Im Rahmen einer Diplomarbeit wurden 2015 die untertägigen Polygonzugnetze der Gruben Unterbreizbach/Merkers der K+S KALI GmbH im Lagebezug ETRS89/UTM neu orientiert und Ergebnisse verschiedener Messepochen ausgeglichen. Für die Schaffung eines weiteren Anschlusspunktes erfolgten zur Koordinatenübertragung im Schacht Merkers 2 eine mechanische Schachtlotung und eine Steilschachtmessung nach dem Verfahren von Mecke/Ackermann aus dem Jahr 2002. Die Methoden werden gegenübergestellt und die erreichten Genauigkeiten diskutiert. / Within the framework of a diploma thesis the underground mining coordinate system of Unterbreizbach/Merkers K+S KALI GmbH became reorientated in the reference system ETRS89/UTM with an adjustment of results from different ages of measurement. For the development of a further termination point a mechanical shaft plumbing and a steep shaft measurement according to Mecke/Ackermann from 2002 took place. The methods will be compared followed by a discussion of the reached accuracies.

Recently, an efficient resource model updating framework was proposed with the aim of improving the raw material quality control and process efficiency in any type of mining operation. This includes the integration of online-sensor measurements that are obtained during the production into the resource model. The concept has been applied in a coal mining environment with the aim of identifying local impurities in a coal seam and to improve the prediction of coal quality attributes in neighbouring blocks. The goal of this presentation is to demonstrate how the use of the resource model updating framework can provide added value for the mining industry. Both economical and environmental considerations are taken into account when the added value is investigated.

Die erreichte Zerkleinerung und die Form des Haufwerks sind die beiden wichtigsten Ergebnisse einer Tagebausprengung. Schnelle Informationen über die Eigenschaften des gesprengten Haufwerks ermöglichen eine zielgerichtete und effiziente Produktionsplanung und Kenntnisse über die erreichte Zerkleinerung ermöglichen außerdem Anpassungen in der weiteren Zerkleinerungskette. Durch den Einsatz von UAVs (unmanned aerial vehicles) gemeinsam mit modernen Algorithmen aus dem Bereich Computer Vision und des maschinellen Lernens soll eine schnelle Erfassung und Interpretation der Daten bei gleichzeitiger Integration in die herkömmlichen betrieblichen Abläufe ermöglicht werden, und außerdem können Schwächen bodengebundener Systeme hinsichtlich Vollständigkeit und Repräsentativität umgangen werden. Im vorliegenden Beitrag wird einerseits auf den relevanten Stand des Wissens und der Technik eingegangen und andererseits wird die verfolgte Stoßrichtung bei der Systementwicklung dargelegt sowie erste Arbeiten präsentiert. / The fragmentation and the shape of the muck pile are the two major outcomes of open pit mine and quarry blasts. Fast information about the muck pile properties will help to improve the production scheduling and furthermore this information could be used to optimize the blasting patterns of future production blasts. The combined use of unmanned aerial vehicles (UAVs) and modern machine learning and computer vision systems offers a new way of acquiring spatial data to determine on-site fragment size distribution, while at the same time enabling integration into common work flows and mitigating the weaknesses of ground-based systems with special regard to completeness and representativeness. In the present paper, we will discuss the relevant related work, present the planned path for system development and give examples of first work.

Im Mai 2017 wurde das „Gesetz zur Suche und Auswahl eines Standortes für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle“ (Standortauswahlgesetz -StandAG) vom Bundestag und Bundesrat neu verabschiedet. In diesem Gesetz sind sämtliche Kriterien (geowissenschaftliche Kriterien, planungswissenschaftliche Kriterien, Kriterien für Sicherheitsuntersuchungen) erstmals gesetzlich festgelegt, die für die zukünftige Auswahl eines Standortes für ein Endlager für hoch radioaktive Wärme entwickelnde Abfälle (ausgediente Brennelemente und Abfälle aus der Wiederaufarbeitung bestrahlter Brennelemente) in Deutschland gelten. Die Kriterien sind vorab durch die „Kommission Lagerung hochradioaktiver Abfallstoffe“ (Endlagerkommission) in zweijähriger Arbeit von 2014 bis 2016 in kontroverser Diskussion festgelegt worden. In diesem Beitrag werden die geowissenschaftlichen Kriterien und die Phasen im Standortauswahlverfahrens kurz vorgestellt. Der Autor war Mitglied der Endlagerkommission. / In May 2017, the 'Act on the Search for and Selection of a Site for a Repository for Highly Radioactive Waste' (Site Selection Act - StandAG) was passed by the German “Bundestag” and “Bundesrat”. This Act for the first time defines by law all the criteria (geoscientific criteria, planning criteria, criteria for safety investigations) that apply to the future selection of a site for a repository for high-level radioactive, heat-generating waste (spent fuel elements and waste from the reprocessing of spent fuel elements) in Germany. The criteria have been defined in advance by the 'Commission on the Storage of Highly Radioactive Waste Materials' (Final Storage Commission; “Endlagerkommission”) in a controversial discussion during two years of work from 2014 to 2016. In this article, the geoscientific criteria and the phases in the site selection process are briefly presented. The author was member of the Repository Commission.

Im Beitrag werden zwei alternative Methoden zur inversen Schätzung der Parameter für Bodenbewegungsvorausberechnungsmodelle aus Messdaten zu Höhenänderungen an Höhenfestpunkten gegenübergestellt, ein Ansatz unter Nutzung der Ausgleichungsrechnung sowie ein Bayes’scher Ansatz unter Nutzung der Monte-Carlo-Simulation. Der Vergleich erfolgt im Kontext eines Kavernenfeldes. Es wird gezeigt, dass durch beide Verfahren aus Höhenbeobachtungen an der Tagesoberfläche die Parameter Hohlraumkonvergenz und Einwirkungswinkel signifikant präzisiert werden können, was zu verbesserten Vorhersagen führt. Im Ergebnis der Studie lassen sich Möglichkeiten ableiten, das Messnetz zu optimieren. / The paper compares two alternative methods for inverse estimation of the parameters for ground movement prediction models from elevation change measurements at fixed levelling points, an approach using the geodetic adjustment theory and a Bayesian approach using Monte-Carlo simulation. The comparison is performed in the setting of a cavern field. It is shown that both methods allow utilizing elevation-change observations on the surface to significantly improve the prediction of the parameters convergence and angle of influence. Such an approach will lead to improved predictions. As a result of the study, opportunities for optimizing the elevation measurement network can be lifted.

Im Rahmen des von der europäischen Kommission geförderten Forschungsvorhaben Real-Time Mining (Förderkennzeichen 641989) wurde eine Leitstand-Software entwickelt, mit der die heterogenen Daten der verschiedenen Partner in einer homogenen Benutzeroberfläche visualisiert und analysiert werden können. Das Visualisierungscockpit ist ein leistungsstarkes Modul, das die interaktive Darstellung von Lagerstättenmodellen, die 3DExtraktionsplanung, integrierte Daten des Positionierungssystems sowie die Visualisierung von Sensor- und Maschinenleistungsdaten beinhaltet. Neue Hardware-Technologien bieten heutzutage eine Vielzahl von Möglichkeiten für die innovative Umsetzung von Visualisierungslösungen. Der Einsatz von Virtual-Reality-Brillen ermöglicht eine immersive Erforschung der 3D-Daten. Dies ist noch intuitiver und komfortabler als eine 'klassische' 3D-Visualisierung und bietet große Möglichkeiten zur Unterstützung einer optimierten Entscheidungsfindung. Insbesondere in der Bergbauindustrie stehen sehr heterogene und komplexe Datensätze zur Verfügung. Um die Exploration dieser Daten besonders intuitiv zu gestalten, ist der Einsatz der VR-Technologie besonders naheliegend und daher wurde die Cockpit-Software als „VR-ready“ konzipiert. Die Implementierung basiert auf modernsten Technologien unter Berücksichtigung spezieller Softwareentwicklungsanforderungen wie Benutzerfreundlichkeit, Performance, Kompatibilität, Modularität und Erweiterbarkeit. / As part of the research project funded by the European Commission (number 641989), a control station software was developed with which the heterogeneous data of the various partners can be visualized and analyzed in a homogeneous user interface. The visualization cockpit is a high-performance module that includes the visualization of deposit-model, 3D extraction planning, integrated data of the positioning-system as well as the visualization of sensor and machine performance data. New hardware technologies offer a variety of possibilities for innovative implementation of visualization solutions. The use of virtual reality glasses enables immersive exploration of the 3D data. This is even more intuitive and convenient than a “classic” 3D visualization and offer great opportunities to support optimized decision making. Especially in the mining industry very heterogeneous and complex data sets are available. To make the exploration of the data particularly intuitive, the use of VR technology is particularly obvious. The implementation of the cockpit software is carried out based on the latest technologies with respect to special software development requirements such as user-friendliness, performance, compatibility, modularity and expandability.

Die Festigkeitssteigerung von Betonen unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten ist seit über 100 Jahren im Fokus der Forschung. Bisher konnten bereits eine Vielzahl von möglichen Er-klärungen dieser Festigkeitssteigerung benannt werden, wobei die Heterogenität des Betons im Allgemeinen als eine wesentliche Ursache angenommen werden kann. Die Heterogenität des Betons resultiert aus den im Zementstein eingebetteten Zuschlägen, aber auch durch da-rin eingeschlossene Luft- und Wasserporen, welche Hauptgegenstand dieser Arbeit sind. Es wurde untersucht, inwieweit vorhandenes Porenwasser die Festigkeitssteigerung von Be-ton unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten beeinflusst. Auf Basis von experimentellen Ver-suchen im Split-HOPKINSON-Bar an verschiedenen Normalbetonen konnte gezeigt werden, dass vorhandenes Porenwasser die statische und dynamische Betondruckfestigkeit in gleicher Weise signifikant reduziert. Diese Abnahme der Betondruckfestigkeit kann als unabhängig von der Belastungsgeschwindigkeit angesehen werden. Des Weiteren wurden numerische Untersuchungen zum Einfluss von Poren auf die Ausbrei-tung von Belastungswellen durchgeführt. Dabei rückten sowohl das globale Wellenausbrei-tungsverhalten in einer porendurchsetzten Struktur als auch die lokale Wellenbrechung an ei-ner Einzelpore, sowie das Porenmedium (Luft oder Wasser) in den Fokus. Es konnte gezeigt werden, dass vorhandene Poren die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit reduzieren und dass das Verhältnis aus Porengröße zur Belastungswellenlänge einen wesentlichen Einflussfaktor für die transiente Spannungsverteilung im Porenbereich darstellt. Insbesondere konnte mit ab-nehmender Belastungswellenlänge eine Reduzierung der örtlichen Kerbspannungen am Po-renrand beobachtet werden, woraus festigkeitssteigernde Effekte resultieren können.

Scenarios have become an influential tool in the process of energy system transitions, as they form a basis for, e.g., investment decisions or legislative frameworks. In this respect, researchers have recently focused on the technological viability of normative targets (e.g., emissions reduction). Beyond that sufficient condition, experience has shown that missing social acceptance may serve as a severe hurdle to the actual implication. Furthermore, the functional principles of the surrounding political system may prove inconsistent with the scenario's assumptions or implications. As a contribution to scenario methodology, this paper presents an analytic framework with a focus on the German energy transition. Accounting for transparency, social acceptance and political feasibility, future energy scenarios might be inclined to be more mindful of societal limitations. These hurdles may range from subjectively ascribed characteristics of the energy system to political veto-players. While the analytic framework is applied, it is not limited to the four recent energy scenarios published by German public actors. This study's results highlight the need for an advanced scenario construction process, which becomes eminent given that the emphasis is currently moving from if an energy transition is possible to how this goal can be achieved.

Das Kleben ist noch eine relativ neue Art der Verbindung von Betonbauteilen. Bei der iterativen Optimierung der Fugengestalt wird eine Folge von unterschiedlichen Fugenverläufen analysiert. Um eine Neuvernetzung für jede einzelne Fugengestalt zu vermeiden und gleichzeitig die Verzerrungen und Spannungen an der Grenzfläche zwischen HPC-Platte und Klebefuge effizient und genau zu berechnen, wird in dieser Arbeit eine Variante der erweiterten Finite-Elemente-Methode (XFEM) als Strukturanalyseverfahren vorgeschlagen. Es wird gezeigt, dass die Methode sehr gut zur Strukturanalyse bei der Optimierung der Fugengestalt, die implizit über eine Level-Set-Funktion beschrieben wird, geeignet ist. Die Ergebnisse der Gestaltoptimierung werden diskutiert.

As same as other countries in the world, China is also facing the problem of a severe shortage of energy. Specifically, the demand for natural gas is rising explosively after the energy consumption structure has changed from oil to gas. Due to various reasons and motivations, shale has been considered having great reserves and believed in alleviating the energy crisis. Nevertheless, the massive investment in developing shale has a disappointing interest with low-yielding production. Scholars have done many researches and experiments for investigating the causes and increasing the productivity of shale formation, in field and in laboratory respectively. Based on the statistics, more details, and further discussion, in this dissertation a probable method for more effectively producing was demonstrated. Although the hydro-fracturing technology has been conducted in field frequently, sometimes the decrease of permeability has been observed after the treatment. To figure out this phenomenon, the investigation started from the basic characterization of matrix. Believed in the most component in shale, quartz consisted of silica which could dissolve in fluid. Been assigned as variables, temperature, pH, and salinity have been implemented for explanation of dissolution. Temperature played a great role in the process. Combined with confining pressure, the reconsolidation happened inside samples. Through more experiments the mechanism of reconsolidation has been discovered that both confining pressure and temperature are necessary for gelling in fracture. Perspective on the whole formation, well logs were a super supplement to laboratory experiments. It serviced not only a further confirmation, but also pointed out the relationship between desorption capacity and different components. Samples from upper and lower formations have been used for going further. The exchange which exists between N2 and CH4 could be a great idea to exploit gas from reservoir. Feldspar supported space for adsorbed gas, and it was also easy to release. In contrast, the organic matter in which a network of pores developed has ability to trap the gas deeply because of the specific surface area. Quartz had positive effect on production because of containing the organic matter, while the influence of clay minerals on adsorption and desorption could be neglected. Based on the analysis of reconsolidation and desorption, an idea has been conceived using foam as fracturing fluid for increasing gas production. Compared to the pure fluid, foam has less water, which could prevent the reconsolidation. Nitrogen could be the gas to foam. The exchange between N2 and CH4 will increase the production of gas. In order to serve the condition that increases the time of exchange and makes negative effect on reconsolidation simultaneously, the foaming test with ABS and K12 has been evaluated first. For better stability of foam more experiment have been done. Three formulas were recommended which could keep the balance between the increasing viscosity and decreasing volume. The work interpreted in this thesis has enhanced our understanding of microscopic properties of shale and was expected to make contribution to further research of fracturing and production design.