Integrales Monitoring für den Grubenwasseranstieg im Steinkohlenbergbau in Nordrhein-Westfalen

 

 

 

Infos zu Bodenbewegungen

 

- Ruhrgebiet, Höhenänderungen seit ca. 1900 -

    Kartenwerk bereitgestellt durch GEObasis.nrw

 

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Die dargestellten Kacheln visualisieren flächenhafte Höhendifferenzen zwischen einem ursprünglichen und dem aktuellen Höhenniveau. Die zugrundeliegenden Werte der beiden Zeitpunkte wurden mit grundverschiedenen Messverfahren ermittelt.

Das Ausgangsniveau basiert auf Höhenangaben (Höhenlinien) historischer Topographischer Karten (TK) der Preußischen Neuaufnahme (1891-1912) im Maßstab 1:25000. Aus den gescannten und georeferenzierten TKs wurden die Höhenlinien manuell digitalisiert und in ein Höhenraster überführt. Hierbei wirken sich mehrere Faktoren limitierend auf die jeweilige Genauigkeit aus:

Das aktuelle Niveau wurde aus dem digitalen Geländemodell (DGM) ermittelt. Die genauigkeitsbestimmenden Faktoren fallen hier wie folgt aus:

Aufgrund der hohen qualitativen Unterschiede der Ausgangsdaten ist nur mit einer begrenzten Genauigkeit der abgeleiteten Höhenänderung zu rechnen. Diesem Umstand wird in der Darstellung durch die Wahl von 250 Meter-Kacheln und weit gefasster Werteklassen Rechnung getragen. Bei der Nutzung der Kacheldarstellung ist folgendes zu beachten:

 

Herausgeber: Bezirksregierung Köln
D-50607 Köln, Geobasis NRW
Telefon: 0221/147-4994
Mail: geobasis@brk.nrw.de
Ausgabe: 2021

 

Einzelkartenblätter zum Download:

 

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- Prognose der Bodenhebungen im Rahmen des Grubenwasseranstiegs
   im Ruhrrevier
für den Bereich der Großprovinz Lohberg

    Kartenwerk bereitgestellt durch RAG AG

 

 

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Hintergrund

Nach endgültiger Beendigung des Steinkohlenbergbaus im Ruhrrevier in 2018 ist gemäß dem „Konzept zur langfristigen Optimierung der Grubenwasserhaltung der RAG Aktiengesellschaft für Nordrhein-Westfalen (RAG AG, 2014) eine Konzentration der Wasserhaltungsstandorte und damit verbunden ein Teilanstieg des Grubenwassers vorgesehen. Im Zusammenhang mit dem Anstieg des Grubenwassers ist erfahrungsgemäß auch mit dem Auftreten von Bodenhebungen zu rechnen.
Im Rahmen der zugehörigen Abschlussbetriebsplanverfahren wurden seitens der RAG AG Prognosen zu den insgesamt zu erwartenden Bodenhebungen sowie entsprechende Monitoringkonzepte vorgelegt. Als Grundlage für die Bewertung der im Rahmen des „Integralen Monitoring für den Grubenwasseranstieg im Steinkohlenbergbau in Nordrhein-Westfalen“ erhobenen Bodenbewegungsdaten wurden darüber hinaus Kartenunterlagen mit einer Darstellung von Prognosen für die räumliche und zeitliche Entwicklung der Bodenbewegungen innerhalb der Grubenwasseranstiegsbereiche in 5-Jahresschritten ab 2018 erarbeitet. 

 

Erläuterung zu Aufbau und Inhalten des Kartenwerks

Grundlage der Kartendarstellungen bildet das 3-dimensionale digitale Untergrundmodell der RAG AG, in dem alle vom Grubenwasseranstieg betroffenen Abbaufelder lagemäßig dargestellt und mit zugehörigen Höhenangaben versehen sind. Angaben zu Grubenwasserständen sowie der zeitlichen Entwicklung der Standwasserniveaus im Rahmen des Grubenwasseranstiegs in den verschiedenen Abbaubereichen wurden durch die RAG AG anhand des „Boxmodells“ prognostiziert.
Durch die Verschneidung dieser beiden Datensätze lässt sich darstellen, wann, wo und in welcher Höhe mit dem Einstau von Abbaufeldern im Verlauf des prognostizierten Grubenwasseranstiegs zu rechnen ist. Diese Informationen bilden die Grundlage für die Prognose der resultierenden Bodenhebungen.
Das vorliegende Kartenwerk zeigt am Beispiel der Großprovinz Lohberg die räumliche Verteilung der in den verschiedenen Stadien des Grubenwasseranstiegs eingestauten Abbaufelder. Ausgehend von einem als „Ist-Zustand“ definierten Ausgangszustand in 2018 - bei dem bereits im Rahmen früherer Teil-Grubenwasseranstiege weiträumig Grubenbaue mit Grubenwasser eingestaut wurden - werden die vom Grubenwasser sukzessive eingestauten Abbaufelder mit zugehörigen Angaben zur maximalen Einstauhöhe in 5-Jahresschritten (2018 bis 2023/2023 bis 2028) bis zum Erreichen des beantragten Anstiegsniveaus im Zeitraum 2030 bis 2033 in insgesamt fünf Kartenblättern dargestellt:

Die Kartenblätter zeigen im Einzelnen, wo und in welcher Höhe Abbaufelder bis zum betrachteten Zeitpunkt mit Grubenwasser eingestaut werden. Auf der Grundlage von langjährigen empirischen Erfahrungen aus anderen Grubenwasseranstiegsbereichen des Steinkohlenbergbaus in NRW lassen sich den Einstauhöhen der Abbaufelder Bodenhebungspotenziale zuordnen. Diese geben die Bodenhebungsbeträge an, die infolge des konkreten Einstaus der einzelnen Abbaufelder im unmittelbaren Bereich dieser Abbaufelder zu erwarten sind. 

Im Umfeld der dargestellten Abbaufelder ist jeweils mit einem „Hebungssaum“ zu rechnen, in dessen Bereich die Hebungen sukzessive ausklingen. Dieser „Hebungssaum“ ist aufgrund der Prognoseungenauigkeit bei den insgesamt geringen Bodenhebungsbeträgen nicht dargestellt. Tatsächlich werden aber im Rahmen des Bodenbewegungsmonitorings auch entsprechend geringere Bodenhebungen um die in den Kartenblättern dargestellten Abbaufelder herum festgestellt werden. Insgesamt führt dies zu einer großflächigen Vergleichmäßigung der Bodenbewegungen an der Tagesoberfläche. Diese Bodenhebungen können in den Randbereichen der Wasserprovinzen auch über die Grenzen der Wasserprovinzen hinausgehen. 
In Bereichen, in denen die Gesamteinstauhöhen von Abbaufeldern auf Beträge unter 300 m begrenzt sind, werden nach den bisherigen Erkenntnissen keine Bodenhebungen erwartet. Diese Abbaubereiche sind daher der Übersichtlichkeit halber in den Karten mit den Bodenhebungsprognosen (s. Anl. 3 bis Anl. 5) ausgeblendet.
In Bereichen, in denen das Grubenwasser die Grubenbaue vollständig auffüllt und der Druckspiegel über das Niveau der Deckgebirgsbasis ansteigt, muss auch mit einem Anstieg von Druckhöhen in dem basalen Deckgebirgsgrundwasserleiter (Cenoman/Turon-Schichten) gerechnet werden. Dies betrifft Bereiche des Grubenwasseranstiegs im nördlichen Randbereich der Großprovinz Lohberg; diese Bereiche sind durch eine blaue Schraffur gesondert gekennzeichnet. Dieser Druckanstieg in den basalen Deckgebirgsschichten bewirkt durch Dehnungsvorgänge in diesen Schichten zusätzliche Bodenhebungen an der Geländeoberfläche. 
Für die innerhalb der so gekennzeichneten Flächen gelegenen Abbaufelder ist ein zusätzliches Hebungspotenzial von maximal 3 cm zu berücksichtigen. Die Hebungssäume um die einzelnen Abbaufelder erreichen in diesen Bereichen eine vergleichsweise größere flächenhafte Ausdehnung. Auch innerhalb der so gekennzeichnet Flächen konzentrieren sich die Bodenhebungen aber auf die Abbaufelder.
In der Summe werden so für den zugelassenen bzw. geplanten Grubenwasseranstieg im Bereich der Großprovinz Lohberg maximale Bodenhebungen um 10 cm im Bereich Auguste-Victoria erwartet (Anl. 5).

Bearbeitet durch Ingenieurbüro Heitfed-Schetelig GmbH, Aachen.

 

Einzelkartenblätter zum Download:

 

 

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- Abbaubedingte Unstetigkeiten
   im Ruhrrevier
für den Bereich der Großprovinz Lohberg

    Kartenunterlage bereitgestellt durch RAG AG

 

 

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Hintergrund

Im Zuge des Steinkohlenabbaus im Ruhrrevier sind an der Geländeoberfläche flächenhafte Bodensenkungsbereiche entstanden. Lokal haben sich aufgrund spezieller Abbausituationen und Gebirgsverhältnisse auch Geländesprünge, sogenannte Unstetigkeiten, gebildet. Derartige Unstetigkeiten haben in bebauten Gebieten auch zu Schäden an der Bausubstanz geführt.

Im Rahmen der Abschlussbetriebsplanverfahren zum geplanten Grubenwasseranstieg wurde seitens der RAG AG betrachtet, ob an solchen Unstetigkeiten durch ungleichmäßige Bodenhebungen erneut Schäden an der Geländeoberfläche auftreten können. Die dazu vorgelegten Gutachten kommen grundsätzlich zu dem Schluss, dass bei dem geplanten Grubenwasseranstieg keine im Hinblick auf die Bebauung schadensrelevanten sprunghaften Bodenhebungsdifferenzen an abbaubedingten Unstetigkeiten zu besorgen sind.

Unstetigkeiten bilden darüber hinaus dauerhaft Schwächezonen im Untergrund, die auch zukünftig, z.B. bei einer Neubebauung von Flächen, zu berücksichtigen sind. 

Zur Verifizierung der Prognosen ist während des Grubenwasseranstiegs ein Monitoring der Unstetigkeiten vorgesehen (durch Begehungen in der Örtlichkeit); darüber hinaus werden repräsentative Unstetigkeiten durch ein geodätisches Monitoring überwacht. Grundlage hierfür bildet eine durch die RAG AG durchgeführte Bestandsaufnahme der im Grubenbild dokumentierten Unstetigkeiten.

 

Erläuterung zum Inhalt der Kartenunterlage

Grundlage der Kartendarstellungen bildet der bei der RAG AG dokumentierte Datensatz „Erdspalten“, „Bruchspalten“, „Abtreppungen“ und „Flexuren“ aus den Zeiten des aktiven Bergbaus der einzelnen Bergwerke (soweit vorhanden).

 

Bearbeitet durch Ingenieurbüro Heitfeld-Schetelig GmbH, Aachen.

 

Kartenblatt zum Download: