Innovative Bergbauplanung durch akademisch-industrielle Zusammenarbeit: Zwei Studienprojekte im Fokus

Overview

Die Darstellung umfasst zwei kooperative Studienprojekte zwischen einer montanwissenschaftlichen Hochschule und Industriepartnern mit dem Ziel, operative Entscheidungsprozesse in der Bergbauplanung zu verbessern. Projekt 1 fokussierte auf die strategisch-taktische Abbauplanung eines Diabassteinsbruchs unter Berücksichtigung geotechnischer Restriktionen und ökonomischer Zielgrößen. Projekt 2 entwickelte einen Scheduling-Algorithmus als Modul für die qualitätsgesteuerte Einsatzplanung von Nassbagger-Operationen, mit Schwerpunkt auf Materialqualitätsmanagement und maschinenbezogenen Restriktionen. Beide Projekte verfolgten praxisorientierte Validierungsschritte und integrierten Studierende in forschungsnahe Entwicklungsphasen.

Methods and approach

Projekt 1 nutzte gemischte ganzzahlige Optimierungsmodelle zur Generierung phasenbasierter Abbaupläne unter Berücksichtigung von Blockgeometrie, Stabilitätsbedingungen und Gewinnmaximierung; solvergestützte Szenarioanalysen und Sensitivitätsstudien wurden zur Bewertung von Restriktionsvarianten eingesetzt. Projekt 2 implementierte einen heuristisch-hybriden Scheduling-Algorithmus, der constraint programming-Elemente mit lokalem Search kombiniert, um Zeitfenster, Produktionsraten und Qualitätsanforderungen in einem mehrstufigen Einsatzplan zu koordinieren. Beide Vorhaben basierten auf empirischen Betriebsdaten, digitalen Geländemodellen und Validierungsroutinen durch Vergleich mit historischen Betriebskennwerten.

Results

Projekt 1 lieferte optimierte Abbausequenzen, die gegenüber dem Ausgangsplan höhere Nettoerträge und verbesserte Stabilitätsmargen aufwiesen; Sensitivitätsanalysen zeigten robuste Lösungsbereiche gegenüber Schwankungen in Rohstoffpreisen und Geometrieparametern. Projekt 2 erzeugte Scheduling-Instanzen mit deutlich reduzierten Qualitätsabweichungen des geförderten Materials und höherer Auslastung der Nassbaggerflotte; Laufzeitanalysen demonstrierten die Praxistauglichkeit des Algorithmus für Planungszeiträume im Bereich von Stunden bis Tagen. Beide Arbeiten resultierten in Prototyp-Implementierungen, die in enger Abstimmung mit den Industriepartnern einsatzreife Anpassungen erfuhren.

Implications

Die Projekte zeigen, dass gezielte akademisch-industrielle Kooperationen technische Innovationen in der Bergbauplanung beschleunigen können, indem sie modellbasierte Entscheidungsinstrumente praxisgerecht implementieren. Die Resultate unterstützen betriebliche Entscheidungen in den Bereichen Abbausequenzierung und qualitätsorientiertes Ressourcenmanagement und ermöglichen quantifizierbare Effizienzgewinne unter realistischen Restriktionen. Für die Forschung ergeben sich Anschlussfragen zur Skalierbarkeit auf größere Fördermengen, zur Integration stochastischer Unsicherheiten in Echtzeit und zur Kopplung mit übergreifenden Unternehmensplanungsprozessen; für die Ausbildung bieten die Projekte strukturierte Praxisfälle zur Kompetenzentwicklung in modellgestützter Planung.