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Glückauf! 2/2020

Bereits im letzten Nachbergbauheft des Mining Report Glückauf (Ausgabe 3/2019) stand das Thema Wassermanagement auf ehemaligen Bergwerken im Fokus. Damals ging es vor allem darum, wie mit der Komponente Wasser in verschiedenen Bergbauzweigen nach Beendigung der Gewinnung umgegangen wird. In der aktuellen Ausgabe richten wir unser Augenmerk nun vor allem auf den aktuellen Stand der Arbeiten zur Grubenwasserhaltung im ehemaligen Steinkohlenrevier an der Ruhr.

Mit der Einstellung des aktiven Steinkohlenbergbaus in Nordrhein-Westfalen zum Jahresende 2018 hat nun die Nachbergbauphase flächendeckend und nicht nur an einzelnen Standorten begonnen. Die Grubenwasserhaltung stellt dabei eine der Aufgaben für die Ewigkeit dar. Die RAG Aktiengesellschaft als ehemaliger Bergbaubetreiber …

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Mit freundlichem Glückauf, Andreas-Peter Sitte
Chefredakteur Mining Report Glückauf, Essen

AUSGABE 02/2020

Grubenwasserhaltung des Steinkohlenbergbaus für die Ewigkeit – Zwischenbilanz der Erkenntnisse zu den Betriebsplänen und den wasserrechtlichen Erlaubnissen

Fig. 1. Location of mine water pumping stations in the Ruhr area according to the new management plan. // Bild 1. Wasserhaltungen im Ruhrgebiet nach Umsetzung des Konzepts. Source/Quelle: RAG

Mit der endgültigen Einstellung des aktiven Steinkohlenbergbaus in Nordrhein-Westfalen am 31. Dezember 2018 hat nun die Nachsorgephase begonnen. Mit dem Ende der Gewinnung geht der ursprüngliche Zweck der Grubenwasserhaltung verloren, nämlich durch das Annehmen und Abpumpen des Wassers die Hereingewinnung des Bodenschatzes erst möglich zu machen. Daher stellte sich die Frage, ob und in welchem Umfang eine Fortsetzung der Grubenwasserhaltung nach Ende der Gewinnung aus sicherheitlichen Gründen und Belangen des Umweltschutzes noch geboten ist. Hierzu hatte die RAG Aktiengesellschaft, Essen, im Jahr 2014 das sogenannte Grubenwasserhaltungskonzept vorgelegt. Dieses wird nun – vorbehaltlich der Erteilung dafür erforderlicher Genehmigungen – schrittweise mit dem Ziel umgesetzt …

Autoren: AdM Dipl.-Ing. Philipp Hensel (BVR), AdB Dipl.-Ing. Jürgen Kugel (BD), AdB Dipl.-Ing. Tassilo Terwelp (BD), AdB Dipl.-Ing. Jörg Tuschmann (BD), Abteilung 6, Bezirksregierung Arnsberg, Dortmund

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Einsatz von Hüllrohren beim Umbau von Wasserhaltungsstandorten zu Brunnenanlagen am Beispiel Carolinenglück 3

Fig. 14. Carolinenglück 3 shaft after restoration. // Bild 14. Schacht Carolinenglück 3 nach Abschluss der Arbeiten. Source/Quelle: RAG

Durch die Nordwanderung des Bergbaus existiert ein ausgeprägtes untertägiges Streckennetz, sodass miteinander verbundene Bergwerke zu Wasserprovinzen verbunden werden. Hierdurch kann die Wasserhebung zentralisiert werden. Derzeit wird das Grubenwasser auf insgesamt 13 Standorten gehoben, wobei das Grubenwasserkonzept der RAG Aktiengesellschaft, Essen, eine langfristige Reduzierung auf sechs Standorte vorsieht. Um dieses Ziel zu erreichen, überarbeitet die RAG das gesamte Wasserhaltungssystem. Statt der momentan konventionellen Methode mit untertägig installierten Pumpen will die RAG sich aus dem Grubengebäude zurückziehen und das Grubenwasser über Brunnenröhren heben. Hierfür werden heute in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Schächte zwei unterschiedliche Verfahren angewendet …

Autor: Patrick Malejka, M.Sc, M.Eng., GEOtechnic – Ingenieurgesellschaft für Geotechnologie und Altbergbau, Bochum, Dipl.-Ing.(FH) Benjamin Röhl, RAG Aktiengesellschaft, Essen

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Der explosionsfeste Hüllrohrverschluss mit Klappenmechanismus

Fig. 5. Flap valve mechanism. // Bild 5. Klappenmechanismus. // Photo/Foto: RAG<

Die Optimierung der Wasserhaltungen erfolgt durch den Umbau der zentralen Wasserhaltungen zu Brunnen. Um den Zugriff auf die Grubenwässer sicherzustellen, werden sogenannte Hüllrohre abschnittweise in die Verfüllsäule einbetoniert. In diese Hüllrohre können dann zu einem späteren Zeitpunkt Tauchmotorpumpen eingehängt werden. Während des Einbaus der Hüllrohre und somit auch während der kohäsiven Verfüllung im Schacht besteht die Gefahr der Entwicklung eines explosiven Gasgemisches, da Gase sowohl aus alten, nicht mehr bewetterten Grubenbauen als auch aus steinkohleführenden Gesteinsschichten austreten können. Aufgrund dieser potentiellen Gefährdung müssen zur Einhaltung der Arbeitssicherheit im Schacht während der Bauphase die Hüllrohrleitungen am unteren Ende explosionssicher verschlossen ausgeführt werden. Gleichzeitig darf dieser Hüllrohrverschluss die spätere Wasserhaltung nicht behindern …

Autoren:  Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Röhl, und Dipl.-Ing. Dieter Hardes, RAG Aktiengesellschaft, Essen/German

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Entwicklung eines Betoniersystems nach dem Funktionsprinzip der Kletterschalung zur Teilverfüllung des Schachts Friedlicher Nachbar

Fig. 13. Concreting test (left: planned scenario; right: reality). // Bild 13. Betonierversuch (links: Planung; rechts: Realität). Source/Quelle: RAG

Der Schacht Friedlicher Nachbar in Bochum gehört zu den 13 zentralen Wasserhaltungsstandorten der RAG Aktiengesellschaft, Essen. Die Besonderheit an diesem Standort ist, dass der Umbau zum Brunnenbetrieb ohne Abschaltung der Pumpen im sonderbewetterten Schacht erfolgen muss, da das Abschalten ein Anstieg des Grubenwassers zur Folge hätte. Hieraus würden Wasserübertritte in die benachbarten Wasserprovinzen resultieren, die unter allen Umständen vermieden werden müssen.

Die übliche Vorgehensweise der Teilverfüllung mit Hüllrohrtechnik kann aufgrund des laufenden Pumpbetriebs nicht verwendet werden. Überdies wurde die Verwendung von Hüllrohren durch die enorme Schiefstellung des Schachts unmöglich. Die Entwicklung alternativer Technologien musste untersucht werden und führte schlussendlich …

Autoren: Dipl.-Ing. Carsten Linka, ZPP Ingenieure AG, Bochum, Dipl.-Ing. Dieter Hardes, RAG Aktiengesellschaft, Essen

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Long-term Impact of Coal Mining on Surface Movement: Residual Subsidence versus Uplift

It is well known that longwall mining leads to a significant amount of surface subsidence. This is driven by a mechanical stress-deformation process that is initiated when the roof collapses in the mined-out area. Since entire coal basins recently have been closed in Europe, the focus has moved more to the long-term impact of mining. In various European coal basins, it has been observed that, after the mines were closed, there was a period of further residual subsidence, followed by upwards movement or uplift, which is linked to the flooding of the underground work areas. Based on data obtained by remote sensing techniques, this paper shows …

Author: Prof. Dr. André Vervoort, Research Unit Mining, KU Leuven, Leuven/Belgium

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Neue Perspektiven

Fig. 1. The area of the former West colliery in June 2019. // Bild 1. Die Fläche des ehemaligen Bergwerks West im Juni 2019. Photo/Foto: RAG Montan Immobilien/Thomas Stachelhaus

Die Gestaltung der Landesgartenschau 2020 in Kamp-Lintfort mit der dazugehörigen fristgerechten Sanierung sowie Vorbereitung der Flächen für zukünftige Nutzungen gehört zu den besonderen Herausforderungen der RAG Montan Immobilien GmbH, Essen, die seit über 40 Jahren stillgelegte Zechenareale nachhaltig revitalisiert. Das Parkareal der Landesgartenschau auf dem ehemaligen Gelände des Bergwerks West wird so in Zukunft zum innenstadtnahen „Central-Park“ der Stadt Kamp-Lintfort.

Autor: Stephan Conrad, RAG Montan Immobilien GmbH, Essen

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Forschungsbereiche im Nachbergbau

Fig. 2. Examples for risk fields in Post-Mining. // Bild 2. Beispiele für Risikofelder im Nachbergbau. Photos/Fotos: 1. ©THGA; 2. ©RAG; 3. ©RAG; 4. ©THGA; 5. JERS data ©JAXA, SAR and InSAR, Verarbeitung durch die Gamma Remote Sensing AG, 1998; 6. ©RAG MI/Thomas Stachelhaus

Um den Herausforderungen der Nachbergbauära zu begegnen, hat das Forschungszentrum Nachbergbau (FZN) an der Technischen Hochschule Georg Agricola (THGA) in Bochum einen integrierten Ansatz entwickelt, der vier Forschungsbereiche umfasst: Ewigkeitsaufgaben und Grubenwassermanagement, Geomonitoring im Alt- und Nachbergbau, Materialwissenschaften zum Erhalt und zur Neunutzung des industriellen Erbes sowie Reaktivierung und Transition.

Der verantwortungsbewusste und nachhaltige Umgang mit den Ressourcen unseres Planeten als ein Beitrag zur Erfüllung der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen ist zentraler Bestandteil des Selbstverständnisses des FZN. Es soll künftig Teil eines nationalen und internationalen Netzwerks sein und darin im Interesse aller sozialen Schichten und der Umwelt agieren.

Autor: Prof. Dr. Jürgen Kretschmann, Technische Hochschule Georg Agricola (THGA), Bochum

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Neue nationale Rohstoffstrategie: Keine Nachhaltigkeit ohne Einbeziehung des Nachbergbaus

Fig. 1. BMWi information on the updating of the national raw materials strategy (4). // Bild 1. BMWi-Mitteilung zur Fortschreibung nationale Rohstoffstrategie (4).

Mit einer neuen nationalen Rohstoffstrategie will die Bundesregierung ab 2020 den aktuellen und absehbaren künftigen Herausforderungen bei der Rohstoffsicherung für die deutsche Volkswirtschaft und insbesondere für die deutsche Industrie begegnen. Mehr als in der ersten Rohstoffstrategie von 2010 werden Belange der Nachhaltigkeit betont und erstmals Aspekte auch des Nachbergbaus angesprochen. Um den Nachhaltigkeitsanspruch der Rohstoffstrategie zu erfüllen, muss der Nachbergbau jedoch erheblich stärker einbezogen werden. Dabei kann Deutschland mit Verweis auf die hierzulande praktizierten Wege und angestrebten Vorhaben bei der nachhaltigen Bewältigung von Bergbaufolgen und speziell der Folgen der Beendigung des Kohlebergbaus international ein Beispiel und Perspektiven geben sowie national die Akzeptanz der Rohstoffpolitik verbessern.

Autor: Dr. Kai van de Loo, Gesamtverband Steinkohle e. V. (GVSt), Essen, und Technische Hochschule Georg Agricola (THGA), Bochum

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Steinkohle im Jahr 2019

Das Jahr 2019 war wie schon die Vorjahre 2017 und 2018 für die Steinkohle in Deutschland ein sehr schlechtes Jahr. Für das Jahr 2019 ergab sich ein Rückgang der Stromerzeugung aus Steinkohle um 31 %. In den drei Jahren 2017, 2018 und 2019 ging die Stromerzeugung aus Steinkohle kumuliert um 49 % gegenüber 2016 zurück, hat sich somit halbiert. Der Kohleausstieg findet also längst statt. Ginge es nur um die CO2-Reduktion, hätte man also einen Ausstieg aus der Steinkohlenverstromung nicht beschließen müssen.

Trotz allem leisten Steinkohlenkraftwerke einen wichtigen Beitrag zur Unterstützung des Ausbaus der erneuerbaren Energieträger und zur Stabilisierung des Stromsystems. Um dies wissenschaftlich zu belegen, hat der Verein der Kohlenimporteure e. V. (VDKi), Berlin, im vergangenen Jahr bei Deloitte Finance eine Studie zur Flexibilität von Steinkohlenkraftwerken beauftragt. Diese sollte die Fragen beantworten …

Autor: Prof. Dr. rer. pol. Franz-Josef Wodopia, Geschäftsführer, Verein der Kohlenimporteure e. V. (VDKi), Berlin

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