Böschungsgestaltung
Verfahrensbeschreibung
Eine Böschungsgestaltung mit dem Ziel der Böschungsstabilisierung, des Erosionschutzes und des Ausnutzens positiver Effekte der sich entwickelden Vegetation erfolgt durch:
- geomorphologische Gestaltung z.B. Böschungsabflachungen
- erdbautechnische Ausformung z.B. Einbau von Bermen
- schnelle Festlegung der Böschungsoberfläche i.d.R. durch Aufbringung eines Abdecksystems wie die Herstellung eines Kulturbodens + Begrünung
- Verdichtungsmaßnahmen insbes. bei Braunkohlenkippen
- Drainagesysteme
Einsatzbereich
- temporäre Böschungen (tagebauseitige temporäre Böschungen; kippenseitig temporäre Böschungen)
- dauerhafte Böschungen (Böschungen von Bergbaufolgeseen als Hinterlassenschaft von Tagebauen; Böschungen der Bergehalden des Erz- und Steinkohlenbergbaus; Böschungen von Kalihalden)
Behandlungsziel
- Böschungsstabilisierung, Erosionsschutz
- Minderung/Unterbinden der Pyritoxidation
- Minderung des Sickerwassereintrags
Verfahrensart
Bergbau
Umwelteinflüsse
Flächenbedarf, Bedarf an Sedimenten, Bodensubstraten, Lärm durch Baufahrzeuge
Überwachung
Überwachung der Böschungsbewegungen
Nachsorge
Sicherungsmaßnahmen auf Böschungen z.B. zur Behebung von Erosionserscheinigen; Pflanzarbeiten
Nachbesserung
- erweiterte Maßnahmen zum Ersosionsschutz wie den Einbau von Faschinen, Geogittern, Erosionsschutzmatten, Erosionsschutzgeflechten, u.ä.
Ansaaten in Verbindung mit Zuschlagstoffen, Bodenersatz oder Mulchstoffen
- Einsatz ingenieurbiologischer Verfahren - lebende Baustoffe
- Böschungssanierung: Entnahme von Bodenmassen aus Flachwasserbereichen zur Beseitigung von rutschungsgefährdeten Tiefenbereichen im Tagebausee
Relevante Prozesse
- Jede Bodenmasse, die sich unterhalb einer geböschten Geländeoberfläche befindet, hat die Tendenz, sich infolge ihres Eigengewichts nach unten und nach vorne zu bewegen. In und unter der Böschung können Schub- bzw. Scherspannungen auftreten, die zur Deformation des Böschungskörpers führen können. Überschreiten die Scherspannungen die Scherfestigkeit des Bodens, kommt es zu Böschungsbrüchen bzw. Rutschungen.
- Das Abrutschen eines Erdkörpers an einer Böschung auf einer Gleitfläche im Boden wird als Böschungsbruch oder Rutschung bezeichnet. Die sehr vielfältigen Bewegungsabläufe beim Böschungsbruch können plötzlich und ohne Vorankündigung oder langsam eintreten. Ein Böschungsbruch tritt nicht auf, wenn die Neigung der Böschung flach genug ist, so dass alle Einwirkungen von der Festigkeit des Bodens aufgenommen werden können.
- Einflussparameter auf die Standsicherheit von Böschungen • materialabhängig - bodenmechanische Eigenschaften (Wichte des Böschungsbodens, Korngrößenverteilung, Kornform, Lagerungsdichte und Porenraum, Wassergehalt, Konsistenz, Scherfestigkeit, Formänderungsverhalten, Wasserdurchlässigkeit, Kapillarität, Sättigungsgrad) - Strukturfestigkeit des Böschungsbodens (ungestörtes, gewachsenes Material, gestörtes Material) • materialunabhängig - Böschungsgeometrie (Böschungsneigung, Böschungshöhe, Grundwasserstand, Außenwasserstand) - Lasteinwirkungen (Massenkräfte; Betriebslasten z.B. Gewinnungsgerät; Einwirkungen aus dem laufenden Abbaubetrieb: ständige Lasten z.B. Abbau, Betriebslasten, nicht ständige Lasten z.B. Verkehrslasten; Dynamische Lasten wie Erdbeben; Erschütterungen; stationäre Strömungsvorgänge; instationäre Strömungsvorgänge z.B. Wellen; Erosion)
- Bermen - Verminderung des Erddrucks auf den Fuß der Böschung - Böschung mit steilem Hang und Bermen ist standsicherer als eine durchgehende Böschung ohne Bermen
Anwendungsstand
Stand der Technik
Zeitaufwand
über 10 Jahre
Rechtliche Anforderungen
Arbeitsschutz
- TRGS 524 „Schutzmaßnahmen bei Tätigkeiten in kontaminierten Bereichen“
- DGUV-Regel 101-004 „Kontaminierter Bereiche“ (bisher: BGR 128)
- Gefahrstoffverordnung GefStoffV
- Materialienband „Leitfaden zum Arbeitsschutz bei der Altlastenbehandlung“ des Freistaates Sachsen
- DIN-Vorschriften der VOB Teil C in der aktuellen Fassung
Genehmigungsfähigkeit
prinzipiell gegeben
Erforderliche Genehmigungen
| Gesetz | Notwendig |
|---|---|
| Abfallrecht | u. U. |
| Baurecht | Ja |
| Immissionsschutzrecht | u. U. |
| Wasserrecht | Ja |
| Sonstige | u. U. |
Bewertung
Eignungsgrad für Schadstoffe
gut
- Sulfate
- Schwermetalle
- Saures Wasser
bedingt
- Arsen
- Blei
- Cadmium
- Cobalt
- Kupfer
- Nickel
- Quecksilber
- Zink
- Zinn
ungeeignet
- Aliphatische, aromat. KW
- MKW (Diesel, Schmieröle)
- Leichtflüchtige KW (BTEX)
- PCB
- PAK (< 4 Ringe)
- PAK (> 4 Ringe)
- LHKW
- Dioxine, Furane
- Phenole und Alkohole
- Pestizide
- Cyanide (komplex)
- Phosphate
- Fluoride
- Schwebstoffe mit adsorbierten Schadstoffen
- Chrom
- MTBE
- PAK
- basisches Wasser
- Schwefelwasserstoff
- Ammoniak
Umweltauswirkung
| hoch | mittel | gering | ohne | |
|---|---|---|---|---|
| Transportaufkommen | X | |||
| Flächenbedarf | X | |||
| Bodenbelastung | X | |||
| Grundwasserbelastung | X | |||
| Luftbelastung | X | |||
| Lärmbelastung | X | |||
| Schmutzbelastung | X | |||
| Abfallaufkommen | X |
Anforderungen
- Hauptziel der dauerhaften Böschungsgestaltung ist die Herstellung von Standsicherheit des Kippen-/Haldenkörpers zum Schutz der Menschen und ihrer Umgebung vor Böschungsbrüchen und Rutschungen sowie Erosionsstabilität der Oberfläche, hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt einer Verminderung der Sauerstoffexposition als Ursache der Pyritoxidation und Bildung saurer Wässer oder auch der Verringerung des Sickerwassereintrags zur Verminderung des Stoffaustrages in die Vorflut der Umgebung. Die temporären Böschungen der Braunkohlentagebaue sollten aufgrund der Sauerstoffexposition so kurz wie möglich existieren und nach Möglichkeit mit pyritfreiem/-armem Material abgedeckt bzw. zwischenbegrünt werden.
- Zusätzlich können folgenden Gefährdungen der Schutzgüter durch Rutschungen und somit durch Freilegen von Haldenmaterial der Bergehalden des Steinkohlen-/Erzbergbaus entstehen: - erhöhte dermale Kontaktmöglichkeit (Gefahrenpotential insbesondere bei Uranerzbergbauhalden) - Zutritt von Luftsauerstoff (Auswirkungen auf das Brandgeschehen in den Bergehalden) - Schaffung verbesserter Infiltrationsbedingungen mit verstärkter Sickerwasserbildung - Haldenmaterial kann in die Vorflut gelangen
- Voraussetzung für die Aufbringung des Abdecksystems auf die Haldenkörper ist eine generelle Profilierung der Halden mit Abflachung der vorhandenen steilen Böschungen auf dauerhafte Böschungsneigungen um 1:2,5 (ca. 22°; geotechnische Langzeit-Standsicherheit für unterschiedliche Lastfälle nachgewiesen)
- Bei steilen Böschungen kann die Stabilität der Abdeckung bei fehlender Drainage durch sich einstellenden Aufstau gefährdet sein.
- Standsicherheitseinschränkungen können durch den Aufbau der Halde (z.B. vorhandene Kohleschlammteiche), Setzungen, Wasserzutritte und Erosion verursacht werden
- Bei der Auswahl von Systemen und Materialien für die Oberflächensicherung und Renaturierung von Deponien, Altlastflächen, Halden und Absetzanlagen ist deren nachhaltige Funktionstüchtigkeit zu berücksichtigen. Bezüglich Nachhaltigkeit sind dabei zu beachten: - Standsicherheit des Körpers und der abgedeckten Böschungen - Erosionsstabilität der Oberfläche - Bioturbation, Kryturbation, Austrocknung des Dichtungssystems - Innere Erosion, Suffosion, Kolmation von Schichtelementen - Selbstverheilungsfähigkeit von Schaden
Anforderungen an Umwelt
- Flächenbedarf für die Abflachung der Böschungen, Drainagesysteme
- geeignete Bodensubstrate für die verschiedenen Maßnahmen zur Böschungsstabilisierung
Beispiele in Sachsen
- Sanierung der Wismut-Halden - z.B. Projekt – Sanierung der Ostböschung der Zentralschachthalde in Johanngeorgenstadt
- aktive Tagebaue des Lausitzer und Mitteldeutschen Reviers
Leistungsfähigkeit unter sächsischen Bedingungen
- Böschungsgestaltung im aktiven Tagebauen (temporäre Böschungen, Böschungen der Tagebaurestseen)
- Böschungsgestaltung der noch unabgedeckten Bergehalden bzw. durch Erosionserscheinungen beeinträchtigte Böschungen bereits abgedeckter Bergehalden des Steinkohlen-/Erzbergbaus
Vorteile
- Böschungsstabilisierung durch Abflachung und erdbautechnische Ausformung
- Erosionsschutz durch Abflachung und Begrünung
- Verkürzung des Initialstadiums - Minderung der Pyritoxidation
- Minderung des Sickerwassereintrags durch Begrünung
Nachteile
- mit teilweise enormen Massenumlagerungen und -verdichtungen zur Stabilisierung rutschungsgefährdeter Böschungen
- besondere Geräte, Materialien und Know-how für die verschiedenen Verdichtungsmaßnahmen
- zusätzlicher Aufwand für die Realisierung von Drainagesystemen
Investitionskosten
- Kosten für Flächenbedarf
- Kosten für Drainagessteme
- Kosten für Geräte, Material, Know-how der Verdichtungsmaßnahmen
- dazu kommen Kosten für die Planung und Genehmigungen
Kosten für laufenden Betrieb
- zusätzliche Kosten für den Transport der Erdmassen
Kosten für Chemikalien
- keine
Datenstand
01.01.2009
Literatur
- Felix, M., Sohr, A., Riedel, P., Assmann, L. 2009: Gefährdungspotenzial Steinkohlehalden Zwickau/Oelsnitz. Kurzbericht zu den Forschungsberichten 2005 – 2007. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Freistaat Sachsen. Freiberg.
- Dörter, K. 1985: Hinweise zum Erosionsschutz durch biologische Böschungsstabilisierung bei der Tagebaurestlochgestaltung im Geiseltal bei Halle a. d. Saale. Hercynia N. F., Leipzig 22 (1985) 4, S. 401-411
- Aydogmus, T., Klapperich, H., Rother, A. 2006: Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Verbundverhalten von Geokunststoffen und Erdstoffen für die Berechnung der Standsicherheit geokunststoffbewehrter Erdkörper. Veröffentlichungen des Instituts für Geotechnik der TU Bergakademie Freiberg, Heft 2006-1, pp. 205-232. Freiberg.
- Richwien, A. 2005: Untersuchungen zur Standsicherheit von Unterwasserböschungen aus nichtbindigen Bodenarten. Schriftenreihe Geotechnik und Markscheidewesen, Heft 10/ 2005: Technische Universität Clausthal.
- Häfner, F., Schmidt, J., Merkel B., Pohl, A. (Hrsg.) 2000: Wasserwirtschaftliche Sanierung von Bergbaukippen, Halden und Deponien. Freiberger Forschungsforum Vorträge und Posterbeitrage zum 51. Berg- und Hüttenmännischen Tag 2000. S. 7-24, 43-45, 46-52, 128-144, 169-194, 311-321. Freiberg.