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ABBAUSTRATEGIEN UND ABLAGERUNGSTECHNOLOGIEN IM

LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB

Dr. Peter Jolas

Leiter Geologie/Hydrologie

Pillnitz, 17. Oktober 2012

Fachveranstaltung VODAMIN/TPG/Pillnitz, 17. Oktober 2012

1 Einführung

2 Abraumkippen im Grundwasserkörper

3 Geochemische Charakterisierung der Lockergesteine im Tagebauvorfeld

4 Verkippungsmanagement

5 Kippenmodellierung

6 Zusammenfassung und Ausblick

1

Vortragsgliederung

STRATEGIEN IM LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB


Abbaustrategien und Ablagerungstechnologien im laufenden

Tagebaubetrieb

unter dem Gesichtspunkt der Verminderung der Auswirkungen von

Stoffumsetzungsprozessen in den Mischbodenkippen

2

Standorte der Betriebsstätten der MIBRAG mbH

Stand: 12/2010

HKW Chemnitz

REVIERKARTE


3

ECKZAHLEN DER MIBRAG mbH

Jahr 2011

1 Staub- / Brikettfabrik

2 Tagebaue

3 Kraftwerke

2.008 Beschäftigte

(101 Azubi)

(Stand: 31.12.2011)

Abraum 68,7 Mio. m³

Rohkohle 19,0 Mio. t

Wasser 81,6 Mio. m³

Staub 197,9 kt

Brikett 40,3 kt

Wärme 4 576 GWh

Energie 1 319 GWh

Ersatzbrennstoffe 169,1 kt

Umsatz 387,1 Mio. €

Investitionen 41,7 Mio. €


1 Einführung






4

Vortragsgliederung




Tagebaubetrieb



5

Bergbaufolgelandschaft

TAGEBAU VEREINIGTES SCHLEENHAIN

Bergbaufolgelandschaft

Großstolpener See

Wasserspiegel (mNN) 135

Fläche (km²) 0,30

Volumen (Mio. m³) 0,25

größte Tiefe (m) 5,00

Restsee Groitzscher Dreieck


Fläche (km²) 8,40



Restsee Peres


Fläche (km²) 6,99



Neukieritzscher See


Fläche (km²) 0,25




6

Grundwasserströmungsverhältnisse nach Abschluss des GW-Wiederanstiegs


+140 mNN

+125 mNN

Schnauder

+133 mNN

Pleiße

+128 mNN

W. Elster

+120 mNN

+151 mNN

Tagebau Vereinigtes

Schleenhain

Grenze Kippe - Gewachsenes

Grundwasserströmungs-

verhältnisse im stationären

Zustand

Grundwasserfließrichtung

+120 mNN

+133 mNN

+135 mNN

+130 mNN


7

Kippenaufbau


Wsp. +130 m NHN

GWL 1

GWL 2

GWL 3

GWL 5

GWL 6

bQu

bT

bT

bT

bT

GWL 1

GWL 4

Innenkippe des Abbaufeldes Schleenhain – prinzipieller Kippenaufbau

7 Fachveranstaltung VODAMIN/TPG/Pillnitz, 17. Oktober 2012

GW-Strömung GW-Strömung

1 Einführung






8

Vortragsgliederung




Tagebaubetrieb



9

Versuchsprogramm an Proben aus Bohrungen und Schürfen

• Körnungsanalyse zur generellen Charakteristik und Beschreibung der

Verwitterungszugänglichkeit der Proben

• Bestimmung der Hydrolytischen Acidität, als Maß für die Gesamtacidität des künftigen

Kippenmaterials

• Kennzeichnung der Abraum-Feststoffanalytik in Bezug auf Kohlenstoff/Schwefel-Gehalte (TIC,

TOC, Sgesamt, S550°C)

• Verwitterungsversuche der verschiedenen Abbraumeinheiten mit Messung von Hydrolytischer

Acidität, pH, ELF, Redox, Fe- + SO4-Austrag

• Pufferungsversuche an Mischproben aus den Hauptaciditätsträgern und Geschiebemergeln mit

der Analytik von Hydrolytischer Acidität, pH, ELF, Redox, Fe- + SO4-Austrag

GEOCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG DER LOCKERGESTEINE

Ermittlung des geogenen Potentials der Grundwasserversauerung in Folge von

Stoffumwandlungsprozessen in Kippmischböden und Ableitung technologischer

Gegenmaßnahmen in den Abbaufeldern Schleenhain und Peres des Tagebaues Vereinigtes

Schleenhain (08/2008 bis 12/2010)


10

Definition der Auswerteeinheiten - Bewertung Versauerungspotential


Bewer-

tung

0

++

0+

--

--

-0

-0

0


11

Ergebnisse der Untersuchungen - Empfehlungen


Technologische Möglichkeiten zur Minimierung der Auswirkungen von

Stoffumwandlungsprozessen

• Geogener Karbonatpuffer im Geschiebemergel: Dieser ist so gut wie möglich zu nutzen,

durch selektive Gewinnung im Baufeld Peres. Die gezielte Einmischung in die Kippsubstrate ist

dann über die technologische Fahrweise der Versturzseite zu realisieren.

• Expositionszeiten zur Atmosphäre: Für kritische Substrate (besonders liegender Teil GWL 2

und GWL 3) sind die Expositionszeiten so kurz wie möglich zu halten. Hier ist zu beachten, dass

für GWL 2 gerade nach 2 bis 4 Wochen ein deutlicher Anschub der Verwitterung erfolgt. Für

GWL 3 liegt dieser Anschubzeitpunkt etwas später bei 4 bis max. 8 Wochen. Dies ist in der

Technologiefahrweise so gut wie möglich zu berücksichtigen.

• Arbeitsebenen, lange offene liegende Bereiche: Gerade in Problemzonen (Liegendes GWL 2)

sollte möglichst auf langfristig offen liegende Arbeitsebenen verzichtet werden. Für Bereiche

wo dies nicht möglich ist, sind sauerstoffzehrende, temporäre Abdeckungen zu diskutieren und

untersuchen.


1 Einführung






12

Vortragsgliederung




Tagebaubetrieb




VERKIPPUNGSMANAGEMENT

Geräteeinsatz und Bandlaufschema

Massenverteiler

14

Verminderung der Auswirkungen von Stoffumsetzungsprozessen

• Verkippung von versauerungsempfindlichen Lockergesteinen im unteren Kippenbereich


Wsp. +130 m NHN

GWL 1

GWL 2

GWL 3

GWL 5

GWL 6

bQu

(40%bQu + 60%GWL2) + GWL 1

GWL 2/4 + bT

GWL 4/5 + bT

GWL 3 + bT

bQu

bT

bT

bT

bT

GWL 1

EH-Wasser

EH-Wasser

• gezielte Verkippung von versauerungsempfindlichen und säurepuffernden Lockergesteinen

in der Hochschüttung der oberen Kippe

• Kulturbodenschüttung aus gemischtbindigem Material zur Minderung der GW-Neubildung

• Nutzung der Alkalinität der Eisenhydroxidrückstände aus der GWRA zur Neutralisierung

versauerungsempfindlicher Lockergesteine

GWL 4

versauerungsempfindlich

säurepuffernd

weitestgehend neutral


• Zwischenbegrünung von Flächen längerer Standzeit zur Reduzierung der Grundwasser-

neubildung

1 Einführung






15

Vortragsgliederung




Tagebaubetrieb



MASSENSTROMVERFOLGUNG - KIPPENMODELLIERUNG

Lagerstättenmodell - Transportmodell - Kippenmodell


Erfassung der

Position des

Graborgans

durch GPS

Erfassung der

Position des

Abwurfpunktes

durch GPS


VERKIPPUNGSMANAGEMENT

Permanente Verfolgung des Verkippungsprozesses durch Scannertechnik

18

3D - Kippenmodell

KIPPENMODELLIERUNG


Obere Kippe Absetzer 1124

Qualitätsschnitt Versauerungspotential

1 Einführung






19

Vortragsgliederung




Tagebaubetrieb



20

Zusammenfassung und Ausblick

PRÄVENTIVE MAßNAHMEN DER MIBRAG

Grundwasser

• Die im Vorfeld des Tagebaues abgelagerten Lockergesteine des Deckgebirges

wurden hinsichtlich ihrer Versauerungsneigung und des Säurepuffervermögens

charakterisiert.

• Die Lockergesteine der Grundwasserleiter 2 (untere Folge) und 3 wurden in

diesem Zusammenhang als Schwerpunkt identifiziert. Dementsprechend sind

die Maßnahmen zur Minderung der Auswirkungen der Stoffumwandlungs-

prozesse auf diese Lockergesteine konzentriert.

• Die bindigen Quartärsubstrate weisen ein hohes Puffervermögen auf und sind

zur Kompensation des Versauerungspotentials geeignet.

• Aufgrund der Alkalinität der Eisenhydroxidrückstände der GWRA Schleenhain

können diese zur weiteren Reduzierung des Versauerungspotentials genutzt

werden.

• Nutzung der genannten Potentiale zur Minderung der Auswirkungen der Stoff-

umwandlungsprozesse durch gezielte Steuerung der Verkippung.


21

Zusammenfassung und Ausblick

PRÄVENTIVE MAßNAHMEN DER MIBRAG

Grundwasser

• Dokumentation des Kippenaufbaus mit Hilfe eines GPS-gestützten

Massenstromverfolgungssystems.

• Erfolgskontrolle durch Grundwasserüberwachung auf der Grundlage der

Vorgaben des Montanhydrologischen Monitorings der LMBV.

Ausblick

• Umsetzung der dargestellten Methodik für den Bereich des Tagebaues Profen

(Sachsen-Anhalt, Sachsen).

• Untersuchung weiterer Möglichkeiten zur Reduzierung der Auswirkungen der

Stoffumwandlungsprozesse (z.B. Mikrobiologie).

• Nutzung des Massenstromverfolgungssystems zum Aufbau eines Prognose-

werkzeugs zur Abschätzung der Entwicklung der Grundwasserqualität im

Kippensystem.


22

VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

GLÜCK AUF!

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