Auffüllung geotechnisch gefährdeter Kippentieflagen mit dem Leichtbaustoff Perlite

Als Projektträger der ostdeutschen Bergbausanierung entwickelt die Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau‐Verwaltungsgesellschaft mbH (LMBV) neuartige Ansätze für effektive und nachhaltige Lösungen zur Wiedernutzbarmachung bergbaulich beanspruchter Flächen. In den Lausitzer Braunkohlentagebauen wurde der zur Kohlefreilegung abgetragene Abraum großflächig verkippt. Die locker gelagerten Kippenböden sind bei Wasseraufsättigung infolge des Grundwasserwiederanstieges äußerst verflüssigungsempfindlich. Insbesondere in Kippentieflagen mit geringen Grundwasserflurabständen besteht beim Befahren mit schwerem Gerät eine erhebliche Gefährdung durch großräumige Geländeeinbrüche und Rutschungen, da der Boden im Verflüssigungsfall seine Tragfähigkeit verliert. Die vom Bergbau beanspruchten Flächen sind für eine forst‐ und landwirtschaftliche Folgenutzung wiederherzustellen, jedoch ist der Einsatz schwerer Geräte für die Sanierung angesichts der geotechnischen Gefährdungen nicht möglich. Es war daher erforderlich, für grundwasserflurnahe Kippenbereiche alternative Sanierungstechnologien zu entwickeln und zu testen. Als innovatives Verfahren wurde die Verfüllung von Tieflagen mit einem Leichtbaustoff ausgearbeitet, wobei dieser aus sicherer Entfernung über Schlauchleitungen herantransportiert und eingebaut werden kann. Ziel des Verfüllens ist die Herstellung ausreichender Grundwasserflurabstände, um damit die Tragfähigkeit für den anschließenden Einsatz von Erdbautechnik zur weiteren Überdeckung mit kulturfähigem Boden zu gewährleisten. Nach Vorauswahl und umfangreichen Laboruntersuchungen wurde der Leichtbaustoff Perlite ausgewählt und dessen Anwendbarkeit in einem Pilotvorhaben überprüft. Es wurde eine Einbautechnologie hinsichtlich Staubentwicklung, erforderlicher Wasserzugabe, Förderreichweite und Auffüllleistung getestet. Ebenso wurden die Perliteoberfläche bezüglich der Begeh‐ und Befahrbarkeit sowie das Setzungsverhalten bei Überdeckung mit Boden untersucht. Die Eignung des Leichtbaustoffes Perlite zur Verfüllung grundwassernaher Kippentieflagen kann bestätigt werden. Aufgrund der hohen Gestellungskosten der Perlite ist der zukünftige Einsatz als Sondertechnologie in besonders sensiblen Kippenbereichen vorgesehen.

As the project responsible for mining rehabilitation in eastern Germany, Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau‐Verwaltungsgesellschaft mbH (LMBV) is developing innovative approaches for effective and sustainable solutions for the reuse of areas subject to mining activity. In the open‐cast lignite mines in Lusatia, the overburden removed to excavate the lignite was dumped over large areas. The loosely bedded dump soils are extremely susceptible to liquefaction when saturated with water as a result of groundwater recharge. Particularly in dump areas with low groundwater depth, there is a considerable risk of large‐scale ground collapses and landslides when travelling with heavy equipment, as the soil loses its load‐bearing capacity in the event of liquefaction. The areas affected by mining must be re‐cultivated for subsequent forestry and agricultural use, but the use of heavy earth‐moving equipment is not possible given the geotechnical hazards. It was therefore necessary to develop and test alternative rehabilitation technologies for dump areas close to groundwater. The backfilling with a lightweight construction material was developed as an innovative process, whereby this is transported and installed from a safe distance via hose lines. The aim of backfilling is to create sufficient depth of coverage in order to ensure the load‐bearing capacity for the subsequent use of earthworks technology for further covering with cultivable soil. Following pre‐selection and extensive laboratory tests, the lightweight construction material perlite was selected and its applicability tested in a pilot project. An installation technology was tested with regard to dust generation, required water addition, conveying range and filling capacity. The perlite surface was also investigated with regard to walkability and trafficability as well as settlement behaviour when covered with soil. The suitability of perlite as a lightweight construction material for backfilling low‐lying dump sites close to groundwater can be confirmed. Due to the relatively high production costs of perlite, its future use as a special technology in particularly sensitive dumping areas is planned.