книги / III. Internationales Kalisymposium 1965 Teil 2

Die Jahre 1900 bis 1901 waren die Krisenjahre, da in dieser

den.

In anderen Ländern gab es gleichfalls Laugeneinbrüche in Salzbergwerken sowie Überflutungen von Gruben* Unter anderen wurden in der VR Polen in InowrocZaw im Jahre 1907 die Gruben Kronprinz Bowie Sedan innerhalb von einigen Tagen nach

26 BetriebsJahren überflutet, weil eine Strecke eine Wasser­

ader angefahren hatte.

Außerdem ist zu erwähnen, daß auch in der VR Polen ernst­

hafte Laugenund Soleeinbrüche stattfanden, die zu Betriebs­ störungen und Verlusten führten:

Teufe erfolgte mittels Gefrierverfahrens im Jahre

1962;

1965 am 24. Mai erfolgte in der Grube Klodawa in 600 m Tiefe ein Laugeneinbruch durch ein Kleinbohrloch, das einem horizontal vorgetriebenen Craeliusbohrloch vorausging, und zwar in einer Menge von 30 nr/h; bis

zur Abdämmung des Einbruchs traten über 600 v ? Lauge in die Strecken aus.

Alle Steinsalzbergwerke und Insbesondere die Kalibergwerke stehen vor der dauernden Gefahr des Einbruchs von Laugen und der Möglichkeit einer Überflutung; hieraus ergibt sich die Notwendigkeit eines ständigen Erfahrungsaustausches auf dem Gebiet der SicherheitsVorkehrungen gegen die Laugenge­ fahr in Salzbergwerken.

Im vorliegenden Referat will ich den Stand der Gefährdung der polnischen Salzbergwerke sowie die in Anwendung befind­ lichen bzw. vorgesehenen Sicherheitsvorkehrungen beleuch­ ten.

Wassergefahr in den polnischen Salzbergwerken

Für die Größe der Wassergefahr in den Gruben sind folgende Faktoren entscheidend: Typ der Lagerstätte, Bedingungen des geologischen Aufbaus der Lagerstätte und ihrer Umgebung, hydrogeologische Bedingungen sowie Tektonik der Lagerstätte. Diese Faktoren wiederum bestimmen die Anwendung des Systems der Ausrichtung sowie der Ausbeutung der Lagerstätten und den Umfang der angewandten Sicherheitsmittel und Sicher­ heitsvorkehrungen.

Von den fünf polnischen Salzbergwerken bauen zwei Berg­ werke, nämlich Wieliczka und Bochnia, flözförmige Salzlager­ stätten aus dem Miozän ab, die am Fuß der Karpaten liegen, und drei Bergwerke, nämlich InowrooZaw, Klodawa und Wapno, bauen auf Salzstöcke aus dem Zechstein.

Die salzführende Formation des Miozäns liegt im nördlichen

feld haben eine Länge von Uber 300 km. Eine Wassergefahr be­ steht bei diesem Bergwerk durch wasserführende Schichten, die von Norden her an die Salzformation angrenzen, sowie durch die darunterliegenden Lagerstätten. Ernstere Wasser­ einbrüche in den Strecken der Sohlen III bis VI wurden durch Wasserdäxnme beseitigt. Geringere ständige Wasserzuflüsse führen der Grube 12 000 bis 15 000 m^ Wasser jährlich zu.

In dieser Grube gibt es über 180 registrierte und unter Beobachtung stehende Flüssigkeitsaustritte. An der Seite des Reviers Barycz, das durch Auslaugen mit Wasser im Bohrloch­ verfahren von über Tage abgebaut wird, steht ein 350 m brei­ ter Grenzpfeiler. An dieser Stelle wurden Wasseraustritte nicht beobachtet.

G r u b e B o c h n i a

Die Salzlagerstätte der Grube Bochnia mit den Abmessungen 4,0 x 0,5 km wurde durch 5 Schäohte und 12 Sohlen zugänglich

gemacht, deren tiefste bei 448 m liegt. Die Grube ist trocken«, In den unteren Partien der Salzformation haben die Flöze

nach Süden hin ein Einfallen von 35 bis 80°. Das Strecken­ netz hat eine Länge von über 100 km. Es sind drei Wasseraustritie mit Schüttungen von einigen Litern pro Stunde vorhan­ den, nämlich in den Schächten Ploris und Sutoris in 100 m Tiefe sowie im Durchschlag Caballini in der 9« Sohle, der

in Südrichtung des Grubenfeldes vorgetrieben wird. Die Was­ serzuflüsse zeigen keine steigende Tendenz. Insgesamt gese­ hen ist die Gefährdung der Flözgrube Bochnia durch Flüssig­ keitsaustritt gering und die der Grube Wieliczka mittelgroß.

Diese Bergwerke sind an den Salzstöcken am Kujawisch-Pommer- schen Wall angelegt, der von Jeczyca bei J6dfc über KZodawa, InowrocXaw und Wapno nach Nordwesten verläuft.

Die Salzstöcke sind von der Tiefe aus hochgestiegen und un­ terscheiden sich untereinander durch ihren geologischen

Bau, ihre Tektonik sowie die Güte des Salzes und der inner­

halb der Salzstöcke liegenden Gesteine. Die hydrogeologi­ schen Verhältnisse sind einander ähnlich.

Jeder Salzstock ist durch einen Hut aus Let.tengips bzw. Gips­ letten von 50 bis 150 m Mächtigkeit abgedeckt, wobei die un­ mittelbar über dem Salzspiegel liegenden Partien stark ver­ karstet sind. In Wapno und ln InowrocZaw reichen die Gipse des Hutes teilweise bis zur Oberfläche. Das Deckgebirge der Salzformation sind tertiäre und quartäre Gebilde. Die Quar­

tärgebilde mit einer Mächtigkeit von 0 bis 50 m bestehen aus Sand, Schlamm, Ton, Torf und stellenweise aus Braunkohle. Wasser tritt in Schichten auf toniger Unterlage (häufig mit Fließsandcharakter) in Tiefen von einigen bis zu mehr als zehn Metern auf. Dieses Wasser stellt keine Gefahr für die Salzbergwerke dar.

Die tertiären Gebilde mit Mächtigkeiten von 0 bis 150 m sind plattenförmig ausgebildet und bestehen aus Letten, Tonen,

ten in Sand und Kies auf Untergrund aus Sandletten in großen Mengen auf, verbinden sich häufig mit dein Wasser des Gipsbzw. Gipslettenhutes und dringen in den Salzspiegel ein.

Diese Wässer können durch Anhydrite sowie durch Spalten im Salz, die infolge tektonischer Störungen entstanden sind, in das Innere der Salzlagerstätte eindringen.

In Teilen von Salzstöcken mit Lettenhut ist der Salzspiegel gewöhnlich nicht überflutet, und die Salzlagerstätte ist isoliert.

An den Wandungen der Salzstöcke liegen Juraund Trias­ schichten in Form von Sandschiefer, Mergel, Sandstein, Kalk­ stein und Dolomit. In der Nähe der Salzstöcke sind diese Schichten gewöhnlich rissig, besitzen zahlreiche Spalten, sind teilweise verkarstet und können Kreislaufwege für die aus dem Deokgebirge und dem Salzhut kommenden Wässer bil­ den.

Die Salzstöcke von InowrocZaw und KZodawa besitzen eine kom­ plizierte Tektonik und sind stark deformiert* Man nimmt an, daß möglicherweise mit lauge, Sole und Wasser gefüllte Spalten und Kavernen vorhanden sind, und zwar an den Kon­

taktstellen der Umgebungsgesteine der Salzstöcke, so daß beim Anbohren der Salzstockgrenze die Gefahr einer Überflu­ tung der Grube besteht. Hinsichtlich der Wassergefahr von außen stehen die Gruben in der Reihenfolge: Inowroclaw,

KZadowa und schließlich Wapno, dessen Salzstock ein homoge­ nes Salzmassiv bildet, jedoch einen stark wasserhaltigen Salzspiegel besitzt.

Laugengefahr der Salzatockbergwerke

In Gruben, die Salzstöcke abbauen, tritt die Wassergefahr in zwei Formen aufs einmal in Form von Restlaugen im Lager-

stätteninnern und zum anderen in Form von Sole.

Die Restlaugen zeichnen sich durch einen hohen und konstanten

Gehalt an MgClg, einen geringen NaCl-Gehalt und ein bedeuten­

des spezifisches Gewicht aus; sie befinden sich in Spalten und Kavernen, besitzen häufig Gasbeimengungen, strömen beim

Freiwerden aus und verursachen größere und geringere Betriebs­ störungen. Restlaugen, die mit außerhalb der Lagerstätte ge­ legenen Spalten und Gesteinsmassiven sowie mit Wässern des Deckgebirges Verbindung haben, können für eine Grube sehr gefährlich sein. Besonders gefährlich sind Laugen mit hohem NaCl-Gehalt (Sole), die mit Wässern des Deckgebirges in Ver­

Diese Grube baut einen Salzstock mit den Abmessungen 2,5 x 1,0 km über zwei Schächte und sieben Sohlen ab, deren tiefste bei 590 m liegt.

Das Streckennetz der Grube hat eine Länge von über 180 km. Der innere geologische Aufbau ist kompliziert. An den Rän­ dern treten ältere, im Inneren jüngere und jüngste Salze auf. Die Salzlager sind gefaltet und besitzen Einschlüsse von Schiefer, Anhydriten, Letten, Grünsalzen und Kalisalzen.

Es besteht eine ausgesprochene Laugengefahr. In der Grube treten bei der Durchführung der bergmännischen Arbeiten so­ wie bei der Ausführung von Erkundungsbohrungen Laugenaus­

tritte auf. Seit 1956 wurden 74 Austritte registriert, und zwar von Tropfaustritten bis zu Austritten mit 250 1/min.

Diese Austritte sind deutlich in zwei Zonen innerhalb des Salzstockes lokalisiert, und zwar westlich vom Schacht

Solno II sowie im Ostteil zwischen den Schächten Solno I und Solno II. Die Zonen sind auf den beigefügten Schnitten dar­ gestellt. Die Laugenaustritte haben sich als Gefahren mit vorübergehendem Charakter erwiesen und zeigen eine ab­

nehmende Tendenz.

Als Beispiel seien im folgenden die charakteristischen Daten

Die chemischen Analysen der Laugen aus den Austritten ergaben folgende Gehalte in g/1:

MgCl2 NaCl KCl MgS04 CaS04 Austritt 16.10.60, Strecke 8 307,87 34,73 24,43 20,56 0,759 Austritt 20.6.61, Strecke 23 344,88 25,87 7,0216,97

Die Dichte der Lauge vom 16.10.1960 betrug 1,302 g/om^, die Dichte der Lauge vom 20.6. 1961 betrug 1,290 g/cm^.

Gefahren durch Laugenaustritte, die mit Wässern des Deckge­ birges in Verbindung stehen, treten in den Schächten Solno I und Solno II auf.

Die chemische Zusammensetzung der Schachtlaugen unterschei­ det sich grundsätzlich von der chemischen Zusammensetzung der obigen laugen. Als Beispiele geben wir im folgenden die Zusammensetzung der Lauge vom Schacht Solno II, Sohle 165, an, Komponenten in g/1.

Austritte von Flüssigkeiten dieser Kategorien wären für die Gruben außerordentlich gefährlich und könnten sogar kata­ strophale Folgen haben. Glücklicherweise war der abgeteufte Schacht noch nicht mit den Grubenbauen der in Betrieb be­ findlichen Grube verbunden.

Nachdem in die dem Schacht benachbarten Kavernen über

2000 t Zement eingepumpt und der Tübbingausbau des Schachtes abgedichtet worden war, gingen die Laugenflüsse auf 1 1/min zurück. Beim gegenwärtigen Stand bilden die Laugenaustritte keine Gefahr für die Grube.

Potentielle Wassergefahren für die Grube InowrocZaw stellen dar:

a)die Grubenbaue der im Jahre 1907 überfluteten Gruben Se­ dan und Kronprinz, deren tiefste Betriebssohle vertikal in 250 m Entfernung von der gegenwärtigen ersten Sole der Grube liegt;

b)Auslaugungsbohrlöcher aus den Jahren 1908 bis 1910 mit

Tiefen bis zu 400 m, die nördlich vom Schacht Solno I lie­ gen; die Sohle der über die genannten Bohrlöcher ausge­ laugten Kammern liegt vertikal nur 70 m von der I.Sohle der gegenwärtigen Grube entfernt;

c)Auslaugungsbohrungen aus den Jahren 1914 bis 1918 mit bis zu 700 m Hefe, die wesentlich vom jetzigen Schacht Solno II liegen und deren Auslaugungskammern horizontal in 120 bis 150 m Entfernung von den Sohlenstrecken III bis VIII der gegenwärtigen Grube entfernt liegen.

Die Auslaugungskammern der Bohrlöcher b) und c) sind zwar

voll mit gesättigter Lauge gefüllt, stellen jedoch eine sta-

tiache Gefährdung für die Grube dar, wenn der Auslaugungs­ prozeß länge der Kalisalzechichten weitergeht, die beim Salz­ stock von InowrocZaw vorhanden sind. Außer den genannten Ge­ fahrenquellen bezüglich einer Überflutung der Gruben mit Laugen und salzhaltigem Wasser zeigen der Gipshut und die Ränder des Salzstockes das Vörliegen salzhaltiger Wässer so­ wie mit Wasser gefüllter Kavernen. Bei Undichtigkeiten im Ausbau der Schächte Solno I und Solno II können die unter hohem hydrostatischem Druck stehenden Wässer leicht in die Grube eindringen. Die angeführten hydrogeologischen Bedin­ gungen sowie die im Salzstock auftretenden tektonischen Spalten, die mit Laugen gefüllt sind, machen es notwendig, daß eine laufende, sorgfältige Überwachung durchgeführt und alle möglichen Mittel und Vorkehrungen zum Schutz gegen Was­ sergefahr angewandt werden.

G r u b e K Z o d a w a

Sie baut den mittleren Teil eines Salzstockes ab. Das Gru­

be nfeld hat die Abmessungen 5 x 0,2 km und ist durch zwei

Schächte zugänglich, außerdem besitzt es zwei Hauptsohlen und sechs Zwischensohlen. Das Streckennetz hat eine Länge von reichlich 70 km. Im Salzstock wurden über 100 Wasser-

und Laugenaustritte (einschließlich Tropfstellen) registriert, von denen 10 als gefährlich gelten müssen, weil der Ver­ dacht besteht, daß sie mit außerhalb der Lagerstätte stehen­ den Wässern Verbindung haben. Die detaillierten Daten aus dieser Grube sind Gegenstand eines gesonderten Referats von Dipl.-Ing. M. BiaXy, das gleichfalls auf diesem Symposium gehalten wird.

G r u b e W a p n o

Sie baut einen Salzstock der Abmessungen 0,9 x 0,35 km mit weißem Kristallsalz ab. Der Salzstock ist zugänglich durch zwei Schächte mit einer Teufe bis zu 550 m und sechs Sohlen von 384 bis 508 m Teufe. Das Streckennetz hat eine Länge von etwa 12 km. Der Salzstock ist ein Monolith aus weißem Salz mit geringfügigen Einschlüssen von Grausalz und Salzletten

sowie mit weiteren Einschlüssen von Kalisalzen im Innern des Salzstockes, die bis zu 6 m Mächtigkeit erreichen« Die Tiefe des Salzspiegels beträgt 165 m.

In der Grube wurden 60 vorübergehende Austritte festgestellt, die zu einem wesentlichen Teil verschwunden sind« Die ver­ bliebenen 14 Austritte (Tropfstellen) sind in der Nähe von Kalisalzschichten lokalisiert, die auf den einzelnen Sohlen verstreut sind« Die chemische Zusammensetzung der Laugen zeigt beträchtliche Gehalte an Magnesiumchlorid und Magne­ siumsulfat« Dies geht aus dem nachstehenden Beispiel hervor (Angaben in g/1):

Die Laugenaustritte stellten bisher keine Gefahr für die Grube dar.

Eine Gefahr bilden die Laugen im kavernösen Gipshut sowie die Wässer des Deckgebirges, die durch den Schachtausbau in die Grube eindringen können. Der Ordnung halber sei erwähnt, daß im Jahre 1924 in der Sole 405 des Schachtes II ein Riß im Tübbingausbau entstand und das Wasser unter einem Druck von etwa 30 atm in den Schacht einströmte. Es trat hierbei ein völliger Betriebsstillstand und eine Gefährdung der Un­ tertagebelegschaft ein, die die Grube durch diesen Schacht über die Fahrten verlassen mußte. Die Abdämmung des Einbru­ ches erfolgte durch Einbau eines Zusatztübbings von innen in den vorhandenen Ausbau, wodurch eine Querschnittsverengung eintrat.

Im Jahre 1960 trat beim Abteufen des Schachtes I in einer Teufe von 166 m trotz Einfrierung salzhaltiges Wasser in den Schacht ein und verursachte eine Unterbrechung der Teufar­ beiten für etwa ein Jahr. Die Abdämmung des Einbruches er­

folgte durch zusätzliche Zementierung des Gebirges in der Umge­ bung des Schachtes I durch drei Zementierungsbohrungen sowie durch zusätzliche Anlage von zwei Gefrierbohrungen, um den Frostkörper des Schachtes zu verstärken.

Die chemische Zusammensetzung der in den Schacht Wapno I