Projekt 00654/01

Ökologische und technisch-wirtschaftliche Untersuchung einer untertägigen Hartgesteinsgewinnung

Projektdurchführung

Technische Universität Clausthal Institut für Bergbaukunde und Bergwirtschaftslehre Abteilung für Auslandsbergbau und Bergbauplanung
Erzstr. 20
38678 Clausthal-Zellerfeld

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die übertägige Gewinnung von Hartgesteinsvorkommen greift naturgemäß in die Umwelt ein. Eine Verlagerung des Abbaus unter die Tagesoberfläche, d.h. ein untertägiger Abbau, bietet im Hinblick auf die Umweltauswirkungen eine Reihe von Vorteilen. Ziel des Projektes war die Untersuchung der technischen, wirtschaftlichen und umweltbezogenen Aspekte einer untertägigen Hartgesteinsgewinnung am Beispiel einer konkreten, geeigneten Lagerstätte. Es wurden Konzepte für Aufschluß, Abbau, Förderung und Infrastruktur erarbeitet. Es erfolgte eine Beurteilung der Auswirkungen auf die Umwelt. Eine Kostenrechnung wurde durchgeführt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs erfolgte die Auswertung von Fachliteratur sowie Betriebsbesichtigungen, um den derzeitigen Bedarf, die Verwendung und die Produktion von Hartgestein sowie den technische Stand der Hartgesteinsgewinnung zu dokumentieren. Um die technische Realisierbarkeit einer untertägigen Hartgesteinsgewinnung nachzuweisen, wurde die EDV-gestützte Planung eines Hartgesteinstiefbaus an einer geeigneten Lagerstätte, dem Harzburger Gabbro-Massiv, durchgeführt. Es wurden Laboruntersuchungen an Gesteinsproben vorgenommen, um gesteinsmechanische Kennwerte zu erhalten. Desweiteren wurden Felduntersuchungen im Steinbruch des Kooperationspartners zur Ermittlung von tektonischen Daten durchgeführt. Die Verfahren zur sicheren Dimensionierung von Gebirgsfesten und Abbauräumen wurden im Hinblick auf die Anwendbarkeit geprüft und angewendet. Die Wirtschaftlichkeit wurde untersucht, um abschätzen zu können, unter welchen Bedingungen ein untertägiger Abbau von Hartgesteinslagerstätten in Betracht kommt. Die Möglichkeiten einer Folgenutzung von Abbauhohlräumen wurden kurz betrachtet. Ausführlich wurden die Umweltwirkungen und die Umweltverträglichkeit einer untertägigen Gewinnung von Hartgestein untersucht. Hierbei wurden die Wirkungen auf die Umwelt eines solchen Abbaus während der einzelnen Projektphasen (Lagerstättensuche und -erkundung, Aufschluß- und Bauphase, Produktionsphase, Stillegungsphase und Nachbetriebsphase) sowie bei Störfällen betrachtet.


Ergebnisse und Diskussion

Für den Abbau massiger Hartgesteinsvorkommen kommen nur wenige Abbauverfahren in Betracht. Bruchbauverfahren sind durch erhebliche Bergschäden an der Tagesoberfläche gekennzeichnet. Eine Anwendung kommt nur in Bereichen in Betracht, wo dies im Hinblick auf die Tagesoberfläche möglich bzw. vertretbar ist. Ein Versatzbau ist wirtschaftlich bei den derzeitigen Verhältnissen nur gerechtfertigt, wenn der Versatzbetrieb weitgehend kostenneutral erfolgen kann. Unter den derzeitigen wirtschaftlichen Bedingungen ist der Abbau von Hartgesteinsvorkommen im Festenbau mit den geringsten technischen, wirtschaftlichen und umweltbezogenen Risiken verbunden. Für den Modellfall „Harzburger Gabbromassiv“ wurden, gestützt auf Labor- und Felduntersuchungen, Berechnungen mit der Finite-Element-Methode und einem empirischen Berechnungsverfahren durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daß die gewählten Kammer- und Festenabmessungen eine langfristige Standsicherheit des Grubengebäudes gewährleisten. Die Modellplanung zeigt ferner, daß ein leistungsfähiger, untertägiger Hartgesteinsabbau im Kammerfestenbau betrieben werden kann.Der Vorteil einer untertägigen Aufbereitung liegt im Fortfall der visuellen Beeinträchtigung des Landschaftsbildes und der Minimierung des Flächenbedarfs übertage. Ferner zeichnet sich die untertägige Aufbereitung durch die Vermeidung von Belastungen der übertägigen Umwelt aus. Die bei einer untertägigen Hartgesteinsgewinnung entstehenden Hohlräume können unterschiedlichen Folgenutzungen zugeführt werden. Pauschale Aussagen über die Eignung für bestimmte Nutzungszwecke können nicht getroffen werden, da die spezifische Situation immer einer Einzelfallbetrachtung bedarf. Grundlage für die Bewertung der Eignung der Hohlräume für einen bestimmten Nutzungszweck muß die Einzelfallanalyse der bergtechnischen, geologisch-hydrologischen und geographischen Gegebenheiten sowie der wirtschaftlichen Randbedingungen sein. Zur Bewertung der Umweltwirkungen sind die einzelnen Phasen eines Projektes zu untersuchen. Eine pauschale Quantifizierung der Wirkungen und Auswirkungen auf die Umwelt kann nicht erfolgen; dies ist nur im Einzelfall möglich. Es können jedoch aufgrund der in der Vergangenheit gemachten Erfahrungen und der Übertragung der Erkenntnisse grundsätzliche Einschätzungen getroffen werden. Die Suche und Erkundung von Hartgesteinslagerstätten ist mit nur kurzzeitigen geringfügigen Beeinträchtigungen der Umwelt verbunden, die keine größeren bzw. bleibenden Schäden hinterlassen. Während der Aufschluß- und Bauarbeiten für ein Hartgesteinsbergwerk können erhebliche Wirkungen auf die Umwelt eintreten. Dabei handelt es sich jedoch um vorübergehende Wirkungen, deren Auswirkungen in der Regel nicht bleibend sind. Durch entsprechende Planung und Betriebsführung können diese Wirkungen auf ein vertretbares Maß verringert werden. Bleibend, zumindest bis zur Stillegung, sind dagegen die Wirkungen, die von den Baulichkeiten und Anlagen selbst ausgehen. Bei einem Hartgesteinsbergwerk werden diese Wirkungen jedoch gering sein. Durch kompakte Bauweise und Farbgebung sowie durch (teilweise) Verlagerung der Anlagen nach unter Tage können die Wirkungen gering gehalten werden.Die Wirkungen bzw. Beeinträchtigungen der Umwelt während der Produktionsphase sind gering, da der Gewinnungs- und Förderbetrieb unter Tage abläuft. Abgesehen von einem Abbau in unmittelbarer Nähe von Bebauungen haben Sprengerschütterungen bei untertägiger Gewinnung im Regelfall keine negativen Wirkungen auf die Tagesoberfläche. Grubenberge bzw. nicht verwertbares Material können in ehemaligen Abbauräumen unter Tage deponiert werden; Aufbereitungsabgänge fallen, abgesehen von Stäuben, nicht an. Auch die Wasserhaltung ist nicht mit negativen Wirkungen auf die Umwelt verbunden. Die notwendigen infrastrukturellen und logistischen Maßnahmen für ein Hartgesteinsbergwerk sind verhältnismäßig gering im Vergleich zu anderen Industriebetrieben. Ein sachgerecht verwahrtes Hartgesteinsbergwerk stellt nach der Einstellung des Gewinnungsbetriebes kein Risiko für die Umwelt dar. Altlasten bleiben nicht zurück.Hinsichtlich von Störfällen kann gesagt werden, daß die Wahrscheinlichkeit von Ereignissen mit gravierenden Auswirkungen (z. B. Explosionen) außerordentlich gering ist. Als bergbauspezifisch sind gebirgsmechanische Störfälle anzusehen. Bei einem Kammerfestenbau ist davon auszugehen, daß die Festen und Abbauräume so dimensioniert werden, daß Sicherheit gegen Versagen auch langfristig gegeben ist.


Fazit

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß ein untertägiger Abbau von Hartgestein bei Vorliegen entsprechender geologischer Voraussetzungen technisch grundsätzlich möglich ist und im Hinblick auf die minimale Umweltbeeinträchtigung wesentliche Vorteile aufweist. Die Wirtschaftlichkeit muß im konkreten Einzelfall untersucht werden.