Motivation

Nach dem Ende des Steinkohlebergbaus in Deutschland befindet sich die Wasserhaltung in den stillgelegten Bergwerken in einem Umbau. Nach Beendigung der tiefen Grubenwasserhaltung steigen die Grubenwässer dabei i.d.R. auf ein höheres, regional vordefiniertes Niveau und die ehemaligen Gewinnungsbereiche werden geflutet. Mit dem Anstieg des Grubenwassers gehen Spannungsänderungen im Gebirge einher, die lokal auch zu Bodenbewegungen und zur Aktivierung bergbaulicher und natürlicher Störungszonen führen können. Hierbei können auch seismische Ereignisse auftreten, die an der Tagesoberfläche als Erderschütterungen wahrgenommen werden können.

Im Rahmen des Projekts sollen Bodenbewegungen und seismische Ereignisse für ausgewählte Lokalitäten im Saar- und Ruhrgebiet quantifiziert und diskutiert werden. Insbesondere soll das Prozessverständnis zur geomechanischen Kopplung von Oberflächendeformationen mit Spannungsänderungen des geologischen Untergrunds infolge eines Grubenwasseranstiegs verbessert werden. Hierfür wird ein multidisziplinärer Ansatz aus geodätischen, geophysikalischen, geomechanischen und geologischen Methoden gewählt. Es wird auf eine Vielfalt von geologischen und vermessungskundlichen Daten zurückgegriffen, die im Zuge jahrhundertelanger Bergbautätigkeiten erhoben wurden. Ziel ist ein vertieftes Prozessverständnis, um die induzierte Seismizität in kritischen Bereichen abschätzen zu können.

Es ist beabsichtigt, mit geodätischen Methoden die Oberflächenbewegungen im Saar- und Ruhrgebiet zu ermitteln. Zur Erfassung induzierter Seismizität sollen in ausgewählten Bereichen geophysikalische Messfelder aufgebaut werden. Mithilfe von Bohrkernen und repräsentativen Gesteinsaufschlüssen können Gesteinsparameter bestimmt, geologische Strukturen charakterisiert und dreidimensionale Untergrundmodelle erstellt werden. Auch die Entwicklung kostengünstiger Sensoren zur Detektion von Gasaustritten ist geplant. Die Ergebnisse aus diesen Studien sollen anschließend in ein interdisziplinäres, konzeptionelles Modell zu flutungsinduzierten Bodenbewegungen und Seismizität für andere Gebiete einfließen. Dies ermöglicht die Ableitung von Handlungsempfehlungen für zukünftige Flutungen und die Erstellung eines optimierten Reservoirmanagements.