Entwässerung in der Tiefe: Pumpen mit sehr großen Förderhöhen für den Bergbau
25. Juni 2025
Im Bergbau herrschen raue und anspruchsvolle Betriebsbedingungen. Wasser im Bergwerk kann zu Betriebsverzögerungen, Sicherheitsrisiken und höheren Kosten führen.
Entwässerungspumpen sind daher unerlässlich, um den ständigen Wassereintritt zu bewältigen. Sie müssen jedoch auch viele Herausforderungen meistern, zum Beispiel Wasser mit einem hohen Gehalt an korrosiven und abrasiven Materialien, Einsatz in abgelegenen Bereichen unter beengten Platzverhältnissen und extreme Anforderungen an Förderhöhe und Durchfluss. Diese Pumpen müssen bestimmte Schlüsselkriterien erfüllen, wenn sie im Laufe der Zeit konsistent und effizient arbeiten sollen.
1. Robustheit von Pumpen
Entwässerungspumpen müssen den abrasiven und rauen Bedingungen der Bergbauumgebung standhalten und robust genug sein, um im schroffen Umfeld eines aktiven Bergbaus zu bestehen. Entscheidend ist auch die Materialauswahl bei der Pumpenkonstruktion. Materialien mit hoher Verschleißfestigkeit verlängern die Lebensdauer der Pumpe und erhalten ihre Leistung, auch bei abrasiven Partikeln. Es sind korrosionsbeständige Materialien erforderlich, um der chemisch aggressiven Umgebung in vielen Bergwerken standzuhalten.
Die neue PAC SH Pumpe (Super High Head: mit großer Förderhöhe) von Atlas Copco zur Oberflächenentwässerung im Bergbau-Einsatz
2. Pumpenleistung
Die Entwässerungsbedingungen ändern sich mit dem Fortschritt im Bergwerk. Zunächst kann der Wasserstand recht niedrig sein, aber mit zunehmender Tiefe der Aushubarbeiten steigen die Anforderungen an die Pumpe erheblich. Entwässerungspumpen müssen daher in der Lage sein, zunehmende Wassermengen in immer größere Höhen zu befördern. Daher sind eine große Förderhöhe und hohe Durchflussraten unabdingbar.
3. Wartungsfreundlichkeit
Bei sicherheitskritischen Anwendungen wie der Entwässerung hat die Minimierung von Ausfallzeiten wichtiger Geräte Priorität. Daher spielt die Reparatur- und Wartungsfreundlichkeit der Pumpe eine große Rolle. Der Zugang zu Verschleißteilen für die routinemäßige Inspektion und den Ersatz sowie die Notwendigkeit von Spezialwerkzeugen sind wichtige Überlegungen. Komplexität ist ein weiterer Aspekt: Die Demontage von Pumpenteilen zum Austausch von Dichtungen, Antriebssträngen oder Schmiermitteln bei wenig Raum und schlechter Beleuchtung ist nicht gerade einfach, da Komponenten schnell falsch montiert werden oder verloren gehen können. Flexible Verschleißteile sind vorteilhaft, da sie zur Wiederherstellung der Leistung und Verlängerung der Wartungsintervalle beitragen können.
4. Einfache Installation
Da der Wasserstand schnell ansteigen kann, sollten Entwässerungspumpen mobil und einfach zu installieren sein. Die Abmessungen und das Gewicht der Pumpe sind wichtige Faktoren, insbesondere bei beengten Platzverhältnissen, die einen normalen Einsatz erschweren. Zudem benötigen elektrische Tauchpumpen Stromkabel und vielleicht sogar eine Anfahrsicherung und Motorschutzplatten, welche die Bewegung einer Pumpe in engen Räumen zusätzlich erschweren, sodass auch ihr Design und die Mobilität berücksichtigt werden müssen.
5. Allgemeine Effizienz der Pumpe
Bergwerke befinden sich häufig in abgelegenen Gebieten ohne ständige Stromversorgung. Entwässerungspumpen müssen daher im Laufe der Zeit eine optimale Leistung bieten und möglichst wenig Strom verbrauchen. Zunächst kann sehr wenig Wasser vorhanden sein, aber mit zunehmender Aushubtiefe steigen die Anforderungen an die Wasserverdrängung. Außerdem ist das Wasser dann schmutziger, saurer und viskoser. Die Pumpenhydraulik sollte ohne Kompromisse bei der Energieeffizienz alle Volumina und Hubhöhen abdecken können, die während der Betriebsdauer eines Bergwerks auftreten. Auch sollten Entwässerungspumpen keine Stromspitzen erzeugen, um die Leistung anderer Geräte nicht zu beeinträchtigen.
All diese Aspekte wurden bei der Entwicklung der neuen PAC SH Entwässerungspumpen von Atlas Copco umgesetzt. Diese selbstansaugenden Hochleistungspumpen sind für alle Medien geeignet. Sie verfügen über Patronendichtungen, die nicht nur die mittlere Reparaturzeit (Mean Time to Repair, MTTR) verlängern, sondern auch die Wartung beschleunigen und vereinfachen, da nur eine Komponente – die Patrone – ausgetauscht werden muss. Der Einsatz von Gliederriemen steigert die Wartungsfreundlichkeit. Ein weiteres Merkmal ist das Ölbad der Gleitringdichtung, das eine ausreichende Schmierung gewährleistet und die Fähigkeit zum Trockenlaufen der Pumpen verlängert.
Neue Konstruktionstechniken erleichtern die Anpassung der Pumpen an spezifische Bergbaubedingungen. Die PAC SH Reihe bietet verschiedene Laufradoptionen zur Optimierung der Leistung, verbesserte Werkstoffe für mehr Verschleißfestigkeit unter besonders abrasiven Bedingungen und diverse Steuerungsoptionen, damit Bergwerksbetreiber vollständigen Zugriff auf und Kontrolle über die Pumpen- und Motorparameter haben.
6. Neues Pumpendesign
All diese Kriterien zu erfüllen, ist keine einfache Angelegenheit, denn die technische Lösung für eine Herausforderung kann an anderer Stelle zu Problemen führen. Zum Beispiel kann das Pumpengehäuse für mehr Robustheit aus dickem Metall bestehen, aber das erheblich größere Gewicht macht die Pumpe dann weniger mobil.
Glücklicherweise bieten moderne Technologien neue Möglichkeiten, das Pumpendesign zu optimieren und die hohen Förderhöhen und Durchflussraten zu liefern, die der Entwässerungsvorgang erfordert. Die Entwicklungen im Cloud-Computing haben die Skalierbarkeit von Simulationen der Computational Fluid Dynamics (CFD) deutlich verbessert, was umfangreichere und komplexere Analysen erlaubt. Gleichzeitig haben Fortschritte im 3D-Druck das Prototyping revolutioniert und mehr Entwicklungszyklen innerhalb knapper Konstruktionszeitpläne ermöglicht. Zudem sind komplizierte Geometrien, die vor einem Jahrzehnt noch schwierig oder unmöglich zu gießen waren, dank moderner Gussverfahren mit durch 3D-Drucktechnologie hergestellten Kernen und Formen heute mit hoher Zuverlässigkeit umsetzbar.
All diese Aspekte wurden bei der Entwicklung der neuen PAC SH Entwässerungspumpen von Atlas Copco umgesetzt. Je nach Modell können PAC SH Entwässerungspumpen eine maximale Förderhöhe bis 200 m und Durchflussraten bis 1.980 m3/h erreichen.
Diese selbstansaugenden Hochleistungspumpen sind für alle Medien geeignet. Sie verfügen über Patronendichtungen, die nicht nur die mittlere Reparaturzeit (Mean Time to Repair, MTTR) verlängern, sondern auch die Wartung beschleunigen und vereinfachen, da nur eine Komponente – die Patrone – ausgetauscht werden muss. Der Einsatz von Gliederriemen steigert die Wartungsfreundlichkeit. Ein weiteres Merkmal ist das Ölbad der Gleitringdichtung, das eine ausreichende Schmierung gewährleistet und das Trockenlaufen der Pumpen verlängert. Verzinkte Gestelle und Rahmen sorgen für zusätzliche Haltbarkeit der PAC SH Reihe.
Neue Konstruktionstechniken erleichtern die Anpassung der Pumpen an spezifische Bergbaubedingungen. Die PAC SH Reihe bietet verschiedene Laufradoptionen zur Optimierung der Leistung, verbesserte Werkstoffe für mehr Verschleißfestigkeit unter besonders abrasiven Bedingungen und diverse Steuerungsoptionen, damit Bergwerksbetreiber vollständigen Zugriff auf und Kontrolle über die Pumpen- und Motorparameter haben.
7. Die besten Werte ermitteln
Zum Erreichen optimaler Leistungen ist die Pumpenauswahl auf Grundlage der technischen Eigenschaften nur ein Teil der Gleichung. Genauso wichtig sind das Know-How und die ingenieurtechnische Begleitung des Lieferanten. Entwässerungspumpen müssen über lange Zeiträume funktionieren, daher ist der Zugang zu Ersatzteilen und technischer Unterstützung während ihrer gesamten Lebensdauer wichtig. Wie bereits erwähnt, entwickeln sich moderne Technologien rasant weiter. Ein zuverlässiger Lieferant wird Sie über Entwicklungen und Aufrüsungen zur weiteren Verbesserung der Pumpenleistung auf dem Laufenden halten. Daher empfiehlt es sich, die Referenzen des Pumpenlieferanten zu überprüfen, damit seine Reputation und starke Präsenz in allen Ihren Betriebsfeldern gewährleistet sind. Weitere wichtige Punkte bei der Lieferantensuche sind Engagement für kontinuierliche Forschung und Entwicklung, eine umfassende Beratung vor dem Kauf, Angebot von technischen Schulungen und Unterstützung nach dem Kauf sowie Support bei Gewährleistungsfragen.
8. Fazit
Die Auswahl der besten Entwässerungspumpe ist nicht nur eine finanzielle, sondern eine strategische Entscheidung, die sich erheblich auf die Betriebseffizienz und Sicherheit auswirken kann. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer Pumpe und des Lieferanten das gesamte Anforderungsspektrum – von der Produktleistung bis hin zum Support nach dem Kauf. Der richtige Pumpenpartner optimiert nicht nur Ihren Entwässerungsprozess, sondern trägt auch zum Gesamterfolg Ihres Bergbaubetriebs bei.