Langzeitpumpversuche in einem Erzbergwerkschacht im Rahmen einer geothermischen Nutzung

Marion Stemke1, Georg Wieber2
1 Hydrogeochemie, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
2 Landesamt für Geologie und Bergbau

7.9 in Grundwasser und Bergbau

26.03.2020, 17:00-17:15, Telemann-Saal

Im Rheinischen Schiefergebirge existieren stillgelegte Erzbergwerke mit Teufen von über 1000 m. Nach der Stilllegung in der Mitte des letzten Jahrhunderts stieg das Wasser im Grubengebäude bis auf Vorflutniveau an. Dadurch bildeten sich im Untergrund der Bergwerke Wasserkörper mit erhöhten Temperaturen aus, die ein hohes geothermisches Potential aufweisen. Die hier vorgestellten Gruben liegen in Deutschland im Land Rheinland-Pfalz in der Stadt Herdorf.

Wieber & Streb (2012) entwickelten die Variante aus dem abstromig gelegenen Tiefschacht der Grube San Fernando Grubenwasser zu fördern, geothermisch zu nutzen und anschließend in den oberstromigen Schacht der Grube Friedrich Wilhelm wieder einzuleiten. Der dadurch gebildete Kreislauf soll die Regenerierung des geothermischen Regimes sicherstellen. Dazu wurde im April 2018 mit einem derzeit noch laufenden Langzeit Pumpversuch begonnen. Die für den Pumpversuch involvierten Schächte San Fernando Schacht 2 (Pumpschacht) und Friedrich-Wilhelm Schacht 2 (Schluckbrunnen) weisen jeweils Teufen von 930 m auf und sind nicht oberflächennah, sondern nur über die 830 m Sohle miteinander verbunden. Die Verbundgrube entwässert frei im Auslauf der Grube Wolf. Frühere Messungen im Zeitraum 2009 bis 2010 wiesen im Sommerhalbjahr eine Schüttung von 6,5 bis 8 l/s, im Winterhalbjahr von 9,4 bis 12 l/s auf.

Der Pumpversuch erfolgte stufenweise mit einer Wasserentnahme von 8 l/s, 12 l/s und 16 l/s. Im Pumpschacht konnten dabei keine wesentlichen Wasserstandänderungen festgestellt werden. Im Schluckbrunnen treten jedoch Schwankungen auf, welche den Wasserzufluss aus dem Pumpbrunnen wiederspiegeln. Im Auslauf der Grube Wolf fließt mit der Wasserentnahme im Schacht San Fernando weniger Wasser aus. Es konnte festgestellt werden das bei längerfristig konstanter Wasserentnahme der Wasserspiegel im Schacht Friedrich-Wilhelm langsam wieder abnahm, während im Auslauf der Grube Wolf gleichzeitig eine Zunahme der Wassermenge festgestellt werden konnte. Die Veränderungen in der Durchflussmenge am Auslauf Wolf liegen zwischen 5,8 l/s bis zu einem schlagartigen Anstieg bis zu 18 l/s beim Abschalten der Pumpen. Das Ein- bzw. Abschalten der Pumpen wirkt sich innerhalb von 30 bis 60 Minuten am Auslauf Wolf aus.

Im März 2019 wurde das Messprogramm erweitert. Dadurch konnten zyklische Änderungen der physiko-chemischen Vor-Ort-Parameter beobachtete werden. Aus ihnen lassen sich Erkenntnisse des hydraulischen Systems ableiten, die bisher noch nicht festgestellt wurden.



Wieber, G. & Streb, C. (2012): Geothermische Nutzung gefluteter Grubenbaue – Variantenstudie für das Grubenfeld Margarethe I des Florz – Füsseberger – Gangzuges. – 56 S., Bingen.

Wieber, G.; Stemke, M.;  Wonik, T.;  Enzmann, F.; Kersten, M. (2019): Stratification Dynamics and Geothermal Potential of a Deep Shaft  in the Flooded Wolf Mine, Siegerland/Germany. Mine Water and the Environment (2019) 38:325–334. https://doi.org/10.1007/s10230-019-00602-8



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