Praktikumsbericht
Praktikant:
Kristina Rohde
Studiengang Geoökologie
5. Semester
TU Bergakademie Freiberg
Praktikumsbetrieb: GEOMONTAN
Gesellschaft für Geologie und Bergbau mbH &Co.
Dorfstraße 56
09603 Rothenfurth
Im Zeitraum vom 10.-21-02.2003 führte ich ein Praktikum mit etwa 40 Wochenstunden bei der GEOMONTAN Gesellschaft durch, wobei ich von H. und D. Mucke betreut wurde.
An dieser Stelle soll kurz über meine Tätigkeiten in diesem Zeitraum berichtet werden.
Am Montag, dem 10.02. stand zunächst Literaturstudium zum Thema des Tages, ein Baugrundsicherungsprojekt, bis es vor Ort an die Baustelle ging. In Folge des Hochwassers entstanden vor der Mündung der Halsbrücker Rösche mehrere Tagebrüche. Diese sind mittlerweile bereits saniert und ich schaute mir das Ergebnis an, doch ist der Untergrund direkt vorm Mundloch im Bereich des intensiv abgebauten Halsbrücker Spats noch mit Hohlräumen als Folge des Altbergbaus durchsetzt. Diese gilt es mit Zementsuspension aufzufüllen, um den Untergrund dauerhaft zu sichern. Dies ist wichtig, da der Bereich später mit schweren Fahrzeugen befahren werden muß, um die in der Rösche verlegten Abwasserleitungen reparieren und regelmäßig spülen zu können.
Nun können die eigentlichen Bauarbeiten erst im Frühjahr mit Auftauen des Bodens begonnen werden und in der jetzigen Phase werden die Hohlräume ausfindig gemacht. Am 10.02 erfolgten also Bohrungen in den Untergrund und anschließend wurden die Bohrlöcher mittels Bohrlochkamera untersucht und die Ergebnisse zur weiteren Verwendung festgehalten.
Am Dienstag, den 11.02. stand auch zuerst Literaturstudium zum Thema an. Es handelt sich um hydrogeologische Untersuchungen im Rothschönberger Stolln.
Dieser Stolln wurde von 1844 bis 1877 errichtet und ist der tiefste Entwässerungsstolln des Freiberger Bergbaus. Er führt das Bergwasser aus dem Brander -, dem Freiberger und dem Halsbrücker Revier über weitverzweigte Stollnflügel auf Gangstrecken und Querschlägen innerhalb dieser Reviere mit einer Gesamtlänge von über 50 km in die Triebisch bei Rothschönberg ab (191,5 mNN).
Der Rothschönberger Stolln gliedert sich in 2 Abschnitte. Im unteren Abschnitt („fiskalischer Stolln“) vom Halsbrücker Spat bis zum Mundloch hat der Stollnabschnitt 8 Lichtlöcher und eine Länge von 13,9 km. Hier ist der Querschnitt des Stolln von etwa 3,0m Höhe und 2,5m Breite und das durchschnittliche Gefälle beträgt 0,45%.
Der Obere Abschnitt („Stolln im Revier“) liegt etwa 200mNN und befindet sich im Freiberger Grubenrevier vom Glück-Auf-Schacht in Langenau bis zum Halsbrücker Spat und befindet sich somit westlich-zentrumsnah unter Freiberg sowie unter dem westlichen Teil des Bahnhofes .
Der Rothschönberger Stolln steht in der Regel in standfestem Gneis und teilweise sind gemauerte Abschnitte vorhanden.
Der Rothschönberger Stolln ist äußerst wichtig zur Entwässerung des Freiberger Reviers, u.a.der Lehrgrube Reiche Zeche. Er hat eine Gesamtschüttung von ca. 22 Mio m³/Jahr, das sind im Durchschnitt 700l/s und während des Hochwasserereignisses im August 2002 bis zu 9600l/s. Die Wässer münden in den Vorfluter Triebisch und von da in den Hauptfluter Elbe und damit werden auch 15000t Stoffe im Jahr (überwiegend Sulfate als mobilisierte Sulfate und Oxidationsprodukte von Pyrit, dazu rund 3000t/a Alkalichloride aus Tausalzen und Industrieabwässern, aber auch z.B. 0,42t Arsen, 0,82t Cadmium, 1,14t Kupfer, 4,45t Blei und 1,11t Zink) umgelagert und in den Vorfluter eingetragen.
Nun gab es in Folge des Hochwassers einen Bruch rund 250m südlich des 8. Lichtlochs im Bereich des stark ausgeerzten Halsbrücker Spats. Das heißt, daß die Entwässerung behindert ist und es besteht die Gefahr weiteren Verbruchs, was katastrophale Folgen für die weitere Entwässerung des Reviers hätte. Also soll der Bruch dauerhaft saniert werden. Dies befindet sich noch im Planungstadium.
Die Strecken können nur vom 8. Lichtloch bis zum Bruch befahren werden – mit einem Boot und ausreichender Bewetterung (hohe Radon- und geringe Sauerstoffgehalte) – alles südlich davon steht unter Wasser. Also muß als erster Schritt der Stauwasserkörper anhand von Archivstudien (alte Risse) bei verschiedenen Stauspiegelhöhen im Schacht Reiche Zeche berechnet werden.
Mein Anteil bestand darin, die Streckenlängen mittels elektronischem Planimeter auf Rissen mit dem Maßstab 1:5000 zu ermitteln, zu summieren und das Volumen für einen aus alten Unterlagen als durchschnittlich angenommenen Querschnitt zu errechnen.
Die nächsten Schritte in dem Projekt sollen dann sein:
- Monitoring – Errichtung von Meßstellen, Durchfluß- und Spiegelmessungen, Bestimmung der Beton- und Stahlaggressivität, Analyse der hydraulischen Verhältnisse und Bericht
- Erstellung und Durchführung eines Konzepts zur Wasserlösung und Verbruchsaufwältigung – Arbeiten erfolgen unter schwierigen Bedingungen vom VIII. Lichtloch aus, zunächst muß das Wasser auf der Druckseite gesenkt werden, was durch Bohrungen am Verspünden (=Damm) erfolgen kann, die Verbruchmassen im Stollen durch Schrapperarbeit vollständig entfernt und durch das VIII. Lichtloch zutage gefördert werden und anschließend muß eine Sanierung des Umbruchs erfolgen und danach die Schäden südlich davon beseitigt werden, falls vorhanden.
Ein Problem könnte die hydraulische Verbindung zwischen Bruch und Halsbrücker Spat darstellen.
Eine Möglichkeit besteht darin, den alten Stollen zu sanieren und wieder zu benutzen: 1897 erfolgte schon einmal ein Bruch und damals hat man eine neue Umgehungsstrecke („Umbruch“) aufgefahren (die im August 2002 verbrochen ist) und die alte durch Verspünden gesichert.
Am Mittwoch früh, den 12.02., erneut Literaturstudien gleich zu 3 Themen. Denn ab Mittag erfolgte eine zweitägige Fahrt mit D.Mucke in den Harz.
Der erste Auftrag ist ein Hydrogeologisches Gutachten und die Ausführung wasserbaulicher Maßnahmen im Helsunger Moor mit dem Ziel der Anhebung des Grundwasserstands im FFH(Flora-Fauna-Habitat)-Gebiet und im Bewilligungsgebiet des Moortagebaues Helsunger Bruch/ Landkreis Wernigerode & Quedlinburg.Nun gibt es das Problem, daß der Naturschutz an einer Hebung des Wasserspiegels interessiert ist zwecks Erhaltung der Sumpfbinsengesellschaft, das Teufelsbad Blankenburg (Auftraggeber infolge erhaltener Auflagen) ist jedoch daran interessiert, daß das Gelände von Baggern befahrbar bleibt und dazu darf der GW-Spiegel nicht ansteigen.
Am 12.02. erfolgte eine Begehung und Diskussion mit 2 Vertretern der Klinik und man hofft, durch gut überlegte wasserbauliche Maßnahmen beides vereinen zu können, da es sich ja um verschiedene, wenn auch nebeneinanderliegende Gebiete handelt.
Nun noch einiges zum Helsunger Bruch:
- holozänes Kalkniedermoor (Besonderheit, da Moor=sauer, Kalk=alkalisch), dessen Hohlform auf Zechsteinauslaugung zurückgehen könnte
- verlandeter See, enthält neben Torf u.a. Kalk- und Tonmudde
- vermutet wird rezente Ausfällung von Kalkschlamm aus vom Kleinen Jordan gespeisten Karstquellen – ansonsten Auslaugung des kalkigen Bindemittels von Kreidesandsteinen – dies kann durch Messung der Kalkgehalte ermittelt werden
-
256 ha mit 4,6 Mio m³ Torf
- seit Jahrzehnten abgebaut, nun nur noch kleinräumig durch die Klinik
- Moorsackung führt zur Zerstörung, denn es kommt durch Entwässerung zu einem Verdichten und Schrumpfen und in der dann durchlüfteten Zone zum Torfverzehr, also soll der GW-Spiegel in der Moorbodenschicht gehalten werden
vorgesehene Maßnahmen:
- Einmessung bisher nicht kartierter Stichgräben, Absteckung Meßpunkte
- Höhenbestimmungen von Geländeoberkante und Wasserspiegel von Grund- und Oberflächenwassern
- Zu- und Abflüsse ermitteln – Durchfluß- und Verdunstungsmessungen -> Erstelung einer Wasserbilanz
- Optional Tritiumuntersuchungen zum Einfluß von Tiefenwässern
- Entsprechende wasserbauliche Maßnahmen durchführen (Dämme an der richtigen Stelle etc.)
Die Übernachtung erfolgte in Elbingerode, und am Morgen des 13.02. stand ein Vor-Ort-Termin am Teichtalstolln an. Das Wasser aus diesem Stollen ist so sauber, daß es zur Trinkwasserversorgung des Ortes Königshütte ohne weitere Aufbereitung genutzt wird. Nun ist der alte Damm marode und das Wasser reicht im Sommer nicht immer. Also soll ein neuer, höherer Damm gebaut werden.
Die durchschnittliche Schüttung beträgt 2,7 l/s.
Nun wurden in der Literatur Aussagen gefunden, daß der Stollen Winterquartier für eine vom Aussterben bedrohte Fledermausart, das Große Mausohr, ist. Dies würde bedeuten, daß der Stollen für diese befliegbar bleiben sollte (Einbau entspr. Öffnungen) und birgt zudem hygienische Probleme in der Wasserqualität durch die Verdauungsprodukte der sich über dem Wasser aufhaltenden Tiere. Jedoch wurde bereits vor 2 Jahren eine Befahrung durchgeführt, ohne daß dabei eine Fledermaus gesichtet wurde. Zur Klärung fand am 13.02. eine Befahrung des Stollens mit Schlauchbooten durch Vertreter des Wasserverbandes und des Naturschutzverbandes. Der Damm befindet sich etwa 20m hinter dem Mundloch, der Stollen bis dahin also auch für mich zugänglich und interessante und lehhrreiche Einblicke gewährend – er ist geradeaus getrieben und damit großteils vom Beginn ausleuchtbar und einsehbar.
Es wurde festgestellt, daß sich trotz Außentemperatur von –19°C keine Fledermäuse im Stollen aufhalten (möglicherweise durch dauerhaft hohen Radon- und niedrigen Sauerstoffgehalt bedingt) und somit können die Bauarbeiten fortgesetzt werden.
Zudem gibt es ein weiteres Teilprojekt: Untersuchung der Auswirkung der vorgesehenen Tagebauerweiterungen in der Nähe auf die Trinkwasserentnahmestelle Teichtalstolln. Zudem wurden einige Bakterien (u.a. Escherichia coli) entdeckt und deren Existenz auf eine Schafweide (Bakterien im Kot gelangen in das GW) im Einzugsgebiet zurückgeführt wird, welche also verlegt werden sollte.
Am Nachmittag stand ein Termin am Hagentalstollen bei Gernrode an. Dort existieren durch Arsen, Chloride und toxische Schwermetalle kontaminierte Eisenhydroxidablagerungen innerhalb des Stollens in der Größenordnung von 2000m³. Diese sind zwar durch einen Damm am Mundloch vor dem Austreten auf einmal gesichert, aber es wird ständig belastetes Wasser in den Vorfluter eingetragen, welcher noch mehrere km weiter unten, im Ort Gernrode, eine starke ockerfarbene Färbung aufweist, und zudem besteht die Gefahr, daß durch Starkregenereignisse, Schneeschmelzen oder z.B. durch Firstbruch entstandene Wasserdämme bzw. Dammbruch ein größerer Eintrag des Schlammes in den Vorfluter erfolgt und diesen noch mehr belastet.
Das Sanierungsvorhaben umfaßt 2 Phasen:
1) Beräumung der Schlammmassen
2) Dauerhafte Wasserqualitätsverbesserungen
Da während der Beräumung die ausfließenden Wässer noch viel stärker kontaminiert werden, muß eine Lösung für die Reinigung dieser her. Dazu kann man Klärbecken errichten, vorher den pH-Wert erhöhen durch Kalkmilchzugabe, das zweiwertige Eisen durch zugegebene Oxidationsmittel oxidieren und dazu Flockungshilfsmittel zugeben und den dadurch ausgefällten Schlamm absaugen. Dieser wird dann entweder entwässert und auf einer Deponie nach TA Siedlungsabfall entsorgt oder in ein nahe gelegenes geflutetes Bergwerk geleitet. Am 13.02. wurde die verfahrenstechnische Lösung vor Ort besprochen und ein Blick in den verschlammten und verwahrten Stollen geworfen.
Für die Durchführung der Phase 1 müssen jedoch im Vorfeld einige Untersuchungen erfolgen – die bereits erfolgte Messung chemischer und physikalischer Parameter sowie Durchflußmessungen, welche 1x wöchentlich, also bei verschiedenen Wetterlagen, vorgenommen werden. Eine solche Messung nahmen wir am 13.02. vor. Dabei wurde an 3 Stellen (Bach vor und nach der Einmündung des Grubenwassers, Grubenwasser selbst) mittels Durchflußmeßgerät (SEBA) die Fließgeschwindigkeit an geeigneten Profilen lamellenweise gemessen sowie die Profilquerschnittsfläche ermittelt und daraus die Durchflußmenge (nötig für die Ermittlung von Gesetzmäßigkeiten der Stollenwasserschüttung und damit für die richtige Bemessung der Anlagen) berechnet.
Die Phase 2 betreffend existiert eine Diplomarbeit „Naturnahe Reinigung kontaminierter Bergwerkswässer“ (2002) von Dipl.geoökol. S. Tamme. Darin wird RAPS (Reducing and Alkalinity Producing System) vorgeschagen – ein System, was sich aus einem geschlossenen Karbonatkanal und einem wetland (künstliches Feuchtbiotop, worin Schadstoffe absorbiert werden) zusammensetzt. Die Vorteile dieses Systems liegen über die Eignung der Wasserreinigung für große Basenkapaziäten hinaus beim geringen Platzbedarf, niedrigen Betriebskosten und langer Lebensdauer.
Am Abend erfolgte die Rückkehr nach Freiberg.
Am Fr, den 14.02. setzte ich zunächst die Arbeiten des
Dienstag 11.02. fort (Strecken- und Volumenermittlung der Rothschönberger
Stollnsohle und Eingabe in den Computer), um dann mit dem Schreiben dieses
Berichts zu beginnen.
Die Arbeit an diesem Thema
wurde die ganze folgende Woche fortgesetzt. Die Vermessung von Rissen der
Rothschönberger Stollnsohle führte zur computergestützten Erstellung von
Profilen. An diesen Profilen kann man dann den Wasserspiegelverlauf erkennen und
somit in den Bereichen, in denen er zwischen Sohle und First liegt, den Staukörper
darstellen und berechnen.
Einige Zeit war ich dann
mit der Berechnung der Staukörper in Haupt und Nebenstrecken mit Hilfe von Höhen-
und Längenangaben bei variierenden Wasserständen beschäftigt. Dabei kam auch
wieder das Planimeter zum Einsatz (Flächenmessung im Querschnittsprofil der
Hauptstrecken, welche ja nicht rechteckig, sondern oben gewölbt sind- für die
Nebenstrecken wurde ein rechteckiger Querschnitt angenommen) und die
Berechnungen erfolgten auf Excel.
Das Ergebnis ist das Verhalten des Staukörpers
gegenüber den möglichen Wasserspiegelschwankungen. So kann man u.a. das beste
Aufwand-Nutzen-Verhältnis herausfinden. Am Freitag wurde das Ganze noch nach
Fehlern durchgesehen und ein Abschluss gemacht sowie der vorliegende Bericht
beendet.
In diesem Diagramm sind
die wesentlichen Ergebnisse zusammengefaßt. Der gegenwärtige Stand liegt bei
2,5m über Füllort Reiche Zeche, und ab 4m über Füllort wären 100% der Hohlräume
auf der Rothschönberger Stollnsohle mit Wasser gefüllt.
Kristina Rohde 21.
Februar 2003