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ELS Erdbaulaboratorium Saar Beratende Geologen und Ingenieure Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Erkunden Prüfen Beraten Altlasten Baugrund Grundwasser Baugrundgutachten Altlastengutachten Hydrogeologie / Geologie Rückbau von Gebäuden Geoinformationssysteme Laboruntersuchungen Erdstatik GUTACHTEN Auftrag-Nr. 14-3222 Objekt Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers Auftraggeber RAG Aktiengesellschaft Shamrockring 1 44623 Herne Anlagen 1 2 3 4 5 – 5.1 6 7 – 7.3 Grubenwasserkonzept Übersichtslageplan Gesamtfläche Übersichtslageplan Untersuchungsfläche Geologische Karte Hydrogeologische Karte Wasserschutzgebiete Tektonische Übersichtskarte und Schnitte Bearbeiter Dipl.-Geol. Dr. Christoph Wettmann Dipl.-Geol. Klaus Michaeli Dipl.-Geogr. Simone Noell [Wt/Mi/No/hu] Ort/Datum 66292 Riegelsberg, den 29. Februar 2016 Postanschrift: Steigerstraße 51 66292 Riegelsberg Tel. 06806 / 987.895-31 Fax: 06806 / 920.874 Mail: [email protected] www.erdbaulaborsaar.de 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc Gerichtsstand Saarbrücken Amtsgericht Saarbrücken, HRB 9791 Geschäftsführer: Dipl.-Ing. Richard Bastgen Dipl.-Geol. Dr. Friedwalt Weber Dipl.-Geol. Dr. Christoph Wettmann ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. I 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 INHALTSVERZEICHNIS 1 Vorgang .............................................................................................................................................. 1 2 Allgemeine Erläuterungen ................................................................................................................ 3 2.1 Erläuterungen zu den unterschiedlichen Wasserarten ....................................................................... 3 2.1.1 Grundwasser ....................................................................................................................................... 3 2.1.2 Trinkwasser ......................................................................................................................................... 4 2.1.3 Brauchwasser ...................................................................................................................................... 4 2.1.4 Grubenwasser ..................................................................................................................................... 4 2.2 Erläuterungen zu Wasserschutzgebieten ........................................................................................... 5 2.2.1 Wasserschutzzone I – Fassungsbereich ............................................................................................ 6 2.2.2 Wasserschutzzone II – Engeres Schutzgebiet ................................................................................... 6 2.2.3 Wasserschutzzone III – Weiteres Schutzgebiet .................................................................................. 6 2.3 Geologie .............................................................................................................................................. 7 2.4 Hydrogeologie ................................................................................................................................... 11 2.5 Verteilung der Festgesteine und Wasserleitvermögen ..................................................................... 14 3 Definitionen zu den Flächen und Abgrenzungen von Teilflächen ............................................. 16 3.1 Allgemeine Flächenbezeichnungen .................................................................................................. 16 3.1.1 Gesamtheit aller Grubenbaue ........................................................................................................... 16 3.1.2 Tagesnahe Abbaue ........................................................................................................................... 17 3.1.3 Einwirkungsbereiche einzelner Abbaue ............................................................................................ 18 3.1.4 Betrachtungsraum ............................................................................................................................. 20 3.2 Oberflächennahe Grubenbaue im Nordosten ................................................................................... 21 3.3 Bergwerk Frankenholz ...................................................................................................................... 22 3.4 Die Gruben Bexbach und Wellesweiler............................................................................................. 23 3.5 Abtrennung des Warndts .................................................................................................................. 24 3.6 Wasserhaltung Viktoria ..................................................................................................................... 24 3.7 Wasserhaltung Camphausen ............................................................................................................ 24 3.8 Zusammenfassung ............................................................................................................................ 25 4 Einzelbetrachtungen ....................................................................................................................... 27 4.1 Saarwellinger Graben........................................................................................................................ 28 4.2 Bouser Graben .................................................................................................................................. 29 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. I 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 4.3 Lebacher Graben .............................................................................................................................. 31 4.4 Elm / Sprengen .................................................................................................................................. 33 4.5 Großraum Dillingen / Nalbach (Beckinger Horst und Verlängerung des Bouser Grabens) .............. 35 4.5.1 Brunnen der Dillinger Hütte ............................................................................................................... 37 4.5.2 Nalbacher Brunnen ........................................................................................................................... 38 4.5.3 Dillinger Brunnen ............................................................................................................................... 39 4.6 Wasserschutzgebiete Hirschberg / Kasbruchtal, Spiesermühltal und St. Ingbert ........................... 40 4.7 St. Wendeler Graben......................................................................................................................... 41 4.8 Konglomerate und Sandsteinbänke im Karbon ................................................................................ 42 5 Gesamtbetrachtung ........................................................................................................................ 43 5.1 Grundwassermodell des Saarlandes ................................................................................................ 43 5.2 Auswertung des RAG-Archives ......................................................................................................... 45 5.3 Mögliche Auswirkungen .................................................................................................................... 48 6 Schlussbemerkungen ..................................................................................................................... 50 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 1 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 1 Vorgang Nach dem Ende der Kohlegewinnung im Saarland müssen umfangreiche Veränderungen in den ehemaligen Grubengebäuden und Tagesanlagen ausgeführt werden. Neben dem Rückbau von Anlagenteilen müssen Schächte gesichert und/oder verschlossen und die Wasserhaltungen in den Bergwerken angepasst werden. Nach dem Rückzug aus dem Grubengebäude könnten diese geflutet werden. Die heutige Wasserhaltung des saarländischen Kohlereviers wird über verschiedene Anlagen in den jeweiligen Wasserprovinzen bewerkstelligt. In den Wasserprovinzen werden derzeit noch fünf Wasserhaltungen (WH) betrieben, die den Wasserstand des Grubenwassers auf unterschiedliche Höhen zwischen -1.080 mNN und -135 mNN halten (Abbildung 1). Abbildung 1: Schematisches Grubenwasserkonzept der saarländisch-lothringischen Steinkohlelagerstätte [60] 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 2 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Durch den Hochdruck-Wasserdamm (110-bar Wasserdamm) zwischen Luisenthal und Warndt wurde das ehemalige Bergwerk Warndt bereits von den rechts der Saar seitigen Bergwerken hydraulisch abgetrennt. In einem nächsten Schritt soll nun untersucht werden, die Wasserhaltung in den restlichen Bergwerken soweit zu verändern, dass ein Anstieg auf -320 mNN möglich ist. Diese Höhe basiert auf der Geometrie der Grubenbaue und hydraulisch betrachtet bedeutet dies, in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel das Grubenwasser bis auf -320 mNN ansteigen zu lassen (siehe Abbildung 2). Abbildung 2: geplanter Anstieg bis -320mNN in den Wasserhaltungen Reden und Duhamel [56] (vgl. auch Anlage 1) Nach dem geplanten Anstieg wird das Grubenwasser immer noch mindestens einen „Grubenwasser“Flurabstand von ~500 m (-320 mNN bis +184 mNN = Gelände über Meeresspiegel in Ensdorf) einhalten. Das ELS Erdbaulaboratorium Saar, Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH, Riegelsberg, wurde von der RAG Aktiengesellschaft beauftragt, eine mögliche Einflussnahme des Grubenwasseranstieges bis -320 mNN auf das oberflächennahe Grundwasser, insbesondere auf die als Trinkwasserreservoir fungierenden Grundwasserleiter ('Aquifer')1 zu untersuchen und auf der vorhandenen Datengrundlage zu bewerten. 1 Ein Aquifer ist ein Gesteinskörper mit Hohlräumen, der zur Leitung von Grundwasser geeignet ist. Aquifer (lat. aquifer „wassertragend“ bzw. „Wasserträger“) wird meist als Synonym zum Grundwasserleiter genutzt, ursprünglich ist er eine zur Abgabe von signifikanten Wassermengen geeignete Schichtenfolge bzw. Teile derselben. Im Gegensatz dazu steht der Aquitard als Nichtleiter. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 3 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 2 Allgemeine Erläuterungen Bei der vorliegenden Untersuchung sind einige wesentliche Grundlagenkenntnisse für das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Oberflächenwasser / Grundwasserstockwerken und Grubenwasserhaltung notwendig. Da in der Diskussion des Öfteren die Herkunft der Wässer nicht berücksichtigt wird, soll an dieser Stelle eine Erläuterung der einzelnen Wasserarten und ihrer Herkunft folgen. 2.1 Erläuterungen zu den unterschiedlichen Wasserarten 2.1.1 Grundwasser Der Begriff "Grundwasser" wird je nach Autor und/oder Sichtweise unterschiedlich definiert. Nach der DIN 4049 ist darunter ein "unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Erdrinde zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung ausschließlich oder nahezu ausschließlich von der Schwerkraft und den durch die Bewegung selbst ausgelösten Reibungskräften bestimmt wird" zu verstehen. Das Wasserhaushaltsgesetz bestimmt Grundwasser als "das unterirdische Wasser in der Sättigungszone, das in unmittelbarer Berührung mit dem Boden oder dem Untergrund steht. Die treibenden Kräfte für die Grundwasserströmung sind die Gewichtskraft und die durch sie hervorgerufenen Druckkräfte. Grundwasser bewegt sich (strömt, fließt) infolge von Differenzen in der Piezometerhöhe (= hydraulisches Potential) durch die Hohlräume des Untergrundes". Nach dieser Definition zählt auch Stauwasser zum Grundwasser. Nicht zum Grundwasser zählt das hygroskopisch, durch die Oberflächenspannung sowie durch Kapillareffekte gebundene unterirdische Wasser der ungesättigten Bodenzone (Bodenfeuchte und Haftwasser). Auch das sich vorwiegend vertikal bewegende Sickerwasser in der ungesättigten Bodenzone gehört nicht zum Grundwasser. Die in der Definition genannten Hohlräume der Erdrinde sind je nach geologischer Beschaffenheit des Untergrundes: Poren (Klastische Sedimente und Sedimentgesteine wie zum Beispiel Sand, Kies, Schluff), Klüfte (Festgesteine, wie beispielsweise Granit, Quarzit, Gneis, Sandsteine) oder durch Lösung entstandene große Hohlräume (z.B. Karstsysteme im Kalkstein). Dementsprechend unterscheidet man: Porengrundwasser, Kluftgrundwasser und Karstgrundwasser. Grundwasser nimmt teil am Wasserkreislauf der oberen Erdschichten. Die Verweilzeit reicht jedoch von wenigen Tagen bis hin zu vielen Millionen Jahren. Sehr alte Grundwässer werden auch als fossiles Wasser bezeichnet. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 4 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 2.1.2 Trinkwasser Die DIN 2000 definiert als Leitsatz: "Trinkwasser ist Wasser für den menschlichen Bedarf. Trinkwasser ist das wichtigste Lebensmittel, es kann nicht ersetzt werden. Als Trinkwasser ist jedes Wasser definiert, das zum Trinken, zum Kochen, zur Zubereitung von Speisen und Getränken oder insbesondere zu häuslichen Zwecken bestimmt ist“. Trinkwasser ist Süßwasser mit einem so hohen Reinheitsgrad, dass es für den menschlichen Gebrauch, insbesondere zum Trinken und zur Zubereitung von Speisen, geeignet ist. Trinkwasser darf keine krankheitserregenden Mikroorganismen enthalten und sollte eine Mindestkonzentration an Mineralstoffen enthalten. Die Güteanforderungen an Trinkwasser sind in Deutschland in der DIN 2000 und in den gesetzlichen Grundlagen, der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) und der Allgemeinen Verordnung für die Versorgung mit Wasser (AVBWasserV) festgelegt. 2.1.3 Brauchwasser Der heute noch oft benutzte Begriff "Brauchwasser" ist technisch unscharf definiert und sollte daher vermieden werden. In der deutschen Trinkwasserverordnung taucht der Begriff "Brauchwasser" nicht auf. Diese Art von Wasser ist als Betriebswasser zu bezeichnen, das einer spezifischen technischen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder hauswirtschaftlichen Anwendung dient. Betriebswasser ist anders als Trinkwasser nicht für den menschlichen Genuss vorgesehen, sollte jedoch einer gewissen Mindesthygiene entsprechen. In jedem Fall muss es den technologischen Anforderungen des jeweiligen Prozesses genügen. 2.1.4 Grubenwasser Grubenwasser (auch Schachtwasser) ist die Wassermenge, die in einem Bergwerk durch Zusickerung von Oberflächenwasser oder Grundwasser in das Grubengebäude anfällt und durch die Wasserhaltung zu Tage gefördert wird (siehe Abbildung 3). Je nach Herkunft oder Verwendung untertage kann das Grubenwasser der jeweiligen natürlichen Grundwasserqualität entsprechen oder mit Schadstoffen behaftet sein. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 5 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 3: Schematischer Wasserkreislauf im Bergbau 2.2 Erläuterungen zu Wasserschutzgebieten Wasserschutzgebiete werden im Abschnitt Öffentliche Wasserversorgung, Wasserschutzgebiete, Heilquellenschutz (§§ 50 – 53) des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) geregelt. Die Festsetzung von Schutzgebieten erfolgt durch Rechtsverordnung der zuständigen Landesregierung. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen sind sensu stricto nur diese Gebiete zu betrachten. Obwohl einige Wassergewinnungsgebiete (wie z.B. die Gebiete der Gemeinde Nalbach, der Dillinger Hütte, …) nicht festgesetzt sondern nur als geplant erfasst sind, wurden auch diese Gebiete (siehe Anlage 6) als geplante WSGs (Stand 2016) mit aufgenommen und werden auch im „Erweiterten Betrachtungsraum“ berücksichtigt. Zum Schutz können verschiedene Wasserschutzzonen (I bis III) festgesetzt werden (siehe Anlage 6). Trinkwasserschutzgebiete sollen nach Maßgabe der allgemein anerkannten Regeln der Technik in Zonen mit unterschiedlichen Schutzbestimmungen unterteilt werden. Als allgemein anerkannte Regeln der 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 6 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Technik gelten die von der DVGW 2 gemeinsam mit der LAWA3 erarbeiteten technischen Regeln Arbeitsblatt W 101 (Schutzgebiete für Grundwasser) und W 102 (Schutzgebiete für Talsperren). Gemäß § 52 WHG können in Wasserschutzgebieten besondere Anforderungen festgesetzt werden, soweit der Schutzzweck dies erfordert. Daher enthalten die Rechtsverordnungen individuelle Festsetzungen für das jeweilige Schutzgebiet. Übliche Festsetzungen sind: 2.2.1 Wasserschutzzone I – Fassungsbereich Sie schützt die eigentliche Fassungsanlage (Brunnen) im Nahbereich und hat in der Regel einen Radius von mindestens 10 m, unter bestimmten Voraussetzungen auch von 20 m. Bei Talsperren soll die Schutzzone 1 den Stausee, die Vorsperren, die Uferflächen sowie die Krone des Absperrbauwerks umfassen. Jegliche anderweitige Nutzung und das Betreten für Unbefugte sind verboten. 2.2.2 Wasserschutzzone II – Engeres Schutzgebiet Vom Rand der engeren Schutzzone soll die Fließzeit zu den Brunnen mindestens 50 Tage betragen, um Trinkwasser vor bakteriellen Verunreinigungen zu schützen. Bei sehr günstigen Untergrundverhältnissen (z. B. gespannter Grundwasserspiegel) soll die Grenze mindestens 100 Meter Abstand von der Wasserfassung haben. Bei Talsperren sind in der Schutzzone 2 üblicherweise die oberirdischen Zuflüsse, deren Quellen und das umgebende Gelände (häufig 100 m Breite) enthalten. Die Verletzung der Deckschicht ist verboten, deshalb gelten Nutzungsbeschränkungen unter anderem für Bebauung, Bodennutzung mit Verletzung der oberen Bodenschichten, Landwirtschaft, besonders bzgl. Düngung, Straßenbau, Umgang mit wassergefährdenden Stoffen, … 2.2.3 Wasserschutzzone III – Weiteres Schutzgebiet Sie umfasst das gesamte Einzugsgebiet der geschützten Wasserfassung. Hier gelten Verbote bzw. Nutzungseinschränkungen wie: Ablagern von Schutt, Abfallstoffen, wassergefährdenden Stoffen, Anwendung von Gülle, Klärschlamm, Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmittel, Massentierhaltung, Kläranlagen, Sand- und Kiesgruben, Umgang mit wassergefährdenden Stoffen, … 2 DVGW: Der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. – technisch-wissenschaftlicher Verein (DVGW) ist der Branchenverband der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft. Der Verein ist in Selbstverwaltung mit technischwissenschaftlichen Aufgaben der Brenngas- und Wasserversorgung befasst. 3 LAWA: Die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) wurde 1956 als Zusammenschluss der für die Wasserwirtschaft und das Wasserrecht zuständigen Ministerien der Bundesländer der Bundesrepublik Deutschland gebildet. Ziel der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser ist es, länderübergreifende und gemeinschaftliche wasserwirtschaftliche und wasserrechtliche Fragestellungen zu erörtern, gemeinsame Lösungen zu erarbeiten und Empfehlungen zur Umsetzung zu initiieren. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 7 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 2.3 Geologie Der Aufbau des Untergrundes (siehe Geologische Karte – Anlage 4) im Betrachtungsraum ist der wichtigste Faktor, der die untertägigen Wasserbewegungen bedingt. Dabei kann man zwischen der sedimentologischen Entstehung des Gesteines und den später unter Umständen erfolgten Bewegungen einzelner Schollen (Tektonik) unterscheiden. Die abgelagerten Gesteine im saarländischen Kohlenrevier stammen aus der Zeit des Oberkarbon (323 – 300 Mio. a)4, das nach [54] in zwei Stufen / Gruppen eingeteilt wird. Alle im Saarrevier abgebauten Flöze stammen aus diesen ca. 4000 m – 5000 m mächtigen Schichten. Häufig werden für die Schichten des Karbons lokale Bezeichnungen wie Saarbrücker Gruppe (Westfal) und Ottweiler Gruppe (Stefan) verwandt. Einen Überblick gibt die Abbildung 4 aus [54]. Abbildung 4: Normal-Schichtenprofil des Saarkarbons mit Lokalbezeichnungen [54] In diesem Gesteinskomplex (schräg schraffierte Flächen in Abbildung 5) sind mehr als 500 Kohleflöze eingeschaltet, von denen maximal 120 Flöze bauwürdig sind. Das Maximum der Kohleablagerungen ist dabei eindeutig in den Sulzbacher Schichten des Westfal C mit bis zu 10 % Kohleanteil im Schichtaufbau (im Mittel sind ca. 3 % anzusetzen). 4 Alle Zeitangaben (a = lateinisch 'anno' = Jahr) dienen nur der Orientierung und wurden aus den sich immer noch ändernden chronostratigraphischen Tabellen entnommen. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 8 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 5: Geologie des Saarreviers, schematisch Im Geologischen Führer des Saarlandes [54] werden diese Schichten wie folgt beschrieben: "Das saarländische Oberkarbon tritt in einer SW-NE-streichenden Aufwölbung, dem sogenannten Saarbrücker (Haupt-)Sattel, zwischen dem Warndt im SW und den westpfälzischen Ortschaften Altenkirchen und Brücken im NE zutage. Nach SW ist das Karbon unter Triasbedeckung noch nachgewiesen bis in den Raum von Pont-à-Mousson (zwischen Metz und Nancy). Der Steinkohlebergbau reicht nach SW unter dem Deckgebirge noch bis in den Warndt und in das anschließende Lothringen (Raum Forbach). Das Oberkarbon ist aufgebaut aus klastischen Sedimenten aller Korngrößen vom feinsten Tonstein (im Saarkarbon oft "Schieferton" oder fälschlich auch "Schiefer" genannt) bis zum Grobkonglomerat. In den sandigen Vertretern sind die kieseligen Komponenten (Quarzit, Quarz) weitaus vorherrschend, gefolgt von mehr oder weniger zersetztem Feldspat und Tonmineralien, Glimmer, Eisenoxiden, selten vorkommenden Karbonaten und akzessorischen Mineralien. In den gröberen Sedimenten sind naturgemäß auch die stabilen quarzitischen Bestandteile vorherrschend, gefolgt von weißen Quarzen. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 9 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Die Sedimente des Saarkarbons kamen in einer langgestreckten Senke zur Ablagerung. Entsprechend den damaligen morphologischen Gegebenheiten und tektonischen Ereignissen treten die einzelnen Schichtglieder in unterschiedlicher Mächtigkeit und Ausdehnung auf, so dass die einzelnen petrographischen Horizonte nicht durch das ganze Ablagerungsgebiet zusammenhängend auftreten. Der fazielle 5 Wechsel der Ablagerungen ist demnach eine charakteristische Erscheinung im Saarkarbon." Aufgrund sedimentologischer Beobachtungen kann davon ausgegangen werden, dass im Saarkarbon zwei verschiedene Klimatypen repräsentiert sind, nämlich ein feucht-warmes, tropisches Klima im Westfal und ein trockeneres, heißes Klima mit Tendenz zur Semiaridität im Stefan. Das beherrschende tektonische Element im Saarkarbon ist der Saarbrücker Hauptsattel mit einer asymmetrischen Sattelstruktur. Durch tektonische Bewegungen wurden die Kohleschichten des Karbons stark verändert. Es bildete sich ein großer Sattel, der teilweise nach Südosten verschoben wurde (Überschiebung). Auf der flachen Flanke (nach Nordwesten) fallen die Gesteine des Karbons und des Unterrotliegenden nach Nordwesten mit geringen Neigungswinkeln ~ 15° ein. Die SE-Flanke mit ihren überkippten und steil einfallenden Schichten liegt außerhalb der Untersuchungsflächen. Somit liegen alle Grubengebäude vollständig auf der in Sattelnähe mit ca. 30°, im Weiteren mit 10° – 15° nach NW einfallenden Flanke. Neben dieser Hauptstruktur treten zahlreiche tektonische Störungen auf, die im Zusammenhang mit der Sattelaufwölbung und der Überschiebung als Bruchtektonik entstanden sind. Als Ergebnis liegt eine kleinräumige Bruchschollentektonik vor, die sich in der Flächengröße der Schollen widerspiegelt. Bis auf wenige größere Schollen (> 50 km²) liegen die meisten Schollengrößen unter 20 km ². Bis zum Oberrotliegenden wurden über 30 Mio. Jahre keine Gesteine im Untersuchungsgebiet abgelagert (stratigraphische Lücke). Stattdessen wurden die karbonischen Gesteine teilweise abgetragen. Die „heutige“ Schichtoberkante des Karbons wird in der Regel vom sogenannten „Grenzletten“, einem unterschiedlich mächtigen Tonhorizont aus den erodierten Karbonablagerungen, gebildet. Diese Tonschicht bildet in der Regel eine hydraulische Trennschicht zwischen dem Karbon und dem Grundwasser im Buntsandstein / Oberrotliegenden. Im Übergang zum Oberrotliegenden (ro3) und Buntsandstein (sm) werden die Reste des Sattels von meist sandigen Sedimenten diskordant6 überlagert. Diese Verhältnisse liegen in den gepunkteten Flächen der Abbildung 5 vor und sind als Schnitt in der Abbildung 6 vereinfach dargestellt. 5 Unter einer Fazies (lateinisch facies ‚Gesicht‘) werden in der Geologie alle Eigenschaften eines Gesteins verstanden, die aus seiner Entstehungsgeschichte herrühren. Es können beschreibende Merkmale sein (Farbe, Schichtung, vorherrschendes Gestein, Fossilien), solche zur Entstehung (Sedimentation, Metamorphose) oder zur Verwitterung. 6 Diskordant : winkelige oder unregelmäßige Auflagerung von Gesteinsschichten im Gegensatz zu konkordant 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 10 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 6: Geologische Struktur im Saarrevier, schematisch Nach der Ablagerung des Buntsandsteines folgen nur noch im Blies- und Saargau die ebenfalls söhlig lagernden Schichten des Muschelkalkes/Keuper. Bis zur Jetztzeit (Holozän / Quartär) wurden über ~ 200 Mio. Jahren keine weiteren Sedimente im Saarrevier abgelagert. Erst mit dem Holozän folgen wieder Ablagerungen in Form von Talfüllungen an den Vorflutern und als dünne, wenige Meter mächtige Decken an den Hängen als ehemalige Terrassen und Höhenlehme. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Seite Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH 11 Auftrag-Nr. 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 2.4 Hydrogeologie Die hydrogeologischen Verhältnisse des gesamten Untersuchungsgebietes können am besten anhand der Hydrogeologischen Karte [24] (Anlage 5) erläutert werden. Die Gesteine der NW-Flanke des Saarbrücker Sattels beginnen, wie bereits erläutert, mit dem Westfal C + D. Diese gesamte Serie (mit der Unteren Ottweiler Gruppe) weist gemäß den Angaben der Geologischen Beihefte Nr. 2 und 4 durchschnittlich 65 % Tonsteine und ca. 28 % Sandsteine / Konglomerate auf (siehe Tabelle 1). Tabelle 1: Gesteine des Oberkarbons mit ihren Kohle- und Sedimentanteilen Stufenmächtigkeit [m] Schichten Untere Ottweiler Gruppe Heiligenwalder Geisheck / Luisenthaler Sulzbacher Rothell Summe Mittelwert Stefan A Westfal D Westfal D Westfal C Westfal C Kohle [%] 400 0,8% 580 8,5% 200 7,5% 400 12,3% 380 6,0% 1960 Schieferton Sandstein [m] [%] [%] 3,0 49,3 15,0 49,2 22,8 80,0% 55,8% 67,0% 66,0% 60,0% 139,3 7,1% [m] 320,0 323,6 134,0 264,0 228,0 [%] [m] 16,0% 64,0 3,0% 25,3% 146,7 10,4% 18,0% 36,0 7,0% 13,0% 52,0 8,6% 24,0% 91,2 10,0% 12,0 60,3 14,0 34,4 38,0 389,9 158,7 1.269,6 64,8% [m] Konglomerat 19,9% 8,1% In den überlagernden Schichten des Stefan B (Heusweiler Schichten) nehmen durch den beschriebenen Fazieswechsel7 die Anteile der Sandsteine zu. In den Geologischen Erläuterungen wird dazu angemerkt: "Die Schichten des Stefan B und C bestehen aus Konglomeraten, Sandsteinen, Arkosen und Tonsteinen mit allen vertikalen und horizontalen Übergängen und untergeordnet aus Kohlen und Kalken. Dabei ist der Anteil der Sandsteine und Arkosen im Osten bei weitem höher als der der Ton- und Schluffsteine (~ Verhältnis 75 : 25). Dagegen ist er im westlichen Teil des saarländischen Stefan B erheblich geringer (~ 28 : 72)." Diese sedimentologische Trennung führt auch im Wasserleitvermögen (WLV) der Festgesteine zu einer Differenzierung zwischen den in Rot (Anlage 5) dargestellten Gesteinen (Westfal C + D, Stefan A) mit vernachlässigbarem WLV und den sich nordwestlich anschließenden in Gelb dargestellten Gesteinen des Stefan B + (C) mit geringem Wasserleitvermögen. 7 Unter einer Fazies (lateinisch facies ‚Gesicht‘) werden in der Geologie alle Eigenschaften eines Gesteins verstanden, die aus seiner Entstehungsgeschichte herrühren. Es können beschreibende Merkmale (Farbe, Schichtung, vorherrschendes Gestein, Fossilien), solche zur Entstehung (Sedimentation, Metamorphose) oder zur Verwitterung sein. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 12 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Die Schluff- und Tonsteine ("Schiefer", "Schiefertone") besitzen nur geringe Porositäten. Nach verschiedenen Quellen (Geologische Karten, Erläuterungen, Beihefte des Geologischen Landesamtes) liegen die effektiven Porositäten (ne) für diese "Schiefertone" zwischen 1 % – 3 %. Im Stefan B + C nimmt die ne deutlich auf 3 % – 15 % zu! Die hohen Werte werden jedoch nur in den obersten 300 m gemessen. Dies wird durch eine "Auflockerung durch Oberflächeneinflüsse" erklärt. Aus Erläuterung zur Geologischen Karte des Saarlandes, Blatt 6607 Heusweiler [4]: "Aber auch die mittel- und grobkörnigen Sandsteine, deren Anteil am Gesamtaufbau des Gebirges meist überschätzt wird, haben relativ geringe Porositäten, da sie meist hohe Anteile an feinkörniger Matrix besitzen, die die Kornzwischenräume weitgehend ausfüllt, ja oft so hohen Anteil hat, dass das Grobkorn isoliert in ihr "schwimmt". Selbst im Aufschluss relativ porös erscheinende Grobsandsteine werden nach der Tiefe zu dichter, da sie oft höheren Anteil an karbonatischem Zement enthalten, der teils die Matrix imprägniert, teils die Kornzwickel ausfüllt und so die Porenräume verkleinert. Im oberflächennahen Bereich ist dieser Zement größtenteils gelöst und weggeführt. Im Übrigen wurde schon erwähnt, dass zumindest im Stefan eine merkliche Abhängigkeit zwischen Teufenlage und Porosität der Gesteine besteht, die auf Kompaktion der Sedimente zurückgeführt werden kann." Generell kann für die gesamte Folge der karbonischen Sedimente angenommen werden, dass Wasser führende Schichten mit nennenswerten Wassermengen nur als Ausnahme zur Verfügung stehen. Dort, wo diese Wasser führenden Schichten zur lokalen Wasserversorgung genutzt wurden, brach in der Regel im Sommer die Wasserversorgung zusammen. "Die Ursache der geringen Ergiebigkeit, selbst in Horizonten gröberer Sandsteine mit Mächtigkeiten bis zu 20 m infolge ihres flachen Einfallens größeren Ausbissflächen ist neben der schon erwähnten geringen Porosität auch der rasche Fazieswechsel der Schichten im Karbon, so dass keine ausgedehnten und zusammenhängenden Grundwasserleiter bestehen. Auch die starke tektonische Zerstückelung des Gebietes stört den räumlichen Zusammenhang wasserführender Schichten auf kürzeste Erstreckung, wobei nicht verkannt werden soll, dass Störungen hin und wieder für eine verstärkte Wasserführung in bestimmten Bereichen verantwortlich sind; im allgemeinen wirken sie sich jedoch nachteilig aus." 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 13 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Diese geschilderten Verhältnisse können für alle östlichen Bergwerke angenommen werden. Lediglich die westlichen Bergwerke Warndt und Ensdorf weichen durch teilweise Überdeckung mit Sandsteinen aus den Oberrotliegend/Buntsandstein-Formationen (ro3/sm) deutlich von den anderen Bergwerken ab. Durch die tektonischen Vorgänge sind große Flächen abgesunken und mit den o. g. Sandsteinen überlagert worden. Dieses Deckgebirge besteht aus fein- bis mittelkörnigen Sandsteinen mit einem Schluffanteil unter 10 % und einer sehr geringen Kornbindung. "Die Gesamtheit der Ablagerung (ro3/sm) ist ziemlich gleichartig. Absperrende Tonlagen fehlen, so dass – sofern keine abdichtenden tektonischen Störflächen vorliegen – größere, zusammenhängende Gesteinskörper zur Wassergewinnung zur Verfügung stehen. Das Porenvolumen dieser Sandsteine ist weitaus höher als das der Karbon- oder Unterrotliegendsandsteine. Gesamtporenvolumen bis zu in extremen Fällen 50 % steht jedoch ein verfügbares, d. h. für die Bewegungen des Grundwassers wirksames Porenvolumen von weniger als 15 % gegenüber. In jedem Falle kann jedoch wenigstens mit 5 % wirksamem Porenvolumen gerechnet werden." In Bereichen, wo die Sohlflächen dieser ro3/sm-Pakete unter dem Vorflutniveau liegen, sind im Saarland die wasserhöffigsten Grundwasserleiter ausgebildet und werden entsprechend intensiv genutzt (Warndt, Saarwellinger Graben, Bouser Graben, Lebacher Graben, Primsmulde, u. v. a.). Aus überschlägigen Berechnungen des Geologischen Landesamtes (Dr. Heizmann, [49] – [51]) können für diese Gebiete 8 – 12 l/s/km2 als Grundwasserdargebot Grundwasserneubildung angesetzt werden. Diese hohen Grundwasserneubildungsraten lassen sich auf die großen Unterschiede der Versickerungsraten der Niederschläge im Bereich Westfal/Stefan und des Deckgebirges zurückführen [54]. "Im Verbreitungsgebiet der ziemlich gleichkörnigen Sande der Kreuznacher Schichten und des Mittleren Buntsandsteins fallen verhältnismäßig höhere Versickerungsraten an, als im Bereich karbonischer oder unterrotliegender Schichten, wo schluffige und tonige Schuttdecken an den Hängen auch ausbeißende Sandsteinlagen verdecken und die Niederschläge in verstärktem Maße oberflächlich abfließen lassen." 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite 14 Auftrag-Nr. 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 2.5 Verteilung der Festgesteine und Wasserleitvermögen Die Hydrogeologische Karte des Saarlandes [24] (siehe Anlage 5) gliedert die Gesteine nach ihrem Wasserleitvermögen (WLV) in vier Klassen ein. In Anlehnung an diese Klassifizierung wurden in ArcGis folgende WLV-Klassen den Flächen zugeordnet: Klasse 1 – Fest- und Lockergesteine mit hohem WLV Hauptgrundwasserleiter (ro3/sm) mit Sohlfläche unter dem Vorflutniveau Hauptgrundwasserleiter (ro3/sm) mit Sohlfläche über dem Vorflutniveau Hauptgrundwasserleiter (ro3/sm) überdeckt von Schichten unterschiedlicher Kategorie Karstgrundwasserleiter (Oberer Muschelkalk, mo) unterlagert vom Hauptgrundwasserleiter Karstgrundwasserleiter (mo) ohne Hauptgrundwasserleiter im Liegenden Karstgrundwasserleiter (mo) überdeckt von Schichten unterschiedlicher Kategorie Klasse 2 – Festgesteine mit nennenswertem WLV Trochitenkalk ohne Hauptgrundwasserleiter im Liegenden Waderner Schichten (ro2) Tholeyer Schichten (ru3) Klasse 3 – Festgesteine mit geringem WLV Unterer Muschelkalk und Oberer Buntsandstein Permische Magmatite (Rhyolithe und Kuselite) Kuseler Schichten (ru1) Heusweiler Schichten (cstH) Holzer Konglomerat Klasse 4 – Festgesteine mit vernachlässigbarem WLV Oberer und Mittlerer Muschelkalk ohne Hauptgrundwasserleiter im Liegenden Permische Magmatite (außer Rhyolithe und Kuselite) Lebacher Schichten (ru2) Breitenbacher Schichten (cstB), Dilsburger (cstD), Göttelborner Schichten (cstG) Westfal (cw) und tieferes Karbon sowie Devon (d) Die Verteilung der Wasserleitvermögen ist in der Anlage 5.1 (siehe auch Abbildung 16) für die Untersuchungsfläche dargestellt. Es ist gut zu erkennen, dass für die gesamte Untersuchungsfläche nur die Gesteine des Hauptgrundwasserleiters 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc (ro3/sm) mit Sohlfläche unter dem Vorflutniveau als ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 15 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Aquifere mit nennenswerter Ausdehnung zu betrachten sind. Alle anderen Gesteine der Klasse 1 und der Klasse 2 kommen im Untersuchungsgebiet nicht vor. Mit Ausnahme des Bergwerkes Ensdorf liegen die Flächen der Bergwerke ausschließlich in den Schichten des Westfal (cw) und Unteren Stefans (cstG und cstD) und somit in Gesteinen mit vernachlässigbarem WLV der Klasse 4. Die Anteile der Festgesteine mit hohem WLV in den östlichen Untersuchungsgebieten (z.B. Bildstock, Ritterstraße, …) liegen über dem Vorflutniveau und bilden mit geringen Schichtmächtigkeiten nur noch Restflächen der triadischen8 Überdeckung aus, die nordwestlich des Südlichen Hauptsprunges / Südlichen Randwechsels dem Karbon diskordant auflagern. Die Flächenanteile liegen meist zwischen 10 % – 20 % der Abbauflächen, nach Südwesten hin nehmen die Flächenanteile bis zu 40 % im Bereich Luisenthal zu. Diese dünnen Auflagen weisen meist eine hohe Versickerungsfähigkeit der oberflächennahen Horizonte auf. Wegen der exponierten Lage können die Sickerwässer jedoch nicht in den tieferen karbonischen Untergrund eindringen, sondern treten an den Rändern der Schichtpakete als Schichtquellen aus. Die Quellen vieler Bäche im Untersuchungsgebiet werden aus derartigen Vorkommen gespeist (z. B. Fürstenbrunnenbach, Gehlenbach, Aschbach im Bergwerk Luisenthal, Oberlauf des Sulzbaches und östliche Nebenbäche in den Bergwerken Reden / Camphausen, Unterlauf des Burbaches im Bergwerk Von der Heydt und u. v. a.). Unabhängig vom Grubenwasserspiegel in den tieferen Schichten des Karbons können diese Schichten nicht durch aufsteigende Grubenwässer beeinflusst werden, da sie über dem Vorflutniveau liegen (siehe Anlage 5.1 – dunkelviolette Flächen)! Für die vorliegende Betrachtung einer möglichen Beeinflussung des Grundwassers durch ansteigendes Grubenwasser ist daher letztendlich nur ein Teil der Klasse 1 (Festgesteine, hohes WLV und unter Sohle des Vorflutniveaus) von Interesse. Diese Gesteinstypen sind in der hydrogeologischen Karte (Anlage 5) deutlich hervorgehoben und begrenzen sich im Untersuchungsgebiet auf die Schichten des ro3/sm mit einem geringen Gesamtflächenanteil von 12,8 %. Für alle Flächen, die diese Kriterien erfüllen, folgen im Kapitel 4 Einzelbetrachtungen der Teilgebiete mit den Angaben zu den geologischen / hydrogeologischen Bedingungen. 8 Die Trias ist in der Erdgeschichte das unterste System des Mesozoikums (Erdmittelalter) und besteht aus den Schichten des Buntsandsteines, Muschelkalkes und des Keupers. Sie wird geochronologisch dem Zeitraum vor etwa 252,2 bis etwa 201,3 Millionen Jahren zugerechnet. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 16 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3 3.1 Definitionen zu den Flächen und Abgrenzungen von Teilflächen Allgemeine Flächenbezeichnungen In der vorliegenden Untersuchung wird eine Vielzahl von Flächenbezeichnungen verwandt, die einer Erläuterung bzw. einer Definition bedürfen. Die wesentlichen Begriffe werden daher im Folgenden kurz erläutert. 3.1.1 Gesamtheit aller Grubenbaue Die im Zusammenhang mit dem geplanten Grubenwasseranstieg zu beurteilende Fläche hängt von mehreren Faktoren ab. Als wichtigster Punkt ist zunächst einmal die Gesamtheit aller vorhandenen Grubenbaue zu betrachten. Daraus ergibt sich eine theoretische Gesamtfläche (siehe Abbildung 7) von ca. 740 km². Abbildung 7: Gesamtfläche des saarländischen Kohleabbaus (vgl. auch Anlage 2) 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 17 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Durch die Auswertung der vorhandenen Daten über den saarländischen Steinkohlenbergbau konnte die ursprüngliche Gesamtfläche von ca. 740 km² (Gesamtumhüllende aller Steinkohlengrubenbaue im Saarland) durch Ausschlusskriterien wie z. B. Höhenlage, fehlende hydraulische Verbindung zum Anstiegsraum sowie bereits geflutete Bereiche auf ca. 244 km² reduziert werden. 3.1.2 Tagesnahe Abbaue Für die Abgrenzung des tagesnahen Bergbaus vom oberflächennahen und tiefen Bergbau werden überwiegend die von Hollmann und Nürenberg empirisch entwickelten Grenzkurven verwendet. Darin werden Grubenbaue dem tagesnahen Bergbau zugeordnet, wenn deren Festgesteinsüberdeckung weniger als 30 m beträgt. Das in Bereichen tagesnahen Bergbaus bestehende Gefährdungspotenzial für die Tagesoberfläche ist zeitlich unbefristet vorhanden. Diese tagesnahen Abbauflächen besitzen in der Summe eine Fläche von 34 km² (siehe Abbildung 8). In der vorliegenden Untersuchung kommt diesen Flächen keine besondere Bedeutung zu, da es keine Überschneidung des tagenahen Abbaues mit den Anstiegsbereichen bis -320 mNN gibt. Abbildung 8: Verteilung des oberflächennahen Abbaus (schwarze Flächen) im Betrachtungsraum 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 18 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3.1.3 Einwirkungsbereiche einzelner Abbaue Für die Festlegung eines maximal möglichen Einwirkungsbereiches für die Beurteilung der Fragestellung „Grubenwasseranstieg bis -320 mNN“ gibt es mehrere mögliche Herangehensweisen. Das gewählte Modell geht dabei von folgenden Bedingungen aus: 1. Es werden alle Abbauflächen berücksichtigt, die durch den Grubenwasseranstieg bis -320 mNN überstaut werden. Diese Abbauflächen wurden aus den Risswerken als 2D-Projektion digitalisiert. 2. Die Abbauflächen werden nach Stratigraphie und Durchbauungsgrad differenziert. Es werden die geometrischen Kennwerte (Hoch- und Tiefpunkte, -320 mNN-Linie) der Abbauflächen ermittelt. 3. Alle Abbauflächen stehen über verbrochene Strecken, Stollen und Schächte hydraulisch miteinander in Verbindung und bilden ein hydraulisch kommunizierendes System. 4. Auf der Grundlage des sich so ergebenden „Grubenwasserspiegels“ unterhalb des Niveaus -320 mNN wurden die bezogenen Abbauflächen ermittelt (d.h., nur diese Flächen können bis -320 mNN überstaut werden). 5. Zur Flächenbestimmung ergibt sich demnach eine Betrachtungsrelevanz zwischen dem hangendsten Flöz im Nordwesten und dem liegendsten9 Flöz im Südosten. Alle dazwischen liegende Flächen sind eingeschlossen. 6. Von diesen beiden begrenzenden Flözen muss ein Winkel angesetzt werden, unter dem sich die Einwirkungen des Bergbaues durch die Steinkohlegewinnung bis zur Erdoberfläche ausbreiten können. In der EinwirkungsBergV10 finden sich dazu die gesetzlichen bundeseinheitlichen Vorgaben. Die Konstruktion der E-Linie (siehe Abbildung 9) erfolgt somit nach den gesetzlichen Vorgaben der Einwirkungsbereichs-Bergverordnung und den dort einschlägig genannten rechtlichen Regeln für die saarländische Steinkohlenlagerstätte. 9 Das Liegende ist eine bergmännisch-geologische Lagebezeichnung für ein Gestein, das eine Bezugsschicht unterlagert. Die Lagebezeichnung für Gestein, das einen Bezugshorizont überlagert, ist Hangendes. 10 Bergverordnung über Einwirkungsbereiche - (Einwirkungsbereichs-Bergverordnung -EinwirkungsBergV) 11 November 1982 (BGBl. I S. 1553, 1558) 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 19 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 9: Re-Konstruktion einer analogen, möglichen Einwirkungslinie aus überstauten Abbauflächen unterhalb -320 mNN (nicht maßstäblich) Aus der Ermittlung der analogen Einwirkungslinie aller ehemaligen Abbaubetriebe wird eine Umhüllende aller Durchstichpunkte an der Geländeoberkante (GOK) gebildet. Die Fläche innerhalb der Umhüllenden beträgt ca. 167 km². Bei diesem maximal möglichen Einwirkbereich bei einem Anstieg bis -320 mNN ist davon auszugehen, dass die durch das Ansteigen des Grubenwassers erzeugten Bewegungen sich in einem engeren Raum abspielen werden. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 20 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3.1.4 Betrachtungsraum Ausgehend von den Wasserprovinzen Reden und Duhamel und der Einwirkungslinie aus der Steinkohlegewinnung unterhalb des Grubenwasseranstiegs bis -320 mNN wird der Betrachtungsraum als Rahmen für die Reichweite möglicher Wirkungen des Grubenwasseranstiegs auf die Schutzgüter Wasser, Mensch und Kulturgüter definiert. Dieser Betrachtungsraum wurde auch mit den anderen im Projekt tätigen Fachgutachtern abgestimmt und bildet somit die Fläche ab, die von allen Fachbereichen zu bewerten ist. Nach Vorlage der Fachgutachten und nach dem Scoping-Termin vom 28.04.2015 wurden weitere Forderungen der Beteiligten gestellt, die eine Anpassung des Betrachtungsraumes notwendig machten. Diese neu festgelegte Fläche wird im Folgenden als maßgeblich zu untersuchender Raum benutzt und als „Erweiterter Betrachtungsraum“ mit ca. 361 km² in allen Untersuchungen verwandt. In der Abbildung 10 sind die einzelnen Untersuchungsflächen nochmals proportional zu ihrer Flächengröße dargestellt. Unter Berücksichtigung aller Untersuchungsthemen musste letztendlich die Fläche von ca. 167 km² auf ca. 361 km² vergrößert werden, um alle theoretisch möglichen Beeinflussungen erfassen zu können. Abbildung 10: Proportionale Flächendarstellung der Untersuchungsflächen 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite 21 Auftrag-Nr. 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3.2 Oberflächennahe Grubenbaue im Nordosten Die alten oberflächennahen Grubenbaue im Nordosten des Beckens (wie z.B. Großes Haus Sachsen und Auguste bei Dörrenbach, vier alte Abbaue zwischen St. Wendel und Osterbrücken, Fau- lenberg/Philippstollen bei Mainzweiler, Ernst und Louise bei Urexweiler, u. v. a. m.) sind seit langer Zeit nicht mehr in Betrieb und stehen auch nicht mehr unter einer laufenden Wasserhaltung. In diesen Bereichen (siehe Abbildung 11) hat sich der natürliche Grundwasserstand seit längerer Zeit wieder eingestellt und kann daher von den Betrachtungen zum Grundwasseranstieg ausgeschlossen werden. Abbildung 11: Alte Abbaue im Raum St. Wendel Nach Abtrennung dieser alten Abbaue verbleibt eine Fläche von ca. 514 km². Bei einem geplanten Grubenwasseranstieg auf -320 mNN müssen jedoch weitere Gegebenheiten berücksichtigt werden. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 22 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3.3 Bergwerk Frankenholz In Unterlagen des ehemaligen Betreibers ist für diesen Abbaubereich folgendes vermerkt: „Das ehem. Frankenholzer Feld der stillgelegten Grube St. Barbara wurde 1959 abgeworfen. Hinzu kamen 1965 der St. Barbara-Schacht; die dortigen schachtnahen Räume im Bereich der 10. Sohle (-300 mNN) und der südliche Teil des Hauptquerschlages, ebenfalls im Niveau der 10. Sohle, bis zum Abgang der Richtstr. 1-West. Zur gleichen Zeit wurde auch die Wasserhaltung St. Barbara stillgesetzt.“ Die Betriebsdirektion St. Barbara wurde 1960 aufgelöst und die Anlage St. Barbara der Grube Kohlwald angegliedert. Nach der Stillsetzung wurden von der Grube Kohlwald aus in den 1960er Jahren zwei Bohrlöcher im Durchmesser je 1250 mm von der 6. Sohle (-245 mNN) zur 10. Sohle St. Barbara gestoßen. Über diese Bohrlöcher können die Gruben Frankenholz und St. Barbara zur Grube Kohlwald und von dort weiter zur Wasserhaltung Reden entwässern. Das Grubenwasser der Gruben Frankenholz und St. Barbara sollte daher im Niveau der 6. Sohle Kohlwald, bei -245 mNN anstehen. Für den untersuchten Grubenwasseranstieg bis -320 mNN sind daher weitere Betrachtungen obsolet. Abbildung 12: Grube Frankenholz 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 23 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3.4 Die Gruben Bexbach und Wellesweiler Die Gruben Bexbach und Wellesweiler (siehe Abbildung 13), die seit 1923 über eine Strecke miteinander verbunden waren, wurden bereits 1936 stillgelegt. Die Grube Bexbach-Wellesweiler hat keine Verbindung mit der stillgelegten Grube St. Barbara. Die tiefste Tagesstrecke ist der Palmbaumstollen (+240 mNN) in Wellesweiler. Alle tiefer gelegenen Grubenbaue stehen, wie sich durch den Abbau der Privatgrube Ranker-Breinig bestätigt hat, voll unter Wasser. Das überlaufende Wasser erreicht am Stollenmundloch die Tagesoberfläche [56]. In diesem Bereich kann keine Veränderung der Grubenwasserverhältnisse durch die aktuelle Planung mehr erfolgen. Abbildung 13: Gruben Bexbach und Wellesweiler 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 24 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3.5 Abtrennung des Warndts Durch die Verpressung der Verbundstrecke (-850 mNN = >1000 u. GOK) zwischen dem Richardschacht in Luisenthal und dem Gustavschacht in Velsen wurde das gesamte Gebiet südlich von Geislautern vom übrigen saarländischen Grubengebäude abgetrennt. Da dieses Gebiet auch tektonisch über nachweislich abdichtende Sprünge von dem „Warndt“-seitigen Gebiet getrennt ist, können die beiden Gebiete „Westlich der Saar“ und „Östlich der Saar“ auch in den weiteren Betrachtungen zum Grundwasser und Grubenwasseranstieg unabhängig voneinander betrachtet werden. Dazu wurden vom Büro Grundwasserund Geoforschung [37] umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, deren Ergebnis wie folgt beschrieben wurde: „Durch die Errichtung einer hydraulischen Sperre in einer Tiefe von rd. 1000 m, eines undurchlässigen sogenannten Hochdruckdammes, in der Verbundstrecke zwischen Luisenthal und dem Warndt sollen die nördlich der Saar gelegenen Abbaubereiche hydraulisch abgetrennt und so eine dortige Flutungsgefahr verhindert werden. Dieser Hochdruckdamm ist für einen Wasserdruck von maximal 110 bar, also 1.100 m Wassersäule ausgelegt. Die Flutung der französischen Gruben soll sich aufgrund dieses Dammes nicht in den Bergwerken Luisenthal und den nachfolgend hydraulisch angeschlossenen Bergwerken Camphausen, Viktoria, Reden und Ensdorf, also in einem weit über den Warndt hinaus reichenden Gebiet, auswirken.“ 3.6 Wasserhaltung Viktoria Die Wasserhaltung Viktoria (ehemalige Grube Viktoria in Püttlingen) wird bereits auf einem höheren Niveau von -135 mNN gehalten. 3.7 Wasserhaltung Camphausen Die Wasserhaltung am Standort Camphausen wird derzeit auf dem -475 mNN-Niveau gehalten. Die hydraulische Verbindung zu Wasserprovinz Reden liegt auf dem Niveau -311 mNN. Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Einschränkungen kann die für das Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels zu betrachtende Fläche von ursprünglich 513,8 km² auf 244,0 km² reduziert werden. Die bisherigen Betrachtungen gehen dabei nicht auf die räumlichen 3D-Daten der einzelnen Abbauflächen ein. Da diese für das spätere Ansteigenlassen von entscheidender Bedeutung sind, muss die räumliche Lage der Abbauflächen berücksichtigt werden. Dabei sind nur die Hohlräume zu betrachten, die unterhalb von -320 mNN liegen und überstaut werden sollen. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 25 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 3.8 Zusammenfassung Fasst man die bislang vorgetragenen Relevanzen zwecks Identifikation des Zu untersuchender Raumes zusammen, müssen folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein: Abbaufläche im oder unterhalb des Niveaus -320 mNN und hydraulische Verbindung zu den RAG-Wasserhaltungsstandorten Ensdorf bzw. Reden. Durch die Auswertung der vorhandenen Daten über den saarländischen Steinkohlenbergbau konnte die ursprüngliche Untersuchungsfläche von ca. 740 km² (Gesamtumhüllende aller Steinkohlengrubenbaue im Saarland, siehe Abbildung 14, rote Linie) durch Ausschlusskriterien wie z. B. Höhenlage, fehlende hydraulische Verbindung zum Anstiegsraum sowie bereits geflutete Bereiche auf ca. 244 km² (gelbe Fläche in Abbildung 14) reduziert werden. Abbildung 14: Betrachtungsraum und verbleibende Restfläche nach Ausschluss nicht relevanter Flächen 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 26 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Die 3D-Auswertung der tatsächlich abgebauten Flächen im Hinblick auf die geplante Anstiegshöhe von -320 mNN führt letztlich zu einer „Abbaufläche“ von 83,5 km² (überstaute Abbauflächen = gelbe Flächen in Abbildung 15). Dieser „reinen Abbaufläche“ wird ein Raum zugeschlagen, der aus der Re-Konstruktion der „Einwirkungslinie nach Gewinnungstätigkeiten“ analog ermittelt wird. Er repräsentiert den Bewegungsraum, jenseits der Netto-Abbaufläche, der durch den diskutierten Grubenwasseranstieg mobilisiert werden könnte (= blaue Linie in der Abbildung 15). Diese Umhüllende bedeckt bei einem Anstieg bis -320 mNN inklusive der innenliegenden Abbauflächen einen Raum von ca. 167 km² (siehe Anlage 3). Abbildung 15: überstaute Abbauflächen unterhalb -320 mNN mit der Umhüllenden des Beeinflussungsraumes und dem Betrachtungsraum 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 27 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 4 Einzelbetrachtungen Wie bereits in Kapitel 3 beschrieben, kann man sich bei der Beurteilung einer möglichen Auswirkung des Grubenwasseranstieges auf einige wenige Bereiche des Saarreviers beschränken. In der Abbildung 16 sind diese Teilgebiete dargestellt. Es handelt sich dabei in erster Linie um die Grabenstrukturen mit abgesunkenen ro3/sm-Schichten. Abbildung 16: hydrogeologisch wichtige Teilflächen im Saarrevier bei der Beurteilung des Grubenwasseranstieges 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 28 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 4.1 Saarwellinger Graben Der Saarwellinger Graben liegt innerhalb einer großen, Nordwest-Südost streichenden, grabenförmigen geologischen Struktur mit den westlich angrenzenden triadischen8 Gebieten im Raum Nalbach/Dillingen. Dieses nahezu senkrecht zum Südwest-Nordost verlaufenden Saarbrücker Karbonsattel angelegte Absenkungsgebiet wird im Innern von den Ablagerungen des Oberrotliegenden (ro3), an den Rändern mit zunehmender Höhenlage von den Schichten des Mittleren Buntsandsteins (sm) aufgebaut. Ablagerungen aus der Zeit des Unteren Buntsandsteins fehlen (siehe Abbildung 17). Abbildung 17: SSW-NNE Schnitt aus [51] durch den Saarwellinger Graben mit geplantem Grubenwasseranstieg, verändert ELS Die Randbegrenzungen der geologischen Grabenstruktur werden von größeren geologischen Störungen (Verwerfungen) gebildet: Weiherkopfsprung im Norden, östlicher Hauptsprung und Schwarzenholzer Sprünge im Süden. Die amtlichen geologischen Karten weisen für den unmittelbaren Graben keine weiteren geologischen Störungen auf. Petrographisch und hydrogeologisch unterscheiden sich die Sedimente des ro3 von denen des sm kaum, da sie in erster Linie aus sandigen, mitunter geröllhaltigen Ablagerungen bestehen. Aus den im Lohbachtal abgeteuften Trinkwasserbohrungen und den Bohrungen zur Beweissicherung im Zuge von Kanalbaumaßnahmen ist bekannt, dass die Mächtigkeit der Oberrotliegendschichten im Talsohlenbereich etwa bei 30 m liegt. Da die Schichten nach Nordwesten einfallen (1° – 2° NW), werden die Rotliegendschichten in Richtung Saarwellingen immer mächtiger. Darunter lagern die Gesteine des Saarbrücker Karbonsattels mit den Schichten des obersten Stefans. In der unmittelbaren Talaue werden die Felsschichten durch 3 m – 5 m mächtige Talniederungsböden, bestehend aus Kiesen, Sanden und Lehmen / Tonen, überlagert. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 29 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Die beschriebenen Untergrundverhältnisse deuten bereits darauf hin, dass sich in dem betrachteten Raum ein System aus zwei Grundwasserleitern aufbauen kann: - das freie Grundwasser über der basalen Tonschicht der Alluvionen11 als Porengrundwasser, - das Kluftgrundwasser des tieferen Oberrotliegenden über den gering durchlässigen Schichten des Karbons. Während das Quartärgrundwasser eine untergeordnete Rolle spielt, wird das Tiefengrundwasser wegen seiner hohen Ergiebigkeit (teilweise gespannter Grundwasserspiegel) vom WZV Schwalbach-PüttlingenSaarwellingen intensiv genutzt. Die drei Bohrungen I – III können bis zu 90 l/sec = 324 m 3/h Wasser fördern. Während der Pumpversuche nach Abteufen der Bohrungen ist mit 2,5 – 15 l/sec und ~ 1,0 m über Flur ein artesischer Auslauf dokumentiert. Die Unterkante dieses Aquifers kann im Bereich der Brunnen mit ca. 60 m (z. B. Brunnen II mit 58 m) angesetzt werden. Allein wegen der Höhendifferenz zwischen der Unterkante Aquifer von ~ +150 mNN und der geplanten Anstiegshöhe von -320 mNN ist eine Interaktion mit dem geplanten Grubenwasseranstieg auszuschließen. 4.2 Bouser Graben Im Bouser Graben (siehe Abbildung 18) werden nach dem GLA-Gutachten [49] die Schichten des Aquifers (Mittlerer Buntsandstein (sm) und Kreuznacher Schichten des Oberrotliegenden (ro3)) wie folgt beschrieben: „Von den ursprünglich über 200 m mächtigen Schichtenfolge des sm sind im Betrachtungsgebiet nur die unteren Partien in einer Mächtigkeit von allenfalls 80 m der Abtragung entgangen. Bei diesen Partien handelt es sich um einen praktisch söhlig gelagerten, klüftigen, schwach schluffigen konglomeratischen Fein-Mittelsandstein mit einem basalen Grobkonglomerat. Die Kreuznacher Schichten im Liegenden des Mittleren Buntsandsteines bestehen aus vergleichsweise feinkornreicheren Sandsteinen, deren Mächtigkeit großen Schwankungen unterliegt und am Bohrbrunnen 2 beispielsweise rd. 15 m beträgt.“ 11 Alluvionen sind junge Schwemmböden (lateinisch alluvio = Anschwemmung) im Uferbereich von Gewässern 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 30 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 18: West-Ost Schnitt durch den Bouser Graben, GLA, ergänzt ELS 2014 Örtlich können die Schichten des ro3 auch fehlen und der sm liegt dann diskordant auf den oberkarbonischen Schichten auf. Diese karbonischen Gesteine dominieren Tonsteine, die sich hydrogeologisch als Grundwassernichtleiter erweisen. Neben diesen stratigraphischen Bedingungen bilden die tektonischen Voraussetzungen, die die ro3/sm-Scholle mindestens 50 m [49] abgesenkt haben, die Grundlage für das Grundwasservorkommen (siehe Abbildung 18). Es ist gut zu erkennen, dass die Grundwasserleiter (orangene Farbe) nur als „dünne Schicht“ auf dem Karbon aufliegen. Die maximale Tiefe des Aquifers kann laut geologischem Schnitt und den Modelldaten aus SPRING12 mit ~ +165 mNN angegeben werden. Damit wird eine Höhendifferenz von ~ 485 m zum geplanten Anstiegsniveau eingehalten. 12 SPRING ist ein Grundwassermodell der Firma delta-h, das vom LUA zur Modellierung der saarländischen Aquifere verwendet wird. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 31 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 4.3 Lebacher Graben Regionalgeologisch bildet der "Lebacher Graben" eine große tektonische Einbruchscholle, die im Nordosten und Südwesten durch groß angelegte Grabenrandverwerfungen (Verwurfshöhen > 100 m) begrenzt wird. Der Gebirgsuntergrund wird von den nahezu horizontal abgelagerten, klüftigen und porösen FeinMittelsandsteinschichten der Kreuznacher Schichten (ro3) aufgebaut. Die Sandsteine weisen einen nur sehr geringen Feinkornanteil (Ton-Schluffbereich) auf und besitzen teilweise Geröll führende Schichthorizonte. Die Gesamtmächtigkeit der Kreuznacher Schichten im Lebacher Graben beträgt mindestens 120 m (Brunnen 3, Lebach). Für die Hydrogeologie des Lebacher Grabens ist das Verbreitungsgebiet der Kreuznacher Schichten (ro3) und der jüngeren Sandsteinbänke des Mittleren Buntsandsteins (sm) von grundlegender Bedeutung. In der Grabenzone sind diese Schichtkomplexe stellenweise um mehr als 100 m gegenüber dem Unterrotliegenden (ru) und dem Karbon (cst), die beide gemeinsam auf den Hochschollen jenseits der Grabenrandverwerfungen anstehen, eingesunken. Dadurch sind die sehr guten Grundwasserleiterschichten (ro3/sm) mit ihren Sohlflächen tief unter das Niveau der Theelaue – die Theel fungiert als maßgeblicher Grundwasservorfluter – abgesenkt und in bedeutenden Mächtigkeiten mit Grundwasser angefüllt. Dementsprechend nutzen die im Theeltal angelegten 7 Trinkwasserbrunnen ausschließlich das Grundwasservorkommen der Kreuznacher Schichten (siehe Abbildung 19). Das Grundwassereinzugsgebiet beschränkt sich ebenfalls auf die eigentliche Grabenzone, da außerhalb der Grabenrandverwerfungen Gesteinsschichten mit sehr geringem Wasserleitvermögen anstehen und von nur sehr schlechter hydraulischer Verbindung zwischen den Gebirgsschichten außerhalb und innerhalb des Lebacher Grabens ausgegangen werden muss. Lediglich das aus den beidseitigen Hängen des Theeltales gelegenen Regionen jenseits der Grabenrandverwerfungen zufließende Oberflächenwasser, das anschließend in den Grabenschichten versickert, wird noch den Einzugsgebieten zugerechnet. Die Deckschichten über dem eigentlichen Grundwasserleiter im Theeltal übernehmen wichtige Schutzfunktionen, dies gilt vor allem für Wasser stauende Tonund Lehmschichten, aber auch für wasserungesättigte und ausreichend mächtige sandig-kiesige Lockerböden. Da die Verwitterungsschichten des Oberrotliegenden durch die höhere Lagerungsdichte und einen erhöhten Feinkornanteil (infolge der Verwitterung) ebenso einen Wasser stauenden Effekt besitzen, kommt es im Taltiefsten (Theelaue) zur Ausbildung eines Flachgrundwassers innerhalb der quartären Kiessandschichten. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 32 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 19: N-S-Schnitt durch den Lebacher Graben aus [42] Anhand der geometrischen Betrachtung tangiert die Einwirkungslinie nur noch in einem kleinen Bereich des WSG an der südlichen Grabenrandbegrenzung. Betrachtet man die geologischen Strukturen, so müssen als zusätzliche Einschränkung noch folgende Fakten berücksichtigt werden: Zwischen dem ehemaligen Abbau und dem Lebacher Graben verlaufen zwei größere Verwerfungen, die einen Teil der Karbonschichten (cstH1 und cstH2) verworfen haben. Dadurch stehen an der Erdoberfläche die meist undurchlässigeren Gesteine der Breitenbacher Schichten und des Permokarbons an. Selbst unter sehr pessimistischer Betrachtungsweise (aus Sicht des Grundwasserschutzes) können die in den Untergrund eindringenden Grundwässer der südlichen Schutzzone nicht oder nur in sehr geringem Umfang in den Graben abfließen. Die südliche Grenze des Zuflussbereiches zum Graben liegt zwischen der oberflächigen Wasserscheide im Bereich der Höhe Kaltenstein und der Provinzialstraße in der Ortslage Zollstock. Aus den Modellrechnungen und den Grundwasserständen im Grabenrandbereich [46] ist sicher nachgewiesen, dass der Landsweiler Sprung als abdichtendes System fungiert. Der Übertritt der in den permokarbonischen Bereich eingedrungenen Grundwässer in den Graben wird somit zumindest stark behindert, wenn nicht gänzlich unterbunden. Die tatsächlichen Einzugsgebiete der Brunnenstaffel in einer Modellierung [46] zeigen, dass die oberflächigen Ränder südlich der Verwerfung nicht im "engeren Einzugsgebiet" der Lebacher Brunnen liegen. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 33 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Die minimale Sohlhöhe des ro3-Aquifers kann bei ca. +105 mNN angesetzt werden und somit ist eine mögliche Beeinflussung durch von unten vertikal ansteigendes Grubenwasser bis zum Niveau -320 mNN und darüber hinaus bis zur Unterkante des Aquifers nicht möglich. 4.4 Elm / Sprengen Das kleine Wasserschutzgebiet (~ 15 ha) um die ca. 40 m tiefen Brunnen in Elm / Sprengen ist geologisch vollständig durch Verwerfungen abgegrenzt (siehe Abbildung 20), die nach innen zur sm-Scholle geneigt sind. Durch die hohen Versatzhöhen der Sprünge (östlicher Hauptsprung ~ 70 m, Grenzsprung ~ 110 m, Prometheus-Sprung 60 m – 160 m und Schwarzenholzer Sprung 2) ist der Aquifer in der kleinen Scholle abgesenkt worden. Abbildung 20: Geologische Karte mit Tektonik aus [4] 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 34 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 21: Geologischer Schnitt durch das Wasserschutzgebiet Elm / Sprengen Aus den Unterlagen [34] geht hervor, dass die Sohle des sm in der Talmitte bei ca. +210 mNN bis +230 mNN liegt und nach Westen auf ~ +240 mNN und im Osten auf ~ +280 mNN ansteigt. Daraus ergibt sich eine maximale Mächtigkeit im Taltiefsten des Aquifers von ~ 40 m (siehe Abbildung 21). Laut SPRINGModelldaten liegt die Basis sogar noch etwas höher als +230 mNN. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 35 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 4.5 Großraum Dillingen / Nalbach (Beckinger Horst und Verlängerung des Bouser Grabens) Wie bereits im Saarwellinger Graben beschrieben, bildet der Raum zwischen der Saar bei Dillingen und dem Bereich der Nalbacher Brunnen die nordwestliche Fortsetzung dieser NW-SE angelegten Graben/Horst-Struktur. Die Abbildung 22 zeigt ein mögliches System an tektonischen Durchtrennungselementen, so, wie es anhand der bislang vorliegenden Erkenntnisse angenommen wird. Abbildung 22: Geologische Karte Raum Dillingen-Nalbach Für den zentralen Bereich des Beckinger Horstes kann anhand aktueller Aufschlüsse mit sehr hoher Sicherheit belegt werden, dass die Sandsteine des ro3/sm im Bereich des ca. 1 km breiten Beckinger Horstes nur noch eine „Restmächtigkeit“ von ~ 40 - 70 m besitzen. Sowohl südwestlich zum Saartalgraben als auch nordöstlich im Saarwellinger Graben im Bereich Diefflen sind erheblich größere Mächtigkeiten der Trinkwasserleiter > 100 m nachgewiesen worden (siehe Abbildung 23). 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 36 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 23: SW-NE Schnitt Dillingen-Nalbach Aufgrund der guten Speicherkapazitäten und der Lage unter Vorflutniveau eignen sich die Gesteine des sm/ro3 besonders gut als Aquifer und werden entsprechend zur Trinkwasserentnahme von den Gemeinden und einigen Firmen (Dillinger Hütte, Ford, etc.) genutzt (siehe Tabelle 2). Tabelle 2: Brunnen im Raum Dillingen und Abstände zur Umhüllenden des Einwirkbereiches -320 mNN Brunnen Brunnen 1a (Heberbr.) ehem. Siemens-Martin Stahlwerk Strg III TW Brunnen 1 TW Brunnen 2 TW Brunnen 3 Walzwerk R45 Diefflen 28 Ford Brunnen 1 Ford Brunnen 2 Ford Brunnen 3 Ford Brunnen 4 Enspfuhlstraße Mittelstraße Brunnen 1 Brunnen 2 Brunnen 3 Brunnen 4 Brunnen 5 Brunnen 6 Brunnen 7 Brunnen 8 Betreiber Dillinger Hütte Dillinger Hütte Dillinger Hütte Dillinger Hütte Dillinger Hütte Dillinger Hütte Dillinger Hütte Dillingen Ford Ford Ford Ford Nalbach Nalbach Stadtwerke SLS Stadtwerke SLS Stadtwerke SLS Stadtwerke SLS Stadtwerke SLS Stadtwerke SLS Stadtwerke SLS Stadtwerke SLS Abstand zur Umhüllenden 320mNN [m] 2660 3265 3235 2870 2730 3030 2660 2430 2005 1080 770 580 1800 1135 2790 2540 2195 2470 2125 2650 1730 1615 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc Rechtswert Hochwert Herstel- Tiefe Förderung Förderung lungs[m] 2009 2010 jahr [m³] [m³] 2555109,0 5470332,0 1965 100,00 198768 172430 2553915,0 5469439,0 9,00 73000 2554434,6 5469251,6 1967 14,00 366132 2555040,0 5470565,0 1897 56,50 241182 236280 2554837,0 5470110,0 1912 70,00 330429 386973 2554493,0 5470108,0 1927 70,50 162655 221484 2554611,0 5469609,0 1970 14,00 50215 2555642,0 5470548,0 >100,00 2554894,0 5468276,0 80,00 139110 2556016,0 5468767,0 219260 2556217,0 5468506,0 109390 2556319,0 5468059,0 25100 2556581,0 5471017,0 1959 100,00 144376 2557248,0 5471493,0 1953 70,00 420062 293197 2553260,0 5467750,0 1954 100,00 2553430,0 5467560,0 1954 100,00 2553672,0 5467295,0 1954 100,00 2553600,0 5467030,0 1954 100,00 2553230,0 5467080,0 1962 121,50 2553200,0 5467370,0 1962 115,70 2553875,0 5466710,0 1989 72,00 2553930,0 5466500,0 1989 75,00 ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 37 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 24: Lage der Brunnen im Bereich Dillingen-Nalbach mit den tektonischen Strukturen und der Umhüllenden des Einwirkbereichs bei Anstieg des Grubenwassers bis -320 mNN 4.5.1 Brunnen der Dillinger Hütte Zur Versorgung ihres Betriebes entnimmt die Dillinger Hütte ca. 0,5 Mio. m³ Trinkwasser aus vier Tiefbrunnen. Insgesamt liegt die Förderung laut Firmenangaben bei ca. 0,9 – 1,0 Mio. m³/a (2009-2010). Es ist daher zu prüfen, ob durch den Grubenwasseranstieg eine Grundwasserverunreinigung des über dem Karbon liegenden Aquifers möglich ist. Wie aus Abbildung 24 zu ersehen ist, liegen die Trinkwasserbrunnen der Dillinger Hütte AG in Dillingen unmittelbar am Östlichen Hauptsprung, der den Aquifer auf seiner Ostflanke ca. 80 m tiefer verspringen lässt. Daraus leiten sich die unterschiedlichen Unterkanten des Aquifers ab. Während bei der Baumaßnahme der Stranggussanlage CC6 bereits bei ~ 40 m u. GOK (= +147,5 mNN) die Basis des ro3/sm erreicht wurde, liegen die Sohlhöhen im Osten bei ~ +90 mNN. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 38 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Zusammenfassend können folgende Punkte für den Bereich der Brunnen der Dillinger Hütte festgehalten werden: Die minimale Sohlhöhe des sm/ro3-Aquifers kann bei ca. +90 mNN angesetzt werden. Somit ist eine mögliche Beeinflussung durch von unten vertikal ansteigendes Grubenwasser bis zum Niveau -320 mNN und darüber hinaus bis zur Unterkante des Aquifers nicht möglich. Der Abstand der Brunnen zur maximal möglichen Einwirkzone eines Anstieges auf -320 mNN liegt – wie in Tabelle 2 dargestellt – bei mindestens 2.660 m. Die maximale Tiefe der Brunnen liegt bei 100 m (Dillinger Hütte – Trinkwasserbrunnen 1a – Herber Brunnen). Wie in der Abbildung 23 dargestellt, werden durch die Geometrie des überlagernden ro3/smAquifers mit einer minimalen Sohlhöhe von +28,70 mNN - und in den geologischen Horstflächen noch deutlich darüber bis zur Aquifersohle mindestens 350 m und bis zu den Brunnen mindestens 380 m Höhenabstand eingehalten. Fazit: Der maximale Einwirkbereich des geplanten Grubenwasseranstiegs bis -320 mNN liegt mindestens 2.660 m von den Trinkwasserbrunnen der Dillinger Hütte entfernt. Bei dem sich ergebenden Mindestabstand zwischen geplantem Anstiegsniveau von -320 mNN, der Unterkante des Aquifers sowie der Teufe der Brunnen kann eine Beeinflussung des ro3/sm-Aquifers durch ansteigendes Grubenwasser ausgeschlossen werden. 4.5.2 Nalbacher Brunnen Die beiden Nalbacher Brunnen (siehe Tabelle 3) Enspfuhlstraße und Mittelstraße versorgen die Gemeinde Nalbach aus dem bereits beschriebenen ro3/sm-Aquifer mit Trinkwasser. Es können die gleichen Bedingungen wie bei den westlichen Brunnen der Dillinger Hütte und des Brunnens Diefflen 28 angenommen werden. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 39 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Tabelle 3: Angaben zu den Nalbacher Brunnen Brunnen 1 Nalbach Brunnen 2 Nalbach 1953 1959 [m ü. NN] 192,05 192,09 193,19 Teufe [m] 100 69 Abdichtung [m] 30 23 [m ü. NN] artesisch artesisch [l/s] / [m3/h] 19 / 68,4 19 / 68,4 [l/s/m] 2,5 4,0 Bohrjahr NN-Höhe: - Gelände-OK - Mess-OK Ruhewasserspiegel Fördermenge spez. Ergiebigkeit Fazit: Der maximale Einwirkbereich des geplanten Anstiegs bis -320 mNN liegt mindestens 1.135 m von den Nalbacher Trinkwasserbrunnen entfernt. Bei dem sich ergebenden Mindestabstand zwischen Anstiegsniveau, der Unterkante des Aquifers sowie der Teufe der Brunnen kann eine Beeinflussung des ro3/smAquifers durch ansteigendes Grubenwasser ausgeschlossen werden. 4.5.3 Dillinger Brunnen Die bereits für die Teilgebiete Nalbach und Dillinger Hütte beschriebenen Fakten sind auch auf die Gewinnungsgebiete der Stadt Dillingen mit einer jährlichen Fördermenge von 1,1 Mio. m³ (2011) anzuwenden. Sowohl für das WW Diefflen mit dem Brunnen 28 (analog zu den Nalbacher Brunnen) als auch für das WW Nord / Heiligenberg können die gleichen hydrogeologischen Strukturen zu Grunde gelegt werden. Durch die nochmals größere Entfernung der Wassereinzugsgebiete im Dillinger Norden von mindestens 4.750 m zur Umhüllenden der Einwirklinie liegen diese Wassergewinnungsgebiete weitab von möglichen Beeinflussungen durch den geplanten Anstieg in den Grubengebäuden. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 40 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 4.6 Wasserschutzgebiete Hirschberg / Kasbruchtal, Spiesermühltal und St. Ingbert Diese Gebiete liegen außerhalb des eigentlichen Grubengebäudes der östlichen Bergwerke und werden, wie aus der Abbildung 25 hervorgeht, bei der aktuell geplanten Anstiegshöhe von -320 mNN sicher nicht tangiert. Bei einem späteren vollständigen Grubenwasseranstieg jedoch könnten auch die Wasserschutzgebiete südöstlich der Randüberschiebung (zwischen Rentrisch und Bexbach) involviert sein (siehe Abbildung 26). Da dies derzeit nicht auszuschließen ist, sollte spätestens vor einer künftigen weiteren Anstiegsphase bei Überschreitung einer Anstiegshöhe von ca. Meeresspiegelhöhe diese Fragestellung untersucht werden (laut SPRING-Modelldaten sind im Raum St. Ingbert Sohlunterkanten von +28 mNN eingetragen). Abbildung 25: Wasserschutzgebiete (schwarze Umrandung) und Umhüllende Einwirkungslinie (blaue Linie) 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 41 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 26: Lagerungsverhältnisse südöstlich des Saarbrücker Hauptsattels, Ausschnitt aus Schnitt 2 a, Quelle: Saarbergwerke A.G. Geol. Abt. der Bergschule Saarbrücken 4.7 St. Wendeler Graben Der St. Wendeler Graben wird in keinem Stadium des Grubenwasseranstieges betroffen sein. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 42 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 4.8 Konglomerate und Sandsteinbänke im Karbon Neben den zuvor beschriebenen für die Wasserversorgung wichtigen Gebiete mit den ro3/sm-Aquiferen kommen auch in den in der Regel undurchlässigen Schichten des Oberkarbons und Unterrotliegenden lokal begrenzte Grundwasservorkommen vor. Diese werden jedoch in der Regel als Brauchwasserbrunnen genutzt oder als Notbrunnen vorgehalten. Obwohl diese Gesteine im Vergleich zum Hauptgrundwasserleiter mit ihren relativ hohen Feinkornanteilen und raschen Fazieswechseln praktisch als Grundwassernichtleiter eingestuft werden können [6], kommt es lokal zu nennenswerten Grundwasservorkommen. Diese Vorkommen sind in der Regel an Sandsteine und Konglomerate gebunden, die über höhergelegene Wassereinzugsgebiete gespeist werden und dann in den Tallagen zu Quellaustritten führen können. Teilweise wurden diese kleineren Aquifere mittels Notbrunnen in den Kommunen genutzt oder sie treten in Form von Schichtquellen an den Hängen der Notwestflanke des Karbonsattels aus. An dieser Stelle seien nur exemplarisch die Brunnen in Eiweiler / Heusweiler / Reisbach und die Wasser führenden Konglomeratbänke im Fischbach / Netzbachtal genannt. Allen diesen Wasser führenden Systeme ist ihre Kleinräumigkeit und eine größere Höhenlage von über +200 mNN bis +300 mNN zu eigen. Aus den Brunnen im Bereich der ehemaligen oberflächennahen Bergwerke Reisbach / Hirtel der Grube Schäfer und dem Bergwerk der Merchweiler Bergwerksgesellschaft in Fischbach ist bekannt, dass diese Brunnen selbst bei laufender Wasserhaltung der Bergwerke und der darunter in größere Tiefe laufenden Wasserhaltung der Bergwerke der RAG Aktiengesellschaft nicht trocken gefallen sind. Daraus ist abzuleiten, dass die Speisung dieser Brunnen nicht von den tieferen Gesteinen des Permokarbons sondern von den Oberflächenwasserzusickerungen des unmittelbaren Umfeldes abhängig ist. Ein späterer Grubenwasseranstieg in den unterlagernden tieferen Bergwerken kann auch in diesen Fällen nicht zu einer Beeinflussung dieser Systeme führen. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 43 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 5 5.1 Gesamtbetrachtung Grundwassermodell des Saarlandes Das Saarland verfügt über ein hydrogeologisches Modell (SPRING, delta-h), das für die gesamte Landesfläche angewendet werden kann. Dieses Modell beinhaltet als Grundlage für die späteren Berechnungen zum Grundwasser eine große Anzahl von Basisdaten zum Aufbau der Schichten und den tektonischen Verhältnissen. Von der Charakteristik entspricht dieses Modell einem hydrogeologischen Prinzipmodell, das nicht die Güte eines Prognosemodells besitzen muss. Für eine großräumige Fragestellung wie im vorliegenden Fall jedoch sind die enthaltenen Genauigkeiten ausreichend und es ermöglicht eine unabhängige Beurteilungsmöglichkeit für verschiedene Fragestellungen. Für die späteren Detailfragen an bestimmten Punkten des Betrachtungsraumes müssen auf der Basis dieses Modells Teilflächen herausgenommen, detailliert untersucht und modelliert werden. Die so gewonnenen Daten fließen dann wieder in das Grundmodell zurück und sollen auf diesem Wege die Güte des Modells sukzessiv erhöhen. In den Knotenpunkten des aktuellen SPRING-Modells sind alle Informationen zu den Schichten und ihren hydrogeologischen Kennwerten als Attribute abgelegt. In Zusammenarbeit mit dem LUA – Fachbereich 2.1 "Hydrogeologie und Grundwassernutzung" wurden die für die Beurteilung der Fragestellung in diesem Projekt benötigten Daten bereitgestellt und zur weiteren Bearbeitung als Shapefile im GIS-System (ESRI ArcMap 10.2) übertragen. Diese Informationen können im GIS-System des ELS zur Bewertung herangezogen werden. Um keine Abweichungen in der Datengrundlage zu erzeugen, wurden diese LUA-Daten (Knoten mit ihren Attributen) ohne Veränderung übernommen. Es wurden folgende Attribute zur Auswertung transferiert: GELA: Geländeoberfläche – diese entspricht dem Digitalen Geländemodell des LVGL mit einer Auflösung von 1 m und einer maximalen Höhendifferenz von ~ 20 cm. ZKOR: Unterkante der jeweiligen Schicht – Zur Berechnung der Schichtunterkanten des ro3/sm wurden die jeweiligen ZKOR8 Werte übernommen. Anzahl der Knoten: 21.260 minimale Höhe der Basis ro3/sm: +28,7 mNN maximale Höhe der Basis ro3/sm: +371,7 mNN 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 44 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Obwohl die Knoten im SPRING-Modell ausreichend dicht liegen (siehe Abbildung 27), musste zur Visualisierung dieser Daten eine flächige Interpolation der Punktdaten (siehe Abbildung 28) ausgeführt werden. Dazu wurden die Punktdaten mittels der geostatistischen Methode "natural neighbor"13 interpoliert. Dies führt dazu, dass es bei "harten Übergängen" wie z. B. Verwerfungen zu geringen Abweichungen von den Knotenwerten des SPRING-Modells kommt. Diese möglichen Abweichungen sind jedoch im vorliegenden Falle nicht entscheidungsrelevant, da der theoretische Fehler sehr viel kleiner ist als die Kennwertgröße. Abbildung 27: exemplarischer Auszug aus dem SPRING-Modell für den Raum Saarwellingen – Dillingen mit den Knoten und der Darstellung der ro3/sm-Unterkante 13 Der Algorithmus, “Natürlicher Nachbar“ sucht nach der nächstgelegenen Teilmenge von Eingabemessungen zu einem Abfragepunkt und weist diesen Daten proportional zur Fläche eine Gewichtung zu, um den gesuchten Punkt zu interpolieren (Sibson, 1981). Zu den grundlegenden Eigenschaften dieser Interpolation gehört die lokale Begrenzung, da lediglich eine Teilmenge von Eingabemessungen um den gesuchten Punkt berücksichtigt wird, und die Tatsache, dass interpolierte Höhen immer innerhalb des Bereichs liegen, der durch die Eingabemessungen begrenzt wird. Sie berücksichtigt keine Trends und produziert keine Spitzen, Löcher, Kämme oder Täler, wenn diese nicht in den Eingabemessungen vorhanden sind. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 45 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 28: Daten nach Übernahme in das GIS-System mit den Knoten und der Darstellung der ro3/sm-Unterkante 5.2 Auswertung des RAG-Archives Mit Hilfe der RAG Aktiengesellschaft wurde das umfangreiche bergmännische Riss-Archiv gesichtet. Neben vielen Detailinformationen zu Einzelfragen (wie z.B. der Geometriedaten der Abbauflächen, u.v.a.m.) konnten insbesondere die Daten zu allen Tiefbohrungen, die seit 1853 niedergebracht wurden, ausgewertet und in das GIS-System übernommen werden. Aus den insgesamt 236 Bohrungen der Bergwerksbetreiber wurden die Bohrungen mit Gesteinen des ro3/sm ausgewertet und mit den Daten des Grundwassermodells verglichen. Bis auf wenige Bohrungen mit Abweichungen im Bereich von mehreren Metern sind die beiden Systeme deckungsgleich. Größere Anpassungen sind bei der aktuellen Fragestellung nicht notwendig. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 46 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Bei speziellen Fragestellungen, bei denen es auf eine größere Genauigkeit (im Meterbereich) ankommt, bedarf es aber lokaler Anpassungen. So sind zum Beispiel die Unterkanten des ro3/sm im Bereich des südöstlichen Beckinger Horstes deutlich zu tief angesetzt. Aus den vorhandenen markscheiderischen Aufnahmen von untertage sind umfangreiche geologische Schnitte entstanden, die zur Beantwortung von Detailfragen herangezogen werden können. In einer Arbeit zur Tektonik des Saarkohlenbeckens [14] haben die ehemaligen Saarbergwerke in Schnitten die Struktur des gesamten Saarreviers und den sich südwestlich anschließenden Lothringer Revier dargestellt. Diese Schnitte (siehe Anlage 7.1ff) bieten einen leichten Einstieg in die Thematik der Strukturgeologie. Es ist gut zu erkennen, dass alle ro3/sm-Sedimente als „dünne Schicht“ auf dem Karbon aufliegen und deren Unterkanten auf deutschem Staatsgebiet deutlich über dem Meeresspiegel liegen. Erst in Lothringen (siehe Anlage 7.3 – Schnitt 5 – Südostteil) wurden einzelne Schollen im St. Avolder Raum unter die 0-mNN-Marke abgesenkt. Dies wird noch deutlicher, wenn man die Tektonische Karte (Anlage 7) betrachtet. In dieser Projektion der Schichten auf Meeresspiegelhöhe sind in dem blau umrandeten aktuellen Einwirkungsgebiet keine Sedimente des ro3/sm vorhanden! Zusammenfassend und vereinfacht können in der Regel folgende Bedingungen unterstellt werden: [1] In dem betrachteten Raum stehen an der Oberfläche entweder Karbon-/Unterrotliegendschichten an oder werden von meist geringmächtigen Sandsteinschichten des ro3/sm und/oder Quartärsedimenten überlagert. [2] Die ehemaligen Grubenbaue der Bergwerke liegen innerhalb von gering durchlässigen Sedimenten des Oberkarbons. Diese Gesteine werden mit ihren relativ hohen Feinkornanteilen und raschen Fazieswechseln praktisch als Grundwassernichtleiter (Klasse 4) mit vernachlässigbarem Wasserleitvermögen eingestuft [24]. Das unverritzte Karbongebirge verfügt in der Regel über keine nennenswerten Porenräume, in denen Wasser gespeichert werden kann. Die Wasserwegsamkeiten beschränken sich lediglich auf Schicht- und Bankungsfugen sowie auf Klüfte und Störungen, die allerdings geologisch bedingt sind und nicht ursächlich mit dem Bergbau zusammenhängen. [3] Zwischen dem Karbon und den ro3/sm-Schichten ist eine meist sehr gering durchlässige Schicht aus tonigen Sedimenten vorhanden (sog. „Grenzletten“). Für den Bereich des Warndt wurde im SPRING-Modell diese Dichtung wie folgt beschrieben: „Die Kalibrierung des Modells erfolgte zum einen über die Anpassung der kf-Werte des Permokarbons zwischen Buntsandstein und Grubengebäude und zum anderen über die Anpassung der Leakage-Koeffizienten an den die Gruben repräsentierenden Element-Netzknoten. Um ein plausibles Strömungsbild des Ist-Zustands vor der Flutung zu erhalten, waren sehr geringe kf-Werte in der Schicht über den Gruben zu wählen. Es zeigte sich, dass bei horizontalen Durchlässigkeitsbeiwerten zwischen 3 . 10-7 m/s und 1 . 10-8 m/s 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 47 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 und vertikalen Durchlässigkeiten zwischen 1 . 10-8 m/s und 1 . 10-10 m/s für die Karbon-Schicht zwischen Gruben und Buntsandstein eine gute Anpassung der berechneten an die gemessenen Wassermengen möglich war“ [37]. [4] Generell kann für die gesamte Folge der karbonischen Sedimente angenommen werden, dass Wasser führende Schichten mit nennenswerten Wassermengen nur als Ausnahme zur Verfügung stehen. [5] Diese Verhältnisse können für alle östlichen Bergwerke angenommen werden. Lediglich die westlichen Bergwerke Warndt und Ensdorf weichen durch die Überdeckung mit Sandsteinen (ro3/sm) deutlich von den anderen Bergwerken ab. Durch die tektonischen Vorgänge sind große Flächen abgesunken und mit den o. g. Sandsteinen überlagert worden. Dieses Deckgebirge besteht aus fein- bis mittelkörnigen Sandsteinen mit einem Schluffanteil unter 10 % und einer sehr geringen Kornbindung. [6] In Bereichen, wo die Sohlflächen dieser ro3/sm-Pakete unter dem Vorflutniveau liegen, sind im Saarland die wasserhöffigsten Grundwasserleiter ausgebildet und werden entsprechend intensiv genutzt (Saarwellinger Graben, Bouser Graben, Lebacher Graben, Primsmulde, u.v.a.). [7] Für die Beurteilung einer möglichen Beeinflussung des Grundwassers durch ansteigendes Grubenwasser ist letztendlich nur ein Teil der Klasse 1 (Festgesteine, hohes WLV und unter Sohle des Vorflutniveaus) von Interesse. Diese Gesteinstypen begrenzen sich im Untersuchungsgebiet auf die Schichten des ro3/sm mit einem geringen Gesamtflächenanteil von 12,8 %. [8] Die maximale Tiefe des ro3/sm-Aquifers kann laut geologischem Schnitt und den Modelldaten aus SPRING mit ~ +28 mNN angegeben werden. Für den Betrachtungsraum bei Anstieg bis -320 mNN östlich der Saar liegt die maximale Tiefe bei +43 mNN. Damit wird eine Höhendifferenz zwischen Oberkante des Grubenwasseranstiegs bis -320 mNN zur Unterkante ro3/sm von mindestens 363 m eingehalten. [9] Die Brunnen zur Trinkwassergewinnung über Bergbaugebiet erschließen nur den oberflächennahen Horizont des ro3/sm bis in eine Tiefe von maximal 121,50 m u. GOK (≙ +57,20 mNN). [10] Permokarbonische Aquifere bilden selbst in Horizonten gröberer Sandsteine mit Mächtigkeiten bis zu 20 m wegen ihrer geringen Porosität keine ausgedehnten und zusammenhängenden Grundwasserleiter. Neben der Beeinflussung verschiedener Grundwässer aus unterschiedlichen Grundwasserstockwerken kommt es bei entsprechend hohem Grubenwasserstand über Meeresspiegelniveau zu weiteren Interaktionen mit oberflächennahen Systemen oder Auswirkungen auf / an der Oberfläche. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 48 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 All diese möglichen Auswirkungen können dadurch charakterisiert werden, dass ihre „Qualität“ mit steigendem Grubenwasserspiegel in der Regel zunimmt. Dies gilt besonders für die Veränderung der Gewässer, deren „Schadstofffrachten“ und „Vernässungszonen“, wenn das Grubenwasserniveau auf das Vorflutniveau von ~ +184 mNN in Ensdorf gestiegen ist. 5.3 Mögliche Auswirkungen Bei der Betrachtung des geplanten Grubenwasseranstieges bis -320mNN können unabhängig davon wie wahrscheinlich die theoretisch möglichen oder potentiellen Gefährdungsszenarien sind, die Veränderungen der Wasserspiegellagen im Grubengebäude und in den umliegenden Grundwasserstockwerken verschiedene Auswirkungen haben: [1] Langsame großflächige Geländehebungen aufgrund der Entlastung der unter Auftrieb fallenden Gesteine. Diese auch im Saarrevier möglichen Hebungen können bei einer Überlagerung von mindestens 500 m entwässertem Gestein bis -320mNN vernachlässigt werden. Nach dem Ende des Bergbaus wurden in anderen Revieren nach dem Abschalten der Grubenwasserhaltung großräumige Geländehebungen beobachtet. Durch die Übernahme der Einwirkungslinie aus dem Senkungsvorgang bei der Steinkohlengewinnung ist sichergestellt, dass auch mögliche Hebungsvorgänge späterer Phasen nur innerhalb des ermittelten Untersuchungsgebietes (Umhüllende des Einwirkungsbereiches = blaue Linie) liegen können. Details zu den Hebungen finden sich in einem gesonderten Gutachten. [2] Austrag von Schadstoffen aus den Kohlebergwerken in das Grundwasser Bis zu dem untersuchten Niveau -320 mNN jedoch ist dies aufgrund der Geometrie nicht möglich. In den späteren Phasen müssen die Bereiche untersucht werden, wenn sie auf ein Niveau des Grubenwasseranstieges über dem Vorflutniveau liegen. Sobald die Grubenwässer oberflächig ausfließen können, ist dieser Pfad einer Verunreinigung von Oberflächengewässer zu betrachten (Öle, Fette, Schmierstoffe, PCB, Schwermetalle, …). Details zu diesem Themenkomplex finden sich in einem gesonderten Gutachten. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 49 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 [3] Änderung der Wasserführung von Oberflächengewässern Bis zu dem untersuchten Niveau -320 mNN ist dies nicht der Fall. Lediglich durch den Wegfall der geförderten Grubenwässer wird sich im Unterlauf der heutigen Einleitstellen eine Verminderung der Wasserführung in den Vorflutsystemen einstellen. Das Grundwasser der Grundwasserstockwerke fließt normalerweise mit einem Gefälle zu den nächstgelegenen Bächen und Flüssen. Durch die großräumige Absenkung des Grundwasserspiegels im Aquifer durch die Trinkwasserförderung (insbesondere im ro3/sm) kann es vorkommen, dass dieser natürliche Zufluss vermindert oder gar zeitweise unterbunden wird. [4] Bildung von Vernässungen, Versumpfungen durch oberflächennahes Grundwasser Bis zum Niveau -320mNN ist dies nicht möglich. Die über viele Jahrzehnte betriebene Grubenwasserhaltung hat in Teilbereichen der Bergbauflächen zur Absenkung des Grundwasserspiegels geführt. Je nach Lage zu den oberflächennahen Aquiferen kann dies zur „Trockenlegung“ von Bereichen geführt haben, die vor dem Steinkohlebergbau vernässt waren. Durch den Grubenwasserwiederanstieg können in bergbaulich bedingten Senkungsgebieten örtlich wieder Vernässungen auftreten. [5] Beeinträchtigungen der Trinkwassergewinnungsanlagen durch ansteigendes „versalzenes“ Grubenwasser Bis zum Niveau -320mNN ist dies nicht möglich. In weiteren Anstiegsphasen müssten jedoch alle Gebiete mit ro3/sm-Aquiferen in den geologischen Gräben detailliert untersucht werden, ob derartige Wasserwegsamkeiten vorhanden sind oder sich einstellen können. Die im Grubenwasser gelösten Salze der Karbongesteine (im Wesentlichen Chloride und Sulfate) können bei einem Anstieg über die Sohle eines Aquifers im Hangenden in die Brunnen gelangen und zu einer „Versalzung“ der geförderten Trinkwässer führen. Die Beeinflussung von Oberflächenwässer durch eventuell schadstoffbelastete Grubenwässer wird in einem gesonderten Gutachten untersucht. [6] Austritt von Gasen (Methan, Radon) Dieser Vorgang wird auch während des geplanten Anstiegs bis zum Niveau -320mNN zum Tragen kommen. Die in dem Kohlegebirge gebundenen Mengen an Gas gelangen mit der Zeit über Inhomogenitäten im Gestein in das noch offene, trockene Grubengebäude und werden bei einem Grubenwasseranstieg aus dem Grubengebäude gedrückt. Dies wird in gesonderten Gutachten untersucht. 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 50 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 6 Schlussbemerkungen Der geplante Grubenwasseranstieg auf eine Höhe von -320 mNN wurde für den Betrachtungsraum vom ELS aus geologischer und hydrogeologischer Sicht anhand vorliegender umfangreicher Daten des LUA Landesamts für Umwelt- und Arbeitsschutz, der RAG Aktiengesellschaft und des ELS Erdbaulaboratorium Saar untersucht. Alle Datenquellen belegen, dass die für die Grundwassergewinnung wichtigen Wasserschutzgebiete (sowohl die festgesetzten WSG als auch die geplanten) nicht von diesem Anstieg betroffen sein können, da sie mit ihren Aquiferen entweder außerhalb der Bergwerk beeinflussten Flächen oder weit oberhalb der geplanten Anstiegshöhe liegen. Dabei wird mindestens ein Abstand von 300 m des Grubenwasserniveaus zu der Unterkante des Grundwasser führenden Gesteins eingehalten. Lokale, kleinräumige Grundwasservorkommen in den permokarbonischen Schichten sind in der Regel an oberflächennahe Liefergebiete gekoppelt und stehen nicht in Verbindung mit den tiefen Grubenbauen. Alle Vorkommen dieser Art liegen ebenfalls deutlich über dem geplanten Niveau des Grubenwasseranstiegs. Es liegen daher keine hydrogeologischen Gründe vor, diesen geplanten Anstieg des Grubenwassers als kritisch anzusehen. Aus geologisch/hydrogeologischer Sicht kann es bis zu einem Anstieg der Grubenwässer auf ~ Meeresspiegelhöhe nicht zu einer Beeinflussung der oberen Grundwasserstockwerke kommen. In der Zeit des Grubenwassersanstieges bis zum Niveau -320mNN können die vorhandenen möglichen Interaktionsbereiche durch entsprechende Monitorings erfasst und hinreichend untersucht werden. Neben diesen geologisch / hydrogeologischen Gründen für eine Anhebung des Grubenwasserspiegels sollten auch ökologische Gründe nicht unbeachtet bleiben. Von der derzeitigen Förderung (~ 13 Mio. m³/a für die Wasserhaltungen Reden und Duhamel) könnte ein erheblicher Teil entfallen. Dies würde auch zu einer Entlastung des Klinkenbaches / der Blies führen. Nicht zu vergessen, dass bei einer Anhebung der Grubenwasserhaltung um maximal 760 Höhenmeter durch die geringeren Förderhöhen auch Energie eingespart werden kann. 66292 Riegelsberg, den 29. Februar 2016 Dipl.-Geol. Dr. Christoph Wettmann Dipl.-Geol. Klaus Michaeli 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc Dipl.-Geogr. Simone Noell ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite 51 Auftrag-Nr. 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Bei der Erstellung des vorliegenden Gutachtens wurden folgende Unterlagen herangezogen: Literaturverzeichnis [1] Topografische Karten des Saarlandes, Maßstab 1 : 25 000 [2] Geologische Übersichtskarte des Saarlandes, Maßstab 1 : 50 000 [3] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6606 Saarlouis, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen [4] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6607 Heusweiler, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen zur geologischen Karte [5] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6608 Illingen, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen zur geologischen Karte [6] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6706 Ludweiler, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen zur geologischen Karte [7] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6607 Saarbrücken, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen zur geologischen Karte [8] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6807 Emmersweiler, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen zur geologischen Karte [9] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6808 Kleinblittersdorf, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen zur geologischen Karte [10] Geologische Karte des Saarlandes, Blatt 6809 Gersheim, Maßstab 1 : 25 000 mit Erläuterungen zur geologischen Karte [11] Geologische Karte des Königreiches Preußen, Blatt 34 Lebach, 1887; Nachdruck: Geologisches Landesamt des Saarlandes, 1990; Maßstab 1 : 25 000 [12] Geologische Karte des abtauchenden Saarkarbons im saar-pfälzer Gebiet, G. Drozdzewski, Universität Tübingen – Geologische Abteilung und Saarbergwerke AG, 1964-68 [13] Lagerungsverhältnisse südöstlich des Saarbrücker Hauptsattels, Schnitte, Weingart, Geologische Abteilung der Bergschule Saarbrücken, 1964-1966 [14] Tektonische Übersichtskarte des Saarkohlenbeckens, Projektion (0 mNN), Maßstab 1 : 150 000 und Schnitte 1-5, Saargruben AG Saarbrücken 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc auf Meeresspiegel ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 52 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 [15] Tektogenese der Südlichen Randüberschiebung, Schnitte, Forschungsvorhaben der Kohlenbevorratungsrechnung, Geologische Landesamt NW, 1982 [16] Tektonische Karte und Schnitte, M. Lütkehaus [17] Tektonische Karten – Streichlinien der Flöze und der Störungen in 0 mNN, Blatt 2, Bauer, Grube Jägersfreude 1957 [18] Bohrung Derlen-Morgenstern und Bohrung Walpershofen, Bergwerk Ensdorf, 1965 [19] Profil des Bohrloches 1 zu Elversberg, Königliches Steinkohlenbergwerk Heinitz [20] Die Tiefbohrung Saar 1 (1965-66), Bericht über den Stand der Untersuchungen im Jahre 1970, Bericht der Mitarbeiter, Rehkopf et. al., Saarbergwerke AG [21] Schnitte durch die Kulmination des Saarbrücker Hauptsattels, Abb. 23, Saarbergwerke AG [22] Schnitte durch das Saarkohlenbecken und Lothringen, Saargruben AG Saarbrücken [23] Staatliche Tiefbohrungen im Saarrevier von 1891 – 1904, R. Müller 1904 [24] Hydrogeologische Karte des Saarlandes, Maßstab 1 : 100 000, Blatt 1 "Wasserleitvermögen des Untergrundes", Saarbrücken 1987 [25] Hydrogeologische Karte des Saarlandes, Maßstab 1 : 100 000, Blatt 3 "Grundwasserbeschaffenheit", Saarbrücken 1992 [26] Gewässerkarte des Saarlandes, Maßstab 1 : 100 000 [27] DVGW: Arbeitsblatt W 101, Richtlinien für Trinkwasserschutzgebiete, 1. Teil, Schutzgebiete für Grundwasser, Bonn 1975 [28] Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz – WHG) vom 31. Juli 2009 (BGBl. I Nr. 51 vom 06.08.2009 S. 2585), zuletzt geändert am 8. April 2013 [29] Die Aufschlüsse der staatlichen Tiefbohrungen im Saarrevier in den Jahren 1891 – 1904, J. Schlicker, 1906 [30] Die Aufschlüsse der staatlichen Tiefbohrungen im Saarrevier in den Jahren 1873 – 1877 und 1910 – 1916, J. Schlicker, 1920 [31] Geologische Neukartierung im Raume Schwarzenholz – Walpershofen – Dilsburg unter besonderer Berücksichtigung der Tektonik und Kohleführung des örtlichen Stefans, U. Horstmann, Diplomarbeit 1973 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 53 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 [32] Mines Domaniales Francaises de la Sarre: "Reportoire des sondages exécutés dans le bassin houiller sarro-lorrain et situés dans le Territoire de la Saare le Département de la Moselle le Département de Meurthe-et-Moselle", E. Siviard, Saarbrücken 1928 [33] „Kleintektonische Untersuchungen im Raume Neunkirchen/Saar – Die Abhängigkeit der Schlechten und Klüfte von der Großtektonik und der Vergleich der Tektonik in Karbon und Buntsandstein“, H. Becker, Diplomarbeit, Universität Saarbrücken [34] „Die Beeinflussungsmöglichkeit des Grundwasserhaushaltes durch den unterirdischen Abbau der Steinkohlenflöze bei Sprengen und Saarwellingen“, Gutachten der Bergschule Saarbrücken Geologische Abteilung, Dr. Semmler, Saarbrücken 1951 [35] Geologische Kartierung des Stefan A und B sowie des auflagernden und abgrenzenden Deckgebirges im Gebiet um Schwalbach (Saar), K.S. Bartholdy, FU Berlin, 1967 [36] WBK – Institut für Angewandte Geologie Abt. Wasserwirtschaft und Hydrogeologie, Grundwasser und Bergbau/Saarland – Schnitt 2 (Lauterbachtal – Anlage 4W) und Schnitt 4 (Lauterbachtal / Naßweiler – Anlage 6W) vom 15.12.1986, Archiv der RAG-Aktiengesellschaft [37] Büro Grundwasser und Geoforschung, Prof. J. Wagner, „ZUKUNFT WARNDT WASSER - Handlungsstudie zu den Chancen nach dem Anstieg des Grundwassers im Warndt, Öffentlichkeitsverständliche Vermittlung der Entwicklung des mittel- und langfristigen Grundwasseranstieges im Warndt, Betrachtung der grenzüberschreitenden Zusammenhänge zu den Oberflächengewässern und der daraus resultierenden potentiellen Chancen und Risiken am Beispiel einer exemplarischen Maßnahmenplanung.“, April 2010, Gutachten inklusive der Anlagen 1 – 3 [38] ANTEA ALSACE, LORRAINE ET FRANCHE-COMTE: „Folgen der Bergwerkschließung auf die Wasserzirkulation (MINWATER) - Situation bei Stilllegung der Grubenwasserhebung“; Antea Alsace Lorraine et Franche-Comte, Vandoeuvre 2003. [39] ANTEA ALSACE, LORRAINE ET FRANCHE-COMTE: „Auswirkungen der Grubenstilllegung auf den Wasserkreislauf (MINWATER) – Modelling mit Grubenwasserüberlauf“; Antea Alsace Lorraine et Franche-Comte, Vandoeuvre 2003. [40] ANTEA ALSACE, LORRAINE ET FRANCHE-COMTE: „Auswirkungen der Grubenstilllegung auf den Wasserkreislauf (MINWATER) – Kalibrierung des Buntsandsteingrundwassermodells für das Gebiet des Warndt“; Antea Alsace Lorraine et Franche-Comte, Vandoeuvre 2003. [41] ELS-Gutachten 10-2740, UB1 vom 18.11.2010, “Auswirkungen des Bergbaues Flöz Schwalbach Streb 8.9 und 8.10 Ost auf die Trinkwasserförderung im Lebacher Graben 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 54 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 [42] ELS-Gutachten 10-2740, UB2 vom 19.08.2011, “Auswirkungen des Bergbaues Flöz Schwalbach Streb 8.9 und 8.10 Ost auf die Trinkwasserförderung im Lebacher Graben, Auswertung vorhandener Daten“ [43] ELS-Gutachten 96-0750/01 vom 25.02.2002, „Primsstudie - Geplanter Kohleabbau im Feld 'Primsmulde' des Bergwerkes Ensdorf Geologisch-hydrogeologische Untersuchungen“ [44] ELS-Gutachten 13-3082 vom 10.05.2013, „Erschließung des Gewerbegebietes "Auf Häpelt" in Lebach, Hydrogeologische – geologische Untersuchungen“ [45] Wasserschutzgebietsverordnung der Wasserschutzgebiete C56 Lebach Ost und D55 Lebach West vom 12.05.2000 / 04.04.2001 [46] Gutachten der Grundwasser- und Geoforschung Prof. Dr. J. Wagner: "Auswirkungen des geplanten Kohleabbaus der DSK in den Streben 8.9 und 8.12 Ost im Flöz Schwalbach, Feld Dilsburg, auf die Wassergewinnung im Lebacher Graben durch Brunnen der Stadtwerke Lebach GmbH und des Zweckverbands Wasserversorgung in Ottweiler" [47] Unterlagen der Stadtwerke Lebach über Wasserstandsmessungen, Brunnenwasserstände und Instandhaltungsmaßnahmen für den Zeitraum 1975 – 2010 [48] Gutachten des Geologischen Landesamtes des Saarlandes vom 18.05.1988: "Wasserschutzgebiet für die vier Bohrbrunnen der Stadt Lebach" einschließlich Kartenunterlagen [49] Geologisches Landesamt des Saarlandes, AZ: 1026/86 Dr.H/F, „Wasserschutzgebiet für die beiden Bohrbrunnen der Gas- und Wasserwerke Bous – Schwalbach an der Bundesstraße 51“, 11.07.1986 [50] Geologisches Landesamt des Saarlandes, AZ: 585/85 Dr.H/Fa, „Wasserschutzgebiet für die Bohrbrunnen des Gemeindewasserwerks Schmelz in Hüttersdorf“, 03.09.1985 [51] Geologisches Landesamt des Saarlandes, AZ: 9423/83 Dr.H/Fa, „Wasserschutzgebiet für die Bohrbrunnen der Stadtwerke Völklingen“, 22.07.1983 [52] Geologisches Landesamt des Saarlandes, AZ: 121/431/58 Dr.Sz, „Gutachten über die voraussichtlichen Leistungen der niedergebrachten Bohrungen im Werbelner Tal“, 18.09.1958 [53] Dr. Selzer, „Geologische Situation im Bisttal“, Geologisches Landesamt des Saarlandes [54] Geologischer Führer Nr. 84, Saarland, H. Schneider, 1991 [55] ELS-Gutachten 03-1705, „Betrachtungen zur Grundwasserneubildungsrate und zu Einträgen in die Grubengebäude der Bergwerke Saar“, 10.05.2004 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 55 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 [56] Daten zur Wasserhebung in den Bergwerken, RAG-Aktiengesellschaft [57] Auszug aus der Datenbank „Aquainfo“ für die Brunnen und Grundwassermessstellen im Untersuchungsgebiet, LUA Stand 27.05.2014 [58] Auszug aus dem Grundwassermodell „SPRING“ für die Geometriedaten des Bundsandsteines und des Oberrotliegenden ro3, LUA Stand 27.05.2014 [59] "Sonderbetriebsplanzulassung vom 19.02.2013 vom Oberbergamt des Saarlandes zu Beobachtung der Tagesoberfläche im Rahmen des Grubenwasseranstiegs im Bereich des ehemaligen Bergwerk Saar" [60] „Planerische Mitteilung zum Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel“, Ingenieur- und Planungsbüro Lange GbR, Oktober 2014 [61] Lageplan der Dillinger Hütte, digital, Neubauabteilung der Dillinger Hütte, Stand 06/2011 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 56 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Schematisches Grubenwasserkonzept der saarländisch-lothringischen Steinkohlelagerstätte [60] ............................................................................................................................................1 Abbildung 2: geplanter Anstieg bis -320mNN in den Wasserhaltungen Reden und Duhamel [56] ..............2 Abbildung 3: Schematischer Wasserkreislauf im Bergbau ...........................................................................5 Abbildung 4: Normal-Schichtenprofil des Saarkarbons mit Lokalbezeichnungen [54] .................................7 Abbildung 5: Geologie des Saarreviers, schematisch ...................................................................................8 Abbildung 6: Geologische Struktur im Saarrevier, schematisch .................................................................10 Abbildung 7: Gesamtfläche des saarländischen Kohleabbaus (vgl. auch Anlage 2) ..................................16 Abbildung 8: Verteilung des oberflächennahen Abbaus (schwarze Flächen) im Betrachtungsraum .........17 Abbildung 9: Re-Konstruktion einer analogen, möglichen Einwirkungslinie aus überstauten Abbauflächen unterhalb -320 mNN (nicht maßstäblich) ................................................................................19 Abbildung 10: Proportionale Flächendarstellung der Untersuchungsflächen .............................................20 Abbildung 11: Alte Abbaue im Raum St. Wendel ........................................................................................21 Abbildung 12: Grube Frankenholz ...............................................................................................................22 Abbildung 13: Gruben Bexbach und Wellesweiler ......................................................................................23 Abbildung 14: Betrachtungsraum und verbleibende Restfläche nach Ausschluss nicht relevanter Flächen ................................................................................................................................................25 Abbildung 15: überstaute Abbauflächen unterhalb -320 mNN mit der Umhüllenden des Beeinflussungsraumes und dem Betrachtungsraum ...............................................................................26 Abbildung 16: hydrogeologisch wichtige Teilflächen im Saarrevier bei der Beurteilung .............................27 Abbildung 17: SSW-NNE Schnitt aus [51] durch den Saarwellinger Graben mit geplantem Grubenwasseranstieg, verändert ELS ....................................................................................28 Abbildung 18: West-Ost Schnitt durch den Bouser Graben, GLA, ergänzt ELS 2014 ...............................30 Abbildung 19: N-S-Schnitt durch den Lebacher Graben aus [42] ...............................................................32 Abbildung 20: Geologische Karte mit Tektonik aus [4] ...............................................................................33 Abbildung 21: Geologischer Schnitt durch das Wasserschutzgebiet Elm / Sprengen ................................34 Abbildung 22: Geologische Karte Raum Dillingen-Nalbach ........................................................................35 Abbildung 23: SW-NE Schnitt Dillingen-Nalbach ........................................................................................36 Abbildung 24: Lage der Brunnen im Bereich Dillingen-Nalbach mit den tektonischen Strukturen und der Umhüllenden des Einwirkbereichs bei Anstieg des Grubenwassers bis -320 mNN ..............37 Abbildung 25: Wasserschutzgebiete (schwarze Umrandung) und Umhüllende Einwirkungslinie (blaue Linie) .......................................................................................................................................40 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc ELS Erdbaulaboratorium Saar Institut für Geotechnik und Umwelt GmbH Seite Auftrag-Nr. 57 14-3222 Ansteigenlassen des Grubenwasserspiegels auf -320 mNN in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel - Hydrogeologische Bewertung einer möglichen Beeinflussung des oberflächennahen Grundwassers - Gutachten vom 29.02.2016 Abbildung 26: Lagerungsverhältnisse südöstlich des Saarbrücker Hauptsattels, Ausschnitt aus Schnitt 2 a, Quelle: Saarbergwerke A.G. Geol. Abt. der Bergschule Saarbrücken ............................41 Abbildung 27: exemplarischer Auszug aus dem SPRING-Modell für den Raum Saarwellingen – Dillingen mit den Knoten und der Darstellung der ro3/sm-Unterkante ..................................................44 Abbildung 28: Daten nach Übernahme in das GIS-System mit den Knoten und der Darstellung der ro3/sm-Unterkante ..................................................................................................................45 3222_GA1_2016-02-29_Grubenwasseranstieg-320mNN_Endfassung.doc
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