Erdbeben, Hebungen und Ewigkeitslasten – Minimierung von Risiken während der Bergwerksflutung (FloodRisk)

In diesem interdisziplinären Projekt, das im Jahr 2020 begonnen hat, werden im Verbund mit Industriepartnern sowie Geodäten, Geomechanikern, Geophysikern und Geologen mögliche, auf den Grubenwasseranstieg zurückzuführende, Gefährdungen für ausgewählte deutsche Steinkohlereviere untersucht (Saarland, Ruhrgebiet). Beteiligt sind das KIT (Institut für Angewandte Geowissenschaften mit den Abteilungen Strukturgeologie & Tektonik sowie Technische Petrophysik, Geodätisches Institut), die Deutsche Montan Technologie GmbH & Co. KG, das European Institute for Energy Research (EIFER), der Geologische Dienst Nordrhein-Westfalen, die Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Geophysik, die Piewak & Partner GmbH und Alber Geomechanik.

Das Projekt FloodRisk wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „Früherkennung von Erdbeben und ihre Folgen“ finanziert. Es ist Teil des BMBF Fachprogramms „Geoforschung für Nachhaltigkeit“ (GEO:N), dessen Schwerpunkte die terrestrische und marine geowissenschaftliche Forschung sowie die Erdbeobachtung sind. GEO:N ist Teil des Rahmenprogramms „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA).

Der Hintergrund ist, dass die Produktion in den Steinkohlerevieren von Deutschland vor einigen Jahren eingestellt wurde (Saarland 2012, Ruhrgbiet 2018). Während des operativen Betriebes musste kontinuierlich Wasser aus den Gruben gepumpt werden, was erhebliche Kosten verursacht. Andererseits würde das Abstellen der Pumpen zur Flutung der Bergwerke führen und hätte potentiell unerwünschte Auswirkungen:

1. Schäden an Infrastruktur durch heterogene Hebungen
2. Seismizität auf Grund von Spannungsänderungen mit wachsendem Porendruck und Reaktivierung von Verwerfungen
3. Verschmutzung des Grundwassers durch kontaminiertes Grubenwasser

Die Aufgabe des Geodätischen Instituts im Projekt ist es, durch die Kombination von Radarinterferometrie (InSAR), Nivellement und Global Navigation Satellite System-Daten (GNSS, z.B. GPS) 3D-Geschwindigkeitsfelder zu berechnen. Dabei sollen insbesondere in Gebieten mit zeitlich und räumlich inhomogener Deformation fortgeschrittene InSAR-Methoden angewendet und notwendigenfalls entwickelt werden. In der Kombination mit geophysikalischen Daten soll ein besseres Verständnis der durch die Bergwerksflutungen verursachten Prozesse gewonnen werden.

Das Geodätische Institut arbeitet dabei mit verschiedenen Partnern zusammen, die dem Projekt unter anderem wesentliche Daten zur Verfügung stellen, vor allem mit der DMT GmbH & Co. KG, dem Landesamt für Vermessung, Geoinformation und Landentwicklung des Saarlandes, der Bezirksregierung Köln und der Bezirksregierung Arnsberg. Von diesen werden bereits im Saarland bzw. im Ruhrgebiet Monitoringsysteme eingeführt oder aufgebaut, die durch die Kombination von InSAR, Nivellement und GNSS eine bessere räumliche und zeitliche Abdeckung mit Vermessungsdaten zu geringeren Kosten ermöglichen werden.