Grubenwasser – Geodaten für den Nachbergbau

Als die Zeche Prosper Haniel Ende 2018 als letztes Bergwerk im Ruhrgebiet schließt, ist der Steinkohlenbergbau in Nordrhein-Westfalen beendet und für Deutschland Geschichte. Sein Erbe bleibt. Der untertägige Kohleabbau aus mehr als 1 000 Meter Tiefe hat nicht nur das Gesicht Nordrhein-Westfalens, sondern auch seine hydrogeologischen Verhältnisse nachhaltig verändert. Um die Grubenbaue trockenzulegen, wurden in der aktiven Bergbauzeit große Mengen an Grubenwasser gefördert. Dies ist mit dem Ende des Abbaus nicht mehr im bisherigen Umfang erforderlich. Es bleibt jedoch eine Ewigkeitsaufgabe, das hochmineralisierte Grubenwasser auf einem bestimmten Niveau zu halten. Dabei ist ein Kontakt mit Trinkwasservorkommen dauerhaft zu vermeiden. Die Planung und Durchführung eines umweltverträglichen Grubenwasseranstiegs unterstützt der GD NRW mit seinen Fachkenntnissen und fundierten Daten über den Untergrund.

Rückblick

Die Geschichte des Steinkohlenbergbaus reicht im Ruhrgebiet bis in das 14. Jahrhundert zurück. Die Kohle wurde damals im Ruhrtal in den dort zutage tretenden Flözen abgebaut. Im 15. Jahrhundert ermöglichten erste senkrechte Schachtbauten den Steinkohlenabbau aus tieferen Schichten. Die maximale Abbautiefe war vom Stand des Grundwassers vorgegeben, das über Entwässerungsstollen in ein nahegelegenes Gewässer abgeleitet wurde.

Grubenwasserauslauf aus einem Entwässerungsstollen im südlichen Ruhrtal

Der Einsatz der Dampfmaschine zu Beginn des 19. Jahrhunderts machte die Förderung von Grundwasser aus großen Tiefen und den Bergbau in seiner heutigen Form möglich. Im Laufe der nächsten zwei Jahrhunderte wanderte der Steinkohlenbergbau im Ruhrgebiet nach Norden bis auf die Höhe der Lippe und erreichte Tiefen von über 1 300 Meter. In Ibbenbüren wurde die hoch inkohlte Anthrazit-Kohle sogar in mehr als 1 500 Meter Tiefe abgebaut.

Was ist Grubenwasser?

Sämtliches Wasser, das in die bergmännischen Tiefbaue fließt, wird als Grubenwasser bezeichnet. Dabei handelt es sich um natürlich vorhandenes Grundwasser sowie versickerndes Regen- und Oberflächenwasser. Aus den Deckschichten oberhalb der Lagerstätte dringt das Wasser durch wasserdurchlässige Schichten und wasserwegsame Hohlräume – Klüfte, Störungen und Karsthohlräume – in die Grubenbaue ein.

Auf seinem Fließweg durch das Gestein lösen sich Mineralien, wodurch die Mineralisation des Grundwassers steigt. Diese unterscheidet sich abhängig von der Gesteinsart und der Fließdauer. Darum ist das Grubenwasser in den tiefen Grubenbauen des nördlichen Ruhrgebietes höher mineralisiert als in den Bergwerken an der Ruhr.

Nicht nur rein natürliche Faktoren beeinflussen den Chemismus des Wassers, sondern auch bergbaulich bedingte Veränderungen im Untergrund. Charakteristisch ist ein Anstieg der Sulfat-Konzentration im oberen Bereich der Lagerstätte: Durch die Absenkung des Grubenwassers kommen eisenhaltige Schwefelverbindungen in Kontakt mit Sauerstoff, oxidieren und werden gelöst. In größeren Tiefen ist der Gehalt an Natrium und Chlorid bestimmend. Je nach Zusammensetzung der Gesteinsschichten treten weitere Bestandteile auf wie Barium, Lithium oder Strontium.

Vergleich von Grubenwasser: südliches Ruhrgebiet am Standort Robert Müser und nördliches Ruhrgebiet am Standort Auguste Victoria

Warum steigt das Grubenwasser an?

Das Abpumpen des Wassers aus den Grubengebäuden, als Sümpfen oder Wasserhaltung bezeichnet, war für den untertägigen Abbau der Steinkohle erforderlich. Im Steinkohlenbergbau war dazu eine Vielzahl von Wasserhaltungen in sogenannten Wasserhaltungsprovinzen notwendig. Mit dem Ende des Steinkohlenbergbaus ist eine Förderung des Grubenwassers nicht mehr im bisherigen Umfang notwendig. Das bergbautreibende Unternehmen, die RAG AG, plant in ihrem Grubenwasserkonzept daher eine Zusammenlegung der Wasserhaltungsprovinzen. So werden die Förderstandorte von Grubenwasser und die Pumpkosten reduziert. Oberflächengewässer, in die bislang das geförderte Grubenwasser abgeleitet wurde, werden hierdurch entlastet.

Einleitstellen von Grubenwasser im Ruhrgebiet (verändert nach RAG 2016)

Einleitstellen von Grubenwasser in Ibbenbüren (verändert nach RAG 2016)

Was ist beim Anstieg des Grubenwassers zu beachten?

Durch das ansteigende Grubenwasser entstehen aus getrennten Wasserprovinzen teilweise zusammenhängende größere Provinzen. Dieser Prozess verändert insbesondere Menge und Beschaffenheit des zu hebenden Grubenwassers. Hierbei werden mögliche Auswirkungen auf die Umwelt umfassend geprüft und beobachtet, um bei Bedarf gegensteuernde Maßnahmen zu ergreifen. Der Schutz von Trinkwasservorkommen hat dabei die höchste Priorität: Ein Kontakt von oberflächennahem Grundwasser und Grubenwasser muss vermieden und ein ausreichender Sicherheitsabstand dauerhaft eingehalten werden.

Austausch mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen

Zum Schutz der Grundwasservorkommen nimmt der GD NRW im Auftrag der Landesregierung beim Grubenwassermonitoring fach- und institutionsübergreifende Aufgaben wahr.

Institutionen, mit denen der GD NRW in Projekten zusammenarbeitet und/oder die sich mit dem Nachbergbau befassen, stellt der GD NRW sein geowissenschaftliches Know-how, seine Daten und Karten sowie Probenmaterial zur Verfügung. Dies sind insbesondere das Forschungszentrum Nachbergbau der Technischen Hochschule Georg Agricola in Bochum , das Karlsruher Institut für Technologie als Koordinator des FloodRisk-Projekts, die RWTH Aachen University und die Ruhr-Universität Bochum.