Herstellung der Geotechnischen Sicherheit

Zahlreiche Flächen des ehemaligen Tagebaubetriebes sind aus Kippenmaterial verschiedener Herkunft und Verkippungstechnologien aufgebaut. Dementsprechend unterschiedlich ist die Standsicherheit der Böschungen und Innenkippen. Es ist Aufgabe der Geotechnik, anhand der verfügbaren Unterlagen aus der Zeit des aktiven Bergbaus, von Grundwassermessungen und Bodenuntersuchungen (geotechnische Sondierungen) die Beschaffenheit des Untergrundes zu beurteilen. Nur wenn der Untergrund tragfähig und standsicher ist, kann das Ziel des Sanierungsbergbaus – die Wiedernutzbarmachung der für den Braunkohleabbau in Anspruch genommenen Flächen – erreicht werden.

Die Abteilungen Geotechnik der LMBV bearbeiten dazu die geotechnischen Problemstellungen, die im Zusammenhang mit der Planung, Begleitung und Dokumentation von bergbaulichen und wasserwirtschaftlichen Sanierungsmaßnahmen anfallen. Auf Basis geotechnischer Gutachten zur Böschungssicherung und -gestaltung, der Grundwassermodellierung sowie der Planung wasserwirtschaftlicher Anlagen werden die notwendigen Grundlagen erbracht.

Die Abteilungen Geotechnik der LMBV bearbeiten folgendes Leistungsspektrum:

• Bewertung und Umsetzung von Bodenmechanischen Standsicherheitsuntersuchungen sowie Fachgutachten
• Geotechnische Fach- und Prozessplanung für die Sanierungsmaßnahmen
• Erarbeitung und Bewertung hydrologischer Berechnungen
• Grundwassermodellierung und Erstellung von Wasserbilanzen
• Montanhydrologisches Grund- und Oberflächenwassermonitoring
• Bewertung und Umsetzung von gütewirtschaftlichen Untersuchungen
• Erarbeitung geotechnischer Unterlagen für Genehmigungsverfahren
• Baubegleitende geotechnische Beratung, Fachbauleitung sowie geotechnische Bauüberwachung
• Überführung neuer Prozesstechnologien in die Sanierungspraxis
• Geotechnische Kontrollen durch Fachpersonal und Auswertung/Umsetzung geotechnisches Monitoring

Zum Herstellen der geotechnischen Sicherheit an Böschungen und auf Innenkippenflächen werden entsprechend der vorherrschenden Morphologie sowie der geplanten Nachnutzung verschiedene Verfahren angewendet, um den Boden zu verdichten und diesen damit dauerhaft standsicher und tragfähig zu machen.

Verdichtungsverfahren:

Die Verdichtung von Böschungen (Herstellung versteckter Dämme) und Kippen bildet bei der Wiedernutzbarmachung und Rekultivierung ein zentrales Element, denn erst durch sie wird der Boden für nachfolgende Nutzungen sicher. Die Gefahr von Bodenverflüssigungsereignissen (z. B. Rutschungen) wird damit auf ein vertretbares Maß reduziert bzw. beseitigt.

Als Rutschung bezeichnen die Geotechniker eine geometrische Lageveränderung an einer Böschung oder an einem Böschungssystem infolge von Schwerkrafteinwirkung. Eine besondere Form der Rutschung ist das Setzungsfließen, das im Bereich von geschütteten Böschungen infolge einer spontanen Verflüssigung des Bodens auftritt. Voraussetzung für dieses Phänomen ist ein gleichförmiger sandiger Kippenboden, der locker gelagert und durch hoch anstehendes Grundwasser gesättigt ist. Die spontane Verflüssigung wird durch ein Initial – eine Erschütterung oder manchmal auch durch Eigenlast – ausgelöst. Das Bodengefüge bricht dann zusammen, der Porenwasserdruck im Boden steigt, das Korngefüge des Kippenbodens verliert seine Festigkeit und fließt förmlich davon. Größere Rutschungen an Abraumkippen und Böschungen gab es bereits mit Beginn der Industrialisierung Anfang des 20. Jahrhunderts. Der Gefahr, Bodenbewegungen ausgesetzt zu sein, begegneten Bergleute somit von Anfang an. Eine großräumige bergmännische „Wasserhaltung“, die Zurückhaltung des Wassers aus den Gruben, sorgte für mehr Stabilität in den Kippen. Mit dem Fortschreiten des Grundwasseranstiegs in den Braunkohlesanierungsgebieten haben sich in den vergangenen Jahren nach dem Grundbruch von Spreetal im Jahr 2010, insbesondere im Nordraum des Lausitzer Reviers, neue geotechnische Herausforderungen durch weitere Geländeeinbrüche und Setzungsfließen ergeben. Dies hatte zur Folge, dass durch die zuständigen Behörden erneut großflächige Sperrungen von über 20.000 Hektar vorgenommen werden mussten – überwiegend auf Kippenflächen, die bereits zur Nutzung freigegeben waren.

Um die Gefahr von Verflüssigungen zu mindern, müssen die Strukturen im Boden verändert werden. Dazu ist ein Eingriff in das Korngefüge der Erde notwendig. Die bisherigen Sanierungserfahrungen zeigen, dass dynamische Verdichtungsverfahren effektiv und wirtschaftlich sind. Bei der Wahl des Verdichtungsverfahrens sind verschiedene Rahmenbedingungen zu berücksichtigen wie Geologie, Hydrologie, Vegetation und Bebauung. Bei der Verdichtung von Innenkippen sind die bereits hohen Grundwasserstände bzw. die geplanten Endwasserstände in den Restlöchern zu beachten. Hier sind die Grenzen für die Anwendung bestimmter Verfahren eng gesteckt, so sind oft Modifizierungen der Verdichtungsverfahren erforderlich. Die verschiedenen Verdichtungsverfahren, die in der Bergbausanierung Anwendung finden, werden nachfolgend vorgestellt. Die Verfahren lassen sich nach ihrer Einwirkungstiefe in den Boden einteilen:

Altlastensanierung

Der Rückbau ehemaliger Veredlungsanlagen der Braunkohlenindustrie und die Altlastensanierung sind wesentliche Voraussetzungen für die künftige Nutzung ehemals industriell genutzter Flächen. Dazu gehören auch die Sanierung von Teerablagerungen sowie chemisch hoch belasteter Grundwasserkörper. Die Arbeit der LMBV reicht von der Erkundung und Erfassung der Altlast über die vollständige Projektierung komplexer Rückbaumaßnahmen bis hin zur Sanierungsbegleitung sowie umfassenden Qualitätssicherung. Einen besonderen Aspekt bilden zudem die Umweltüberwachung sowie emissionsbegrenzende Maßnahmen im Sanierungsprozess.

Aufgaben:

• Erfassung und Erkundung von Altlastenverdachtsflächen
• Sanierungsuntersuchungen
• Entwicklung spezifischer Sanierungstechnologien
• Sanierung kontaminierter Flächen
• Rückbau industrieller Altlasten
• Verwertung industrieller Abprodukte
• Qualitätssicherung und Immissionsschutz
• Sanierungsnachsorge u. a. durch kontinuierliches Grundwassermonitoring

Gemeingebrauch

Nachdem die vom Bergbau beanspruchten Flächen durch die LMBV saniert wurden, sollen sie wieder der Allgemeinheit übergeben werden. Die entstandenen Tagebauseen aber auch rekultivierte Flächen stehen grundsätzlichen allen Menschen zur Nutzung offen. Ein Teil der Liegenschaften kann dabei auch verkauft oder an die anliegenden Kommunen übertragen werden.

Die gesetzlichen Regelungen variieren zwischen den Bundesländern. In Sachsen wird eine Zulassung zum Allgemeingebrauch durch den zuständigen Landkreis erteilt, indem dieser eine Allgemeinverfügung erlässt. Die Allgemeinverfügung regelt den Umfang und die Zulässigkeit von Nutzungen der Seewasserflächen. Diese Nutzungen umfassen das Baden, Tränken, Schöpfen mit Handgefäßen, Befahren mit kleinen Wasserfahrzeugen ohne maschinellen Antrieb, Einleiten von nicht verunreinigten Quell-/Grundwasser und Niederschlagswasser, das nicht aus gemeinsamen Anlagen eingeleitet oder von gewerblich genutzten Flächen abgeleitet wird, sowie das Einbringen von Stoffen wie Fischereigeräten und der Fischnahrung zu Zwecken der Fischerei.

Jegliche Nutzungen liegen im Geltungsbereich des Abschlussbetriebsplanes für den jeweiligen Braunkohlentagebau.

Entsprechend Bundesberggesetz (BBergG) § 69 (2) endet die Bergaufsicht nach Durchführung des Abschlussbetriebsplanes (§ 53) oder entsprechender Anordnungen der zuständigen Behörde (§ 71 Abs. 3) zu dem Zeitpunkt, in dem nach allgemeiner Erfahrung nicht mehr damit zu rechnen ist, dass durch den Betrieb Gefahren für Leben und Gesundheit Dritter, für andere Bergbaubetriebe und für Lagerstätten, deren Schutz im öffentlichen Interesse liegt, oder gemeinschädliche Einwirkungen eintreten werden.

Vorrang vor dem Allgemeingebrauch haben die derzeit noch nicht abgeschlossenen berg- und wasserrechtlich vorgegebenen und notwendigen Sanierungsmaßnahmen an den Gewässern, welche sich im Wesentlichen noch im Verantwortungsbereich der LMBV befinden.

Die Beendigung der Bergaufsicht erfolgt nach Abschluss aller Sanierungsmaßnahmen entsprechend Abschlussbetriebsplan. Durch die LMBV erfolgt die Einreichung der Abschlussdokumentation zur Beendigung der Bergaufsicht bei der zuständigen Bergbehörde (z. B. das Sächsische Oberbergamt). Nach Prüfung der Unterlagen und einer Abschlussbefahrung erteilt das Sächsische Oberbergamt den abschließenden Bescheid zur Beendigung der Bergaufsicht.

Verwahrungsmanagement

Das Verwahrungsmanagement im Bereich Kali-Spat-Erz bearbeitet mit seinen Kooperationspartnern folgende ingenieurtechnische Leistungen:

1. Verwahrkonzepte für stillgelegte Bergwerke

2. Durchführung behördlicher Genehmigungsverfahren

3. Planung und Durchführung untertägiger Sicherungs- und Verwahrmaßnahmen

• Versatz und Flutung
• Dammbau
• Schachtverwahrung und Verwahrung untertägiger Hohlräume
• Wasserhaltungsmaßnahmen
• wasserwirtschaftliche Maßnahmen

4. Wiedernutzbarmachung von Tagesanlagen

• Untersuchung der Nachnutzungsmöglichkeiten betrieblicher Anlagen
• Abbruch und Demontage
• Entflechtung der Ver- und Entsorgungssysteme
• Nachnutzungsorientierte Sanierung ökologischer Altlasten
• Sicherung und Rekultivierung von Halden und industriellen Absetzanlagen

Salzlaststeuerung

Aus den ehemaligen Halden der Abbaugebiete treten niederschlagsbedingt Haldenabwässer aus, welche in den Boden, das Grundwasser und in die Vorfluter gelangen können. Die umweltgerechte Fassung und Entsorgung dieser dauerhaft anfallenden Haldenwässer ist eine Kernaufgabe des LMBV-Unternehmensbereichs Kali-Spat-Erz.

Im Südharz geschieht dies beispielsweise über das zentrale Laugenstapelbecken Wipperdorf. Das dortige Becken hat ein Volumen von rund 620.000 Kubikmetern und fasst auch die Sickerwässer mehrerer Halden aus dem Kalirevier Südharz. Bescheidkonform werden die Haldenabwässer dort unter Einhaltung der Überwachungswerte über das Salzlaststeuerungssystem Südharz in den Vorfluter Wipper abgeleitet. Es erfolgt ein Monitoring des Überachungswerts für NaCl von 1,5 g/l an mehreren Pegeln der Wipper. Über das Laugenstapelbecken Wipperdorf wird der Zufluss von Haldenwässern in die Wipper reguliert, sodass die Mischung aus Halden- und Flusswasser den Überwachungswert nicht überschreitet. Der Zufluss von Wässern der Halden – insbesondere der nicht abgedeckten Halde Bischofferode – hat einen vergleichsweise konstanten Anteil an Haldensickerwässern (das Durchsickern der Halden geschieht sehr langsam) und einen, im Zusammenhang mit Niederschlägen schwankenden Anteil. Bedingt durch Folgen des Klimawandels – vermehrt auftretende Starkniederschlagsereignisse und lange Trockenperioden – schwanken die anfallenden Haldenwässer sowie die mögliche Abgabemenge in die Wipper zunehmend.

Zur Verringerung des Haldenwasseranfalls an sich und der damit verbundenen Belastung gibt es verschiedenen Möglichkeiten. Eine ist die Abdeckung und Begrünung der Halden. Ein weiterer Lösungsansatz liegt in der Flutung ehemaliger Bergwerke. So geschehen in Volkenroda, wo die gefassten Haldenwässer kontrolliert nach Unter Tage geleitet werden. Mit der voraussichtlichen Beendigung der Flutung im Jahr 2023 erfolgt die umweltgerechte Entsorgung der langfristig weiterhin anfallenden Haldensickerwässer über das zentrale Laugenstapelbecken Wipperdorf. Mittels der 12 Kilometer langen Laugenleitung wird zukünftig die Haldenlauge in das Laugenstapelbecken Wipperdorf geleitet.

Sanierungsstandorte des Bereiches Kali-Spat-Erz

Kali:

• Staßfurt (VEB Kali- und Steinsalzbetrieb Saale – Staßfurt)
• Bischofferode (Kaliwerk Bischofferode)
• Bleicherode
• Sollstedt
• Sondershausen (Kaliwerk Glückauf Sondershausen)
• Roßleben
• Volkenroda
• Dorndorf (Krayenberggemeinde)

Spat:

• Rottleberode
• Trusetal
• Gehren
• Lengenfeld

Erz:

• Stadt Elbingerode (Harz) Bergwerk Drei Kronen & Ehrt
• Sangerhausen/Niederröblingen (Helme)
• Altenberg (Erzgebirge)
• Schönebeck