Geotechnische Modellvorstellungen zur Abschätzung von Gefährdungsbereichen des Altbergbaus und Schachtschutzbereichen im Aachener Steinkohlenrevier

Mainz, Mark; Schetelig, Kurt

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-20311

Geotechnische Modellvorstellungen zur Abschätzung von Gefährdungsbereichen des Altbergbaus und Schachtschutzbereichen im Aachener Steinkohlenrevier = Geotechnical modelling for the assessment of hazard zones for abandoned mine workings and shafts in the hard coal mining district of Aachen

Mainz, Mark (Author)

2007

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Mark Mainz

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2007

Umfang158 S. : Ill.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zsfassung in dt. und engl. Sprache. -

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Schetelig, Kurt (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-08-23

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-20311
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62530/files/Mainz_Mark.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Geotechnik (Genormte SW) ; Bodenmechanik (Genormte SW) ; Bergbau (Genormte SW) ; Lockergestein (Genormte SW) ; Erdfall (Genormte SW) ; Schacht (Genormte SW) ; Hohlraum (Genormte SW) ; Bruch (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Tagesbruch (frei) ; Altbergbau (frei) ; Gefährdungsbereich (frei) ; Schachtschutzbereich (frei) ; Risikomanagement (frei) ; sinkhole (frei) ; collapse feature (frei) ; post mining (frei) ; hazard zone (frei) ; shaft (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Im Aachener Steinkohlenrevier ist auf einer Gesamtfläche von rd. 19 km² Steinkohle tagesnah, das heißt zwischen 0 und 40 m u GOK, abgebaut worden. Der Steinkohlenbergbau reicht dabei bis in das 12. Jahrhundert zurück; auch heute noch ereignen sich in unregelmäßigen Abständen als Folge dieses tagesnahen Steinkohlenbergbaus Tagesbrüche, die Sachgüter und Menschenleben gefährden können. Über dem Grundgebirge (Tonsteine bis Sandsteine und Steinkohle des Karbons) von geringer bis mäßiger Festigkeit liegen bindige und feinsandig-schluffige Schichten aus dem Tertiär, sandige Kiese der quartären Maas-Terrasse sowie Löss und Lösslehm. Die Gesamtmächtigkeit der Lockergesteinsüberdeckung beträgt meist zwischen 15 und 25 m. In den letzten Jahren wurden an gefallenen Tagesbrüchen umfassende Untersuchungen durchgeführt; im Rahmen der Bearbeitung wurde ein neues bodenmechanisches Mehrphasenmodell zum Verbruchgeschehen im Lockergestein entwickelt. Mit diesem Modell können die maximalen Tagesbruchabmessungen in Abhängigkeit vom Aufbau und von den bodenmechanischen Kennwerten des Lockergesteins im Aachener Wurmrevier abgeschätzt werden; bei der bisher üblichen Vorgehensweise wurden die Lockergesteinseigenschaften vernachlässigt. Auf der Grundlage des neu entwickelten Modells werden Formeln für eine optimierte Abschätzung von Gefährdungsbereichen vorgestellt. Die Kenntnis der geometrischen Ausbildung von Tagesbrüchen innerhalb des Lockergesteins und die daraus resultierenden Gefährdungsbereiche bilden die Grundlage für ein fundiertes und effizientes zukünftiges Risikomanagement im Aachener Steinkohlenrevier und später vielleicht auch in anderen Altbergbauregionen.

Before industrial revolution in the 19th century, mining activity concentrated on near surface coal and ore deposits. In the hard coal mining district of Aachen in close vicinity of the river “Wurm”, near surface hard coal has been mined in an area of about 19 km². Shallow mining dates back to at least the 12th century in this district. The ancient mines only reached depths of about 40 m below surface. Nowadays, collapse features still occur in irregular intervals above such shallow mining hollows and shafts, being hazardous to infrastructure and human life. The hard rock consisting of Carboniferous mudstones and sandstones of low to medium strength is covered by clayey to sandy Tertiary sediments, Quarternary sediments of the river Maas and Loess/Loessloam on top. The thickness of the soil overburden in most cases roughly varies between 15 and 25 m. In recent years, intensive field investigations of collapse features were performed. Based on these investigations, a soilmechanical model of the collapse mechanisms in the soil overburden was developed. This new model allows for the prediction of the maximum width of collapse features depending on the characteristics of the soil overburden; these soil characteristics have been neglected in the design of hazard zones in the hard coal mining district up to now. New formulas for the estimation of hazard zones are elaborated. The results of this thesis will be a basis for an efficient future risk management in the mining district of Aachen and later maybe also in other post mining regions.

Volltext:
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