AT526723A1 - Verfahren zur systematisch selektiven Gewinnung von festen mineralischen Rohstoffen - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur systematisch selektiven Gewinnung von festen mineralischen Rohstoffen mithilfe eines Bohrgerätes mit Richtbohrtechnologie vorgesehen, bei welchem eine Gewinnungsbohreinheit (19) in einem ersten Schritt eine Gesteinsschicht (5) mit einem Ausrichtungsbohrabschnitt (6) durchbohrt und dabei zielgenau in eine Abbauzone gesteuert wird, in einem zweiten Schritt am Ende des Ausrichtungsbohrabschnittes (6) ein 3D-Bohrraster (7) aus mehreren Gewinnungsbohrabschnitten (8) angelegt wird und in einem dritten Schritt zueinander parallel geführte Gewinnungsbohrabschnitte (8) gebohrt werden, wobei zwischen den finalen Außendurchmessern zweier benachbarter Gewinnungsbohrabschnitte (8) ein Abstand von maximal 50 cm angeordnet ist, gemessen in der gemeinsamen Normalrichtung der beiden benachbarten Bohrlochachsenabschnitte, und wobei jeweils ein Gewinnungsbohrabschnitt (8) nach dem anderen gebohrt wird und nach der Fertigstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes (8) dieser Gewinnungsbohrabschnitt (8) gesichert wird.

Description

mithilfe eines Bohrgerätes mit Richtbohrtechnologie.

Die Erfindung betrifft weiters ein System zur Durchführung

des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung beschäftigt sich mit der systematischen Gewinnung und Aufbereitung von Vorkommen fester mineralischer Rohstoffe im Tagebau oder Untertagebau. Im konventionellen Bergbau auf feste mineralische Rohstoffe werden sowohl im Tagebau wie auch im Untertagebergbau überwiegend große bis sehr große Maschinen eingesetzt. Ziel ist es dabei, die Gewinnungsarbeiten so effizient und die Kosten Je Tonne Gesamtfördermenge so gering wie

möglich zu gestalten.

Allein die Dimensionen dieser Geräte führen dazu, dass das Lösen, Hereingewinnen, Laden und Abtransportieren des Wertmineralgesteins nur an großflächigen Abbauquerschnitten erfolgen kann. Die daraus resultierende Konsequenz ist, dass die Selektivität in der Gewinnung, d.h. das getrennte Hereingewinnen und Abscheiden von hochwertig und gut mineralisiertem Wertmineralgestein von nicht vermarktungsfähigem schlecht oder gar nicht

mineralisiertem Gestein sehr stark eingeschränkt ist.

Im konventionellen Untertagebergbau erfolgt zum Beispiel eine selektive, qualitätsgesteuerte Gewinnung von Wertmineralgestein in der Regel an einem Abbaustreckenquerschnitt von 4m mal 4m bzw. rund 16m?*. Die

Selektivität ist hierbei über weite Strecken sehr gering.

sogenanntes taubes Gestein.

Dieses Taubgestein, abbaubedingt in die Gesamtfördermenge eingemischt, muss in der Folge aus dem jeweiligen Abbaubereich nach über Tage gefördert werden und belastet damit nicht nur die Betriebsleistung und Kosten der Gewinnung, sondern darüber hinaus in weiterer Konsequenz auch alle nachgeschalteten Prozesse wie Zerkleinerung, Aufbereitung und Entsorgung von Aufbereitungsrückständen

mit unnötigem, wertlosem Material.

Und genau diese zu entsorgenden Aufbereitungsrückstände, die in aufwendigen und kostenintensiven Aufbereitungsprozessen vom Wertmineral abgeschieden werden müssen, enthalten im Wesentlichen auch das zuvor untertägig wenig selektiv abgebaute gering oder gar nicht mineralisierte

Gesteinsmaterial.

Diese unter Tage unnötig abgebauten Taubgesteinsmengen belasten alle nachgeschalteten Prozesse mit unnötig hohen Durchsätzen und erfordern dabei unnötig große

Anlagendimensionen.

sonstigen Umweltbelastungen verursacht.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben angeführten Nachteile des konventionellen Untertagebergbaus zu reduzieren, in einzelnen Bereichen sogar zu eliminieren oder zumindest auf das technisch

absolut geringste Ausmaß zu minimieren.

Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, bei welchem eine Gewinnungsbohreinheit in einem ersten Schritt eine Gesteinsschicht mit einem Ausrichtungsbohrabschnitt durchbohrt und dabei zielgenau in eine Abbauzone gesteuert wird, in einem zweiten Schritt am Ende des Ausrichtungsbohrabschnittes ein 3D-Bohrraster aus mehreren Gewinnungsbohrabschnitten angelegt wird und in einem dritten Schritt zueinander parallel geführte Gewinnungsbohrabschnitte gebohrt werden, wobei zwischen den finalen Außendurchmessern zweier benachbarter Gewinnungsbohrabschnitte ein Abstand von maximal 50 cm angeordnet ist, gemessen in der gemeinsamen Normalrichtung der beiden benachbarten Bohrlochachsenabschnitte, und wobei jeweils ein Gewinnungsbohrabschnitt nach dem anderen gebohrt wird und nach der Fertigstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes dieser Gewinnungsbohrabschnitt

gesichert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Bohrverfahren sind also

zumindest zwei Bohrlochabschnitte vorgesehen. Ein

Gewinnungsbohrungen gebohrt werden.

Im Regelfall liegt zwischen der Tagesoberfläche und dem geplanten Abbauabschnitt das Deckgebirge. Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass vor dem ersten Schritt eine Deckgebirgsschicht mit einem Aufschlussbohrabschnitt durchbohrt wird, an den der Ausrichtungsbohrabschnitt wie oben ausgeführt - anschließt. Der Aufschlussbohrabschnitt, der an der Tagesoberfläche oder auch unter Tage ansetzt, durchbohrt bzw. durchörtert bevorzugt das Deckgebirge in beliebiger Richtung, und dient dem Lagerstättenaufschluss, d.h. der Annäherung an die abzubauenden Lagerstättenabschnitte. In diesem Fall

sind daher drei Bohrlochabschnitte vorgesehen.

Alle zwei bzw. drei Bohrlochabschnitte werden in der angeführten Reihenfolge durchlaufen, um vom Bohrlochansatzpunkt, dem Bohrlochkopf, der sowohl an der Tagesoberfläche als auch unter Tage liegen kann, zielgenau

in den zu gewinnenden Abbaublock zu gelangen.

Gg£. nach der Durchörterung des Deckgebirges wird über den Ausrichtungsbohrabschnitt ein bestimmter Lagerstättenteil bzw. Abbauabschnitt entwickelt, d.h. für den Abbau ausund vorgerichtet. Dieser Ausrichtungsbohrabschnitt unterteilt sich bevorzugt in zumindest zwei Segmente. Das erste Segment lenkt in die Richtung der

Gewinnungsbohrabschnitte über. Das zweite Segment stellt

Gewinnungsbohrabschnitte vorrichten.

Im Gewinnungsbohrabschnitt wird das Wertmineralgestein mithilfe einer Gewinnungsbohreinheit systematisch innerhalb des vorgerichteten Abbauabschnittes

hereingewonnen.

Das erfolgt in mehr oder weniger dichten Packungen, d.h. durch mehr oder weniger dicht im Raum angeordnete und mehr oder weniger vollständig ausgefüllte 3D-Raster von parallel geführten Gewinnungsbohrabschnitten beliebiger Länge, Orientierung und Verlauf. Das hereingewonnene Material kann anschließend als Bohrklein über eine Bohrspülung nach Obertage in die Aufbereitung ausgefördert

werden.

Innerhalb der Bohrraster werden die parallel geführten Gewinnungsbohrabschnitte bevorzugt in sehr engen Abständen hergestellt. Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass der Abstand zwischen den finalen Außendurchmessern zweier

benachbarter Gewinnungsbohrabschnitte maximal 40 cm,

Bohrlochachsenabschnitte gemessen.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass nach der Fertigstellung des Ausrichtungsbohrabschnittes der Ausrichtungsbohrabschnitt gesichert wird. Dies verbessert die Stabilität des

Gebirges.

Schlecht oder nur gering, d.h. unterhalb eines bestimmten Cut-Off Grade-Gehaltes mineralisierte oder gar nicht mineralisierte (Taubgesteins-) Zonen werden bevorzugt ausgespart, umfahren und damit nicht abgebaut oder nur mit kleinstmöglichem Bohrlochquerschnitt durchbohrt bzw.

durchörtert.

In gleicher Weise können auch geologische und/oder hydrogeologische Problemzonen und/oder bekannte oder unbekannte natürliche oder künstlich geschaffene Hohlräume

ausgespart bzw. umfahren werden.

Das gegenständliche Verfahren erlaubt eine Abbauquerschnittsfläche von rund 1m’. Die Selektivität des Verfahrens der gegenständlichen Erfindung ist also um das 16-fache höher, detaillierter und präziser als herkömmliche Verfahren, bei denen eine Abbauquerschnittsfläche von rund 16m? benötigt wird. Der Anteil an Taubgestein in der Gesamtfördermenge wird damit bereits in der untertägigen Gewinnung auf ein Minimum reduziert. Dies ergibt einen wesentlich höheren

Wertmineralgehalt in der Gesamtfördermenge. Gleichzeitig

signifikant geringere Taubgesteinsfördermenge entlastet.

Die Sicherung, d.h. die gebirgsmechanische Stabilisierung des Bohrlochs und des unmittelbar angrenzenden Gesteins ist essenziell, um zu verhindern, dass die Bohrungen bspw. in offene oder schlecht stabilisierte benachbarte Bohrlöcher abdriften. Diese Gefahr besteht insbesondere bei der Bohrung der Gewinnungsbohrabschnitte, die mit sehr

geringem Abstand gebohrt werden.

Darüber hinaus ist auch die Stabilisierung fertiggestellter Bohrungen wichtig, um die Gesamtstabilität des Abbaubereichs zu gewährleisten. Verbrechende, d.h. kollabierende Bohrungen würden den Abbau im unmittelbaren Abbaubereich unmöglich machen. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass nach der Fertigstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes dieser Gewinnungsbohrabschnitt gesichert wird. Weiters ist vorgesehen, dass nach der Fertigstellung des Ausrichtungsbohrabschnittes der Ausrichtungsbohrabschnitt

gesichert wird.

Bevorzugt sind zur Sicherung der Bohrabschnitte folgende

vier Stabilisierungsmaßnahmen vorgesehen.

1. Gemäß den vorherrschenden Gebirgsverhältnissen, dem geplanten Lagerstättenausbringen, der gewählten Bohrtechnologie und anderen Anforderungen des Umweltschutzes definieren geotechnische Stabilitätsstudien für jede Lagerstätte und jeden Gewinnungsabschnitt die minimal zulässigen Bohrlochabstände sowie die maximal

zulässigen Bohrlochdurchmesser.

Bohrlochabstand und Durchmesser, oder davon abweichend

1b) in jeder Variation und Mischung verschiedener Abstände

und Durchmesser für nicht standardmäßige 3D-Raster, wobei

1c) die Bündel an parallel geführten

Gewinnungsbohrabschnitten dabei Jede Länge haben und jede Richtung nehmen können, von vertikal, geneigt (steil oder flach) bis horizontal, aber auch in alle Richtungen leicht

gekrümmt, und

1d) die Bohrreihenfolge bzw. Sequenzierung der Bohrungen im 3D-Raster ganz wesentlich zur Gebirgsstabilität

beiträgt.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass jeweils ein Gewinnungsbohrabschnitt nach dem anderen gebohrt wird. Bevorzugt wird zunächst ein erster Gewinnungsbohrabschnitt gebohrt und anschließend ein vom ersten Gewinnungsbohrabschnitt in einem bestimmten Sequenzierungsabstand entfernt liegender zweiter Gewinnungsbohrabschnitt. In einem 3D-Standardbohrraster wird dieser Sequenzierungsabstand bspw. zwischen den finalen Außendurchmessern des ersten Gewinnungsbohrabschnittes und des zweiten Gewinnungsbohrabschnittes gemessen, und zwar in der gemeinsamen Normalrichtung der beiden benachbarten Bohrlochachsenabschnitte, und dieser ist bevorzugt größer als der finale Außendurchmesser des ersten oder des

zweiten Gewinnungsbohrabschnittes. Das Gebirge, das den

des Bohrvorganges gewährleistet.

le) Die vertikale Bohrreihenfolge der Bohrlöcher bzw. Bohrlochabschnitte und Bohrlochbündel kann jeder beliebigen Reihenfolge folgen, muss Jedoch den Anforderungen der Stabilitätsstudie entsprechen. Am ehesten beginnt sie Jedoch am höchsten Abbaupunkt und wird

nach unten sequenziert.

Je geringer die Bohrlochabstände sind, desto höher ist das sogenannte Lagerstättenausbringen, das bei leichter Überlappung der Gewinnungsbohrabschnitte bis zu 90%

betragen kann.

Durch die Abfolge der Bohrungen und die sofortige Sicherung, bspw. durch Bohrlochverfüllung bzw. Zementierung und/oder nach Bedarf auch durch Verrohrung des Bohrlochs kann jederzeit ein ausreichendes Maß an Gebirgsstabilität zwischen den Bohrlochabschnitten

aufrechterhalten werden.

2.) Die qualifizierte Sicherung jedes Bohrlochs gilt als Standard zur Gewährleistung einer ausreichenden Gebirgsstabilität für Jede Einzelbohrung und das

Gesamtverfahren.

2a) Das qualifizierte Verfüllen bzw. Zementieren jedes

Bohrlochs gilt als Standardverfahren zur Gewährleistung

oder auch Verbesserung der Gebirgsstabilität für parallel

gerichtetes Bohren mit engen Abständen.

Die Verfüllung bzw. Zementierung absorbiert so viel zuvor in den Bohrungen hereingewonnenes Taubgestein (in Form von abgeschiedenen Aufbereitungsrückständen Jeder Korngröße) wie nur möglich, wodurch die Anforderungen an die Verhaldung, d.h. die Deponie von Taubgestein und Aufbereitungsrückständen minimiert wird. Die Anforderungen an die qualifizierte Festigkeit der Bohrlochverfüllung (Zementierung) ergeben sich aus den Ergebnissen der

geotechnischen Stabilitätsstudie.

2b) Je nach vorliegender Gebirgsfestigkeit und gefordertem Umweltschutz kann auch ohne Bohrlochverfüllung gearbeitet werden, d.h. mit offenbleibenden Bohrungen, sofern die geotechnische Stabilitätsstudie und andere

Umweltschutzanforderungen dies zulassen.

2c) In anspruchsvollen Gebirgsverhältnissen und/oder für spezielle Anforderungen kann eine einfache Bohrlochverfüllung wie folgt verbessert werden: und zwar durch

2cl1) Verwendung von faserbewehrter Zementierung und/oder 2c2) zusätzlicher Verrohrung (d.h. auch einer verfüllten

Verrohrung);

2d) In anspruchsvollen Gebirgsverhältnissen einschließlich natürlicher oder künstlicher Hohlräume oder Gebirgsauflockerungen sowie zur Maximierung des Lagerstättenausbringens kann die Gebirgsstabilisierung

auch durch teilweise oder gänzliche Bohrlochverrohung

erfolgen, wobei dies entweder mit oder ohne Rückgewinnung

der Verrohrung durchgeführt werden kann.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass nach der Fertigstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes dieser Gewinnungsbohrabschnitt bspw. mithilfe von Zement ganz

oder teilweise verfüllt wird.

3.) Bevorzugt ist vorgesehen, dass der finale Außendurchmesser zumindest eines Gewinnungsbohrabschnittes mithilfe eines Bohrlocherweiterungsverfahrens hergestellt wird. Ein Bohrlocherweiterungsverfahren ist für das Verfahren der Erfindung förderlich und ermöglicht zwei bevorzugte Vorteile:

3a) eine stufenweise Erweiterung des Bohrlochdurchmessers ermöglicht es, in einer ersten Bohrphase mithilfe eines kleineren Bohrlochdurchmessers bei guter Gebirgsstabilität und gut erzielbarer Lagegenauigkeit einen größeren Bohrlochabstand einzuhalten und einen finalen größeren Außendurchmesser mit engerem Abstand erst in einer nachfolgenden zweiten Bohrphase herzustellen, die den kleineren, ersten Bohrlochdurchmesser als Führung benützt; und

3b) eine stufenweise Bohrlocherweiterung steigert die Selektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem kleine Taubzonen, die nicht umfahren werden können, mit dem kleinsten Bohrlochdurchmesser durchörtert werden

können.

4.) „Pad Drilling“ Verfahren:

Das bevorzugt vorgesehene „Pad Drilling“ Verfahren in

Kombikation mit der Semi-Mobilität der eingesetzten

Bohrgeräte ist für das Verfahren der Erfindung sehr förderlich und ermöglicht zwei bevorzugte Vorteile:

4a) einerseits die ausreichende Aushärtung der Bohrlochverfüllung zur Gebirgsstabilisierung vor Beginn der nächsten Bohrung in unmittelbarer Nähe dazu, und

4b) die Bereitstellung der erforderlichen Bohrkapazität

für ein geplantes Jährliches Produktionsvolumen.

Eine Lagerstätte wird für ihren Abbau in der Regel in

mehrere Abbauabschnitte unterteilt, innerhalb der homogene geologische und geotechnische Verhältnisse vorliegen, und die dem gewählten Gewinnungsverfahren und der angewandten

Technologie genügen.

Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass die Lagerstätte in im Wesentlichen homogene Abbauabschnitte unterteilt wird. Dies erfolgt bevorzugt vor dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Folge wird innerhalb jedes Abbauabschnittes ein sogenanntes „Pad Drilling“

Verfahren angewandt.

Zu diesem Zweck unterteilt die Abbauplanung vor dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens Jeden Abbauabschnitt in einen oder mehrere Bohrblöcke bzw. „Pads“, die in ihrer Gesamtheit die Ausdehnung der

Mineralisierung im gesamten Abbauabschnitt abdecken.

Ein Bohrblock bzw. Pad ist eine Bohrstelle, die die Bohrlochköpfe für eine bestimmte Anzahl von Aufschlussbohrungen an der Tagesoberfläche gruppiert und diese dabei in sehr kleinen Abständen zueinander zusammenfasst. In jedem Pad wird nur ein Bohrgerät

eingesetzt, und durch Überstellung werden damit alle

Bohrungen des Bohrblockes abgeteuft. Je kleiner also die Abstände zwischen den Bohrungen sind, desto kleiner sind

die Überstellwege und desto effizienter ist das Verfahren.

Ein Pad kann in der Regel fünf bis zehn Aufschlussbohrungen bzw. deren Bohrlochköpfe zusammenfassen, von denen jeder Bohrlochkopf Zugang zu mehreren parallelen Gewinnungsbohrabschnitten unter Tage

herstellt.

Sobald an einem Bohrlochkopf eine oder mehrere dieser Gewinnungsbohrabschnitte unter Tage fertiggestellt und verfüllt sind, kann das fertig montierte, bohrbereite Bohrgerät mithilfe eines semi-mobilen Transportelements zum nächsten Bohrlochkopf überstellt werden. Die semimobilen Transportelemente umfassen bspw. hydraulische

Raupen-, Schreit-, Gleit- oder Schienensysteme.

Die „Pad“-Bohrtechnik ermöglicht es, Gruppen von Bohrlöchern sehr effizient zu bohren, indem die Überstellzeit des Bohrgeräts von einem Bohrlochkopf zum nächsten reduziert wird, während gleichzeitig der gesamte Ökologische Fußabdruck des Verfahrens an der

Tagesoberfläche minimiert wird.

Zu diesem Zweck ist bevorzugt ein Trassensystem zwischen den Bohrlochköpfen eines Bohrblockes vorgesehen, um das Bohrgerät intakt, d.h. bohrbereit zum nächsten Bohrlochkopf überstellen zu können. Um die erforderliche Produktionskapazität pro Monat oder Jahr zu gewährleisten, kann in mehreren Pads mit jeweils einem Bohrgerät

gleichzeitig produziert werden.

Pad-Bohrungen erlauben es also, einen großen Bereich untertägiger Wertmineralreserven gleichzeitig zu gewinnen und gleichzeitig die Auswirkungen an der Tagesoberfläche

zu minimieren.

Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass das Bohrgerät semimobile Transportelemente aufweist und in einem vierten Schritt mithilfe der semi-mobilen Transportelemente an einen neuen Bohrlochkopf überstellt wird, an dem erneut die Gewinnungsbohreinheit in einem ersten Schritt eine Gesteinsschicht mit einem Ausrichtungsbohrabschnitt durchbohrt und dabei zielgenau in eine Abbauzone gesteuert wird, in einem zweiten Schritt am Ende des Ausrichtungsbohrabschnittes ein 3D-Bohrraster aus mehreren Gewinnungsbohrabschnitten angelegt wird und in einem dritten Schritt zueinander parallel geführte Gewinnungsbohrabschnitte gebohrt werden, wobei zwischen den finalen Außendurchmessern zweier benachbarter Gewinnungsbohrabschnitte ein Abstand von maximal 50 cm angeordnet ist, gemessen in der gemeinsamen Normalrichtung der beiden benachbarten Bohrlochachsenabschnitte, wobei Jeweils ein Gewinnungsbohrabschnitt nach dem anderen gebohrt wird und nach der Fertigstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes dieser Gewinnungsbohrabschnitt

gesichert wird.

Der Abstand zwischen den Außendurchmessern zweier zum Abbau des Wertmineralgesteins parallel geführter Bohrlochabschnitte beträgt bevorzugt maximal ca. 50 cm, besonders bevorzugt maximal ca. 40 cm, weiters bevorzugt maximal ca. 30 cm, unabhängig davon, ob diese gerade oder, bspw. der Richtung der Mineralisierung folgend, beliebig

gekrümmt verlaufen, ob sie vertikal, geneigt oder flach

angeordnet sind, ob sie von der Tagesoberfläche an oder erst unter einer beliebig mächtigen (dicken) Überlagerung untertägig beginnend ansetzen, oder ob sie kurz oder

mehrere hundert Meter lang sind.

Vor allem bei langen bzw. tiefen Bohrlochlängen kommt es beim Einsatz der konventionellen Richtbohrverfahren zu großen Abweichungen zwischen der realen und der geplanten Bohrlochposition. Mit den üblicherweise eingesetzten Technologien sind Abweichungen von rund 70cm auf 1000m Bohrlänge keine Seltenheit. Diese Abweichungen ergeben sich aus der Messgenauigkeit für den Neigungs- und Azimutwinkel sowie der Fehlerfortpflanzung in der

Vermessung des Bohrlochverlaufs.

Bei längeren Bohrlöchern besteht bei bekannten Verfahren daher die Notwendigkeit, dass die einzelnen Bohrlöcher relativ weit voneinander entfernt sein müssen, da einerseits die Gefahr einer Kollision mit anderen, parallel geführten Bohrlöchern besteht und andererseits die Gefahr, dass der geplante Bohrlochverlauf nicht eingehalten werden kann. Dadurch wird die Effizienz der Bohrungen allerdings deutlich vermindert, da die Zwischenräume zwischen den Bohrungen nicht abgebaut werden

können.

Um die Abweichungen zwischen dem jeweiligen Messergebnis und der tatsächlichen Position des Bohrlochmesspunktes entlang des gesamten Bohrlochverlaufs so klein wie nur möglich zu halten und damit kleinere Abstände zwischen den einzelnen Bohrlöchern auch bei größeren Bohrlochlängen zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die

Richtbohrtechnologie des Bohrgerätes mehrere Messeinheiten

mit unterschiedlichen Sensorsätzen aufweist, die in der Gewinnungsbohreinheit angeordnet sind, und

vermessungstechnische Navigations- und geophysikalische Gesteinsinformationen in einem Bohrloch erfassen und an

ein über Tage angeordnetes Steuerungselement senden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass für die Lagebestimmung des Verlaufs der Bohrlochachse eines Bohrloches während des Bohrens eine Reihe von Messungen durch eine erste Navigationsmesseinheit und eine zweite Navigationsmesseinheit durchgeführt wird, sodass innerhalb eines Bohrlochs eine erste Messwertreihe durch die erste Navigationsmesseinheit und eine zweite Messwertreihe durch die zweite Navigationsmesseinheit erhalten wird. Es sind hierfür zwei vermessungstechnische Navigationsmesseinheiten in der Gewinnungsbohreinheit installiert, mit deren Hilfe während des Bohrens zwei voneinander unabhängige Messungen für den gleichen Bohrlochabschnitt durchgeführt werden. Der Verlauf der Bohrlochachse eines Bohrlochabschnittes wird also zweimal voneinander unabhängig vermessen, wodurch es möglich ist, die Lagegenauigkeit des Bohrlochverlaufes durch Mehrfachvermessung zu erhöhen. Hierdurch wird der Lagemessfehler sowie die Größe der Fehlerfortpflanzung einer einzelnen Navigationsmesseinheit deutlich reduziert, sodass eine genauere Bestimmung der Position jedes Bohrlochsegmentes durch Mittellageberechnung gelingt und die Wahrscheinlichkeit einer zu großen Abweichung der tatsächlichen Position von der gemessenen Position reduziert wird. Infolgedessen wird insbesondere die Gefahr einer Kollision zwischen zwei Bohrlöchern deutlich vermindert. Durch dieses Verfahren wird es möglich, den

Abstand zwischen zwei Bohrlochabschnitten, die

insbesondere parallel geführt werden, auch für lange Bohrlochlängen auf 40 cm oder noch weniger zu reduzieren. Weiters ermöglicht es das Verfahren, auch in der Menge geringe Rohstoffvorkommen zu gewinnen, die für

herkömmliche Verfahren nicht rentabel sind.

Die Navigationsmesseinheiten messen entlang einer Messwertreihe Jeweils die gleichen Variablen, bspw. den Neigungswinkel und den Azimutwinkel. Die Navigationsmesseinheiten können weiters Jeweils mehrere Sensoren umfassen, bspw. einen Sensor für den Neigungswinkel und einen für den Azimutwinkel, um die jeweilige Position eines Messpunktes möglichst genau bestimmen zu können. Die Positionssensoren können bspw.

auch Gyroskop-Sensoren umfassen.

Je nach Genauigkeitsanforderung können zusätzlich zu den zwei Navigationsmesseinheiten in der Gewinnungsbohreinheit weitere Messeinheiten in beliebiger Anzahl und in beliebigem Abstand zum Bohrmeißel hintereinander im Bohrstrang angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Anzahl der Mehrfachvermessungen dadurch gesteigert werden, dass der gesamte Bohrstrang ein- oder mehrmalig rückwärts angehoben und anschließend vorwärts wieder abgesenkt wird, insbesondere nach jeder Bohrstange bzw. vor Jeder Bohrstrangverlängerung oder - wie in den Gewinnungsbohrabschnitten bevorzugt angewandt - nach Verlängerung eines Gewinnungsbohrabschnittes um eine

bestimmte Bohrlochsegmentlänge.

Beispielsweise ist die Standardabweichung eines

Vermessungsparameters, der durch Mittelwertbildung aus

sechs unabhängigen Einzelmessungen berechnet wird, um ca.

60% gegenüber der Einzelmessung reduziert.

Diese Steigerung der Lagegenauigkeit um ca. 60% wird im dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes bevorzugt wie

folgt angestrebt.

Ausgangspunkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt ein konventionelles Lagerstättenmodell, das in einem ersten Anpassungsschritt in ein hochauflösendes Modell konvertiert wird. Basierend auf diesem angepassten Modell wird geplant, in welchen Abbauabschnitten Wertmineralgestein hereingewonnen werden soll. Aufgrund der erfindungsgemäßen Verfahrensanordnung ist es möglich, die einzelnen Gewinnungsbohrabschnitte zielgenau in die geplanten Abbaublöcke zu steuern und unter Tage nur das gewünschte Wertmineralgestein hereinzugewinnen und nach über Tage auszufördern. Abschnitte mit zu geringem oder keinem Wertmineralgehalt werden von den Gewinnungsbohrabschnitten ausgespart bzw. umfahren und damit nicht abgebaut. Falls nötig, können derartige Bereiche nur mit kleinstmöglichem Bohrlochdurchmesser durchbohrt bzw. durchörtert werden, um die Menge an

gefördertem Taubgestein zu minimieren.

Unter einem Bohrgerät werden im Rahmen der Erfindung alle erforderlichen Elemente zur Herstellung einer Bohrung verstanden. Das Bohrgerät umfasst bspw. das eigentliche Bohrgerät mit Bohrturm über dem Bohrlochkopf an der Tagesoberfläche, das Standrohr zur Sicherung des Bohrlochkopfes an der Tagesoberfläche, den Bohrstrang

bestehend aus den einzelnen Bohrstangen und Schwerstangen

und schlussendlich die Gewinnungsbohreinheit zwischen der

letzten Bohr- bzw. Schwerstange und dem Bohrlochtiefsten.

Das Bohrgerät ist mit einer Richtbohrtechnologie ausgestattet, die eine präzise Richtungsablenkung und Richtungskontrolle während Jeder Phase des Bohrvorganges ermöglicht. Insbesondere ist es damit möglich, Bohrungen bzw. Bohrlochabschnitte in jeder beliebigen Länge sowohl in vertikaler, in horizontaler als auch in jeder beliebig

schrägen oder gekrümmten Richtung herzustellen.

Die Gewinnungsbohreinheit umfasst in seiner Grundausstattung bevorzugt einen Bohrmeißel am Bohrlochtiefsten und in unmittelbarer Nähe dahinterliegend eine Bohrlenkeinheit und eine erste Navigationsmesseinheit, darüber hinaus kann im Anschluss an die erste Navigationsmesseinheit bevorzugt auch eine geophysikalische Messeinheit, eine zweite Navigationsmesseinheit, eine erste Bohrlocherweiterungseinheit und gg£f. eine zweite Bohrlocherweiterungseinheit eingebaut sein, wobei eine erste Erweiterungseinheit immer hinter den vermessungstechnischen und geophysikalischen Messeinheiten angeordnet ist, und eine zweite Erweiterungseinheit immer am Ende der Gewinnungsbohreinheit eingebaut ist. Der Abstand zwischen erster und zweiter Erweiterungseinheit entspricht bevorzugt der typischen Länge eines Bohrlochsegmentes zur Verlängerung eines

Gewinnungsbohrlochabschnittes.

Der Bohrmeißel weist in die geplante, reguläre

Bohrrichtung und bohrt den ersten, inneren

Bohrlochdurchmesser eines Gewinnungsbohrlochabschnittes.

Während des Bohrvorganges misst die erste Navigationsmesseinheit eine erste Messwertreihe entlang des zugehörigen Bohrlochverlaufs in regulärer Bohrrichtung. Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass eine zweite, dahinterliegende Navigationsmesseinheit dementsprechend eine zweite Messwertreihe misst und eine geophysikalische Messeinheit eine erste Gesteinsmesswertreihe des soeben durchbohrten

Gesteinssegmentes registriert.

Während dieser Phase sind ggf. die Aufweitvorrichtungen der ersten und zweiten Bohrlocherweiterungseinheit eingestellt (inaktiv gestellt), und die gesamte Bohrung wird im ersten Bohrlochdurchmesser um eine bestimmte Länge eines Bohrlochsegmentes in regulärer Bohrrichtung

verlängert.

Im Bereich der ersten Schwerstange, die nach hinten an die Gewinnungsbohreinheit anschließt, sind bevorzugt durch vorangegangene Bohrphasen bereits ein erstmalig erweiterter Bohrlochdurchmesser, der größer als der erste, innere Bohrlochdurchmesser ist, sowie ggf. ein zweitmalig erweiterter Bohrlochdurchmesser ausgebildet, der größer

als der erstmalig erweiterte Bohrlochdurchmesser ist.

Um die Genauigkeit der Positionserfassung durch die Navigationsmesseinheiten weiter zu verbessern, ist bevorzugt vorgesehen, dass nach Erfassung der ersten Messwertreihe und der zweiten Messwertreihe der Bohrfortschritt gestoppt und anschließend die Gewinnungsbohreinheit in Richtung vom Bohrlochtiefsten weg rückwärts bewegt wird, wobei während der Rückwärtsbewegung

der Gewinnungsbohreinheit bevorzugt Jeweils eine Reihe von

Messungen durch die erste Navigationsmesseinheit und durch die zweite Navigationsmesseinheit durchgeführt wird, sodass eine dritte Messwertreihe sowie eine vierte Messwertreihe innerhalb des Bohrloches erhalten werden. Gleichzeitig kann hierbei mit der geophysikalischen Messeinheit eine zweite Gesteinsmesswertreihe des

zugehörigen Gebirgssegmentes gemessen werden.

Nach Erfassung der ersten Messwertreihe und der zweiten Messwertreihe sowie der Fertigstellung der Bohrlochverlängerung um das geplante Bohrlochsegment wird der Bohrfortschritt also kurz gestoppt, wobei jedoch die Bohrlochspülung aufrecht bleibt. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass sodann die Aufweitvorrichtungen der ersten Erweiterungsstufe ausgestellt (aktiv gestellt) werden und anschließend die Gewinnungsbohrtätigkeit rückwärts, d.h. entgegengesetzt der regulären Bohrrichtung vom Bohrlochtiefsten weg fortgesetzt wird. Dabei wird das zugehörige Bohrlochsegment im Rückwärtsschnitt auf den Bohrlochdurchmesser der ersten Erweiterungsstufe

erweitert.

Hierbei ist also bevorzugt vorgesehen, dass das Bohrloch während der Rückwärtsbewegung durch eine in der Gewinnungsbohreinheit angeordnete erste

Bohrlocherweiterungseinrichtung erweitert wird.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass nach Erfassung der dritten Messwertreihe und der vierten Messwertreihe die Rückwärtsbewegung der Gewinnungsbohreinheit gestoppt und anschließend erneut in Bohrrichtung zum Bohrlochtiefsten hin bewegt wird, wobei während der Bewegung zum

Bohrlochtiefsten eine Reihe von Messungen durch die erste

Navigationsmesseinheit und durch die zweite Navigationsmesseinheit durchgeführt wird, sodass eine fünfte Messwertreihe sowie eine sechste Messwertreihe innerhalb des Bohrloches erhalten werden. Dies verbessert die Genauigkeit der Positionsmessungen im Bohrloch weiter. Gleichzeitig wird hierbei mit der geophysikalischen Messeinheit bevorzugt eine zweite Gesteinsmesswertreihe

des zugehörigen Gebirgssegmentes gemessen.

Hierbei ist bevorzugt auch vorgesehen, dass die Aufweitvorrichtungen der zweiten Erweiterungsstufe ausgestellt (aktiv gestellt) werden, jene der ersten Erweiterungsstufe ausgestellt bleiben und der zugehörige Bohrlochabschnitt während der Vorwärtsbewegung durch eine am Ende der Gewinnungsbohreinheit angeordnete zweite Bohrlocherweiterungsstufe nochmals erweitert wird. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass das Bohrloch während der Vorwärtsbewegung durch eine in der Gewinnungsbohreinheit angeordnete zweite Bohrlocherweiterungseinrichtung

erweitert wird.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Messwertreihe sowie ggf. die zweite Messwertreihe, die dritte Messwertreihe, die vierte Messwertreihe, die fünfte Messwertreihe sowie die sechste Messwertreihe einem zentralen Steuerungselement zugeführt werden, wobei im zentralen Steuerungselement aus den erhaltenen Messwertreihen die mittlere räumliche Lage der Bohrlochachse des jeweiligen Bohrlochsegments berechnet wird. Dies verbessert die Genauigkeit der Lagebestimmung der Bohrlochachse im zugehörigen Bohrlochsegment

signifikant.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass das Bohrgerät durch das zentrale Steuerungselement, basierend auf den erhaltenen Messergebnissen, angesteuert wird. Dies ermöglicht es, dass, basierend auf der höheren Genauigkeit der Lagebestimmung des aktuellen Bohrlochverlaufs, das Bohrgerät häufiger und frühzeitiger zur Regelung bzw. Korrektur der aktuellen Bohrrichtung angesteuert werden kann, um unerwünschte Bohrlochablenkungen rechtzeitig korrigieren und den geplanten Bohrlochverlauf so genau wie

möglich einhalten zu können.

Für zwei Bohrlöcher, die sehr nahe zueinander angeordnet sind, werden hinsichtlich der relevanten bohrtechnischen Parameter mit größter Wahrscheinlichkeit nahezu idente oder zumindest sehr ähnliche geologische und geotechnische

Bedingungen vorliegen.

Die beim Herstellen eines ersten Bohrloches, bspw. eines Gewinnungsbohrlochabschnittes ermittelten vermessungstechnischen und geophysikalischen Messwertreihen, insbesondere Jene, die die unerwünschten Bohrlochablenkungen vom geplanten Bohrlochverlauf cCharakterisieren, können sehr verlässlich zur Planung und Steuerung einer in einem zweiten Bohrloch geführten Gewinnungsbohreinheit genutzt werden, das sehr nahe zum ersten Bohrloch angeordnet ist. Insbesondere kann eine erwartbare Ablenkung im zweiten Bohrloch, die bspw. aus den Messergebnisse des ersten Bohrloches schon bekannt ist, bereits vor dem Entstehen durch Planung und entsprechendes Gegensteuern vermieden bzw. verringert werden, sodass der geplante Verlauf des zweiten Bohrloches

besser eingehalten werden kann.

Bevorzugt erfolgt die Messung und Korrektur im Wesentlichen in Echtzeit. Neben den Messergebnissen der Navigations- und geophysikalischen Gesteinsparameter können hierzu auch Messwerte anderer Sensoren des Bohrgerätes genutzt werden, die insbesondere den

Bohrlochverlauf beeinflussen und charakterisieren.

Diese sogenannten „vorausschauend erwartbaren Bohrlochablenkungen“, die bei Vorliegen gewisser geologischer Verhältnisse entlang des Bohrlochverlaufs unvermeidbar sind, können durch deren Vorwegnahme, d.h. deren bereits vorauseilenden Berücksichtigung in der Berechnung der Orientierungsdaten des geplanten Bohrlochverlaufs vermieden bzw. minimiert werden. Dabei wird der erwartbare Ablenkwinkel in der Raumebene zwischen Ablenkung und Sollorientierung an der Sollrichtung gespiegelt und in der Berechnung der Planorientierung als erforderlicher Rückstellwinkel in die Sollorientierung berücksichtigt. Oder mit anderen Worten, die Richtung der geplanten Bohrung wird in die gespiegelte Ablenkrichtung orientiert und erfordert die erwartete Ablenkung, um in

der Sollrichtung zu landen.

Die erwartbaren Bohrlochablenkungen können aus folgenden

Daten ziemlich gut vorausschauend abgeschätzt werden:

a) ganz allgemein auf Basis der kontinuierlichen, operativen Erfahrung betreffend die Ablenkung beim Durchbohren bekannter Gebirgsformationen mit bekannten lagerstättengeologischen und geotechnischen Eigenschaften

einerseits, und

b) den genau bekannten, gemessenen, tatsächlichen

Bohrlochablenkungen andererseits, die im digital integrierten System der Erfindung mit den historischen, operativen Bohrlochdaten in unmittelbar benachbarten

Bohrungen dokumentiert sind.

Bei diesem bevorzugten Verfahren werden die durch Sensoren erfassten Werte und Parameter des Bohrlochabteufens, der Navigation des Bohrlochs zielgenau in die geplanten Abbaublöcke hinein und der im Bohrloch gemessenen geophysikalischen Gesteinsmerkmale in einem holistisch digital integrierten System verknüpft. Die Gesamtheit all dieser Sensorsysteme samt ihren digitalen Datensätzen wird schlussendlich mit den digitalen Labordaten des

Qualitätsmanagements ganzheitlich integrierend verknüpft.

In den operativen Prozessen der Gewinnung, Aufbereitung und Qualitätssteuerung kann hierbei unter anderem auch ein digital ganzheitlich integriertes Sensorsystem vorgesehen sein, das der hochselektiven sensorgesteuerten Identifikation der verschiedenen Wertmineral- und Taubgesteinscharakteristika unter Tage im Bohrloch und der ebenfalls hochselektiven sensorbasierten Sortierung von Wertmineralgestein und Abscheidung von Taubgestein in der

Aufbereitung über Tage dient.

Das Verfahren stützt sich dabei bevorzugt auf drei Sätze von Sensoren. Der erste Satz befindet sich im Wesentlichen im Bohrlochtiefsten und ist bevorzugt in unmittelbarer Nähe zum Bohrmeißel in der Gewinnungsbohreinheit installiert. Der zweite Satz befindet sich über Tage bspw. in der Prozesseinheit zur Trennung des Bohrkleins von der Bohrspülung, und der dritte Satz in der

Wertmineralaufbereitung zur Trennung von

Wertmineralgestein und Taubgestein und zur Herstellung der

Wertmineralkonzentrate.

Abgesehen von den bohr- und navigationstechnischen Sensoren ist jeder der drei genannten Sensorsätze mit denselben oder ähnlichen Sensoren ausgestattet, die geeignet sind, dieselben oder ähnliche geophysikalischen Signale zu messen. Dies können bspw. Dichtesensoren, Magnetfeldsensoren, Schallwellensensoren, Infrarotsensoren, Röntgen- oder Gammastrahlungssensoren

sein.

Die geophysikalischen Signale des ersten Sensorsatzes, die mittels einer Reihe von verschiedenen Sensoren kontinuierlich im Bohrlochtiefsten gemessen werden, Charakterisieren die tatsächlich angetroffenen und hereingewonnenen Wertminerale, Wertmineralgehalte und/oder Gesteine. Durch diese Sensorsignale werden die wesentlichen Rohstoff- und Gesteinscharakteristika einer sehr kleinen Abbaueinheit direkt am Abbauort im Bohrloch

identifiziert und gemessen.

Neben diesen aktuell gemessenen Signalen liegen bevorzugt für diese aktuell gerade erbohrte Abbaueinheit auch die kalibrierten Schätzwerte für diese Signale aus dem Lagerstättenmodel und der Abbauplanung vor, und dazu zusätzlich auch die im Qualitätslabor präzise bestimmten Qualitätsdaten aller in unmittelbarer Nähe (mit weniger als einem Meter Abstand) zu dieser Abbaueinheit bereits

abgebauten und aufbereiteten Abbaublöcke.

Alle diese Daten werden bevorzugt zum integrierten

Datenabgleich, zur Datenverifizierung und zur

kontinuierlichen Verbesserung des Prozessmanagements in Datenabgleichschleifen verwendet, und zwar sowohl für die Simulation wie auch die operative Steuerung, Überwachung

und Optimierung der Prozesse und Prozessergebnisse.

Dieselben oder ähnlichen Sensoren und Signale werden auch

in den nachgeschalteten Prozessen verwendet.

Der zweite Sensorsatz ist bevorzugt über Tage in der Prozesseinheit zur Trennung des Bohrkleins von der Bohrspülung installiert. Diese Sensorsignale dienen der raschen Identifizierung, Verifizierung und Abscheidung von reinem Taubgestein ohne Wertmineralgehalt, noch bevor dieses in die nachgeschalteten Aufbereitungsprozesse

aufgegeben wird.

Der dritte Sensorsatz wird bevorzugt in der sensorbasierten Wertmineralsortierung und Taubgesteinsabscheidung zur Herstellung der Konzentrate

eingesetzt.

Die Aufbereitung der abgebauten Abbaueinheit erfolgt in Form des Bohrkleins bevorzugt im direkten Anschluss und im direktem Zusammenhang mit der Bohrtätigkeit des Jeweiligen Bohrgerätes. Es erfolgt bevorzugt kein Zusammenfassen oder Vermischen mit anderen Abbaueinheiten bzw. Abbaublöcken,

d.h. Jeder gewonnene Abbaublock wird getrennt aufbereitet.

Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass der Bohrfortschritt an einem Punkt eines Gewinnungsbohrabschnittes gestoppt wird, wobei das Spülen des Bohrloches ununterbrochen fortgesetzt wird, und nach einer definierten Zeitdauer der

Bohrvorgang wieder fortgesetzt wird, sodass das vor dem

Stopp des Bohrvorganges ausgebrachte Bohrklein von J]enem nach dem Stopp des Bohrvorganges eindeutig unterschieden werden kann. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise das im Bohrloch in den einzelnen Abbaublöcken erbohrte Bohrklein voneinander getrennt werden und in weiterer

Folge über Tage voneinander getrennt aufbereitet werden.

Im Rahmen des Qualitätsmanagements in der Aufbereitung können für jeden Abbaublock die systemrelevanten

Massenströme repräsentativ beprobt werden.

Die Qualitätslaboranalysen dieser Produktions- und Produktbeprobung stellen in ihrer Gesamtheit die tatsächliche Rohstoffcharakteristik des abgebauten Abbaublocks dar. Diese tatsächliche Charakteristik wird bevorzugt im Rahmen einer oder mehrerer Datenabgleichschleifen, die besonders bevorzugt kontinuierlich digital integriert zwischen den einzelnen Prozessen ablaufen, den tatsächlich gemessenen Sensorsignalen zugeordnet. Die Abgleichschleifen sind bevorzugt wie folgt aufgebaut. Bevorzugt werden eine oder

mehrere dieser Schleifen durchgeführt.

In einer ersten Datenabgleichschleife werden die finalen Rohstoffparameter eines Abbaublockes, die sich aus den Qualitätslabordaten ableiten, mit jenen Daten und Signalen abgeglichen, die mit der Sensorik im Bohrlochtiefsten

gemessen werden.

In einer zweiten Abgleichschleife werden die finalen Rohstoffparameter eines Abbaublockes auch mit den Daten und Signalen der Sensorik in der Wertmineral- und

Gesteinssortierung abgeglichen.

In einer dritten Abgleichschleife werden sodann die finalen Rohstoffparameter eines Abbaublockes, einschließlich der Daten und Signale der Sensorik im Bohrlochtiefsten und in der Gesteinssortierung, mit den zugehörigen Schätzwerten des Lagerstättenmodells und der

Abbauplanung abgeglichen.

In einer vierten Abgleichschleife werden im Lagerstättenmodell schließlich die Schätzwerte für den aktuell gewonnenen und aufbereiteten Abbaublock durch die zugehörigen Ist-Daten ersetzt und mittels einer Neuberechnung bzw. automatischen Re-Modellierung neue, verfeinerte Schätzwerte für zukünftige Abbaublöcke

ermittelt.

Damit ist der Ausgangspunkt für den nächsten Verfahrensdurchlauf geschaffen, allerdings mit einer verfeinerten Datenbasis für Abbauplanung und

Prozesssteuerung.

Auch wenn ein oder zwei Sensorsätze defekt sind und/oder unbrauchbare Signale liefern, bleibt die Funktionalität des Systems uneingeschränkt aufrecht und voll einsatzfähig, da die präzisen Rohstoffdaten aller in unmittelbarer Nähe zur aktuellen Abbaueinheit liegenden und bereits abgebauten Abbaublöcke einen zuverlässigen Datenersatz bereitstellen. Das Verfahren kann daher auch

in diesem Fall ohne Probleme durchgeführt werden.

Die bevorzugte integrierte Funktionalität des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst für den kontinuierlich digitalen Datenabgleich einerseits

a) rasche Echtzeitdatenabgleichschleifen innerhalb

einzelner Prozessabschnitte und andererseits

b) Datenabgleichschleifen im Batchmodus.

Die oben erläuterten vier Datenabgleichschleifen beschreiben den Batchmodus und können erst erfolgen, wenn sinnvoller Weise die Labordaten zumindest eines

Abbaublockes einer Gewinnungsbohrung vorliegen.

Echtzeitdatenabgleichschleifen dienen der

Prozesssteuerung, Überwachung und Korrektur in Echtzeit.

Der Echtzeitdatenabgleich von Plandaten mit aktuellen IstDaten gilt im Regelfall als „Validierung“ der Plandaten und im Falle einer geringfügigen Abweichung als Echtzeiterfassung einer Prozessabweichung von geplanten

Sollwerten.

In den Datenabgleichschleifen werden bevorzugt validierte Plandaten durch ihre aktuellen ermittelten Ist-Daten ersetzt, während identifizierte Abweichungen die Berechnung von Korrekturfaktoren auslösen und in weiterer Folge zu einer Neuberechnung von korrigierten Plandaten

führen.

Über eine Prozessintervention und die Anwendung der korrigierten Planwerte können sodann Abweichungen rückgestellt und der ursprüngliche Planverlauf wiederhergestellt werden, oder einfach weniger genaue

Plandaten durch nunmehr genauere Ist-Daten ersetzt werden. Bevor das Verfahren durchgeführt wird, wird das

Sensorsystem bevorzugt in all seinen Komponenten

zuverlässig kalibriert. Dies kann in zwei Schritten

erfolgen: in

a) der initialen Kalibrierung der Sensoren an den bestehenden Proben und Daten und des konventionellen Lagerstättenmodells, und

b) der finalen Kalibrierung des Gesamtsystems für den Betrieb, die an einer oder mehreren Pilotbohrungen erfolgt, die in unmittelbarer Nähe von bestehenden

Kernbohrlöchern abgeteuft werden.

Bei der initialen Kalibrierung werden die Sensoren auf der Basis der für das konventionelle Lagerstättenmodell verfügbaren Gesteinsproben samt zugehöriger Laboranalysen

in umfangreichen Versuchen getestet und kalibriert.

Bei der finalen Kalibrierung für den Betrieb durch eine oder mehrerer Pilotbohrungen wird in unmittelbarer Nähe zu einem bestehenden Kernbohrloch, das den tatsächlichen Status der Geologie und Mineralisierung an dieser spezifischen geologischen Position widerspiegelt, eine Pilotbohrung positioniert und gebohrt. Der Abstand zwischen der Pilotbohrung und der bestehenden Kernbohrung sollte 2 m nicht überschreiten, um höchste Genauigkeit und

Zuverlässigkeit für die Datenkorrelation zu gewährleisten.

Für den bevorzugten Kalibrierungsprozess (und später auch für den bevorzugten Echtzeitabgleich) von besonderer Bedeutung sind die für jedes Gestein bzw. Bohrlochsegment gemessenen Sensorsignale im Bohrloch (mit dem ersten Sensorsatz), am Bohrlochkopf bei der Abscheidung des Bohrkleins von der Bohrspülung (mit dem zweiten Sensorsatz) und schließlich in der sensorbasierten

Wertmineralsortierung (mit dem dritten Sensorsatz).

Die tatsächlich im Pilotbetrieb gemessenen Sensorsignale der drei Sensorsätze werden den tatsächlich in der Kernbohrung an dieser Stelle identifizieren Rohstoff- und Lagerstättencharakteristika zugeordnet und so das System

für den Betrieb kalibriert.

Weiters ist bevorzugt ein System zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, umfassend ein Bohrgerät mit Richtbohrtechnologie, welches ausgebildet ist, um eine Bohrlocherweiterung herzustellen, sowie

Vorrichtungen zur Sicherung der Bohrlöcher.

Das System umfasst bevorzugt zumindest eine erste Navigationsmesseinheit sowie eine zweite Navigationsmesseinheit und die weiteren während des Verfahrens genutzten Sensoren sowie eine zentrale

Steuerungseinheit.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Gewinnungsbohreinheit einen Bohrmeißel, eine Bohrlenkeinheit, eine erste Navigationsmesseinheit, eine geophysikalische Messeinheit, eine zweite Navigationsmesseinheit, eine erste Bohrlocherweiterungseinheit und eine zweite

Bohrlocherweiterungseinheit umfasst.

Um die Selektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Tage weiter zu steigern, weist die Gewinnungsbohreinheit bevorzugt weitere Sensoren auf, die ausgebildet sind, um die Art des Umgebungsgesteins bzw. des durch das Bohrgerät erbohrten Gesteinsmaterials zu erfassen. Der bzw. die weiteren Sensoren sind bevorzugt ausgebildet, um Wertmineralanreicherungen im Bohrloch zu erfassen und zu

identifizieren. Hierdurch kann die tatsächliche

Beschaffenheit unter Tage mit dem Lagerstättenmodell abgeglichen und dieses, bevorzugt im Batchmodus, kontinuierlich angepasst werden. Hinsichtlich der zur Anwendung kommenden weiteren Sensoren können bspw. Sensoren zur Messung der Hackenlast am Bohrturm bzw. des Anpressdrucks des Bohrmeißels oder der Rotation des Bohrkopfes vorgesehen sein, oder es sind Beschleunigungssensoren, Sensoren zur Messung der Dichte, der Leitfähigkeit, des Magnetfeldes, der Schallwellen oder von Infrared-, Near-Infrared-, Gamma-Ray- oder X-Ray-

Strahlung.

Die Navigationsmesseinheiten und/oder weitere Sensoren sind bevorzugt austauschbar mit der Gewinnungsbohreinheit verbunden, um bei Bedarf ein Auswechseln zu ermöglichen. Insbesondere können die Sensoren an die beim jeweiligen Gewinnungsvorhaben zu erwartenden Gesteinsmaterialien angepasst werden, um zuverlässige Messergebnisse zu

erhalten.

Das System kann hierbei alle durch Sensoren gewonnenen Daten sowie die aus vorbereitenden Modellen, angefangen vom Lagerstättenmodell über die Abbauplanung, den Bohrbetrieb selbst bis hin zur Sortierung und Aufbereitung des gewonnenen Materials, in einer zentralen Steuerungseinheit sammeln, korrelieren und miteinander abgleichen, um einerseits die Modelle und andererseits die konkreten operativen Prozesse zu steuern und zu verbessern. Hierdurch wird ein holistisch integriertes System bereitgestellt, bei welchem die einzelnen Prozessabschnitte bei der Gewinnung und Aufbereitung von Rohstoffen, insbesondere festen mineralischen Rohstoffen,

digital miteinander verknüpft sind. Dies ermöglicht ein

System, bei welchem in einem Abschnitt des Verfahrens gemessene Daten in allen Abschnitten verwendet werden können, um die aktuell durchgeführte Gewinnung und die jeweiligen Modelle bzw. Simulationen durch reale Daten zu

verbessern.

Bevorzugt umfasst das System weiters eine dem Bohrbetrieb nachgeschaltete Sortier- bzw. Aufbereitungsanlage, in welcher das geförderte Material, insbesondere das geförderte Gestein, zerkleinert, klassiert, sortiert und zum Konzentrat aufbereitet wird. Die Aufbereitungsanlage ist bevorzugt über Tage angeordnet. Durch die ganzheitlich integrierte Verknüpfung der Daten über die gesamte bergbautechnische Wertschöpfungskette wird eine höhere Selektivität sowohl in der Gewinnung als auch in der Aufbereitung erzielt und damit insbesondere eine signifikante Reduktion der Menge an gefördertem

Taubgestein bewirkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf eine bestimmte Form oder Art der Mineralisierung oder Lagerstätte beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren

kann

° auf jede Lagerstätte in jeglicher Form, Größe und Tiefe angewandt werden,

unabhängig davon, ob diese an der Tagesoberfläche ausbeißt bzw. ansteht, oder ohne Ausbiss an der Tagesoberfläche von mächtigem Deckgebirge überlagert ist, unabhängig davon, oder diese unter Wasser (d.h. unter Flüssen, Seen oder Offshore) oder unter einer anderen an der Tagesoberfläche als sensible ausgewiesenen Vorbehaltszone zu liegen kommt,

darüber hinaus auch

° unterhalb bzw. außerhalb der finalen Abbaumodellgrenzflächen von bestehenden Tagebauen (insbesondere unterhalb der tiefsten Abbauebene oder Lagerstättenabschnitte unter hohen Endböschungen, die von mächtigen Gebirgsschichten überlagert sind), mit dem Ziel, die Nutzung bestehender Anlagenwerte zu verlängern und zu maximieren, und die

° Gewinnung in jeder Tiefe, sogar unterhalb der tiefsten Ebene des heutigen konventionellen

Untertagebergbaus.

Die Anwendbarkeit ist an eine Art der Mineralisierung gebunden, die einen selektiven Abbau und eine selektive Wertmineralsortierung ermöglicht. Darüber hinaus ist sie durch die Gebirgsfestigkeit und den Marktwert der gesamten vermarktungsfähigen Metall- und Mineralgehalte, die in der

Gesamtfödermenge des Bergbaus enthalten sind, limitiert.

Das Verfahren bzw. das System kann bei Bohrungen jeder Art, bevorzugt bei der Gewinnung von festen mineralischen Rohstoffen eingesetzt werden. Insbesondere sind das Verfahren bzw. das System unabhängig

° von der Bauart, der Größe oder dem Gesamtgewicht des Bohrgerätes,

° vom angewandten Bohrverfahren, bspw. drehend, schlagend oder drehschlagend,

* vom eingesetzten Spülverfahren, bspw. trocken mit Druckluft, oder feucht mit Druckluft, oder Druckluft mit Schaum, oder im Revers-Circulation-Verfahren, oder nass mit einer Standartbohrspülung der Erdöl- und Erdgasbohrtechnologie,

° vom gewählten Antriebssystem, bspw. ob der Antrieb

für schlagendes, drehschlagendes oder drehendes Bohren von

Obertage aus oder im Bohrloch erfolgt,

° von Jeder Art, jedem Design und jedem Durchmesser des Bohrmeißels oder generell jedem anderen Bohr- oder Schneidwerkzeug auf der Bohrlochsohle,

° vom finalen Bohrlochdurchmesser einer die Gewinnung vorbereitenden Bohrung oder eines dazu dienenden Bohrlochsegmentes oder einer direkt dem Abbau dienenden Gewinnungsbohrung oder auch nur eines dazu dienenden Gewinnungsbohrlochsegmentes, welches mit gleichbleibendem Durchmesser in nur einem kontinuierlich ganzen Durchlauf oder in nur einem Durchlauf, welcher in Teilabschnitte unterteilt bzw. unterbrochen ist, hergestellt wird, oder in - wie vorhin für einen kontinuierlich ganzen oder in Teilabschnitten unterteilten, unterbrochenen - einmaligem Durchlauf mit zusätzlicher ein- oder mehrstufiger Bohrlocherweiterung, oder - wie vorhin für einen einmaligen kontinuierlich ganzen oder in Teilabschnitten unterteilten, unterbrochenen Durchlauf - in zwei oder mehreren Durchläufen mit jeweils ein- oder mehrstufiger Bohrlocherweiterung (Under-Reaming), wobei in den zwei oder mehreren Durchläufen für jeden Durchlauf zusätzlich auch ein Tausch der gesamten Bore-Hole-Assembly (BHA) Einheit erfolgen kann, gegebenfalls auch wahlweise mit dem zusätzlichen Tausch der ein- oder mehrstufigen Bohrlocherweiterungstechnik,

° von Jeder Art, Technologie, Dimension und Qualität einer angewandten Bohrlochverrohrung,

° von Jeder Art, Technologie und Spezifikation der angewandten Bohrlochverfüllung bzw. Zementierung,

* von Jeder Art der Kombination von Bohrlochverrohung und Bohrlochverfüllung,

° von der Korngröße und/oder Korngrößenverteilung des

Bohrschmands bzw. Bohrkleins,

* von Jeder Anzahl und Art der Integration bzw. des Einbaus von Navigations-/Orientierungsmesseinheiten in den Bohrstrang,

* von Jeder Art der verwendeten Technologie zur Navigationsüberwachung, Bohrlochablenkung und Richtungskorrektur des Bohrlochstranges bzw. des Bohrlochmeißels,

° von Jeder Art, Technik, Anordnung, Bestückung, Präzision und Integration von Sensoreinheiten in den Bohrstrang zum Zwecke der Navigation und des Logging While Drilling und/oder Measurement While Drilling,

° von jedem Abstand, den zwei und/oder mehrere Bohrlöcher, die zur Vorbereitung und/oder der direkten Gewinnung von festen mineralischen Rohstoffen dienen, an der Tagesoberfläche zueinander aufweisen,

° davon, ob Bohrungen, die direkt der Gewinnung von festen mineralischen Rohstoffen dienen, direkt an der Tagesoberfläche ansetzen oder erst unterhalb einer beliebig mächtigen Deckgebirgsschicht,

° davon, wie sich das Lagerstättenausbringen (die ore recovery rate) über eine Testperiode und/oder der regulären Betriebszeit entwickelt, und unerheblich, ob diese zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt entlang dieser Zeitlinie nur wenige Prozente oder gar knapp an 100% heranreicht,

° davon, ob eine einzelne Bohrung und/oder eine erste Bohrung in beliebiger Kombination mit anderen Bohrungen, die jede für sich selbst oder in ihrer Kombination mit anderen dem Faktum und/oder der Möglichkeit der Vorbereitung und/oder der direkten Gewinnung von festen mineralischen Rohstoffen dient oder dienen könnte, als Pilot-, Test-, Explorations- oder Infill-

Untersuchungsbohrung bezeichnet bzw. als solche begründet

und abgeteuft bzw. hergestellt wird, und erst später wann auch immer - in einem oder mehreren nachfolgenden Durchläufen mit den verfügbaren Technologien der sukzessiven Bohrlocherweiterung aufgeweitet wird oder aufgeweitet werden könnte,

° davon, ob ein eingesetztes Richtbohrfahren die Funktionalität und Fähigkeit erfüllt, die parallel zu führenden Bohrungen tatsächlich genau parallel herzustellen, oder dies nur annähernd parallel erfolgt oder diese in alle Richtungen und in beliebigen Abweichungen unkontrolliert um den Soll- bzw. Planverlauf oszillieren und sich dabei zueinander annähern, berühren, überkreuzen oder auseinander driften, und unerheblich, über welch kleine oder große Bohrlochabstände oder Bohrlochlängen das erfolgt, und unerheblich, ob sich dies in einzelnen, mehreren oder sehr vielen Bohrungen ereignet, und unerheblich, ob dies in einer Bohrung wenig

häufig, sehr häufig oder regelmäßig passiert.

Die Erfindung leistet einen bahnbrechenden Beitrag zur „verantwortungsvollen und nachhaltigen Beschaffung von kritischen Metallen und Mineralien“, so wie es weltweit die ESG-Anforderungen für nachhaltige Investitionen und modernes verantwortungsvolles Industriemanagement im Bereich Green Technology, Clean Energy, E-Mobility, Digitalisierung und Dekarbonisierung unmissverständlich

fordern.

Die Erfindung bietet damit eine stark nachgefragte Alternative zur konventionellen Gewinnung und Aufbereitung von kritischen Metallen und Mineralien der modernen

Industrie. Es ist eine disruptive Innovation, die ganz

allgemein einen hohen Beitrag für mehr grüne, digitale und

nachhaltige Verfahren im Bergbau leistet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 einen ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 einen zweiten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 einen dritten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung eines 3D-Bohrrasters, Fig. 5 bis Fig. 9 verschiedene Möglichkeiten eines 3DBohrrasters, Fig. 10 einen Querschnitt eines 3D-Bohrraster mit Sequenzreihenfolge, Fig. 11 einen Querschnitt eines Bohrrasters mit Bohrlocherweiterungen, Fig. 12 einen Vertikalschnitt einer Abbauplanung, Fig. 13 eine Übersicht eines bevorzugten Verfahrens im Längsschnitt, Fig. 14 ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur semi-mobilen Überstellung des Bohrgerätes und Fig. 15 bis Fig. 18 ein

bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren im Bohrloch.

In Fig. 1 ist ein bevorzugt vorgesehener Schritt vor dem ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, bei welchem ein Aufschlussbohrabschnitt 2 am Bohrlochkopf 3 an der Tagesoberfläche 1 ansetzt und über ein Standrohr 4 vertikal durch eine Gesteinsschicht 5 gebohrt wird. An einen Aufschlussbohrabschnitt 2 schließt ein

Ausrichtungsbohrabschnitt 6 an (Fig. 2).

In Fig. 2 ist ein erster Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, wobei im Anschluss an einen Ausrichtungsbohrabschnitt 6 ein 3D-Bohrraster 7 aus mehreren Gewinnungsbohrabschnitten 8 vorbereitet wird. Der

Ausrichtungsbohrabschnitt 6 weist hierbei ein gekrümmtes

erstes Segment 6a und mehrere gekrümmte zweite Segmente 6b

auf, mit welchen der 3D-Bohrraster 7 angelegt wird.

In Fig. 3 ist ein dritter Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welchem die im zweiten Schritt vorbereiteten Gewinnungsbohrabschnitte 8 durchgeführt werden. Bei der dargestellten Ausführung sind mehrere Segmente 6a, 6b, 6c des Ausrichtungsbohrabschnitts 6 vorgesehen, die jeweils in einem 3D-Bohrraster 7 von

mehreren Gewinnungsbohrabschnitten 8 enden.

In Fig. 4 ist ein beispielhafter Bohrraster 7 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Die einzelnen Gewinnungsbohrabschnitte 8 können, wie dargestellt, unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Weiters sind die Gewinnungsbohrabschnitte 8 lediglich in Bereichen mit ausreichender Mineralisierung angeordnet, während Taubgesteinsbereiche 9 entweder ausgespart sind oder lediglich mit einem geringen Bohrlochquerschnitt

durchbohrt bzw. durchörtert werden können.

In Fig. 5 ist ein erster 3D-Bohrraster 7 dargestellt, bei welchem alle Gewinnungsbohrabschnitte 8 den gleichen Durchmesser sowie den gleichen Abstand voneinander aufweisen. Die Gewinnungsbohrabschnitte 8 sind jeweils in Bündeln 10 zu sieben Gewinnungsbohrabschnitten 8 angeordnet, bei welchen um einen zentralen Gewinnungsbohrabschnitt 8a sechs Gewinnungsbohrabschnitte

8b gleichmäßig angeordnet sind.

In Fig. 6 ist ein zweiter 3D-Bohrraster 7 dargestellt,

wobei im Unterschied zum Bohrraster 7 gemäß Fig. 5 die

Abstände zwischen den Gewinnungsbohrabschnitten 8 nicht

immer gleich sind, sondern ein Taubgesteinsbereich 9 ausgespart ist. Hierzu sind die Bündel 10 jeweils wie in der Ausführung gemäß Fig. 5 ausgebildet, zwischen den einzelnen Bündeln 10 ist allerdings teilweise ein größerer

Abstand.

In Fig. 7 ist ein dritter 3D-Bohrraster 7 dargestellt, bei welchem im Unterschied zur Ausbildung gemäß Fig. 6 die einzelnen Bündel 10 nicht vollständig ausgebildet sind, sondern einzelne Gewinnungsbohrabschnitte 8b fehlen, wie

durch die Kreise 11 dargestellt ist.

In Fig. 8 ist ein vierter 3D-Bohrraster 7 dargestellt. Hierbei sind im Unterschied zu der Ausführung gemäß Fig. 5 Jeweils die zentralen Gewinnungsbohrabschnitte 8a der Bündel 10 mit einem größeren Durchmesser als die übrigen

Gewinnungsbohrabschnitte 8b ausgebildet.

In Fig. 9 ist ein fünfter 3D-Bohrraster 7 dargestellt, wobei ein Bündel 10 mit sieben jeweils gleich großen Gewinnungsbohrabschnitten 8, ein Bündel 10 mit einem größeren zentralen Gewinnungsbohrabschnitt 8a sowie ein Bündel 10 mit einem größeren zentralen Gewinnungsbohrabschnitt 8a sowie fünf den zentralen Gewinnungsbohrabschnitt 8a umgebende Gewinnungsbohrabschnitte 8 ausgebildet sind, wobei die Gewinnungsbohrabschnitte 8c teilweise mit dem zentralen Gewinnungsbohrabschnitt 8a überlappen und die Gewinnungsbohrabschnitte 8d einen kleineren Durchmesser

als die Gewinnungsbohrabschnitte 8c aufweisen.

In Fig. 10 ist ein weiterer 3D-Bohrraster 7 gezeigt, wobei

die einzelnen Gewinnungsbohrabschnitte 8 mit Buchstaben

A,B,C,D,E bezeichnet sind, die eine von vielen möglichen Bohrreihenfolgen angeben. Die Reihenfolge beginnt mit der Sequenz „A“ und allen mit „A“ bezeichneten Gewinnungsbohrabschnitten 8b auf der linken Seite in der oberen Reihe und setzt sich nach rechts fort, gefolgt von der nächsten Reihe direkt darunter und je nach Bedarf so weiter, bis die letzte Reihe gebohrt ist. Diese Reihenfolge sorgt einerseits für genügend großen Abstand zwischen den Bohrungen, die in der Reihenfolge „A“ zeitlich unmittelbar aufeinander gebohrt werden, und andererseits hat ggf. das Verfüllen/Zementieren der fertiggestellten Bohrungen ausreichend Zeit zum Aushärten bis das näher benachbarte Bohrloch der Reihenfolge „B“ gebohrt wird. Nach Abschluss der Sequenz „A“ beginnt die Sequenz „B“ mit allen mit „B“ bezeichneten Gewinnungsbohrabschnitten 8b oben links in gleicher Weise. Nach Abschluss der Sequenz „B“ ist die gesamte Ringstruktur aller Bündel 10 vollständig. In den folgenden Sequenzen „C“, „D“ und „E“ wird der verbleibende Zwischenraum innerhalb der Bündel 10 durch Gewinnungsbohrabschnitte 8a abgebohrt. Das kann je nach Bedarf mit gleichem Durchmesser wie die Sequenzen „A“ und „B“ erfolgen, oder auch mit größerem Durchmesser, der bis an die Gewinnungsbohrabschnitte 8b heranreicht oder diese auch leicht überlappt. Je geringer die Abstände sind, desto höher ist das sogenannte Lagerstättenausbringen, das bei leichter Überlappung bis zu 90% betragen kann. Durch die Abfolge der Bohrungen und die sofortige Zementierung jedes Gewinnungsbohrabschnittes 8 wird jederzeit ein

ausreichendes Maß an Gebirgsstabilität aufrechterhalten.

In Fig. 11 ist ein weiterer 3D-Bohrraster 7 dargestellt,

wobei die einzelnen Gewinnungsbohrabschnitte 8 mit

Buchstaben A,B,C bezeichnet sind, die die Bohrreihenfolge angeben. Weiters ist eine Bohrlocherweiterung der Gewinnungsbohrabschnitte 8 gezeigt. Die mit A und B bezeichneten äußeren Gewinnungsbohrabschnitte 8b werden mit einer Erweiterungsstufe der Gewinnungsbohreinheit auf den finalen Außendurchmesser erweitert. Der zentrale Gewinnungsbohrabschnitt 8a wird mit zwei Durchläufen und zwei Erweiterungsstufen hergestellt. Wie die Sequenzierung der Bohrungen hat auch die Art und Weise, wie der finale Bohrlochdurchmesser hergestellt wird, eine große Bedeutung für die Gewährleistung einer Jederzeit ausreichenden Gebirgsstabilität für parallel gerichtetes Bohren mit engen Abständen. Bevorzugt werden die finalen Außenbohrlochdurchmesser einer erfindungsgemäßen Bohrung oder eines erfindungsgemäßen Bohrlochsegmentes im

Bohrlocherweiterungsverfahren gemäß Fig. 11 hergestellt.

In Fig. 12 ist ein Vertikalschnitt einer Abbauplanung eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch im Einfallen dargestellt, bei welchem die Gewinnungsbohrabschnitte 8 in den 3D-Bohrrastern 7 Jeweils parallel geführt sind und ihre vertikale Anordnung im Blockmodell eines konventionellen Lagerstättenmodells

dargestellt ist.

In Fig. 13 ist ein erfindungsgemäßes Abbauverfahren schematisch im Längsschnitt dargestellt, bei welchem das Bohrverfahren mittels mehrerer Bohrgeräte gleichzeitig an mehreren Stellen durchgeführt wird. Die Lagerstätte ist hierbei in vier Abbauabschnitte 12 von bspw. jeweils rund 200m Länge in Fallrichtung der Lagerstätte unterteilt. Die Richtung der Gewinnungsbohrabschnitte 8 folgt der

generalisierten Fallrichtung der Lagerstätte bzw.

Mineralisierung. Zwischen den Abbauabschnitten 12 in Fallrichtung bleibt ein Sicherheitspfeiler 13 von rund 30m bestehen, der nicht systematisch abgebaut wird. In Streichrichtung, also in der horizontalen Normalrichtung zum Einfallen, ist die Lagerstätte in Abbauabschnitte von bspw. Jeweils 125m Breite unterteilt, wobei jeder dieser Abbauabschnitte mittels vier Bohrblöcke 14 (sogenannter „Pads“) von der Tagesoberfläche aus aufgeschlossen ist. In Streichrichtung verbleibt zwischen den Abbauabschnitten kein Sicherheitspfeiler. Die vier Abbauabschnitte 12 im Einfallen stehen gleichzeitig in Verhieb bzw. Abbau und sind aus Gründen der Gebirgsstabilität im Streichen Jeweils abwechselnd um die Pad-Trassenlänge von 125m versetzt. In einer nachfolgenden Abbauphase werden die dargestellten Bohrblöcken 14 entlang der Verbindungstrasse 15 jeweils gegenüberliegenden Abbauabschnitte abgebaut. Somit werden insgesamt acht Abbauabschnitte in zwei aufeinanderfolgenden Phasen zu jeweils vier Abschnitten innerhalb einer Gesamtabbaufläche von bspw. 22,5ha abgebaut. Zwischen den vier im Streichen dargestellten Bohrblöcken 14 ist eine Verbindungstrasse 15 im Einfallen angeordnet. Von dieser aus werden die Jeweils 125m langen Pad-Trassen 16 in Streichrichtung erschlossen. In Jeder Pad-Trasse 16 sind vier Bohrblöcke 14 in Richtung der Pad-

Trasse 16 angeordnet.

In Fig. 14 ist eine beispielhafte Anordnung der Bohrlochansatzpunkte bzw. Bohrlochköpfe 17 innerhalb eines Bohrblockes (eines sogenannten Pads) 14 im Detail dargestellt. Jeder Bohrblock (Pad) 14 umfasst hierbei fünf geplante Bohrlochköpfe 17, die in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind und zwischen welchen ein

Bohrgerät mittels semi-mobiler Transporteinheiten im

betriebsbereiten Zustand überstellt werden kann. Die dargestellten Bohrlochköpfe 17 sind in Richtung der PadTrasse 16 angeordnet, wobei ein Bohrlochkopf 17 in Mittellage angeordnet ist und beidseitig Jeweils zwei Bohrlochköpfe 17 symmetrisch zur Mittellage angeordnet sind. Durch den gleichzeitigen Betrieb jeweils eines Bohrgerätes auf mehreren Bohrblöcken 14, sowie deren rasche betriebsbereite Überstellungen zwischen den Bohrlochköpfen 17 eines Bohrblockes 14 wird die erforderlich Produktionskapazität bereitgestellt.

Fig. 15 veranschaulicht eine erste Phase einer erfindungsgemäßen Anwendung einer Gewinnungsbohreinheit 19. In der Lagerstätte 18 ist eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Gewinnungsbohreinheit 19 schematisch dargestellt, die am Ende des Bohrstranges zwischen einer letzten Bohrstange 20 und dem Bohrlochtiefsten 21 angeordnet ist. Die Gewinnungsbohreinheit 19 umfasst einen Bohrmeißel 22, eine Bohrlenkeinheit 23, eine erste Navigationsmesseinheit 24, eine geophysikalische Messeinheit 25, eine zweite Navigationsmesseinheit 26, eine erste Bohrlocherweiterungseinheit 27 und am Ende der Gewinnungsbohreinheit 19 eine zweite Bohrlocherweiterungseinheit 28. Der Pfeil 29 weist in die reguläre Bohrrichtung. Der Bohrmeißel 22 bohrt den ersten Bohrlochdurchmesser 30. Während des Bohrvorganges misst die erste Navigationsmesseinheit 24 eine erste Messwertreihe entlang des Bohrlochverlaufes in Richtung des Pfeils 29. Die zweite Navigationsmesseinheit 26 misst entsprechend eine zweite Messwertreihe und die geophysikalische Messeinheit 25 misst eine erste

Gesteinsmesswertreihe. Während dieser Phase sind die erste

Erweiterungsstufe 27 und die zweite Erweiterungsstufe 28 eingestellt und die gesamte Bohrung wird im ersten Bohrlochdurchmesser 30 um das Bohrlochsegment in der Länge des Pfeils 29 in regulärer Bohrrichtung verlängert. Im Bereich der Bohrstange 20 sind bereits ein zweiter Bohrlochdurchmesser 31, der größer als der erste Bohrlochdurchmesser 30 ist, sowie ein dritte Bohrlochdurchmesser 32, der größer als der zweite

Bohrlochdurchmesser 31 ist, ausgebildet.

In Fig. 16 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Phase eines erfindungsgemäßen Verfahrens abgebildet. Nach Fertigstellung der Bohrlochverlängerung um das Bohrlochsegment der Pfeillänge 29 wird der Bohrfortschritt kurz gestoppt, die Bohrlochspülung bleibt aber aufrecht. Die Aufweitvorrichtungen der ersten Erweiterungsstufe 27 werden ausgestellt, die Bohrtätigkeit wird rückwärts in entgegengesetzter Bohrrichtung, d.h. in Richtung des Pfeils 33 fortgesetzt und dabei das Bohrloch im Rückwärtsschnitt um das Bohrlochsegment der Pfeillänge 33 auf den ersten erweiterten Bohrlochdurchmesser 31 erweitert. Gleichzeitig wird mit der ersten Navigationsmesseinheit 24 eine dritte Messwertreihe, mit der zweiten Navigationsmesseinheit 26 eine vierte Messwertreihe und mit der geophysikalische Messeinheit 25

eine zweite Gesteinsmesswertreihe gemessen.

In Fig. 17 ist eine schematische Darstellung einer dritten Phase eines erfindungsgemäßen Verfahrens abgebildet. Nach Fertigstellung der ersten Bohrlocherweiterung 31 wird der Bohrfortschritt erneut kurz gestoppt, die Aufweitvorrichtungen der ersten Erweiterungsstufe 27

bleiben aber ausgestellt und die Bohrlochspülung bleibt

aufrecht. Nunmehr werden die Aufweitvorrichtungen der zweiten Erweiterungsstufe 28 ausgestellt, die Bohrtätigkeit wird in regulärer Bohrrichtung vorwärts, d.h. in Richtung des Pfeils 29 wieder fortgesetzt und dabei das Bohrloch im Vorwärtsschnitt auf den finalen zweiten erweiterten Bohrlochdurchmesser 32 erweitert. Gleichzeitig wird mit der ersten Navigationsmesseinheit 24 eine fünfte Messwertreihe, mit der zweite Navigationsmesseinheit 26 eine sechste Messwertreihe und mit der geophysikalischen Messeinheit 25 eine dritte

Gesteinsmesswertreihe gemessen.

Fig. 18 stellt eine schematische Darstellung einer vierten Phase eines erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Nach Fertigstellung der finalen zweiten Bohrlocherweiterung 32 wird der Bohrfortschritt wiederum kurz gestoppt, die Bohrlochspülung bleibt aber aufrecht, die beiden Aufweitvorrichtungen der ersten Erweiterungsstufe 27 und der zweiten Erweiterungsstufe 28 werden eingestellt und danach die gesamte Bohrung im ersten Bohrlochdurchmesser 30 um das nächste Bohrlochsegment in regulärer

Bohrrichtung verlängert.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur systematisch selektiven Gewinnung von festen mineralischen Rohstoffen mithilfe eines Bohrgerätes mit Richtbohrtechnologie, bei welchem eine Gewinnungsbohreinheit (19) in einem ersten Schritt eine Gesteinsschicht (5) mit einem Ausrichtungsbohrabschnitt

(6) durchbohrt und dabei zielgenau in eine Abbauzone gesteuert wird, in einem zweiten Schritt am Ende des Ausrichtungsbohrabschnittes (6) ein 3D-Bohrraster (7) aus mehreren Gewinnungsbohrabschnitten (8) angelegt wird und in einem dritten Schritt zueinander parallel geführte Gewinnungsbohrabschnitte (8) gebohrt werden, wobei zwischen den finalen Außendurchmessern zweier benachbarter Gewinnungsbohrabschnitte (8) ein Abstand von maximal 50 cm angeordnet ist, gemessen in der gemeinsamen Normalrichtung der beiden benachbarten Bohrlochachsenabschnitte, und wobei Jeweils ein Gewinnungsbohrabschnitt (8) nach dem anderen gebohrt wird und nach der Fertigstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes (8) dieser

Gewinnungsbohrabschnitt (8) gesichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Schritt eine Deckgebirgsschicht (5) mit einem Aufschlussbohrabschnitt (2) durchbohrt wird, an den

der Ausrichtungsbohrabschnitt (6) anschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den finalen Außendurchmessern zweier benachbarter Gewinnungsbohrabschnitte (8) maximal 40 cm, bevorzugt

maximal 30 cm beträgt.

4, Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Fertigstellung des Ausrichtungsbohrabschnittes (6) der

Ausrichtungsbohrabschnitt (6) gesichert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der finale Außendurchmesser zumindest eines Gewinnungsbohrabschnittes (8) mithilfe eines

Bohrlocherweiterungsverfahrens hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgerät semi-mobile Transportelemente aufweist und in einem vierten Schritt mithilfe der semi-mobilen Transportelemente an einen neuen Bohrlochkopf überstellt wird, an dem erneut die Gewinnungsbohreinheit (19) in einem ersten Schritt eine Gesteinsschicht (5) mit einem Ausrichtungsbohrabschnitt

(6) durchbohrt und dabei zielgenau in eine Abbauzone gesteuert wird, in einem zweiten Schritt am Ende des Ausrichtungsbohrabschnittes (6) ein 3D-Bohrraster (7) aus mehreren Gewinnungsbohrabschnitten (8) angelegt wird und in einem dritten Schritt zueinander parallel geführte Gewinnungsbohrabschnitte (8) gebohrt werden, wobei zwischen den finalen Außendurchmessern zweier benachbarter Gewinnungsbohrabschnitte (8) ein Abstand von maximal 50 cm angeordnet ist, gemessen in der gemeinsamen Normalrichtung der beiden benachbarten Bohrlochachsenabschnitte, und wobei Jeweils ein Gewinnungsbohrabschnitt (8) nach dem anderen gebohrt wird und nach der Fertigstellung eines Gewinnungsbohrabschnittes (8) dieser

Gewinnungsbohrabschnitt (8) gesichert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Richtbohrtechnologie des Bohrgerätes mehrere Messeinheiten (24,25,26) mit unterschiedlichen Sensorsätzen aufweist, die in der Gewinnungsbohreinheit (19) angeordnet sind, und vermessungstechnische Navigations- und geophysikalische Gesteinsinformationen in einem Bohrloch erfassen und an

ein über Tage angeordnetes Steuerungselement senden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bohrens eine Reihe von Messungen durch eine erste Navigationsmesseinheit (24) und eine zweite Navigationsmesseinheit (26) durchgeführt wird, sodass eine erste Messwertreihe und eine zweite Messwertreihe

innerhalb des Bohrloches erhalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erfassung der ersten Messwertreihe und der zweiten Messwertreihe der Bohrfortschritt gestoppt und anschließend die Gewinnungsbohreinheit (19) in Richtung vom Bohrlochtiefsten (21) weg rückwärts bewegt wird, wobei während der Rückwärtsbewegung der Gewinnungsbohreinheit (19) jeweils eine Reihe von Messungen durch die erste Navigationsmesseinheit (24) und durch die zweite Navigationsmesseinheit (26) durchgeführt wird, sodass eine dritte Messwertreihe sowie eine vierte Messwertreihe

innerhalb des Bohrloches erhalten werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrloch während der Rückwärtsbewegung durch eine in der Gewinnungsbohreinheit (19) angeordnete erste

Bohrlocherweiterungseinrichtung (27) erweitert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch

gekennzeichnet, dass nach Erfassung der dritten Messwertreihe und der vierten Messwertreihe die Rückwärtsbewegung der Gewinnungsbohreinheit (19) gestoppt und anschließend erneut in Bohrrichtung zum Bohrlochtiefsten (21) hin bewegt wird, wobei während der Bewegung zum Bohrlochtiefsten (21) eine Reihe von Messungen durch die erste Navigationsmesseinheit (24) und durch die zweite Navigationsmesseinheit (26) durchgeführt wird, sodass eine fünfte Messwertreihe sowie eine sechste

Messwertreihe innerhalb des Bohrloches erhalten werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrloch während der Vorwärtsbewegung durch eine in der Gewinnungsbohreinheit (19) angeordnete zweite

Bohrlocherweiterungseinrichtung (28) erweitert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messwertreihe sowie gg£. die zweite Messwertreihe, die dritte Messwertreihe, die vierte Messwertreihe, die fünfte Messwertreihe sowie die sechste Messwertreihe einem zentralen Steuerungselement zugeführt werden, wobei im zentralen Steuerungselement aus den erhaltenen Messwertreihen die mittlere räumliche Lage der Bohrlochachse des Jeweiligen Bohrlochsegments

ermittelt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrfortschritt an einem Punkt eines Gewinnungsbohrabschnittes gestoppt wird, wobei das Spülen des Bohrloches ununterbrochen fortgesetzt wird, und nach einer definierten Zeitdauer der Bohrvorgang wieder fortgesetzt wird, sodass das vor dem Stopp des

Bohrvorganges ausgebrachte Bohrklein von jenem nach dem

Stopp des Bohrvorganges eindeutig unterschieden werden

kann.

15. System zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend ein Bohrgerät mit Richtbohrtechnologie, welches ausgebildet ist, um eine Bohrlocherweiterung herzustellen, sowie Vorrichtungen zur

Sicherung der Bohrlöcher.