TY - THES

T1 - Erfassung und Auswertung gebirgsmechanischer Daten aus dem Salzbergwerk Berchtesgaden

AU - Grossfurtner, Elisabeth

N1 - gesperrt bis 07-09-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Der Salzbergbau Berchtesgaden entwickelt sich zunehmend in die Teufe und befindet sich in der Phase der kritischen Beurteilung des längerfristigen Abbausystems für die tieferen Lagerstättenbereiche. Zum Zwecke einer optimalen Lagerstättenausnutzung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Standsicherheit wurde im Jahr 2003 eine dreidimensionale geomechanische FLAC-3D Modellrechnung des Grubengebäudes vom Ingenieurbüro Müller & Hereth erstellt. Diese bildete die Grundlage des betrieblichen Ansuchens um die Vergrößerung der Abbauhohlräume beim Bergamt Süd. Im Zuge des Genehmigungsverfahrens wurden von behördlicher Seite geomechanische in situ Messinstallationen zur Überwachung der Abbauhohlräume im Bergwerk vorgeschrieben. Diese Messungen sollen zur Validierung der vorhandenen gebirgsmechanischen FLAC-3D Modellrechnung herangezogen werden und als Grundlage für die Abbauplanung in den tieferen Abbaubereichen dienen. Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der systematischen Erfassung und Auswertung gebirgsmechanisch relevanter Informationen (u.a. historische Berichte von Verbrüchen in alten Sinkwerken, Ergebnisse von Langzeit-Nivellement-Beobachtungen sowie Extensometer- und Gebirgsdrucksmessungen), mit dem Ziel, die von Müller & Hereth verwendeten Eingangsparameter für die geomechanische Modellrechnung zu beurteilen und die Ergebnisse auf Plausibilität zu überprüfen. Aus historischen Aufzeichnungen über bergmännische Verformungsbeobachtungen (Auftreten von Abschalungen, das Öffnen und Schließen von Klüften etc.) können keine Rückschlüsse über die in situ Spannungssituation gezogen werden. Bruchvorgänge in Werkern sind auf das Annähern des Hohlraums an das ausgelaugte Haselgebirge oder Einlagerungen aus Sandstein bzw. Anhydrit zurückzuführen (Kellerbauer, 1996). Die Auswertung von Langzeit-Nivellement-Daten in einem alten Einschlagwerk auf einer höher gelegenen Sohle, wo schon seit Jahrzehnten keine Abbautätigkeiten mehr stattfinden, ergibt eine maximale Firstsetzung von 80 mm innerhalb von 25 Jahren im Bereich des nordöstlichen Ulms. Auf Grund der geringen Überlagerungshöhe und der historischen Kavernengeometrie ist jedoch keine direkte Vergleichbarkeit zu modernen Bohrspülwerkern im Hinblick auf das Gebirgsverhalten gegeben. Stangenextensometer sowie Bohrlochgeber zur Ermittlung der herrschenden Gebirgsdrücke wurden im Jahr 1997 in der Strecke oberhalb des Bohrspülwerks 13 auf der aktuellen Abbausohle installiert, um das Verhalten des Gebirges während des Aussolungsvorganges und bei der Vergrößerung der Himmelsfläche von 3.500m2 auf 4.200m2 zu dokumentieren. Die Extensometerköpfe dienten zusätzlich als Zwischenpunkte bei der Durchführung eines jährlichen Nivellements. An Hand der Auswertung der Extensometerdaten ist die Ableitung einer Kriechrate im Haselgebirge nicht möglich, da bei den Messergebnissen nicht zwischen reinen Kriecherscheinungen und spannungsinduzierten Verformungen (Konvergenz) unterschieden werden kann. Hierzu liegen auch keine Daten von Labor-Experimenten vor. Auf Grund der fehlenden Informationen über die in situ Spannungssituation und die Kriechrate ist eine Beurteilung der von Müller & Hereth verwendeten Eingangsparameter für die geomechanische Modellrechnung nicht möglich. Dennoch lässt sich an Hand der Messdaten aus Bohrspülwerk 13 feststellen, dass eine Ausweitung der Kavernen von 3.500m2 auf 4.200m2 ohne Auftreten von Stabilitätsproblemen möglich ist. Es kommt zu keiner Ausbildung einer Auflockerungszone und nur sehr geringen Gebirgsbewegungen (im Bereich einiger mm/Jahr) um die Kaverne.

AB - Der Salzbergbau Berchtesgaden entwickelt sich zunehmend in die Teufe und befindet sich in der Phase der kritischen Beurteilung des längerfristigen Abbausystems für die tieferen Lagerstättenbereiche. Zum Zwecke einer optimalen Lagerstättenausnutzung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Standsicherheit wurde im Jahr 2003 eine dreidimensionale geomechanische FLAC-3D Modellrechnung des Grubengebäudes vom Ingenieurbüro Müller & Hereth erstellt. Diese bildete die Grundlage des betrieblichen Ansuchens um die Vergrößerung der Abbauhohlräume beim Bergamt Süd. Im Zuge des Genehmigungsverfahrens wurden von behördlicher Seite geomechanische in situ Messinstallationen zur Überwachung der Abbauhohlräume im Bergwerk vorgeschrieben. Diese Messungen sollen zur Validierung der vorhandenen gebirgsmechanischen FLAC-3D Modellrechnung herangezogen werden und als Grundlage für die Abbauplanung in den tieferen Abbaubereichen dienen. Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der systematischen Erfassung und Auswertung gebirgsmechanisch relevanter Informationen (u.a. historische Berichte von Verbrüchen in alten Sinkwerken, Ergebnisse von Langzeit-Nivellement-Beobachtungen sowie Extensometer- und Gebirgsdrucksmessungen), mit dem Ziel, die von Müller & Hereth verwendeten Eingangsparameter für die geomechanische Modellrechnung zu beurteilen und die Ergebnisse auf Plausibilität zu überprüfen. Aus historischen Aufzeichnungen über bergmännische Verformungsbeobachtungen (Auftreten von Abschalungen, das Öffnen und Schließen von Klüften etc.) können keine Rückschlüsse über die in situ Spannungssituation gezogen werden. Bruchvorgänge in Werkern sind auf das Annähern des Hohlraums an das ausgelaugte Haselgebirge oder Einlagerungen aus Sandstein bzw. Anhydrit zurückzuführen (Kellerbauer, 1996). Die Auswertung von Langzeit-Nivellement-Daten in einem alten Einschlagwerk auf einer höher gelegenen Sohle, wo schon seit Jahrzehnten keine Abbautätigkeiten mehr stattfinden, ergibt eine maximale Firstsetzung von 80 mm innerhalb von 25 Jahren im Bereich des nordöstlichen Ulms. Auf Grund der geringen Überlagerungshöhe und der historischen Kavernengeometrie ist jedoch keine direkte Vergleichbarkeit zu modernen Bohrspülwerkern im Hinblick auf das Gebirgsverhalten gegeben. Stangenextensometer sowie Bohrlochgeber zur Ermittlung der herrschenden Gebirgsdrücke wurden im Jahr 1997 in der Strecke oberhalb des Bohrspülwerks 13 auf der aktuellen Abbausohle installiert, um das Verhalten des Gebirges während des Aussolungsvorganges und bei der Vergrößerung der Himmelsfläche von 3.500m2 auf 4.200m2 zu dokumentieren. Die Extensometerköpfe dienten zusätzlich als Zwischenpunkte bei der Durchführung eines jährlichen Nivellements. An Hand der Auswertung der Extensometerdaten ist die Ableitung einer Kriechrate im Haselgebirge nicht möglich, da bei den Messergebnissen nicht zwischen reinen Kriecherscheinungen und spannungsinduzierten Verformungen (Konvergenz) unterschieden werden kann. Hierzu liegen auch keine Daten von Labor-Experimenten vor. Auf Grund der fehlenden Informationen über die in situ Spannungssituation und die Kriechrate ist eine Beurteilung der von Müller & Hereth verwendeten Eingangsparameter für die geomechanische Modellrechnung nicht möglich. Dennoch lässt sich an Hand der Messdaten aus Bohrspülwerk 13 feststellen, dass eine Ausweitung der Kavernen von 3.500m2 auf 4.200m2 ohne Auftreten von Stabilitätsproblemen möglich ist. Es kommt zu keiner Ausbildung einer Auflockerungszone und nur sehr geringen Gebirgsbewegungen (im Bereich einiger mm/Jahr) um die Kaverne.

KW - Alpine salt mining

KW - rock mechanics

KW - creep behaviour of salt rock

KW - bore hole cells

KW - extensometer measurements

KW - cavern stability

KW - Salzbergbau

KW - Lösungsbergbau

KW - Gebirgsmechanik

KW - Sinkwerk

KW - Bohrlochgeber

KW - Extensometermessungen

KW - Kriechen im Salzgebirge

KW - Kavernenstabilität

M3 - Masterarbeit

ER -