Luftdruckabhängigkeit des Grubenwasserspiegels am Beispiel der Grube Königstein

Marcus Frenzel1, Ulf Jenk1, Michael Paul1
1 Abteilung AWM, Wismut GmbH

P 2.1 in Grubenwasser

Die gesteuerte Flutung der Grube Königstein bis zum natürlichen Einstauniveau ist essentieller Bestandteil der nachhaltigen Sanierung dieser ehemaligen Urangrube der Wismut GmbH. Bisher wurde die Flutung der Grube zur Vermeidung von hydrochemischen Beeinflussungen des 3.  Grundwasserleiters bis zum Niveau von 140 m NN  behördlicherseits limitiert. Im Regelbetrieb wird ein maximal möglicher Einstau angestrebt. Die Limitierung des Flutungsniveaus setzt eine kontinuierliche Überwachung und eine sensible Steuerung der Flutung der Grube voraus.

Die teilgeflutete Grube liegt im 4. Grundwasserleiter, dem tiefsten von vier kretazischen Aquiferen des Tafeldeckgebirges der Sächsischen Schweiz. Der Wasserspiegel ist im Bereich der Grube gespannt und wird durch einen Grundwasserstauer vom  darüberliegenden 3. Grundwasserleiter getrennt. Im Rahmen des Flutungsmonitorings wird die Variabilität des Flutungswasserspiegels beobachtet und bewertet, da diese Auswirkungen auf die Flutungssteuerung hat. Wesentlichen Einfluss auf den Flutungswasserspiegel haben die Aufgabe- und Entnahmemenge während des kontrollierten Waschens des Flutungsraumes, aber auch luftdruckbedingte tägliche Schwankungen. Der Wasserspiegel korreliert umgekehrt proportional sehr deutlich mit dem Luftdruck. Die Luftdruckschwankungen spiegeln sich als Schwankung des Grubenwasserspiegels wider (siehe Abb. 1). Der barometrische Koeffizient liegt ungewöhnlich hoch. Bisher konnten maximale luftdruckbedingte Schwankungen des Wasserspiegels von rund 45 cm innerhalb von 3 Tagen beobachtet werden.

Zusätzlich zu den in der Literatur [Langguth 2004] mit der Elastizität des Korngerüstes begründeten luftdruckbedingten Schwankungen des Wasserspiegels in gespannten Aquiferen wirken im Rahmen von Grubenflutungen weitere Einflussfaktoren auf diesen Prozess. Insbesondere kommt es beim Höherfluten zum Einschluss von Luft im Porenraum und in isolierten Grubenhohlräumen v. a. unter den Bedingungen eines durch den darüberliegenden dichten Stauer abgeschirmten gespannten Aquifers. In derartigen hydrogeologisch positionierten Gruben werden an den Messstellen luftdruckbedingt ausziehende und einziehende Wetter beobachtet. Die Messstellen weisen häufig Barometerfunktion auf. Die Ursachen der Luftdruckabhängigkeit der Wasserspiegelschwankungen werden unter den Bedingungen der Grubenflutung diskutiert.

Luftdruckbedingte Schwankungen des Wasserspiegels sind vor allem für hydraulische Auswertungen kürzerer Zeiträume ein nicht zu vernachlässigender Effekt. Insbesondere für die Überwachung behördlich vorgegebener Limits ist eine Luftdruckkorrektur des Flutungswasserspiegels unerlässlich. Für die Aussteuerung des Flutungswasserspiegels ist daher ein genügend großer Puffer unterhalb des genehmigten maximalen Einstauniveaus einzuplanen.

Abb. 1: Reaktion des Flutungswasserspiegels auf Luftdruckänderungen
Abb. 1: Reaktion des Flutungswasserspiegels auf Luftdruckänderungen



Langguth, H.-R. & Voigt, R. (2004): Hydrogeologische Methoden, 2. Auflage: Springer, 128 ff; Berlin-Heidelberg.