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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
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Vortragsgliederung
STRATEGIEN IM LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB
Fachveranstaltung VODAMIN/TPG/Pillnitz, 17. Oktober 2012
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
Fachveranstaltung VODAMIN/TPG/Pillnitz, 17. Oktober 2012
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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. €
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
4
Vortragsgliederung
STRATEGIEN IM LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB
Fachveranstaltung VODAMIN/TPG/Pillnitz, 17. Oktober 2012
Abbaustrategien und Ablagerungstechnologien im laufenden
Tagebaubetrieb
unter dem Gesichtspunkt der Verminderung der Auswirkungen von
Stoffumsetzungsprozessen in den Mischbodenkippen
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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
Wasserspiegel (mNN) 133
Fläche (km²) 8,40
Volumen (Mio. m³) 350,50
größte Tiefe (m) 63,00
Restsee Peres
Wasserspiegel (mNN) 120
Fläche (km²) 6,99
Volumen (Mio. m³) 141,50
größte Tiefe (m) 42,00
Neukieritzscher See
Wasserspiegel (mNN) 130
Fläche (km²) 0,25
Volumen (Mio. m³) 1,50
größte Tiefe (m) 10,00
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Grundwasserströmungsverhältnisse nach Abschluss des GW-Wiederanstiegs
TAGEBAU VEREINIGTES SCHLEENHAIN
+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
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Kippenaufbau
TAGEBAU VEREINIGTES SCHLEENHAIN
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
2 Abraumkippen im Grundwasserkörper
3 Geochemische Charakterisierung der Lockergesteine im Tagebauvorfeld
4 Verkippungsmanagement
5 Kippenmodellierung
6 Zusammenfassung und Ausblick
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Vortragsgliederung
STRATEGIEN IM LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB
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Abbaustrategien und Ablagerungstechnologien im laufenden
Tagebaubetrieb
unter dem Gesichtspunkt der Verminderung der Auswirkungen von
Stoffumsetzungsprozessen in den Mischbodenkippen
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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)
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Definition der Auswerteeinheiten - Bewertung Versauerungspotential
GEOCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG DER LOCKERGESTEINE
Bewer-
tung
0
++
0+
--
--
-0
-0
0
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Ergebnisse der Untersuchungen - Empfehlungen
GEOCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG DER LOCKERGESTEINE
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.
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1 Einführung
2 Abraumkippen im Grundwasserkörper
3 Geochemische Charakterisierung der Lockergesteine im Tagebauvorfeld
4 Verkippungsmanagement
5 Kippenmodellierung
6 Zusammenfassung und Ausblick
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Vortragsgliederung
STRATEGIEN IM LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB
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unter dem Gesichtspunkt der Verminderung der Auswirkungen von
Stoffumsetzungsprozessen in den Mischbodenkippen
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VERKIPPUNGSMANAGEMENT
Geräteeinsatz und Bandlaufschema
Massenverteiler
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Verminderung der Auswirkungen von Stoffumsetzungsprozessen
• Verkippung von versauerungsempfindlichen Lockergesteinen im unteren Kippenbereich
TAGEBAU VEREINIGTES SCHLEENHAIN
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
14 Fachveranstaltung VODAMIN/TPG/Pillnitz, 17. Oktober 2012
• Zwischenbegrünung von Flächen längerer Standzeit zur Reduzierung der Grundwasser-
neubildung
1 Einführung
2 Abraumkippen im Grundwasserkörper
3 Geochemische Charakterisierung der Lockergesteine im Tagebauvorfeld
4 Verkippungsmanagement
5 Kippenmodellierung
6 Zusammenfassung und Ausblick
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Vortragsgliederung
STRATEGIEN IM LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB
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Abbaustrategien und Ablagerungstechnologien im laufenden
Tagebaubetrieb
unter dem Gesichtspunkt der Verminderung der Auswirkungen von
Stoffumsetzungsprozessen in den Mischbodenkippen
MASSENSTROMVERFOLGUNG - KIPPENMODELLIERUNG
Lagerstättenmodell - Transportmodell - Kippenmodell
16 Fachveranstaltung VODAMIN/TPG/Pillnitz, 17. Oktober 2012
Erfassung der
Position des
Graborgans
durch GPS
Erfassung der
Position des
Abwurfpunktes
durch GPS
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VERKIPPUNGSMANAGEMENT
Permanente Verfolgung des Verkippungsprozesses durch Scannertechnik
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3D - Kippenmodell
KIPPENMODELLIERUNG
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Obere Kippe Absetzer 1124
Qualitätsschnitt Versauerungspotential
1 Einführung
2 Abraumkippen im Grundwasserkörper
3 Geochemische Charakterisierung der Lockergesteine im Tagebauvorfeld
4 Verkippungsmanagement
5 Kippenmodellierung
6 Zusammenfassung und Ausblick
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Vortragsgliederung
STRATEGIEN IM LAUFENDEN TAGEBAUBETRIEB
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Abbaustrategien und Ablagerungstechnologien im laufenden
Tagebaubetrieb
unter dem Gesichtspunkt der Verminderung der Auswirkungen von
Stoffumsetzungsprozessen in den Mischbodenkippen
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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.
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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.
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VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
GLÜCK AUF!
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