Der Abbau begann 100 km nördlich des Polarkreises. Nahe der Stadt Malmberget entstand 1888 die 500 km lange Eisenbahnstrecke zwischen der norwegischen und der schwedischen Küste. Heute sind Malmberget und die Mine in Kiruna die beiden größten unterirdischen Eisenerzminen der Welt. Dank der reichen Vorkommen und der daraus resultierenden Bergbauaktivitäten entwickelten sich blühende Gemeinden, in denen Generationen von Einheimischen arbeiten und ihren Lebensunterhalt verdienen konnten.
Derzeit finden zwei weltweit einzigartige städtische Transformationsprozesse statt, da sowohl Malmberget als auch Kiruna aufgrund der sich langsam aber sicher ausbreitenden Untertagebauaktivitäten umziehen müssen.
Im Fall von Malmberget muss die Gemeinde aufgrund der Erweiterung des Tagebaus Vitåfors 5 km in die Nachbarstadt Gällivare umziehen. Der Tagebau Vitåfors produziert hauptsächlich Pellets für die Stahlindustrie; größter Abnehmer ist SSAB in Luleå, Schweden. SSAB exportiert nach Europa, in den Nahen Osten und nach Nordafrika sowie in erheblichem Umfang nach Asien.
LKAB verfügt über einen der energieeffizientesten industriellen Prozesse mit den geringsten Klimaauswirkungen vom Abbau bis zum fertigen Eisenerzprodukt. Die Messlatte liegt jedoch hoch. Die langfristige Vision ist eine digitalisierte, autonome und CO₂-freie Mine.
Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, einen neuen globalen Standard für nachhaltigen Tiefbergbau mit drastisch reduzierten Umweltauswirkungen zu setzen. Um dies zu erreichen, strebt es eine fossilfreie Industrie an.
Das Erz wird in den Untertageminen von LKAB mittels Sublevel-Caving gewonnen. Bei dieser Abbaumethode werden durch Bohren und Sprengen Hohlräume im Erzkörper erzeugt. Nach dem Abbau des Erzes fällt das taube Gestein herab und füllt die Hohlräume automatisch.
Von hier aus wird das Erz zu großen Brechanlagen transportiert. In Malmberget, wo der Abbau in mehreren Erzkörpern gleichzeitig stattfindet, wird das Erz mit riesigen Lkw zu den Brechanlagen gebracht. Dort wird es in große Gesteinssilos entladen und den Brechern weiter zugeführt. In den Brechern wird das Erz in etwa 10 cm große Stücke zerkleinert, bevor es über lange Förderbänder zu Förderwagen transportiert wird, die bis zu 40 Tonnen Erz auf einmal mit einer Geschwindigkeit von 17 m/s befördern können.
Die Kleinstadt Malmberget von oben gesehen, mit dem Bergwerk Vitåfors im Zentrum.
Ein Waffensystem
Vor einigen Jahren wurde ein internes Projekt gestartet, um die Effizienz der Arbeit an den Brechanlagen, die sich 1250 m unter der Erde befinden, zu verbessern.
Das Unternehmen suchte nach einer neuen Lösung für die Bearbeitung von Felsbrocken, die zu groß für die Brecher waren, anstatt sie bohren und sprengen zu müssen. Um diese Herausforderung zu meistern, war ein System von Armen erforderlich, die tief genug in den Untergrund reichen, sowie eine leistungsstarke Maschine, die die Felsbrocken zerkleinern konnte.
Im Jahr 2016 wurden die Beschaffungsverfahren für zwei Maschinen zur Installation am Brecher festgelegt. Im August desselben Jahres erhielt das schwedische Unternehmen Brokk, ein Hersteller ferngesteuerter Abbruchmaschinen, den Zuschlag für die staatliche Ausschreibung. Die Lösung bestand aus zwei elektrisch angetriebenen Robotern des Modells 800, den größten Standardmaschinen von Brokk. Die Roboter wiegen normalerweise 11 Tonnen, die speziell modifizierten Modelle wogen jedoch im Lieferzustand nur 7,5 Tonnen.
Der Brokk 800 eignet sich ideal für schwerste und anspruchsvollste Arbeiten. Er vereint Größe und Reichweite mit der Kraft eines Hammers, der eine höhere Schlagkraft als jeder andere ferngesteuerte Abbruchroboter auf dem Markt aufweist.
Der Roboterarm ragt 5 m tief in den Brecher hinein und kann so auch die dort eingeschlossenen Gesteinsbrocken erreichen. Bei der modifizierten Lösung wurden die üblichen Raupenketten entfernt und die Roboter auf individuellen Sockeln verschraubt, um maximale Stabilität zu gewährleisten.
Das Unternehmen lieferte eine Komplettlösung, die den Transport in die Mine, die Montage und einen dreitägigen Schulungskurs der firmeneigenen Akademie umfasste. Dank dieser Schulung kann LKAB nun einen Großteil der Servicearbeiten selbst vor Ort durchführen, da das Servicepersonal entsprechend qualifiziert ist.
Die modifizierte Brokk 800 im Einsatz im Bergwerk Vitåfors.
Vorteile der Lösung
Das Unternehmen kann nun Felsbrocken deutlich schneller verarbeiten, als es früher nötig gewesen wäre, die für die Brecher zu großen Steine durch Bohren und Sprengen zu zerkleinern. Außerdem ist der Verschleiß der Brecher deutlich geringer. Zwar sind Bohren und Sprengen weiterhin gelegentlich erforderlich, jedoch wesentlich seltener als zuvor.
An die Roboter wurden extrem hohe Anforderungen gestellt – Untertagebergwerke gehören zu den härtesten Umgebungen, in denen man einen Hammer einsetzen kann, daher müssen die Maschinen leistungsstark sein, mit einem vibrationsfesten elektrischen System ausgestattet sein und physischen Kräften standhalten können.
In Malmberget fördert und verarbeitet LKAB jährlich insgesamt 17,8 Millionen Tonnen Eisenerz, davon 9 Millionen Tonnen in dem Bereich, in dem die Roboter stehen. Die Roboter sind jeweils gegenüberliegend neben ihren eigenen Brechern platziert, wodurch Wartezeiten vermieden werden. Dies ist auch bei Wartungsarbeiten von Vorteil, da LKAB zwischen den beiden Robotern umschalten kann.
Der Sicherheitsaspekt ist ein weiterer wichtiger Faktor für das Unternehmen. Die Roboter haben die Schaffung eines sichereren Arbeitsumfelds für die Bediener ermöglicht, die nun geschützt stehen. Dank der Fernsteuerung können die Roboterbediener aufrecht auf einer Plattform hinter explosionsgeschütztem Glas stehen. Dies erhöht die Sicherheit deutlich und sorgt für ein angenehmeres Arbeitsumfeld, da sie nicht mehr auf einer vibrierenden Maschine sitzen müssen.
Es ist positiv, dass die Roboter elektrisch betrieben werden, da das Unternehmen intensiv daran arbeitet, so weit wie möglich auf fossile Brennstoffe zu verzichten. Ein dieselbetriebener Bagger wäre zwar auch möglich gewesen, wird vom Unternehmen aber aus Umweltsicht nicht als gute Alternative angesehen. Insgesamt arbeiten acht Bediener im Schichtbetrieb mit den Brechern und Robotern. Kurt Karlsson arbeitet seit 22 Jahren in der Mine, davon zehn Jahre als Brecherbediener. Er wohnt in Malmberget und ist Eigentümer eines der wenigen Häuser, die bisher noch nicht von LKAB enteignet wurden.
In einem noch erhaltenen Teil von Malmberget sind noch einige Bergleute im Einsatz, doch es ist nur eine Frage der Zeit, bis auch sie umziehen müssen – die natürliche Folge der Entwicklung. Im Laufe der Jahre hat er einige Veränderungen in der Mine und im Arbeitsalltag selbst miterlebt, die durch den technischen Fortschritt bei den Maschinen gewandelt wurden.
Es ist noch gar nicht so lange her, da musste man einen Lkw mit einem Bohrgerät auf dem Dach einsetzen, um zu große Felsbrocken zu bewegen. Nach dem Bohren wurde der Felsbrocken mit Dynamit beladen und gesprengt. Die Sicherheitsvorkehrungen haben sich verbessert.
Der Roboter ermöglicht es den Bedienern, die Felsbrocken größtenteils mit dem Hammer zu zerkleinern und so deutlich weniger Dynamit zu benötigen. Ein wesentlicher Vorteil ist die Vermeidung der beim Sprengen entstehenden Gase. Zudem ist der Umgang mit Dynamit und die damit verbundene Evakuierung zeitaufwendig. Da ein Bediener im Bagger nicht in den Brecher hineinsehen kann, ist der Zugang zu einer Plattform unerlässlich.
Die Roboterbediener können aufrecht auf einer Plattform hinter explosionsgeschütztem Glas stehen.
Da der Roboter elektrisch angetrieben wird, reagiert er extrem schnell und startet per Knopfdruck – ganz einfach per Plug-and-Play. Bei einer Verstopfung im Brecher fördert das Förderband weiterhin Gestein zu, bevor es abgeschaltet wird. In solchen Fällen kann der Roboter Brokk die Steine problemlos anheben, drehen und wenden, um die Verstopfung im Brecher zu beseitigen. Die Felsbrocken können bis zu 5 Tonnen wiegen und einen Durchmesser von bis zu 1,5–2 Metern haben.
Ein Aspekt, auf den LKAB großen Wert legte, war der sehr begrenzte Platz in der Felskammer und die Herausforderungen bei der Anpassung des Brokk 800, die von der technischen Abteilung übernommen wurden.
Es gab viel Kundenkontakt und ständige Kontrollen, um die korrekte Installation sicherzustellen. Über ihnen befand sich ein Portal, mit dem die Roboter kollidieren konnten; die Zusammenarbeit mit LKAB half, dies zu vermeiden. Das Team benötigte außerdem eine Schwenkbegrenzung, um zu verhindern, dass die Roboterkörper gegen die Felswand prallten. Da viele Fragen frühzeitig geklärt werden konnten, gab es bei der Installation der Roboter vor Ort keine Überraschungen.
Diese enge Zusammenarbeit ist für beide Seiten vorteilhaft, da sie eine schnellere Umsetzung einer funktionierenden Lösung ermöglicht. Dies ist besonders wichtig bei stationären Maschinen wie in diesem Fall, da die zu berücksichtigenden Kräfte enorm sind.
Technologie
In der technischen Abteilung arbeiten 15 Designer, die zwischen Produktentwicklung und der Entwicklung kundenspezifischer Spezialmaschinen wechseln – von 600 kg schweren Robotern, die in Badezimmern eingesetzt werden können, bis hin zum 11 Tonnen schweren Modell 800, das weltweit in Bergwerken und bei großen Infrastrukturprojekten wie dem Tunnelbau zum Einsatz kommt.
Eine weitere Besonderheit des Modells 800 für die Vitåfors-Mine war neben der Plattform ein von den Entwicklern als ‘Entspannungssystem’ bezeichnetes System. Sollte der Roboter ausfallen, kann ein System aktiviert werden, das seine Gelenke entspannt. Das Abschalten eines Hydraulikladers oder einer anderen Maschine führt dazu, dass der Roboter in dieser Position anhält und vollständig versteift wird. Das Unternehmen integrierte eine Taste, die bewirkt, dass der Roboter bei Aktivierung des Entspannungssystems absinkt und schlaff wird. Anschließend muss die Maschine lediglich mit dem Portalkran angehoben werden, sodass sie nicht im Weg ist und die Reparatur erleichtert wird.
Abbruchroboter
Die Abbruchroboter des Unternehmens sind in sieben verschiedene Geschäftsbereiche unterteilt: Bauindustrie, Tunnelbau, Prozessindustrie, Zementindustrie, Sicherheit & Rettung, Bergbau und Nuklearindustrie. Die drei letztgenannten Bereiche erfordern naturgemäß die höchsten Standards des Brokk-Roboters.
Hierbei handelt es sich um Roboter mit der spezialisiertesten und umfassendsten Zusatzausstattung des Basisangebots, darunter ein Kameraüberwachungssystem, das eine Fernsteuerung aus sicherer Entfernung ermöglicht. Das Kameraüberwachungssystem wurde vom Unternehmen auch bereits erfolgreich im Bergbau, insbesondere beim Beräumen, eingesetzt.
Das Unternehmen betreibt in Tschernobyl noch immer Maschinen und mehrere in Fukushima, Japan, wohin die Behörden nach der Nuklearkatastrophe umgehend Brokk-Maschinen entsandten. Diese werden für Abbrucharbeiten, die Entsorgung von Sprengschutt und dessen Lagerung in strahlungsdichten Behältern eingesetzt.
Das Unternehmen hat stets technologische Fortschritte erzielt, um weltweit führender Anbieter von Abbruchrobotern mit globaler Serviceverfügbarkeit zu sein. 90% der Produktion werden aus Schweden exportiert, wobei die USA der größte Markt sind. Diese Erfolge basieren auf den kontinuierlichen Verbesserungen am Lincoln Tunnel, der New Jersey und Manhattan verbindet. Dort leisteten die frühen Maschinen des Unternehmens Pionierarbeit unter dem Hudson River.
Im Jahr 2019 erhielt das Unternehmen den bisher größten Einzelauftrag über 60 Roboter von einem asiatischen Kunden aus dem Sicherheits- und Rettungssektor. Die Roboter wurden für den Einsatz in den Bereichen Katastrophenschutz, Wiederaufbau und Sicherheit entwickelt. So waren beispielsweise Roboter von Brokk nach den Anschlägen vom 11. September an den Abbrucharbeiten am Ground Zero beteiligt und unterstützten diese. Im Bergbausektor exportiert das Unternehmen in bedeutendem Umfang in die südafrikanische Bergbauindustrie.
Bei einem Besuch in einem Bergwerk hat der Kunde oft ein konkretes Projekt im Sinn, für das der Roboter eingesetzt werden soll. Das Unternehmen demonstriert jedoch lieber alle Anwendungsbereiche, damit der Kunde den größtmöglichen Nutzen aus dem Roboter zieht.
