Forum Bergbau und Wasser – Hydrogeologische Begleitforschung zum Ende des Deutschen Steinkohlebergbaus – Hydrogeochemische Aspekte am Beispiel Anthrazitbergbau Ibbenbüren

Nach dem Ende des industriellen Steinkohlenbergbaus in Deutschland mit dem Jahr 2018 bleiben in
den betroffenen Regionen an Ruhr, Saar und Ibbenbüren umfassende Herausforderungen für
nachfolgende Generationen. Zu diesen „Ewigkeitsaufgaben“ gehören auch und vor allem Fragen rund
um das Grubenwasser. Im aktiven Bergbau wurde es an die Oberfläche gepumpt, um den Abbau zu
ermöglichen. Mit dem Ende des Bergbaus werden Lösungen gesucht, um mit dem Grubenwasser
umweltgerecht und gleichzeitig wirtschaftlich umzugehen. Ein nachhaltiges Grubenwassermanagement
setzt ein hydrogeologisch/hydrochemisches Verständnis aller Prozesse im Grubengebäude aber auch
in den jeweiligen Einzugsgebieten voraus. Das Forum Bergbau und Wasser wird von einer Gruppe
HydrogeologInnen aus Deutschland, Österreich und Südafrika gebildet. Es war zwischen 2017 und
2022 damit befasst, wissenschaftliche Grundlagen für ein langfristiges Grubenwassermanagement zu
schaffen. Die Arbeitsgruppe der Universität Salzburg hat sich dabei vor allem den hydrochemischen
und isotopenhydrologischen Aspekten des Grubenwassers gewidmet. Die Identifikation der
individuellen geochemischen Prozesse, die zur jeweiligen Wasserzusammensetzung führen, bildet die
Basis für Prognosen über die langfristige Entwicklung des Grubenwassers nach Flutung und ist die
Grundlage zur Festlegung eines optimalen und nachhaltigen Grubenwasseranstiegsniveaus. Dies wird
im Vortrag am Beispiel des Anthrazitbergbaus Ibbenbüren dargestellt. Mit dem Ziel einer
hydrogeochemischen Systemanalyse wurde eine Beprobung des Grubenwassers in verschiedenen
Höhenniveaus und der umgebenden tiefen und seichten Grundwasservorkommen durchgeführt. In den
dabei entnommenen Proben wurden die anorganischen Haupt- Neben- und Spurenkomponenten,
radiogene (87Sr/86Sr, Tritium) und stabile Isotope (34S/32S, 18O/16O, 2H/H, 13C/12C) analysiert, um die
Reaktionsmechanismen der Wasser-Gesteins-Interaktion zu identifizieren. Die Proben des tiefen
Grundwassers sind durch hohe Gehalte an gelösten Ionen, vor allem Natrium und Chlorid
charakterisiert. Über die Br/Cl Verhältnisse können diese Salzgehalte eindeutig der Steinsalzlösung
zugeordnet werden. Die Analyse der stabilen Schwefel- und Sauerstoffisotopensignatur im Sulfat deutet
für diese Wässer zusätzlich auf eine Herkunft aus den mesozoischen, das Bergwerk umgebenden,
Sedimenten hin. Lithium und Kaliumgehalte, sowie die Signatur des 87Sr/86Sr Verhältnisses zeigen eine
weitergehende Interaktion des tiefen Grundwassers mit den Sedimenten des Karbons. Im Vergleich
dazu verringern sich die Salzgehalte in den Grubenwässern aus den höheren Bereichen des Bergwerks
deutlich. Mit abnehmender Tiefe entwickelt sich die Isotopensignatur des gelösten Sulfats in eine für
Sulfid-Oxidation typische Richtung und der Einfluss der mesozoischen Sedimente geht zurück. Die
Ergebnisse der Fallstudie zeigen, dass ein kontrollierter Anstieg des Grubenwassers auf ein
oberflächennahes Niveau zu einer Verringerung von Lösungsfrachten aus dem tieferen Aquifer führt.
Ein auf Basis der Erkenntnisse optimiertes Grubenwasseranstiegsniveau führt mittel- bis langfristig zu
einer erheblichen Energieeinsparung. Vor allem aber kommt es durch die Entlastung der Vorfluter zu
einer Verbesserung der Gewässerqualität und zur Regeneration der umgebenden Aquifere,
Entwicklungen, die deutlich im Sinne der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie zu sehen sind.