Lösungsdruck von unten Leitgefahr Null
(konservativ)
Null
(konservativ) Leitgefahr
Lösungsdruck von oben Null
(konservativ) Leitgefahr x Null (konservativ) aus der Nutzung des Bauwerkes
Korrosion der
Verfüllsäule x x x x
Gebirgsdruck x x x x
Bemessungslast für
Erdbeben akzeptierbares Restrisiko
aus der natürlichen Umgebung des Bauwerkes
Lösungsprozesse
im Gebirge x x x x
Eigengewicht des
Schachtverschlusses - x Leitgefahr x
Temperaturänderungen Bedeutend im Hinblick auf Belastungen Quelldruck/Schwinden Bedeutend im Hinblick auf Belastungen
Entmischung durch abgeminderte Stoffeigenschaften zu berücksichtigen und durch geeignetes Qualitätsmanagement zu begrenzen
aus der konstruktiven Gestaltung des Bauwerkes
Unzulänglichkeiten in der Bauausführung
durch „abgeminderte“ Bauwerkseigenschaften (Bauteilwiderstand) zu berücksichtigen und durch geeignetes Qualitätsmanagement zu begrenzen
Klimatische
Verände-rungen zu übernehmendes Risiko
Tektonische Einflüsse zu übernehmendes Risiko
Begl eit g ef ahr en
nicht zu quanti- fizierende GefahrenHuman Intrusion zu übernehmendes Risiko
Abbildung 14 : Matrix der Gefährdungsbilder
5.2.4 Grundkonzept für die Planung der Schachtverschlussbauwerke des ERA Morsleben und Materialauswahl
Basierend auf der in Kapitel 5.2 erläuterten Vorgehensweise beim Sicherheitskonzept und unter Anwendung der in Kapitel 3.2 vorgestellten Normen und Richtlinien wurden Konstruk-tionsprinzipien erarbeitet, welche die erstellten Gefährdungsbilder/Szenarien für die Schachtverschlussbauwerke des ERA Morsleben abdecken. Hinsichtlich des anzustrebenden überdurchschnittlich hohen Sicherheitsniveaus der Schachtverschlussbauwerke wurden die speziellen Konstruktionsvarianten für den jeweiligen Schacht anhand eines auf die Randbe-dingungen des ERA Morsleben ausgerichteten Grundkonzeptes erstellt.
Das Grundkonzept für die Planung der Schachtverschlüsse des ERA Morsleben basiert auf den nachfolgenden Konstruktionsprinzipien:
- Für die Schachtverschlüsse wird eine Vollverfüllung vorgesehen.
- Es ist eine funktionale Trennung zwischen den einzelnen Schachtverschlusselementen (Dichtelemente und Elemente mit statischen Aufgaben), unter Berücksichtigung der standortspezifischen geologischen, bergbaulichen und geochemischen Verhältnisse an den Schächten Marie und Bartensleben sowie der aus dem Stilllegungskonzept ERA Morsleben resultierenden Randbedingungen, anzustreben.
- Da eine doppelseitige Belastung des Schachtverschlusses durch Fluide mit unter-schiedlichem Chemismus (Lösungsdruck von oben und von unten) auftreten kann, wird eine Trennung der Dichtungen in Dichtelemente gegen Lösungszutritte von oben und Dichtelemente gegen Lösungsaufstieg von unten vorgenommen.
- Die Dimensionierung der Dichtelemente erfolgt unter Berücksichtigung des Volumen-stroms durch den abgedichteten freien Querschnitt, durch die Kontaktzone zwischen Gebirge und Dichtelement sowie durch die stoßnahe, aufgelockerte Zone.
- Der Ausbau und die aufgelockerte Zone werden im Bereich der Dichtelemente be-raubt. Die zu raubenden Konturbereiche sind durch In-Situ-Messungen im Zuge der Bauausführung zu bestimmen.
- Die Füllsäule ist so zu gestalten, dass die Setzungsstabilität und in den Füllortberei-chen die Auslaufsicherheit gewährleistet ist. Für den aus dem Grubengebäude von
unten anstehenden Fluiddruck von maximal 6 MPa ist die Füllsäule gegen Auspressen und Hebungen auszulegen.
- Auf Grund des geforderten, hohen Sicherheitsniveaus der Schachtverschlüsse kommen zusätzliche sicherheitserhöhende Konstruktionsprinzipien wie Redundanz/Diversität und ein möglichst zeitlich anwachsendes Sicherheitsniveau zur Anwendung. Darüber hinaus kann im Bereich des Deckgebirges in Zwischenzonen (Zonen höherer Leitfä-higkeit) der Ausbau entfernt und ein geringpermeables, setzungsstabiles Verfüllgut eingebaut werden.
- In Tabelle 15 werden die zur Anwendung kommenden Konstruktionsprinzipien aufge-führt und jedem dieser Konstruktionsprinzipien die Aufgabe bzw. der Zweck, den es im Schachtverschlusssystem zu erfüllen hat, zugewiesen. Zu bemerken ist, dass sich unter Berücksichtigung der standortspezifischen geologischen, bergbaulichen und geochemischen Verhältnisse der Schächte sowie der aus dem Stilllegungskonzept des ERA Morsleben resultierenden Randbedingungen die grundsätzliche Trennung von Widerlager und Dichtelement im Einzelfall als nicht möglich erweisen kann. Um die-sem Umstand Rechnung zu tragen, werden aufbauend auf den Katalog der Konstruktionsprinzipien zwei unterschiedliche Grundkonzepte für die Schachtver-schlussbauwerke des ERA Morsleben abgeleitet.
Tabelle 15 : Katalog abgeleiteter Konstruktionsprinzipien
Konstruktionsprinzip Zweck
Schachtvollverfüllung Einhaltung TA Abfall, Richtlinie des OBA Clausthal-Zellerfeld
Trennung von Dichtelementen und Widerlagersäu-len, unter Berücksichtigung der standort-spezifischen geologischen, bergbaulichen und geo-chemischen Verhältnisse an den Schächten sowie der aus dem Stilllegungskonzept des ERA Morsle-ben resultierenden Randbedingungen
die funktionale Trennung ermöglicht die Op-timierung und erhöht die Sicherheit
Trennung der Dichtungen gegen Deckgebirgswässer
und aufsteigende Lösungen Gewährleistung einer hohen Sicherheit Dichtung gegen Deckgebirgswässer unterhalb des
letzten Deckgebirgszuflusses Wirksamkeit der Dichtung gegen Zuflüsse aus dem Deckgebirge
Dichtung oberhalb des letzten Lösungszutrittes und/oder Grubenbaus
Wirksamkeit der Dichtung gegen Fluiddruck aus dem Grubengebäude
Dimensionierung der Dichtelemente auf Volumen-strom durch abgedichteten freien Schachtquer-schnitt
Einhalten des zulässigen Volumenstroms Dimensionierung der Dichtelemente auf
Volumen-strom durch die Kontaktzone Gebirge-Dichtung Einhalten des zulässigen Volumenstroms Dimensionierung der Dichtelemente auf
Volumen-strom durch aufgelockerte, ausbruchsnahe Gebirgsbereiche
Einhalten des zulässigen Volumenstroms Rauben des Ausbaus im Dichtelementbereich Wirksamkeit der Dichtelemente
Rauben der aufgelockerten Zone im Dichtelement-bereich
Erhöhte Wirksamkeit der Dichtelemente durch Verminderung der hydraulischen Leitfähigkeit der aufgelockerten Zone
Setzungsstabilität und Füllortauslaufsicherheit Lagestabilität der Dichtelemente und somit Gebrauchstauglichkeit
Redundanz & Diversität hohe Sicherheit
- durch Vielzahl an Komponenten - durch verschiedenartige Komponenten mit zunehmender Nutzungszeit anwachsendes
Sicherheitsniveau hohe Sicherheit, sehr lange Nachbetriebsphase kein rechnerischer Ansatz einer Dichtwirkung im
Kaliflözbereich konservativer Ansatz
Rauben des Schachtausbaus über die gesamte Schachtteufe und Verfüllung im Deckgebirge (oberhalb Dichtelement DE 1) mit Materialien ge-ringer hydraulischer Leitfähigkeit in Abhängigkeit von den Gebirgseigenschaften
Minimierung des Volumenstroms
5.2.4.1 Grundkonzept A der Schachtverschlussbauwerke
Das in Abbildung 15 dargestellte Grundkonzept A berücksichtigt die Trennung zwischen Dichtelement und Widerlager.
letzter Süßwasser-zufluss
oberstes Füllort letzter Zufluss aus
dem Deckgebirge