Rohstoffabbau

Rohstoffabbau bezeichnet die Gewinnung mineralischer und baustofflicher Ressourcen aus der Erdkruste sowie die Bereitstellung von Sekundärrohstoffen durch Rückbau und Recycling. Dazu zählen Natursteine, Kiese und Sande, Tone, Erze, aber auch Gestein aus Tunnelvortrieben sowie aufbereiteter Beton- und Stahlbruch aus dem urbanen Umfeld. Der Abbau erfolgt im Tagebau, unter Tage und im Rahmen des infrastrukturellen Tiefbaus. Verfahren und Werkzeuge werden so gewählt, dass Lagerstätte, Umweltauflagen, Arbeitsschutz und wirtschaftliche Zielgrößen in ein technisch stimmiges Gesamtkonzept überführt werden. In diesem Zusammenhang spielen kontrollierte Spaltverfahren, selektive Demontage sowie hydraulische Werkzeugsysteme eine zentrale Rolle – unter anderem Stein- und Betonspaltgeräte im Überblick, Steinspaltzylinder und Betonzangen, die in sensiblen Umgebungen vibrationsarm und präzise arbeiten.

Definition: Was versteht man unter Rohstoffabbau

Unter Rohstoffabbau versteht man die Gesamtheit aller Tätigkeiten zur Gewinnung, Freilegung und Entnahme natürlicher mineralischer Rohstoffe sowie die Bereitstellung verwertbarer Materialien aus baulichen Strukturen. Er umfasst die geologische Erkundung, die Planung, das Lösen des Materials (z. B. durch Sprengen, Bohren und Spalten, Schneiden, Fräsen), die Förderlogistik, die Aufbereitung (Brechen, Sieben, Sortieren) und die Übergabe an die Weiterverarbeitung. In einem erweiterten Verständnis zählt auch der Rückbau von Beton- und Stahlkonstruktionen als Quelle von Sekundärrohstoffen dazu. Ziel ist eine möglichst schonende, sichere und wirtschaftliche Gewinnung bei gleichzeitiger Minimierung von Emissionen wie Lärm, Erschütterungen, Staub und Wasserbelastung.

Geologische Grundlagen und Lagerstättenkunde

Die Beschaffenheit der Lagerstätte bestimmt maßgeblich die Wahl der Gewinnungsmethode. Gesteinsart (magmatisch, metamorph, sedimentär), Korngefüge, Schichtung, Kluftsysteme und Wasserführung beeinflussen Bohrraster, Trennflächen und die Eignung von Spreng- oder Spaltverfahren. In massigen Hartgesteinen mit ausgeprägten Klüften lassen sich Blöcke oft entlang natürlicher Schwächezonen lösen. Hier bieten sich Stein- und Betonspaltgeräte bzw. Steinspaltzylinder an, um die vorhandenen Strukturen kontrolliert auszunutzen. In feinlagigen oder brüchigen Gesteinen minimieren vibrationsarme Verfahren das Risiko von Rissfortpflanzung und unerwünschtem Überbruch. Die geomechanischen Kennwerte (Druckfestigkeit, Spaltzugfestigkeit, RQD, Elastizitätsmodul) sind zentrale Eingangsgrößen für Bohrraster, Zylinderabstände, erforderlichen Hydraulikdruck und die Dimensionierung der Energieversorgung durch bedarfsgerechte Hydraulikaggregate für Spaltverfahren.

Gewinnungsmethoden im Überblick

Die Wahl der Methode richtet sich nach Lagerstätte, Umgebung und Zielqualität. Im Überblick lassen sich folgende Hauptwege unterscheiden, die häufig in Kombination eingesetzt werden:

Sprengen

Konventionelles Sprengen ist leistungsfähig, erzeugt jedoch Erschütterungen, Flugsteine, Lärm und potenziell feine Risse im Gestein. In Siedlungsnähe, Schutzgebieten, sensiblen Bauwerken oder unter Tage sind sprengmittelfreie Alternativen oft vorzuziehen.

Bohren und Spalten

Bohrlochreihen definieren Sollbruchlinien, entlang derer mit Stein- und Betonspaltgeräten bzw. Steinspaltzylindern kontrollierte Spaltkräfte eingebracht werden. Vorteile: vibrationsarm, geringe Lärmbelastung, präzise Blockgeometrie, reduzierter Feinanteil. Die Hydraulik wird über geeignete Hydraulikaggregate bereitgestellt. Dieses Verfahren ist besonders geeignet für Natursteingewinnung, Felsabtrag im Tunnelvortrieb (Querschläge, Kalottenerweiterung, Nischen) sowie Sondereinsätze in städtischen Räumen.

Sägen, Schneiden, Fräsen

Seil- und Wandsägen erzeugen sehr genaue Trennfugen, sind jedoch anlogistisch und wassertechnisch anspruchsvoll. Fräsen eignet sich in weicherem Gestein und bindigen Materialien. In Kombination mit Spalttechnik lassen sich definierte Abmessungen effizient herstellen.

Mechanische Zerkleinerung und Selektivrückbau

Im Sekundärrohstoffsektor lösen Betonzangen Beton von Bewehrungsstahl und erzeugen so sortenreine Fraktionen. Multi Cutters und Stahlscheren schneiden Profile, Träger und Armierung. Für spezielle Aufgaben im industriellen Rückbau kommen Tankschneider zum Einsatz. Die selektive Trennung erhöht die Qualität der Recycling-Baustoffe und senkt Aufbereitungskosten.

Natursteingewinnung: Qualität, Blockgeometrie und Wertschöpfung

In der Natursteinproduktion entscheidet die Integrität des Blocks über den wirtschaftlichen Erfolg. Spaltlinien werden entlang Schieferung, Kluftflächen und vorgegebenen Abmessungen geplant. Steinspaltzylinder zielen auf ein sauberes Trennverhalten bei minimalem Überbruch; sie reduzieren Mikrorisse, wodurch Säge- und Polierverluste sinken. Das Resultat sind bessere Ausnutzungsgrade der Rohblöcke und eine gleichmäßigere Qualität. Ein kontrollierter Vorabtrag am Hang oder an Böschungen mit Spalttechnik minimiert zudem Gefährdungen durch Felssturz und erleichtert den sicheren Betrieb des Steinbruchs.

Felsabbruch und Tunnelbau: Vibrationen minimieren, Geometrie sichern

Unter Tage und im Tunnelbau gelten enge Rahmenbedingungen: begrenzter Querschnitt, Nachbarschaft zu sensiblen Bauwerken, Brand- und Explosionsschutz. Bohren und Spalten ermöglicht Nischen, Querschläge, Öffnungen und Kalottenerweiterungen mit niedrigen Erschütterungspegeln und hoher Maßhaltigkeit. Die Kombination aus Kernbohrungen und Spaltzylindern hat sich bewährt, wenn Linings, Anker oder Einbauteile geschützt werden müssen.

Vibrationsarme Ausführung

Die Emissionsbewertung umfasst Schwinggeschwindigkeit, Luftschallpegel und Staub. Wasserbenetzung, Absaugen sowie der Einsatz von Hydraulikaggregaten mit bedarfsgerechter Leistungsregelung unterstützen eine emissionsarme Arbeitsweise.

Baubegleitende Sicherung

Kontrolliertes Lösen in kleinen Takten hält den First stabil, erleichtert die Einbindung temporärer Sicherungen (Spritzbeton, Anker) und verhindert unkontrollierte Bruchereignisse. Bei Bedarf können Betonzangen für den gezielten Rückschnitt von Betonauskleidungen eingesetzt werden, etwa im Spezialrückbau oder bei Portalumbauten.

Sekundärrohstoffe: Urban Mining, Rückbau und Aufbereitung

Rohstoffabbau umfasst zunehmend die Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Bestandsbauwerken. Im Betonabbruch und Spezialrückbau ermöglichen Betonzangen die selektive Trennung von Beton und Bewehrung. Multi Cutters und Stahlscheren bearbeiten Stahlträger und Bewehrungsnetze, während Tankschneider für dickwandige Behälter und Sondereinsätze vorgesehen sind. Diese selektive Vorgehensweise senkt den Fremdstoffanteil im recycelten Gesteinskörnungsgemisch und erhöht den Wert der gewonnenen Metallfraktionen. In Kombination mit stationärer Brech- und Siebtechnik entsteht ein Kreislauf, der Primärrohstoffe substituieren kann, ohne die bautechnische Zuverlässigkeit der Endprodukte zu gefährden.

Planung, Bohrraster und Prozesskette

Eine tragfähige Planung orientiert sich an Geologie, Zielgeometrie und Logistik. Für Spaltverfahren sind Bohrdurchmesser, Lochabstand, Eindringtiefe und Reihenabfolge entscheidend. Ein feineres Raster erzeugt gleichmäßigere Spannungen, benötigt aber mehr Bohraufwand. Hydraulische Spaltzylinder arbeiten effektiv, wenn die Lochgeometrie die Kraftübertragung auf durchgehende Trennebenen ermöglicht. Die Prozesskette umfasst: Abstecken der Trennlinien, Bohren, Spalten, Sichern, Heben, Transport, Zwischenlager und Aufbereitung. Hydraulikaggregate stellen den benötigten Volumenstrom und Druck bereit; Schlauchführung, Kupplungen und Druckabsicherung sind auf die Umgebung (Temperatur, Feuchte, Staub) abzustimmen.

Arbeitssicherheit und Umweltschutz

Sicherheit und Umweltverträglichkeit haben Vorrang. Dazu zählen standsichere Böschungen, Sicherung gegen Steinflug, kontrollierte Arbeitsbereiche, persönliche Schutzausrüstung, Staub- und Lärmminderung sowie ein umsichtiger Umgang mit Hydraulikflüssigkeiten. Vibrationsarme Verfahren wie Bohren und Spalten reduzieren Erschütterungen und sind daher oft vorteilhaft in der Nähe von Infrastruktur, Leitungen oder schützenswerten Bauwerken. Hinweise zu Genehmigungen und Grenzwerten sind standortabhängig; die Beachtung der einschlägigen Regelwerke und behördlichen Auflagen ist generell erforderlich, ohne dass daraus eine verbindliche Auskunft für den Einzelfall abgeleitet werden kann.

Rechtliche und genehmigungsseitige Rahmenbedingungen

Rohstoffgewinnung und Rückbau unterliegen in der Regel behördlicher Zulassung. Dazu können berg- oder immissionsschutzrechtliche Anforderungen, Naturschutz- und Gewässerschutzauflagen sowie Vorgaben zur Abfalltrennung und zum Nachweis der Verwertung zählen. Auch Arbeitszeiten, Erschütterungsgrenzwerte und Staubemissionen werden häufig projektbezogen geregelt. Die rechtliche Bewertung ist stets individuell; es empfiehlt sich, frühzeitig die zuständigen Stellen einzubeziehen und die Verfahren auf die genehmigten Emissionsbudgets auszurichten.

Energieversorgung und Hydraulik im Feld

Hydraulikaggregate speisen Spaltzylinder, Betonzangen und weitere Anbauwerkzeuge mit dem erforderlichen Druck und Volumenstrom. Entscheidend sind Leistungsreserve, Temperaturmanagement und die Kompatibilität der Anschlüsse. In abgelegenen Steinbrüchen oder Tunneln bewährt sich eine kompakte, transportable Energieversorgung. Druck- und Durchflussmessung, Leckagekontrolle sowie eine saubere Schlauchführung erhöhen die Betriebssicherheit. Eine bedarfsgerechte Leistungsregelung reduziert Kraftstoff- bzw. Stromverbrauch und trägt zur Emissionsminderung bei.

Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit

Die Wirtschaftlichkeit ergibt sich aus Produktivität, Auslastung, Qualität der gewonnenen Fraktionen und den Folgekosten der Aufbereitung. Vibrationsarme Spaltverfahren können trotz höherem Bohraufwand wirtschaftlich sein, wenn sie Überbruch, Abschläge und Nacharbeit minimieren oder Genehmigungsprozesse erleichtern. Im Sekundärrohstoffbereich steigert selektive Trennung den Materialwert und senkt Entsorgungskosten. Nachhaltigkeit umfasst neben CO₂- und Energieaspekten auch Flächenmanagement, Rekultivierung und Kreislaufführung der Materialien.

Typische Anwendungsfälle nach Einsatzbereich

• Betonabbruch und Spezialrückbau: Selektives Lösen mit Betonzangen; Zerkleinerung von Bauteilen mit kontrollierter Trennung von Bewehrung und Beton; anschließende Aufbereitung zu Recyclingkörnungen.
• Entkernung und Schneiden: Öffnungen in Bestandsbauwerken, Trennschnitte und Bauteilreduzierung mit Betonzangen und ergänzend Multi Cutters; Tankschneider für spezielle Behälterstrukturen.
• Felsabbruch und Tunnelbau: Bohren und Spalten zur geometrisch definierten Erweiterung, Nischenherstellung und Abtrag in sensiblen Zonen.
• Natursteingewinnung: Blockgewinnung entlang natürlicher Kluftscharen mithilfe von Steinspaltzylindern; Optimierung der Blockqualität und Minimierung von Überbruch.
• Sondereinsatz: Arbeiten in emissionssensiblen Bereichen, bei Denkmalschutz oder in unmittelbarer Nähe schwingungsempfindlicher Anlagen; bevorzugt vibrationsarme, präzise Methoden.

Praxisleitfaden: Auswahl der Methode und des Werkzeugs

1. Materialanalyse: Gesteinsart, Festigkeiten, Kluftbild, Feuchte, Einlagen (z. B. Anker, Bewehrung).
2. Rahmenbedingungen: Emissionsgrenzen, Zugänglichkeit, Nachbarschaft, Sicherheitsanforderungen.
3. Zielgeometrie: Toleranzen, Blockabmessungen, Schnitt- und Spaltverlauf.
4. Verfahrenswahl: Sprengen, Sägen, Bohren und Spalten oder Kombinationen; Priorität für vibrationsarme Optionen in sensiblen Umgebungen.
5. Energie- und Hydraulikplanung: Hydraulikaggregate dimensionieren, Anschlüsse und Schläuche festlegen.
6. Logistik: Zwischenlager, Transportwege, Aufbereitungskette und Entsorgung.
7. Qualitätssicherung: Messgrößen für Überbruch, Feinanteil, Maßhaltigkeit, Emissionen definieren.
8. Monitoring: Dokumentation von Schwingungen, Lärm und Staub; Anpassung der Parameter im Betrieb.

Messbare Qualitätskriterien in der Gewinnung

Qualität wird anhand technischer Kenngrößen belegt: Anteil verwertbarer Blockvolumina, Maßhaltigkeit, Überbruchtiefe, Feinanteil nach dem Lösen, Schwinggeschwindigkeit an Referenzpunkten, Luftschallpegel und Staubkonzentrationen. Im Rückbau kommen zusätzlich Sortenreinheit der Fraktionen und der Metallreinheitsgrad hinzu. Betonzangen unterstützen eine klare Trennlinie zwischen Beton und Stahl; Stein- und Betonspaltgeräte schaffen definierte Spalte, die die nachfolgende Bearbeitung vereinfachen.

Abbau, Aufbereitung und Weiterverarbeitung: Abgrenzungen

Abbau löst das Material aus der Lagerstätte oder dem Bauwerk. Die Aufbereitung umfasst Brechen, Sieben, Sortieren, Entmetallisieren und ggf. Waschen. In der Weiterverarbeitung entstehen daraus Produkte wie Natursteinplatten, Splitte, Sande, Betonzuschläge oder wiederverwendbare Stahlkomponenten. Werkzeuge wie Betonzangen, Stahlscheren und Multi Cutters sind Bindeglieder zwischen Rückbau und Aufbereitung, während Steinspaltzylinder vor allem in der Primärgewinnung und im Felsabtrag ihre Stärken ausspielen.