1.

A l l g e m e i n e s

1.1

Ziel

Durch einen Langzeitsicherheitsnachweis ist zu belegen, dass die Errichtung (ggf), der Betrieb und die Nachbetriebsphase eines Bergwerks, in das Abfälle zur Verwertung eingebracht werden sollen, zu keiner Beeinträchtigung der Biosphäre führen können.

Die TA Abfall, Teil 1, vom 12.März 1991(GMBl S.139, 469) definiert als Schutzziel in Nummer 10 für Untertagedeponien den vollständigen und dauerhaften Abschluss der Abfälle von der Biosphäre. Dieses Schutzziel gilt auch für den untertägigen Einsatz von Versatzmaterial.

1.2

Einbaumedium

Nach der TA Abfall, Teil 1, ist ein vollständiger Einschluss bei der Ablagerung in Untertagedeponien bisher nur im Salzgestein geregelt. Danach übernimmt das Salzgestein als Wirtsgestein gleichzeitig die alleinige Funktion des Barrieregesteins. Der Langzeitsicherheitsnachweis ist daher grundsätzlich für das Salzgestein als Barrieregestein zu führen. Weitere geologische Barrieren können gegebenenfalls eine zusätzliche Sicherheit bieten, sie sind aber nicht zwingend erforderlich.

Auch bei der untertägigen Verwertung von Abfällen im Salzgestein nach dem Prinzip des vollständigen Einschlusses sind daher die für Versatzmaßnahmen und deren Funktion zutreffenden Regelungen der TA Abfall, insbesondere zum Langzeitsicherheitsnachweis, gleichwertig anzuwenden.

1.3

Dauerhaft sicherer Einbau

Bei der Entsorgung von Abfällen in einer Untertagedeponie (UTD) gemäß TA Abfall, Teil 1, ist der vollständige und dauerhafte Abschluss der Abfälle von der Biosphäre das erklärte Ziel. Danach richten sich die Anforderungen an die Abfälle, die bergbaulichen Hohlräume, die geotechnischen Barrieren (Abschlussbauwerke) und alle anderen technischen Einrichtungen und betrieblichen Maßnahmen. Salz als Wirtsgestein hat hier die Bedingungen zu erfüllen, gas- und flüssigkeitsdicht zu sein, durch sein Konvergenzverhalten die Abfälle allmählich zu umschließen und am Ende des Verformungsprozesses kraftschlüssig einzuschließen.

Das Konvergenzverhalten von Salzgestein steht demzufolge nicht im Widerspruch zu der Forderung, dass die Hohlräume während der Betriebsphase der UTD standsicher sein müssen. Die Anforderungen an die Standsicherheit sollen einerseits die Betriebssicherheit garantieren und andererseits die Integrität der geologischen Barriere bewahren, damit die Schutzwirkung gegen die Biosphäre aufrechterhalten bleibt. So gesehen ist eine kontrollierte Absenkung des Deckgebirges dann statthaft, wenn sie nur bruchlose Verformungen hervorruft und keine Wasserwegsamkeiten öffnet. Die Möglichkeit unkontrollierter Ereignisse ist insbesondere hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Eröffnung von Wasserwegsamkeiten zu bewerten. Können dabei Wasserwegsamkeiten gänzlich ausgeschlossen werden, kann dies nicht zur Beeinträchtigung der Langzeitsicherheit führen.

Wenn Abfälle als Versatzmaterial in ein Salzbergwerk nach dem Prinzip des vollständigen Einschlusses eingebracht werden, dann müssen die gleichen materiellen Anforderungen wie bei der untertägigen Ablagerung entsprechend der TA Abfall gestellt werden bzw erfüllt sein.

1.4

Verbreitung und Mächtigkeit des Barrieregesteins

Nach der TA Abfall, Teil 1 (Nr. 10.2), muss die Barriere Salzgestein am Standort eine ausreichende räumliche Ausdehnung und im ausgewählten Ablagerungsbereich eine ausreichende Mächtigkeit besitzen. Eine „Faustformel“ über die Mindestausdehnung und Mindestmächtigkeit ohne Berücksichtigung der standortspezifischen Gegebenheiten kann nicht angegeben werden. Grundsätzlich muss die vorhandene unverritzte Salzmächtigkeit so groß sein, dass die Barrierefunktion auf Dauer nicht beeinträchtigt wird.

Hilfreich kann in diesem Zusammenhang das Einhalten der Sicherheitspfeiler (z. B. Wasserwarnlinie) nach Bergrecht sein. Werden diese nicht eingehalten, ist ein standortspezifischer Nachweis zu führen, dass die Barrierefunktion nicht beeinträchtigt ist.

1.5

Verletzung des Barrieregesteins durch bergbauliche Tätigkeiten

Das Barrieregestein wird bei Bergwerken durch die erforderlichen Schächte verletzt. Daher sind diese Schächte nach Stilllegung des Bergwerkes durch Abschlussbauwerke nach dem jeweiligen Stand der Technik so zu verschließen, dass die Einhaltung der Schutzziele gewährleistet ist. Entsprechendes gilt für den Verschluss von Schächten in Bergwerken, in denen Versatzmaterial eingebracht wird. Sonstige bergbaulich notwendige Durchörterungen der geologischen Barriere (Erkundungsbohrungen, Strecken) müssen sicher erfasst, verschlossen und abgedichtet werden. Als Planungs- und Dokumentationsgrundlage ist das Risswerk nach § 63 des Bundesberggesetzes heranzuziehen.

2.

L a n g z e i t s i c h e r h e i t

2.1

Umfang und Anforderungen

Bei der Beseitigung von besonders überwachungsbedürftigen Abfällen in Untertagedeponien gemäß TA Abfall, Teil 1, und bei der untertägigen Verwertung nach dem Prinzip des vollständigen Einschlusses ist der Langzeitsicherheitsnachweis für das Gesamtsystem „Abfall/Untertagebauwerk/Gebirgskörper“ unter Berücksichtigung planmäßiger und außerplanmäßiger (hypothetischer) Ereignisabläufe zu führen, wobei den standortspezifischen Gegebenheiten Rechnung zu tragen ist.

Der Langzeitsicherheitsnachweis als übergreifender und zusammenfassender Einzelnachweis im Rahmen der nach TA Abfall geforderten standortbezogenen Sicherheitsbeurteilung basiert im Wesentlichen auf den Ergebnissen der beiden anderen Einzelnachweise

– Geotechnischer Standsicherheitsnachweis und

– Sicherheitsnachweis für die Betriebsphase.

Insbesondere dem geotechnischen Standsicherheitsnachweis kommt zur Beurteilung der langfristigen Wirksamkeit und Integrität der Barriere Salz eine entscheidende Bedeutung zu.

Ist der vollständige Einschluss durch den geotechnischen Standsicherheitsnachweis belegt, kann auf Modellrechnungen zu nicht planbaren Ereignisabläufen verzichtet werden, sofern plausibel dargelegt wird, ob und wie sich nicht planbare Ereignisse auswirken werden. Hierzu wird in der Regel eine verbal-argumentative Betrachtung als ausreichend angesehen, die jedoch standortbezogen zu verifizieren ist. Ist der vollständige Einschluss im geotechnischen Standsicherheitsnachweis belegt, kann auch beim Langzeitsicherheitsnachweis auf Modellrechnungen zur Schadstoffausbreitung im Deckgebirge verzichtet werden.

In den Langzeitsicherheitsnachweis für Versatzmaßnahmen ist die zeitabhängige stabilisierende Wirkung des Versatzes einzubeziehen.

2.2

Notwendige Basisinformationen

Für die Beurteilung der Langzeitsicherheit sind detaillierte Basisinformationen zu den geologischen, geotechnischen, hydrogeologischen und geochemischen Parametern des Standortes sowie zur Konzentration und zum Mobilitätsverhalten der einzubringenden Schadstoffe erforderlich. Die Basisinformationen sind auf der Grundlage des Risswerkes (§ 63 des Bundesberggesetzes) zu ermitteln.

Zu den Basisinformationen gehören ua:

2.2.1

Geologische Verhältnisse

• Geologische Barriere; vertikaler Abstand Hangendzone Salz bis zu den nächstgelegenen obersten Grubenbauen; horizontale Hohlraumabstände zu den Salzgesteinsflanken und vertikaler Abstand zum Liegenden; Mächtigkeit der gesamten Salzlagerstätte oder des Salzgesteinskörpers

• Aufschlussgrad der Lagerstätte

• Aufschlussbohrungen von über Tage und unter Tage

• Stratigraphie im Grubenfeld (incl. Mächtigkeiten, fazielle Übergänge)

• Stoffbestand der Salzlagerstätte mit Verhältnis von Steinsalz zu Kalisalzen, Tonen, Anhydriten, Karbonatgesteinen

• Salzlagerstättenstruktur/Innenbau, Strukturentwicklung einschließlich Bewegungen der Salzlagerstätte und ihrer Umgebung, Konvergenz, Streichen und Einfallen der Lagerstätte, Flankenausbildung, Umwandlungen an der Oberfläche der Salzlagerstätte, Lage und Ausbildung potentieller Laugenreservoire (zB Hauptanhydrit)

• Grad der tektonischen Beanspruchung der Salzstruktur, vorherrschende Störungsrichtungen

• Geologische Schnitte durch das Grubengebäude

• Geothermische Tiefenstufe

• Regionale seismische Aktivität in Vergangenheit und Gegenwart

• Subrosion, Ausbildung von Erdfällen an der Oberfläche

• Halokinese.

2.2.2

Angaben zum Grubengebäude

• Zuschnitt (Teufe der Grubenbaue, Hohlraumvolumen, Streckenquerschnitte, Schächte, Blindschächte, Wendeln und Rampen, horizontale Ausdehnung des Grubengebäudes, Lage und Teufe aller Schächte des Grubengebäudes, Grundflächen und Lage der Sohlen bzw. Teilsohlen, Sohlen- bzw. Teilsohlenabstand, Sohlen, die mit einem Füllort am Tagesschacht angeschlossen sind, Lage und Größe der geplanten Versatz- oder Ablagerungsräume)

• Sicherheit

• Standsicherheit der Schächte, Strecken, Blindschächte und Abbauräume

• Ggf Firstfälle, Stoßabschalungen und Liegendaufbrüche im Bereich des Grubenfeldes

• Ggf Lösungszuflüsse (Orte, Mengen je Zeiteinheit, Auftreten, Temperatur/Dichte, gesättigt/ungesättigt, pH-Wert/chemische Analyse, Auswirkungen auf Grubenbetrieb, ggf. einzelne Grubenteile), Ursache und Herkunft

• Ggf Gasfreisetzung/-gefährdung (Ort, Menge, Zusammensetzung, Ursache)

• Ggf Erdöl-/Erdgasvorkommen (im Innern oder im Salzhang/Flankenbereich von Salzlagerstätten)

• Sicherheitspfeiler zu Deckgebirge/Flanken/Basis/Lösungsnestern/Bohrungen/Schächten/Nachbarbergwerken

• Vorhandene Erkundungsbohrungen von über Tage und unter Tage (siehe auch 2.2.1)

• Abgedämmte bzw. abzudämmende Teile des Grubengebäudes.

2.2.3

Hydrogeologische Verhältnisse

• Stratigraphie, Petrographie, Mächtigkeit und Lagerungsverhältnisse der Schichten im Deckgebirge und Nebengestein

• Angaben zum Aufbau von Grundwasserstockwerken und zur Grundwasserbewegung

• Durchlässigkeiten und Fließgeschwindigkeiten

• Mineralisation des Grundwassers, Grundwasserchemismus, Lage der Salz-/Süßwassergrenze

• Nutzung des Grundwassers, festgesetzte oder geplante Wasser- und Heilquellenschutzgebiete sowie Vorranggebiete

• Lage, Ausbildung und Beschaffenheit von Oberflächengewässern.

2.2.4

Abfalleinbringung

• Abfallarten und -mengen, Abfallbeschaffenheit

• Versatzkonzept und -technik

• Geomechanisches Verhalten der Abfälle

• Reaktionsverhalten der Abfälle im Falle des Zutritts von Wasser und salinaren Lösungen

• Löslichkeitsverhalten

• Gasentwicklung bei erhöhter Temperatur unter Tage

• Wechselwirkungen untereinander oder mit dem Wirtsgestein.

Es ist eine möglichst lückenlose Erhebung und Dokumentation der Bestandsdaten durchzuführen, ggf in Form von Fachgutachten.

2.3

Entwicklung eines Sicherheitskonzeptes

Auf der Grundlage der o.g. Basisinformationen bzw. Fachgutachten soll zunächst ein Sicherheitskonzept aufgestellt werden. Hierbei erfolgt im Rahmen der standortbezogenen Sicherheitsbeurteilung eine erste Bewertung, ob ein Nachweis des vollständigen Einschlusses der eingebrachten schadstoffhaltigen Abfälle unter den Standortbedingungen langzeitlich möglich erscheint.

Gleichzeitig wird erkennbar, ob ggf ergänzende oder zusätzliche Erkundungsarbeiten erforderlich sind.

2.4

Geotechnischer Standsicherheitsnachweis

Um den dauerhaften Abschluss der Abfälle von der Biosphäre zu gewährleisten, ist für die Standsicherheit der Hohlräume im Einzelnen nachzuweisen, dass

1. während und nach der Erstellung der Hohlräume keine Verformungen – weder im Hohlraum selbst, noch an der Tagesoberfläche – zu erwarten sind, die die Funktionsfähigkeit des Bergwerkes beeinträchtigen können;

2. das Tragverhalten des Gebirges ausreicht, um Verbrüche von Hohlräumen zu verhindern, die die Langzeitsicherheit des Bergwerkes beeinträchtigen können;

3. die eingebrachten Abfälle auf längere Sicht stabilisierend wirken.

Der Nachweis der Standsicherheit sowohl in der Betriebs- als auch in der Nachbetriebsphase ist durch ein gebirgsmechanisches Gutachten zu erbringen. Dabei sind insbesondere folgende Aufgabenstellungen abzuarbeiten:

1. Einordnung und Bewertung der geologischen/tektonischen und hydrologischen Kenntnisse hinsichtlich ihrer Relevanz für die angetroffene und zu prognostizierende gebirgsmechanische Situation im Bereich des Grubengebäudes.

2. Analyse der bergbaulichen Situation anhand von Betriebserfahrungen (soweit vorhanden), insbesondere zur Dimensionierung der untertägigen Grubenbaue und zur Bewertung der Standsicherheit.

3. Analyse des Gebirgsverhaltens auf der Basis von Messungen über Tage und unter Tage, von Ergebnissen geotechnischer Laborversuche sowie auf Grund markscheiderischer Prognosen und gebirgsmechanischer Bewertungen. Vorhandene Ergebnisse und Datenbestände eines Bergwerksbetriebes können genutzt werden.

4. Ableitung der Darlegung eventueller gebirgsmechanischer Gefährdungssituationen auf der Basis der durchgeführten Analysen.

5. Erstellung eines Sicherheitsplanes zum Nachweis der Standsicherheit sowie zur gebirgsmechanischen Bewertung der Langzeitsicherheit (Integrität/Intaktheit) der geologischen Barrieren; dabei sind die möglichen Risiken zu beschreiben und die zu beachtenden Gefährdungsmöglichkeiten zu definieren, die den rechnerischen Nachweisen zugrunde zu legen sind.

6. Festlegung der zu berücksichtigenden möglichen Einwirkungsfaktoren geologisch/tektonischer Art (ua Primärspannungszustand, Temperaturfeld, Erdbeben) oder anthropogener Art (zB durch Hohlraumauffahrungen, Versatz/Abfall).

7. Durchführung von Laborversuchen zur Ermittlung der gesteinsmechanischen Eigenschaften (Festigkeits- und Verformungseigenschaften) der anstehenden Salzgesteine ggf auch des einzubringenden Versatzes/Abfalls.

8. In-situ-Messungen zur Bewertung des Beanspruchungszustandes (Verformungs- und Spannungszustand) der Lagerstätte infolge des durchgeführten Bergbaus; in kritischen Bereichen auch in-situ-Messungen zur Permeabilität.

9. Rechnerische gebirgsmechanische Modellierung zur Simulation des Beanspruchungszustandes des Gebirges und des Langzeitverhaltens des Einlagerungsbereiches und des Grubengebäudes unter Berücksichtigung der langfristigen Konvergenz, der stabilisierenden Wirkung des Versatzes/Abfalls sowie seismologisch bedingter dynamischer Wirkungen.

10. Bewertung von gebirgsmechanischen Gegebenheiten

• Standsicherheit (Einschätzung der Möglichkeit eines Festigkeits- bzw. Verformungsversagens, seismische Systemstabilität)

• Konvergenz des Grubengebäudes und Oberflächenabsenkungen

• Langfristige Wirksamkeit der geologischen Barrieren.

11. Erarbeitung der aus gebirgsmechanischer Sicht erforderlichen Maßnahmen während des Einlagerungsbetriebes und zum Betriebsabschluss

• betriebsbegleitende geotechnische Messungen

• gebirgsmechanische Grundsätze für die Verwahrung und für Abschlussbauwerke.

Die Empfehlungen des Arbeitskreises „Salzmechanik“ der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau eV zur Geotechnik der Untertagedeponierung von besonders überwachungsbedürftigen gefährlichen ⁽¹⁾ Abfällen im Salzgebirge – Ablagerung in Bergwerken – können auch bei den geotechnischen Untersuchungen in Bergwerken, in denen besonders überwachungsbedürftige Abfälle im vollständigen Einschluss verwertet werden, herangezogen werden.

2.5

Nachweis der Langzeitsicherheit

Aufbauend auf den vorlaufenden Untersuchungsergebnissen sind in dem übergreifenden und zusammenfassenden Langzeitsicherheitsnachweis für das Gesamtsystem „Abfall/Untertagebauwerk/Gebirgskörper“ auf der Grundlage des Mehrbarrierensystems folgende Einzelsysteme zu betrachten und zu bewerten:

2.5.1

Bewertung der natürlichen Barrieren

• Verhalten des Wirtsgesteins, des Nebengesteins und des Deckgebirges.

2.5.2

Bewertung von technischen Eingriffen auf die natürlichen Barrieren

• Schächte

• andere Grubenbaue (zB Strecken, Blindschächte)

• Übertagebohrungen

• Untertagebohrungen

• Bergbaubedingte Gebirgsauflockerungen.

2.5.3

Bewertung der technischen Barrieren

• Abfallbeschaffenheit und ggf Konditionierung

• Art der Einbringung

• Streckendämme

• Schachtverschlüsse.

2.5.4

Bewertung von Ereignissen, sofern sie den vollständigen Einschluss der Abfälle gefährden und ggf. eine Schadstoffmobilisierung bewirken können

• Natürlich bedingte Ereignisse

• Diaprirismus und Subrosion

• Erdbeben

• Vulkanismus

• Technisch bedingte Ereignisse und Prozesse

• Undichtwerden von Erkundungsbohrungen

• Wassereinbruch während der Betriebsphase, zB über die Schächte

• Laugeneinbruch während der Betriebsphase

• Versagen der Schachtverschlüsse

• Bergbaubedingte Gebirgsauflockerungen

• Bohrungen oder sonstige Eingriffe in der Nachbetriebsphase.

Die Auswahl zusätzlicher Ereignisse hat sich an den jeweiligen standortspezifischen Gegebenheiten auszurichten.

2.5.5

Zusammenfassende Bewertung des Gesamtsystems unter Berücksichtigung aller sicherheitsrelevanten Gesichtspunkte.