Verbesserung der Lagerstättenprojektion im Ruhrrevier –
ein Projekt für das Risikomanagement Altbergbau

Unter einer Wohnsiedlung in Bochum-Höntrop ereignete sich am 2. Januar 2000 ein 15 Meter tiefer Tagesbruch. Darin versanken Garagen und Autos. Risse in anliegenden Häusern machten diese zum Teil unbewohnbar. Weniger dramatische Auswirkungen hatten Hohlräume unter den Gleisen am Essener Hauptbahnhof im Jahr 2013. Allerdings sorgten sie für mehrwöchige massive Behinderungen des Bahnverkehrs. Etwa 90 Tagesbrüche ereignen sich jährlich im Ruhrgebiet. Meist führen sie nur zu kleinen Löchern oder Senkungen und Setzungen. Ereignisse mit gravierenden Folgen sind jedoch nicht auszuschließen.

Das Gefahrenpotenzial geht auf mehr als 20 000 unbekannte Schächte und Stollen nahe der Erdoberfläche zurück. Sie sind eine unsichtbare Hinterlassenschaft des jahrhundertelangen Steinkohleabbaus im Ruhrgebiet. Um die durch diese Hohlräume gefährdeten Bereiche besser identifizieren und bewerten zu können, führen die Bergbehörde NRW (Bezirksregierung Arnsberg, Abteilung 6 Bergbau und Energie) und der GD NRW seit 2020 das Projekt Verbesserung der Lagerstättenprojektion im Ruhrrevier, kurz VerLaPro, durch. Geologische und bergbauliche Daten und Erkenntnisse sind die Grundlage, das Risikomanagement für den bruchauslösenden Altbergbau zu verbessern und so Schäden an Personen und Sachgütern vorzubeugen.

Bergbaubedingter Tagesbruch (links) und dessen Sanierung (rechts)

Wo ist die Gefahr am größten?

Das Projektgebiet erstreckt sich im südlichen Ruhrgebiet von Mülheim an der Ruhr im Westen bis Fröndenberg im Osten. Die Gefahr bergbaubedingter Tagesbrüche besteht besonders dort, wo die Kohleflöze nur knapp unter der Erdoberfläche liegen. Hier nahm der Abbau der Steinkohle seinen Anfang. Mit der technischen Entwicklung wanderte er weiter Richtung Norden in Tiefen von mehr als 1 000 Meter. In diesem Tiefbaubereich verhindern die mächtigen kohleüberlagernden Schichten das Auftreten von Tagesbrüchen.

Projektgebiet von VerLaPro

Schnitt durch den tages- und oberflächennahen Bergbau

Kenntnis der Flözlagen verbessern

Ziel des auf vier Jahre angelegten Kooperationsprojektes ist es, durch die Auswertung aller verfügbaren bergbaulichen und geologischen Daten die bestmögliche Kenntnis über die Lage der Flöze an der Tages- bzw. Karbon-Oberfläche zu erlangen. Eine gemeinsame Vorstudie von Bergbehörde und GD NRW hat bereits 2018 gezeigt: Je besser die Lage der Flöze bekannt ist, umso genauer lassen sich mögliche Gefährdungsbereiche räumlich eingrenzen.

Besonders wertvoll sind somit Informationen, die möglichst genaue Rückschlüsse über die Lage des Flözausgehenden, also den Ausbiss des jeweiligen Flözes an der Tages- bzw. Karbon-Oberfläche, erlauben. Auf einer Fläche von knapp 1 100 Quadratkilometern wird daher die Lage von mehr als 5 000 Tagesöffnungen des Bergbaus detailliert analysiert und mit der jeweiligen Flözlage in Übereinstimmung gebracht. Das Flözausgehende bildet den Ansatzpunkt für die Berechnung von Einwirkungsbereichen des oberflächennahen Bergbaus, in denen mit Senkungen, Setzungen und Tagesbrüchen zu rechnen ist.

Digitale Arbeitsmethoden

Für die Konstruktion der Ausbisslinien werden umfangreiche Datensätze der Bergbehörde und des GD NRW ausgewertet und in das datenbankbasierte Geoinformationssystem eingepflegt.

Bergbehörde NRW

• Lage tonnlägiger und gebrochener Schächte
• Abbauinformation Oberflächennaher Bergbau 1 : 10 000
• Abschlussberichte über altbergbauliche Erkundungs- und Sicherungsmaßnahmen
• Lage bergbaubedingter Tagesbrüche
• Bergbauliche Profilschnitte

Geologischer Dienst NRW

• Geologische Karte des Rheinisch-Westfälischen Steinkohlengebietes 1 : 10 000
• Geologische Karte von Nordrhein-Westfalen 1 : 50 000
• Strukturkarten zur Geologischen Karte von Nordrhein-Westfalen 1 : 25 000
• Datenbank Aufschlüsse und Bohrungen (DABO)
• Digitales Geländemodell

Die Geologische Karte des Rheinisch-Westfälischen Steinkohlengebietes 1 : 10 000 (RK 10 KO ) zeigt hochauflösend die Verbreitung der karbonzeitlichen Steinkohlen-Flöze, die Tektonik und die Tiefenlage der Karbon-Oberfläche. Das Kartenwerk gibt allerdings den geowissenschaftlichen Kenntnisstand von 1949 bis 1954 wieder. Der GD NRW gleicht die Karte mit den Bergbaudaten ab und überarbeitet die Flözlagen.

Aus dem Datenbestand Oberflächennaher Bergbau 1 : 10 000 werden die relevanten Attribute den einzelnen Flözsegmenten zugeordnet und auf Basis der RK 10 KO in die Datenbank eingepflegt. Das sind unter anderem Flözbezeichnung, Mächtigkeit, Einfallrichtung und -winkel des Flözes, Abbausituation sowie Bewertung der Datenqualität. Auf Basis der erhobenen Daten werden 3D-Modelle des Untergrundes erstellt, mit denen die konstruierten Ausbisslinien auf Plausibilität geprüft werden.

Die 3D-Modelle verbessern das Verständnis der komplexen geologischen Strukturen mit ihrem komplizierten Falten- und Störungsbau im Ruhrrevier. Durch die detaillierte Betrachtung der jeweiligen Abbausituation wird die Lage der Flöze und der tektonischen Strukturen überprüft und gegebenenfalls angepasst.

3D-Modellierung des Hauptflözes mit roten Ausbisslinien an der Erdoberfläche. Die dünnen Linien kennzeichnen die Lage weiterer Flöze. Sie sind Grundlage weiterer 3D-Flözmodellierungen.

Datenbasis nicht nur für den Altbergbau

Durch die verbesserte Lagerstättenprojektion erhält die Bergbehörde NRW für ihr Risikomanagement eine aussagekräftige Grundlage zur Aufsuchung, Erkundung und Sicherung von bergbaubedingten Hohlräumen, die im Verantwortungsbereich des Landes liegen. Die neu gewonnenen Kenntnisse über die geologischen Strukturen im Ruhrrevier bieten in Zukunft viele weitere Anwendungsmöglichkeiten.