Kalibergbau - Umweltlast und Chance:
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
<<Erich>> Schmidt
2001
|
| Schriftenreihe: | Initiativen zum Umweltschutz
25 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 192 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3503059687 |
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| adam_text | Titel: Kalibergbau - Umweltlast und Chance
Autor: Heiden, Stefanie
Jahr: 2001
Inhaltsverzeichnis
* urwuii ••••••••••••*••••••••••••••••*•••••¦•••••••••••**•••¦••••••••¦•••••¦¦•••••¦**••••••¦••**•***« j
Inhaltsverzeichnis.................................................................................. 9
Tabellenverzeichnis............................................................................... 15
Abbildungsverzeichnis.......................................................................... 17
I Einleitung und Zielstellung______________________ 19
II Entwicklung eines Verfahrens zur Rekultivierung
von Kalialthalden - Pilotprojekt Bleicherode________ 23
11.1 Projektkonzeption________.....................__________ 23
11.2 Vorstellung des Standorts............................___.______ 26
H.2.1 Geographie und Morphologie............................................. 26
11.2.2 Standortparameter und Lage zu relevanten Schutzgittern.. 27
11.2.3 Klima................................................................................... 28
n.2.4 Geologie.............................................................................. 30
11.2.4.1 Stratigraphie des Untergrunds............................................ 30
11.2.4.2 Tektonik.............................................................................. 30
n.2.4.3 Hydrographie...................................................................... 31
II.2.4.4 Hydrogeologie..................................................................... 31
II.2.5 Nutzungsgeschichte............................................................ 32
DJ Untersuchung des Haldenkörpers..............™.................. 33
Ü.3.1 Zustand und Auswirkungen der Rückstandshalde.............. 33
H.3.1.1 Arbeitsschritte und Methoden............................................. 33
II.3.1.2 Ergebnisse........................................................................... 34
11.3.1.2.1 Schichtenaufbau der Halde................................................. 34
11.3.1.2.2 Salzlösungsaustritte............................................................. 35
H.3.1.2.3 Vegetationskundliche Untersuchungen.............................. 36
II.3.2 Chemisch- physikalische Eigenschaften des Rückstands... 38
Inhaltsverzeichnis
11.3.2.1 Chemische Zusammensetzung des aufgehaldeten
Materials.............................................................................. 38
11.3.2.2 Chemische und mineralogische Untersuchungen
sowie Körnung des Althaldenbestands............................... 39
11.3.2.3 Druckfestigkeit.................................................................... 42
11.4 Klimabeobachtung.__...........—......__....____.__............. 43
11.4.1 Arbeitsschritte und Methodik der Klimamessung.............. 43
11.4.2 Ergebnisse des Vergleichs der automatischen
Klimamessstationen der drei Expositionen........................ 43
11.5 Vergleich unterschiedlicher Verfahren
zur Begrünung................................................................... 46
11.5.1 Methodische Grundlagen.................................................... 46
11.5.2 Versuche zur Direktbegrünung mit Grasansaaten.............. 48
ü.5.2.1 Gewächshausversuche........................................................ 48
II.5.2.1.1 Aufwuchsversuche.............................................................. 48
n.5.2.1.2 Gefaßversuche..................................................................... 49
n.5.2.1.3 Diskussion........................................................................... 50
H.5.2.2 Feldversuche....................................................................... 52
11.5.2.2.1 Überblick über die Versuchsanordnung............................. 52
11.5.2.2.2 Vegetationsentwicklung...................................................... 54
ü.5.2.2.3 Sickerwasserqualität und -reduzierung............................... 54
II.5.2.2.4 Diskussion........................................................................... 56
H.5J.2.5 Fazit..................................................................................... 58
11.5.3 Geotechnische Hilfsmittel und Bodenbilfsmittel
in der Direktbegrünung....................................................... 58
ü.5.3.1 Geotechnische Hilfsmittel................................................... 59
n.5.3.1.1 Materialien und Methoden.................................................. 59
H.5.3.1.2 Graseinsaat mit und ohne Jutematten................................. 60
11.5.3.1.3 Anspritzbegrünung mit und ohne Jutematten..................... 61
10
Inhaltsverzeichnis
II.5.3.1.4 Einarbeiten von Bodenverbesserern mit und ohne
Espenfasermatten................................................................ 62
11.5.3.2 Einarbeitung von Bodenhilfsmitteln................................... 64
11.5.3.3 Fazit..................................................................................... 67
11.5.4 Versuche zur geringmächtigen Überdeckung..................... 68
11.5.4.1 Versuche zur Begrünung..................................................... 68
H.5.4.1.1 Überblick über die Versuchsanordnung............................. 68
11.5.4.1.2 Vegetationsentwicklung...................................................... 71
11.5.4.1.3 Sickerwasserqualität und vorläufige Bilanzierung
der Sickerwässer unter den Ummantelungen..................... 72
11.5.4.1.4 Diskussion........................................................................... 74
11.5.4.1.5 Fazit..................................................................................... 76
11.5.4.2 Versuche mit Abdeckung und Bepflanzung....................... 77
11.5.4.2.1 Materialien und Methoden.................................................. 77
11.5.4.2.2 Diskussion........................................................................... 78
11.5.5 Versuche zur starkmächtigen Uberdeckung....................... 79
H.5.6 Versuche zur Begrünbarkeit mit Gehölzen......................... 81
11.5.6.1 Versuchsanordnung............................................................. 81
11.5.6.2 Gehölzpflanzungen und Einsaaten...................................... 82
11.5.6.3 Untersuchungsmethodik..................................................... 83
11.5.6.4 Ergebnisse........................................................................... 84
11.5.6.4.1 Gehölzmortalität................................................................. 84
11.5.6.4.2 Belaubungszustand............................................................. 84
H.5.6.4.3 Höhenzuwachs.................................................................... 86
H.5.6.4.4 Entwicklung der Bodenvegetation...................................... 87
H.5.6.5 Fazit..................................................................................... 89
II.6 Ökologische Auswirkungen und Beurteilung
der Maßnahmen..____.___..______..-----------...--------.. 92
II.6.1 Bodenmechanische Beurteilung der Versuchsflächen....... 92
11
Inhaltsverzeichnis
11.6.1.1 Methoden und Arbeitsschritte............................................. 92
ü.6.1.2 Schlussfolgerungen............................................................. 93
11.6.1.2.1 Anschüttungen.................................................................... 93
11.6.1.2.2 Überschüttungen................................................................. 94
ü.6.2 Lysimetermessungen........................................................... 96
ü.6.2.1 Arbeitsschritte und Methodik............................................. 96
11.6.2.2 Ergebnisse und Fazit........................................................... 99
11.7 Umfeld Grundwasser - Grundwasseruntersuchungen. 102
11.7.1 Grundwasserüberwachung.................................................. 102
11.7.2 Geoelektrische Messungen................................................. 103
11.8 Einfluss auf die Salzbelastung der Vorfluter________ 105
H.8.1 Problemstellung und Bearbeitungsmethodik...................... 105
11.8.2 Direkteintrag von Haldenlösungen in Wipper und Bode... 107
11.8.3 Anwendung der Leitfähigkeitsmessung zur
Konzentrationsbestimmung in Fließgewässern.................. 108
11.8.4 Schlussfolgerungen für die Salzlaststeuerung.................... 109
11.8.5 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen....................... 110
11.9 Zusammenfassende Diskussion und Fazit___.........—.. 111
III Sanierung der Bergschadenssituation an der
Südwestflanke des Staßfurter Sattels_______________ 115
IH.l Konzeption des Projekts.............................__.................. 115
III.2 Vorstellung des Standorts_______________________ 117
IIIJ Verfahrensentwicklung und Durchführung des
großtechnischen Versuchs......__..............__.................. 124
III.3.1 Stoff-ZVerfahrensentwicklung im kleintechnischen
Maßstab............................................................................... 124
m.3.1.1 Bindemittel im System MgO(CaO MgCl2-H20................ 124
111.3.1.2 Eingesetzte Stoffe und Untersuchungsmethodik................ 125
111.3.1.3 Entwicklung eines betonähnlichen, MgCl2-resistenten
Mörtelsystems..................................................................... 126
12
Inhaltsverzeichnis
HI.3.1.4 Gelsysteme für salinare Anwendungen.............................. 128
111.3.1.4.1 Untersuchungsprogramm.................................................... 128
111.3.1.4.2 Ergebnisse........................................................................... 129
III.3.1.5 Rheologische Untersuchungen der Stoffsysteme............... 132
111.3.1.5.1 Gele - Begriffsbestimmung und rheologische
Charakterisierung................................................................ 132
111.3.1.5.2 Versuchsergebnisse............................................................. 133
IH.3.1.6 Verfahrensentwicklung im Technikumsmaßstab............... 135
111.3.1.6.1 Voruntersuchungen zum Einbringen von
Versatzstoffen und Gelen in soleerfüllte Hohlräume
mit Dichteschichtung.......................................................... 135
111.3.1.6.2 Untersuchungen an einem 6-m-Glasmodell....................... 136
III.3.1.7 Untersuchungen zum Langzeitverhalten............................ 137
111.3.1.7.1 Phasenbestand der Stoffsysteme......................................... 137
111.3.1.7.2 Reaktionen zwischen Gelkörpern, Wirtsgestein
und salinaren Lösungen...................................................... 141
111.3.2 Großtechnischer in-situ-Versuch zur Stabilisierung
und Abdichtung lösungserfullter Hohlräume im
Bergschadensgebiet Staßfurt............................................... 145
111.3.2.1 Vorbereitung des in-situ-Versuchs..................................... 145
111.3.2.2 Schaffung der technologischen Versuchsvoraussetzungen
an den Schächten Friedrichshall I und II und
Verwahrungsarbeiten in den einzelnen Teufenabschnitten 146
111.3.2.3 Mischanlage........................................................................ 149
HI.3.2.4 Einbringen der Funktionssäulen in die Schachtröhre......... 150
111.3.3 Stoffparameter der Einbausäulen........................................ 154
111.3.4 Beschreibung des erreichten Verwahrungszustands........... 157
III.4 Geohydraulische und geomechanische Bewertung
der Einbausäule...........-..............«»—...•.•....•••..———•—.... 162
m.5 Anwendungsmöglichkeiten der
Untersuchungsergebnisse..................™............................ 164
13
Inhaltsverzeichnis j
i
HI.5.1 Sanierungsmaßnahmen im Bergschadensgebiet
an der Südwestflanke des Staßfurter Sattels....................... 164
111.5.1.1 Senkungsgebiet Großer Markt, Kottenstraße,
Marktgasse, Steinstraße...................................................... 167
111.5.1.2 Senkungsgebiet Bernburger Straße / Bahnübergang,
Gollnowstraße, Zillestraße.................................................. 168
m.5.2 Weitere Einsatzfelder der erprobten i
Untergrundstabilisierung.................................................... 170 ]
TV Zusammenfassung...............................................________ 172 i
V Literaturverzeichnis......................................................... 176 J
Verzeichnis der Herausgeber und an den Projekten beteiligten
Mitarbeiter......................................................................... 191
14
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Mächtigkeit der Lockerschicht der Versuchsflächen in
Abhängigkeit von der Lagerungsdauer............................... 34
Tab. 2: Fassungsgrad der Haldenlösungsfassung........................... 35
Tab. 3: Hauptbestandteile der aufgehaldeten Materialien ............. 39
Tab. 4: Vergleich der Niederschlagsmengen der einzelnen
Stationen.............................................................................. 44
Tab. 5: Versuchsanstellungen und die Behandlung auf den
Teilflächen (Varianten)....................................................... 53
Tab. 6: Versuchsanordnung Jutematten.......................................... 60
Tab. 7: Versuchsanordnung Espenfasermatten............................... 62
Tab. 8: Nährstoffgehalte der Begrünungsschicht
im April 1995..................................................................... 63
Tab. 9: Korngrößenverteilung der Begrünungsschicht
im April 1995...................................................................... 63
Tab. 10: Versuchsaufbau Bodenhilfsmittel....................................... 65
% Tab. 11: Versuchsanstellungen, Standort und Untersuchungs-
umfang zur Ummantelung mit geringen Schichtstärken.... 70
Tab. 12: Versuchsflächenbeschreibung............................................ 81
Tab. 13: Zuordnung von Flächen und Verfahren.............................. 81
Tab. 14: Kriterien zur Einstufung des Belaubungszustandes........... 83
Tab. 15: Deckungsgrad und Zusammensetzung der Krautschicht
im Juli 1996......................................................................... 88
Tab. 16: Stickstoff-Gehalte in den Lysimetern................................. 101
Tab. 17: Aufbau der Schachtröhren.................................................. 118
Tab. 18: Durchmesser der Schachtröhre bei
verschiedenen Teufen......................................................... 119
Tab. 19: Spiegelstände in den Schachtröhren................................... 119
Tab. 20: Kennwerte ausgewählter Mischungen................................ 127
15
Tabellenverzeichnis
Tab. 21: Einaxiale Druckfestigkeit und E-Modul von
Magnesiazementen mit Zuschlagstoffen.....................,...... 127
Tab. 22: Bauphysikalische Kennwerte der eingebauten
Funktionssäulen.................................................................. 155
Tab. 22: Bauphysikalische Kennwerte der eingebauten
(Fortsetzung) Funktionssäulen.................................................................. 156
Tab. 23: Erreichter Verwahrungszustand nach Einbau der
Funktionssäulen.................................................................. 158
16
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Rückstandshalde Bleicherode............................................. 26
Abb. 2: Übersicht über den Untersuchungsraum............................. 27
Abb. 3: Lageplan der Rückstandshalde Bleicherode....................... 28
Abb. 4: Gegenüberstellung der Niederschläge der
DWD-Station Leinefelde und dem Plateau
der Halde Bleicherode 04/94 bis 12/96.............................. 29
Abb. 5: Entstehung der Lockerschicht............................................. 34
Abb. 6: Korngrößenverteüungsdiagramm....................................... 41
Abb. 7: Niederschlagsverläufe der drei Wetterstationen................. 44
Abb. 8: Die mittleren monatlichen Windgeschwindigkeiten
der drei Wetterstationen...................................................... 45
Abb. 9: Die berechnete monatliche klimatische Wasserbilanz
für die drei Messstationen auf der Halde Bleicherode....... 45
Abb. 10: Aufbau der Lysimeter und Versuchsfelder
auf dem Nordplateau........................................................... 53
Abb. 11: Südosthang, Begrünung mit Substrat ................................ 67
Abb. 12: Aufbau der Lysimeter und Versuchsfelder
auf dem Südostplateau........................................................ 70
Abb. 13: Schematische Darstellung der Versuchsflächen
der TU Clausthal................................................................. 77
Abb. 14: Anschüttungskonzept Westböschung................................. 80
Abb. 15: Belaubungszustand aller Gehölzarten auf Nullfläche 2..... 85
Abb. 16: Belaubungszustand aller Gehölzarten auf den
übererdeten Flächen 4b-e.................................................... 85
Abb. 17: Beschüttung der Lysimeter................................................. 97
Abb. 18: Versickerung in den Lysimetern......................................... 99
Abb. 19: Bewertung Chlorid-Konzentration im Bereich der
Profile nach geoelektrischer Indikation.............................. 104
Abb.20: Abhängigkeit der Chlorid-Konzentration am Pegel
Bode oberhalb Bleicherode von der Leitfähigkeit.............. 109
Abb.21: Kalisalzabbau am Staßfurter Sattel..................................... 117
17
Abbildungsverzeichnis
Abb.22: Funktionssäulen und chemische Beschaffenheit
der Salzlösungssäule........................................................... 123
Abb. 23: Drehmomentverlauf im Viskomat in Abhängigkeit
vom Bindemittelanteil........................................................ 134
Abb. 24: Prinzipien der Soleentnahme und des Gelein-
bringens in Dichteschichtungen von Hohlräumen.............. 135
Abb. 25: Säulenaufbau der Teilverfüllung........................................ 137
Abb. 26: REM-Aumahme des Stoffsystems aus 95 Ma.% Q-
Lösung und 5 Ma.% Dolomitkalkhydrat,
Vergrößerung 8000-fach..................................................... 139
Abb. 27 Thermische Analyse, Feststoffphase aus dem
System MgO/MgCl2-Lösung (5%iger Bindemittelanteil).. 140
Abb. 28: Schematische Darstellung der Wechselwirkung
zwischen Gelkörper und gesättigter NaCl-Lösung............. 142
Abb. 29: Löslichkeitsuntersuchungen, Start der Versuche................ 143
Abb. 30: Löslichkeitsuntersuchungen,Versuche nach 1 Monat........ 144
Abb. 31: Löslichkeitsuntersuchungen,Versuche nach 12 Monaten.. 144
Abb. 32: Ein mit Gelkörper geschützter Carnallititblock ist
seit 2 Jahren nahezu unverändert (Überwachung mittels
Leitfähigkeitsmessung)....................................................... 145
Abb 33: Schachtkopf Friedrichshall II, Einbau der Baustoffleitung 148
Abb. 34: Suspensionsmischanlage..................................................... 150
Abb. 35: Darstellung des realisierten Funktionssäulenaufbaus......... 152
Abb 36/1: Senkungsgeschehen und übertägige Zerrspaltenbildung
im Stadtzentrum von Staßfurt............................................. 166
Abb. 36/2: Senkungsgeschehen und latentes Bruchgebiet im
Stadtzentrum von Staßfurt.................................................. 166
Abb. 37: Entwicklung der Untergrundsituation im
Senkungsgebiet Großer Markt, Kottenstraße,
Marktgasse, Steinstraße...................................................... 168
Abb. 38: Entwicklung der Untergrundsituation im Senkungs-
gebiet Bernburger Straße / Bahnübergang, Gollnow-
straße, Zillestraße................................................................ 170
18
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