Markscheidewesen: Methoden, Instrumente und Aufgaben eines Markscheiders

Was ist Markscheidewesen?

Markscheidewesen ist der Vermessungszweig zur Messung, Planung und Kontrolle aller Positionen im Bergwerk: Oberfläche, Tagebau, Schächte, Rampen, Strecken, Abbaukammern, Haufwerke und Infrastruktur. Es überträgt die Bergwerksplanung als Marken auf das Gestein und den tatsächlichen Aushub zurück in genaue Pläne und Volumen.

Hochschulen und Berufsverbände bezeichnen die Disziplin häufig als Bergbau und Markscheidewesen, weil sie sich mit Bergwerksplanung, Geologie und Geotechnik überschneidet. Im Alltag verfolgt sie drei Ziele:

• Richtung – den Vortrieb auf geplanter Achse und Neigung halten, damit Strecken am vorgesehenen Ort durchschlagen.
• Dokumentation – aktuelle Risswerke mit allen Hohlräumen führen, in vielen Rechtsordnungen gesetzlich vorgeschrieben.
• Mengen und Sicherheit – bewegte Tonnagen bestimmen, Abbau mit Planung vergleichen und vor der Nähe zu alten Grubenbauen, Wasser oder instabilem Gebirge warnen.

Was macht ein Markscheider?

Er steckt den geplanten Abbau ab, vermisst den tatsächlichen Abbau und hält Risswerke sowie Festpunktnetz aktuell und genau. Die Aufgabe verbindet Feldarbeit im Tagebau oder untertage mit Büroarbeit an Plänen, Modellen und Berichten.

Ein typischer Arbeitsmonat umfasst:

• Erweitern und Prüfen des Festpunktnetzes mit fortschreitender Erschließung.
• Markieren von Richtung und Neigung für Strecken und Rampen sowie Abstecken von Bohrlochansatzpunkten, Sprengrastern und Sohlenfüßen und -kronen.
• Aufnehmen von Vortrieb, Abbauhohlräumen und Tagebaufronten, häufig per Laserscan.
• Volumen- und Tonnageabgleich zum Monatsende für Bergwerksleitung und Auftragnehmer.
• Überwachen von Tagebauwänden, Senkungen und Konvergenzen sowie Melden von Bewegungen gegenüber Alarmschwellen.
• Aktualisieren gesetzlicher Risswerke und Prüfen von Sicherheitsabständen zu Grenzen, alten Grubenbauen und Wasser.

Genauigkeit und Nachvollziehbarkeit zählen ebenso wie Geschwindigkeit: Ein Azimutfehler von 1° verschiebt bei einer 500 m langen Strecke die Ortsbrust um fast 9 m. Deshalb prüfen Markscheider alles doppelt.

Wie unterscheiden sich Vermessungen im Tagebau und Untertagebau?

Übertage werden überwiegend GNSS RTK, Drohnen und Scanner mit großer Reichweite eingesetzt. Untertage kommen mangels Satellitensignal Totalstationen, Polygonzüge und Scanner zum Einsatz. Die Ziele sind gleich, Methoden und Gefahren unterscheiden sich.

Viele Betriebe nutzen beide Abbauarten. Ein Vermessungsteam führt deshalb über- und untertägige Daten im selben Bergwerksnetz.

Wie werden Festpunkte nach unter Tage übertragen?

Über Portal, Rampe oder Schacht wird das GNSS-Festpunktnetz der Oberfläche mit den untertägigen Grubenbauen verbunden und anschließend durch Totalstationspolygonzüge erweitert. Da sich Fehler entlang eines Polygonzugs summieren, sind unabhängige Kontrollen in jeder Phase nötig.

1. Oberflächenfestpunkte anlegen – mit statischem GNSS oder RTK auf stabilen Marken nahe Portal oder Schachtansatz, angebunden an das Bergwerksnetz.
2. Koordinaten übertragen. Durch Rampe oder Stollen einen Polygonzug von den Oberflächenmarken führen. Durch einen vertikalen Schacht die Lage mit Lotdrähten, optischem Lot oder Laserlot und die Höhe mit kalibriertem Band oder EDM-Messung übertragen.
3. Orientierung sichern. Schachtlotung liefert nur eine sehr kurze Azimutbasis. Daher kontrollieren viele Bergwerke die Richtung langer Polygonzüge mit einem Kreiseltheodolit, einem nordsuchenden Instrument.
4. Polygonzüge mit Zwangszentrierung messen – über Firstpunkte und Dreistativ- oder Konsolenaufstellungen, damit Instrument und Ziele ohne Zentrierfehler getauscht werden können.
5. Schleifen schließen, wo Grubenbaue verbunden werden, und Abschlussfehler berechnen, bevor neue Punkte verwendet werden.
6. Regelmäßig erneut beobachten, da sich Firstpunkte durch Sprengungen und Gebirgskonvergenz bewegen.

Das zentrale Werkzeug ist eine zweiachsig kompensierte Totalstation mit guter Winkelgenauigkeit. Unsere Android-Totalstation STSA9 bietet 2" Winkelgenauigkeit, 1500 m reflektorlose Reichweite und einen Zweiachskompensator. Ein 5-Zoll-Touchscreen auf jeder Seite lässt sich bei schlechtem Licht leichter ablesen als ein kleines Tastaturdisplay. Die Messgrundlagen erläutert unser Totalstationsleitfaden.

Welche Instrumente verwenden Markscheider?

Sie nutzen Totalstationen für Festpunkte und Absteckung, Laserscanner für Aufnahmen, GNSS RTK an der Oberfläche und Drohnen über Tagebauen und Haufwerken. Die Tabelle zeigt die Einsatzbereiche.

Unsere scannende Totalstation kombiniert präzise Winkel- und Streckenmessung mit 3D-Scanning und Bildaufnahme in einem Sichtfeld von 360° × 282°. Das eignet sich für Tunnel und Überwachung, bei denen Scandaten auf genauen Festpunkten liegen müssen. Weitere Branchenoptionen finden Sie auf unserer Seite Lösungen für 3D-Scanning und Bergbau.

Wie messen Markscheider Volumen und gleichen die Produktion ab?

Sie vergleichen ein neues Oberflächen- oder Hohlraummodell mit dem vorherigen beziehungsweise mit der Planung und rechnen die Differenz anhand der Materialdichte in Tonnen um. Diese Monatsendvermessung dient als Referenz für Fahrzeugzählungen, Aufbereitungszahlen und Unternehmerabrechnungen.

Der übliche Ablauf ist:

1. Fronten, Sohlen, Abbaukammern und Haufwerke nahe dem Monatsendstichtag aufnehmen.
2. Oberflächen oder geschlossene Volumenkörper erstellen und mit letzter Vermessung und Planung vergleichen.
3. Abtrags- und Auftragsvolumen sowie Über- und Unterbruch gegenüber den Sollformen berichten.
4. Mit Geologie und Aufbereitung abgestimmte Dichte- und Auflockerungsfaktoren zur Tonnageberechnung anwenden.
5. Vermessene Tonnagen mit Transportaufzeichnungen und Anlagendurchsatz abgleichen und Unterschiede untersuchen.

Die Messpräzision ist selten der schwächste Punkt; Dichte, Feuchtigkeit und Stichtagsabgrenzung sind meist unsicherer. Unser Leitfaden zur Haufwerksvolumenmessung vergleicht GNSS-, Drohnen- und Scannerverfahren für den übertägigen Teil.

Wann sollte ein Bergwerk Laserscanning oder SLAM einsetzen?

Nutzen Sie einen Stativlaserscanner für vermessungstaugliche, wiederholbare und an Festpunkte gebundene Punktwolken. Nutzen Sie Handheld-SLAM, wenn Geschwindigkeit und Zugänglichkeit wichtiger sind als der letzte Zentimeter. Die meisten Bergwerke setzen schließlich beides ein.

• Terrestrisches Scanning eignet sich für Deformationen von Tagebauwänden, Brecher- und Schachtinspektionen sowie Soll-Ist-Kontrollen von Strecken. Unser terrestrischer Hochgeschwindigkeits-Laserscanner scannt mit bis zu 1000 kHz über 0,6–150 m mit einem augensicheren Laser der Klasse 1.
• Handheld-SLAM-Scanning eignet sich für wöchentliche Streckenaufnahmen, Abbaukammeröffnungen und Bereiche, in denen Stativaufstellungen langsam sind. Unser Handheld-SLAM-Laserscanner wiegt 925 g, misst über 0,1–70 m und liefert nach der Nachbearbeitung eine Punktwolkendicke von höchstens 1 cm.

Praxistipp unserer Ingenieure: SLAM driftet in langen, merkmalsarmen Strecken. Scannen Sie daher möglichst geschlossene Schleifen und beziehen Sie alle paar hundert Meter vermessene Zielmarken ein. Verfahren und Grenzen erläutert unser Artikel über SLAM und mobile Kartierung.

Wie werden Tagebauwände und Gebirgsbewegungen überwacht?

Durch wiederholte Messung fester Ziele oder Oberflächen und Vergleich jeder Epoche mit einem Ausgangszustand. Standardverfahren sind automatisierte Totalstationen mit Überwachungsprismen, GNSS-Überwachungsempfänger und wiederholte Laserscans.

Gute Überwachungspraxis umfasst:

• Referenzstationen außerhalb des Einflussbereichs, regelmäßig an stabilen Festpunkten geprüft.
• Kurze, regelmäßige Messzyklen in aktiven Bereichen mit gemeinsam mit dem Geotechniker festgelegten Alarmschwellen für Bewegung und Geschwindigkeit.
• Atmosphärische Korrekturen für lange EDM-Visuren, da Temperatur und Druck Strecken um mehrere ppm verändern.
• Wiederholungsscans mit denselben Aufstellungen zur Erkennung von Oberflächenänderungen zwischen Epochen.

Wie wird man Markscheider? Qualifikationen, Berufe und Stellenangebote

Die meisten Markscheider besitzen einen Abschluss in Vermessung, Geomatik oder Markscheidewesen und sammeln anschließend betreute Berufserfahrung im Bergwerk. In mehreren Bergbauländern benötigt der für gesetzliche Risswerke verantwortliche leitende Vermesser zusätzlich einen staatlichen Befähigungsnachweis mit Prüfungen und dokumentierter Erfahrung.

Nützlich sind Kenntnisse in Totalstations- und GNSS-Bedienung, CAD- und Bergbauplanungssoftware, Punktwolkenverarbeitung sowie fundiertes Verständnis von Koordinatensystemen und Fehlerfortpflanzung. Stellen reichen vom Berufseinstieg im Feld bis zum leitenden Markscheider; auch Auftragnehmer und Beratungen beschäftigen Fachkräfte projektbezogen. Stellen werden meist von Bergbauunternehmen, Bergbaudienstleistern und Berufsverbänden ausgeschrieben. Abgelegene Standorte arbeiten häufig mit Fly-in/Fly-out-Einsatzplänen.

So wählen Sie Vermessungsausrüstung für den Bergbau

Wählen Sie Vermessungsausrüstung für den Bergbau zuerst nach der Einsatzumgebung und erst dann nach den technischen Daten. Prüfen Sie vor dem Kauf diese Punkte:

• Staub- und Wasserschutz – gleichen Sie die IP-Schutzart mit den Bedingungen ab; nasse, staubige Strecken setzen Optik und Elektronik stark zu.
• Explosionsgefährdete Bereiche – Standard-Vermessungsinstrumente sind in der Regel nicht für explosionsfähige Atmosphären zertifiziert. Klären Sie daher die Vorschriften vor Ort, bevor Sie elektronische Instrumente in Kohlebergwerken oder schlagwettergefährdeten Gruben einsetzen.
• Akku und Temperatur – nehmen Sie Ersatzakkus mit; in tiefen Bergwerken kann es heiß, an Tagebaurändern sehr kalt werden.
• Display und Beleuchtung – ein gut ablesbarer Bildschirm und ein beleuchtetes Fadenkreuz sparen im Dunkeln Zeit.
• Software und Export – stellen Sie sicher, dass sich Punktwolken und Messungen in Ihren Workflow für die Abbauplanung übernehmen lassen.

Wenn Sie eine neue Markscheiderei ausstatten oder veraltete Instrumente ersetzen, beschreiben Sie uns Ihren Bergwerkstyp und Ihren Workflow und fordern Sie ein Angebot an für ein passendes Paket aus Totalstation und Scanner.

Häufig gestellte Fragen