung machen. Er habe sich eher gefragt, wann es endlich soweit sein würde. „Die ganze Bergbauwelt schaut auf unser Projekt in Belarus und ist extrem innovationshungrig. Ich bin sicher, dass diese Technologie unsere Branche verändern wird“, sagt Greinacher.

Er sei froh, dass Herrenknecht die Entwicklung vorangetrieben habe und IOOO Slavkaliy den Mut und die Weitsicht hatten sie einzusetzen: „Am Ende hat die SBR besser funktioniert, als ich mir ausgerechnet hatte – und sogar zu hoffen wagte. Dies – ebenso wie die Unfallfreiheit – konnten wir nur mit einem echten und homogenen Team auf der Baustelle erreichen, in dem alle Projektbeteiligten auf dasselbe Ziel hinarbeiteten.“ Einmal mehr wird sein Unternehmen ganz vorne mit dabei sein, wenn eine neue Ära des Bergbaus eingeläutet wird.

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