Vom Grundwasser zum Grubenwasser | PDF-Datei

Einführung, Historisches

In der Einführung sollen den Hörern die grundlegenden geochemischen Mechanismen dargelegt werden, die in Bergwerken ablaufen und zur Kontaminierung von Grundwasser führen. Zuhörer mit hydrogeologischer als auch mit montanistischer Ausbildung sollen nach dem ersten Vorlesungsteil einen gemeinsamen „montanhydrogeologischen“ Sprach­schatz aufweisen. An Beispielen wird gezeigt, welche Auswirkungen der Bergbau auf die Hydrologie und das ökologische Umfeld hat und mit welchen Methoden die Auswirkun­gen beseitigt oder eingegrenzt werden können.

Bergbaumethoden, Begriffe

Hydrogeologen sind oftmals nicht ausreichend mit den Begriffen des Bergbaues vertraut. Auch die Verhältnisse untertage, gerade bei historischen Bergwerken mit sauren Gru­benwässern („Acid Mine Drainage“), sind nicht jedem Hydrogeologen bekannt. Diese Lücke soll in diesem Teil der Vorlesung geschlossen werden, indem wichtige Begriffe aus dem Bergbau dargestellt und erläutert werden.

Wasserzuflüsse im Bergbau

Innerhalb eines Bergwerks kommt es sowohl räumlich als auch zeitlich zu unterschiedli­chen Wasserzuflüssen und mitunter stark schwankenden Zuflussmengen. An ausgewähl­ten Beispielen werden Gründe für Wasserzuflüsse erläutert und gegebenenfalls Maßnah­men dargestellt, um schadhafte Wasserzuflüsse zu verringern oder zu vermeiden.

Entwässerungsmaßnahmen

Um ein Bergwerk lang- und mittelfristig betreiben zu können, ist der Grubenhohlraum trocken zu halten. Die wichtigsten Pumpentypen und deren Leistungen werden erläutert und in Abhängigkeit von der Art des Bergwerks (Tagebau, Tiefbau) wird dargelegt, wel­che Entwässerungsmaßnahmen nötig sind. Auf die Anlage von Entwässerungsbrunnen und auf die Vor- und Nachteile bestimmter Maßnahmen wird eingegangen.

Grubenflutung

Nach Abschluss einer Bergbaumaßnahme wird der offene Grubenraum in der Regel ge­flutet. Dazu sind Kenntnisse über das hydrogeologische Umfeld nötig, aus denen heraus die Grubenflutung überschlägig berechnet wird. Verschiedene Methoden und Beispiele für Grubenflutungen werden vorgestellt und deren Vor- und Nachteile erörtert.

Geochemie

Grundlegende Voraussetzung für ein Verständnis der Prozesse, die in einem Bergwerk während und nach dem Betrieb ablaufen, sind die geochemischen Reaktionen, die stattfinden. Anhand der Wechselwirkungen zwischen Gestein, Sauerstoff und Grubenwasser wird erläutertet, welche Sekundärminerale sich bilden. Auf die Ab­läufe der Disulfidoxidation wird eingegangen und die Entstehung von sauren Gruben­wässern sowie deren Vermeidung wird eingegangen.

Flutungsvorhersage

Um eine optimale Reinigungsstrategie zu entwickeln ist es nötig, den zeitlichen und räumlichen Ablauf einer Bergwerksflutung zu prognostizieren. Dazu werden den Hörern die wichtigsten Modelle präsentiert, mit denen solche Vorhersagen durchgeführt werden können. Ausgewählte Beispiele sollen die Ergebnisse solcher Prognosen erläutern.

Methoden zur Wasserreinigung

Grundlegende Prozesse der konventionelle Wasserreinigung sowie alternative („passive“) Wasserreinigungen sollen erläutert werden. Aus jeder der beiden Gruppen werden die heute am meisten genutzten Reinigungsmethoden dargelegt und anhand von Beispielen gezeigt, welche Mechanismen in Grubenwasserreinigungsanlagen ablaufen