image
image
image
image
image
image
image
image
image
 
1 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Critical Data Approach for Geological 3D-modelling
of Lugau/ Oelnsitz i.E.
GeoMAP: Vizualisation and
Forecast of Mining Consequences

image
image
image
image
2 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
GeoMAP: Vizualisation and Forecast of Mining Consequences
General project concept
GeoMAP in the exhibition „KohleBoom“
Critical Data Approach for Geological 3D-modelling of Lugau/
Oelnsitz i.E.
Local conditions and efforts
Challenges and aims in GeoMAP
Data research and acquisition
Content

image
image
image
image
3 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
General project content
GeoMAP: Vizualisation and
Forecast of Mining Consequences
GeoMAP is a saxonian-czech project
General aim:
Knowledge sharing about investi-
gation methods
Public outreach for general and
expert audience
Project extent till 30 June 2021
Geologische, hydrogeologische und geomechanische Modellierungs-,
Visualisierungs- und Prognosewerkzeuge zur Darstellung von Bergbaufolgen und
Nachnutzungspotenzialen
Geologické, hydrogeologické a geomechanické modelovací, vizualizační a
prognostické nástroje ke zobrazování dopadů důlní činnosti a potenciálů po důlním
využití

image
image
image
image
image
image
image
4 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
LfULG + TUBAF
(Geotechnical Institute)
TUBAF
(Thermodynamics and Heat
Transfer)
Project partners and investigation areas
TU Ostrava
Mining and Geology 3D:
Mining Museum Oelsnitz
Mine water geothermics: Test
rig geothermal heat
exchanger
Monitoring of environmental
risks: Post mining landscape
Most
GeoMAP: Vizualisation and
Forecast of Mining Consequences
Source: ItTD

image
image
image
image
5 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Meilenstein 2 - abgeschlossen
GeoMAP in the Exhibition
„KohleBOOM“

image
image
image
image
image
6 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
GeoMAP in the Exhibition
„KohleBOOM“

image
image
image
image
image
image
image
7 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Anschauungsobjekt Lugau/Oelsnitz
Meilenstein 2 - abgeschlossen
GeoMAP in the Exhibition
„KohleBOOM“

image
image
image
image
8 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.

image
image
image
image
image
9 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Fig.1 A) Source: Geoportal
Sachsenatlas, Hohlraumkarte
Abb. B) Extraction area of Lugau/
Oelsnitz in © GOCAD
A
B
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Local Conditions

image
image
image
image
image
10 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Production 1844 -1971,
more than 140 million tons of black
coal
Excavation depths up to 1200 m
Mining consequences registered
over an area of 57 km²
Fig.2: Historical Pictures of the mining
district Lugau/Oelsnitz. Source:
Bergbaumuseum Oelsnitz (Erzgeb.)
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Local Conditions

image
image
image
image
11 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Coalition of former black coal mining districts around Zwickau and
Lugau/ Oelsnitz
FLOEZ+ is a network for dealing with the consequences of mining
EU project for remediation of mining remnants and conduction of
scientific research:
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Local efforts dealing with mining consequences
VODAMIN (2010-2014)
Vita-Min (2017-2020)
GeoMAP (2019-2021)

image
image
image
image
image
image
12 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
To illustrate the course of tectonic faults (= potential waterways)
volume-based representation of the mining fields as a basis for the
representation of residual cavities and collapsed zones
Geological unit Rotliegend: hydrogeological parameter setting for
prediction of mine water rising
Fig.3: Left: Big tectonic faults (ArcMAP). Center: coal seam layers (GoCAD). Right: mine water increase
– forecast 2033 (GoCAD)
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Challenges and aims in GeoMAP

image
image
image
13 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Challenges and aims in GeoMAP
Which data are available?
Analog archive material from the time of active
mining and after
Already digitized and interpreted
mine plans
Drilling documentations,
drilling profiles, shaft
profiles
Studies and reports
How works the data processing?
Drilling data base
ArcMAP
3D modelling (GoCAD)
1.
Data research and acquisition for model setup

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
14 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
1.
Datenrecherche und -erhebung für Modellaufbau
2.
Revision / recompilation of the geometric 3D
model
a
Fig.: Joined mining maps of the Grundflöz,
„40120 Übersichtsrisse“, Source:
Bergarchiv Freiberg
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Challenges and aims in GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
15 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
1.
Datenrecherche und -erhebung
für Modellaufbau
2.
Revision / recompilation of
the geometric 3D model
b
a
+ Excavation depth,
dip and thickness
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Challenges and aims in GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
16 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
1.
Datenrecherche und -
erhebung für Modellaufbau
2.
Revision / recompilation of
the geometric 3D model
b
c
a
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Challenges and aims in GeoMAP

image
image
image
17 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Current tasks
Critical approach of input data – mismatches and ambiguities
Drilling data base completion
Correlation of seam distribution via drilling profiles
Systematic simplification of Carbone units for volume-based modelling
Documentation

image
image
image
image
image
18 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Critical approach of input data – mismatches and ambiguities
Fig.4: Overlapping of coal seams (surfaces) in 3D
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.

image
image
image
image
image
19 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Drilling data base completion
Correlation of seam distribution via drilling profiles
Drills already in 3D Modell vs.
Fig.6: ArcGIS view of the mining district
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.

image
image
image
image
image
20 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Drilling data base completion
Correlation of seam distribution via drilling profiles
Drills already in 3D Modell vs.
New ones to add (green)
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Fig.6: ArcGIS view of the mining district

image
image
image
image
image
image
21 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Drilling data base completion
Correlation of seam distribution via drilling profiles
Drills already in 3D Modell vs.
New ones to add (green)
Multiple data sources (GeoDIN,
archives, ArcGIS shapes based on
“Risswerk”) to add seam information
into “GeoMAP drilling database”
Fig.7: ArcGIS view of the Grundflöz.
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.

image
image
image
image
image
image
22 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Drilling data base completion
Correlation of seam distribution via drilling profiles
Drills already in 3D Modell vs.
New ones to add (green)
Multiple data sources (GeoDIN,
archives, ArcGIS shapes based on
“Risswerk”) to add seam information
into “GeoMAP drilling database”
Basis for volume-based modelling
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.
Fig.7: ArcGIS view of the Grundflöz.

image
image
image
image
23 | 22 January 2021 |
S. Hädecke

image
image
image
image
image
24 | 22 January 2021 |
S. Hädecke

image
image
image
image
25 | 22 January 2021 |
S. Hädecke
Fig.5: cross section, source: Felix et al. 2007, mod.
Critical approach of input data – mismatches and ambiguities
Critical Data Approach for
Geological 3D-modelling of Lugau/ Oelnsitz i.E.

image
image
image
image
image
 
Simulation of uplift due to rising mine water in
abandoned coal mining area Lugau/Oelsnitz
3
rd
GeoMAP Conference - Ostrava
22.01.2021

image
image
image
image
1. Mining area Lugau/Oelsnitz
2. Monitoring data
3. Modelling strategy
4. Results
5. Conclusions
2
Outline
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
image
3
1. Mining area Lugau/Oelsnitz
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
• Mining period: 07.01.1844 – 31.03.1971
• > 97 Shafts
• Discontinuous mining area, many faults (up to 150 m offset)
• Water influx during active mining ~ 1 - 2 Mio. m³/a
• ~ 140 Mio. t of coal extracted
4
1. Mining area Lugau/Oelsnitz
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
image
Available digital coalbed geometry:
• Oberflöz
• Glückauf-Flöz
• Vertrauenflöz
• Grundflöz
5
1. Mining area Lugau/Oelsnitz
Berger, H.-J. (2007)
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
image
6
1. Mining area Lugau/Oelsnitz
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Gunther Lüttschwager |
gunther.luettschwager@ifgt.tu-freiberg.de | Geotechnisches Seminar | 01.12.2020

image
image
image
image
image
Uplift monitoring
Leveling data:
• From 1996/1997, 2002, 2006, 2014, ~ 50 Points
InSAR data:
• Sentinel 1a+b: from 2014
6 to 12 diurnal rhythm
Mine Water Monitoring
7
2. Monitoring data
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
image
image
8
2. Monitoring data
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau |
Gunther Lüttschwager | gunther.luettschwager@ifgt.tu-freiberg.de | Geotechnisches Seminar | 01.12.2020

image
image
image
image
image
9
2. Monitoring data
Reference: modified from
Beak, Vita-Min Abschlussbericht, 2020
Vertical displacement rate
10/2014 – 12/2019
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
image
Lugau/Oelsnitz
10
3. Modelling strategy
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021
3. Modelling strategy
• Two-layer model (overburden - basement)
• implemented coalbeds + excavation-damaged zone = 50 m height
• With gradients for E-modulus next to surface and within
excavation-damaged zone

image
image
image
image
image
image
image
Lugau/Oelsnitz
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
11
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021
3. Modelling strategy

image
image
image
image
image
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
12
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021
Mine water measurements
and modelled mine water
rise
3. Modelling strategy

image
image
image
image
image
image
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
13
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021
3. Modelling strategy
Mine water measurements
and modelled mine water
rise

image
image
image
image
image
14
4. Results
Total uplift
Mine water rise:
from deepest mining
areas
to 324 m NHN
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
image
4. Results (simulation vs monitoring)

image
image
image
image
image
image
4. Results (simulation vs monitoring)
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
• Uplift process mapped qualitatively with limited data
• Modeling approach:
• applicable for complex geological conditions and mining
situations
• reduces computational effort
• Implementing more coalbed geometries may increase accuracy of
the results
• Continuous monitoring recommended
17
5. Conclusions
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Geotechnik | Lehrstuhl für Gebirgs- und Felsmechanik / Felsbau | Fabian Weber |
3
rd
GeoMAP Conference – Ostrava | 22.01.2021

image
image
image
image
image
image
 
Stillgelegte Bergwerke als regenerative Wärmequelle im
Erzgebirge und Nordböhmen
Lukas Oppelt, Sebastian Pose, Thomas Grab, Tobias Fieback
3. Fachkonferenz des Projektes GeoMAP 22.01.2021

image
image
image
image
image
image
image
Motivation
Status quo
Monitoringergebnisse
Potenziale
Herausforderungen
Ausblick und
Zusammenfassung
2
Motivation
– Status quo – Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Gliederung
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
3
Motivation
– Status quo – Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Flutung alter Bergwerke schafft große
Wärmespeicher
Wasserhaltung als Ewigkeitsaufgabe
Möglichkeit der thermischen
Nutzung
Möglichkeit des Heizens und Kühlens
durch ganzjährig konstantes
Temperaturniveau
Quelle: [1]
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
4
Motivation
– Status quo – Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
01/2019 – 06/2021
Einfluss der Wasserchemie auf den
Anlagenbetrieb
Erfahrungsaustausch
und
06/2016 – 10/2020
Potentiale und Herausforderungen bei der
geothermischen Grubenwassernutzung
Einfluss der Wasserchemie auf den
Anlagenbetrieb
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
5
Motivation –
Status quo
– Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Anlage in Betrieb
Anlage nach Betrieb stillgelegt
Anlage in Bau oder Planung
Installierte Gesamtleistung:
195 MW
2,5 MW
Quelle: nach [2]
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
6
Motivation –
Status quo
– Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Name
Ort
Land
Abnehmer
Ressource
Q in kW
HUNOSA’s mines in
Cuenca Central
Mieres, Asturien
ES
Universität
Kohle
160 700
Novoshakhtinsk,
Rostov Region
RU
Mehrere
Gebäude
Kohle
10 900
Zhang-shuanglou
Coal Mine
Xuzhou City
CN
Mehrere
Gebäude
Kohle
4750
Wismut-Schacht 302
Marienberg
DE
Schwimm-
bad
Uran
1700
Rothschönberger
Stollen
Freiberg
DE
Kranken-
haus
Silber
860
Zeche Robert Müser
Bochum
DE
u.a. Schulen
Kohle
690
Tagebau Hambach
Bergheim
DE
Mehrere
Gebäude
Kohle
620
Steinkohlerevier
Zwickau
DE
Hochschule
Kohle
600
Hachov-Plana
Marienbad
CZ
Schule
Uran
550
Quelle: nach [2]
Quelle: nach [2]
Quellen: [3-17]
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
7
Motivation –
Status quo
– Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
0
20
40
60
80
100
120
140
0
1
2
3
4
5
6
7
1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008 2012 2016 2020
Öl-Preis in USD/BBL
Anzahl an Anlagen
Jahr der Inbetriebnahme/Stillegung
In Betrieb
Stillgelegt
Öl-Preis
Öl-Preise steigen
Mehr Anlagen werden
geplant
Zeitversetzt in Betrieb
genommen
Aktuell: Großteil der installierten
Anlagen mit Heizleistung < 200 kW
Trend zu größeren Anlagen
Kaum Anlagen zum Kühlen geplant/
umgesetzt
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
8
Motivation – Status quo –
Monitoringergebnisse
– Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Reiche Zeche Freiberg
Betrieb seit: 2013
19 °C
175 kW
14 °C
100 kW
Freiberg
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
9
Motivation – Status quo –
Monitoringergebnisse
– Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Reiche Zeche Freiberg
23%
1%
74%
2%
Kühlen
Heizen
Heizen + Kühlen
Sonstiges
Betrachtungszeitraum:
2016–2018
10 Betriebsmodi definiert
Kombination aus Heizen + Kühlen
dominiert
Sehr geringer Anteil in dem nur
geheizt wird
Kühlung Serverräume
notwendig
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
10
Motivation – Status quo –
Monitoringergebnisse
– Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
3
3,5
4
4,5
5
Arbeitszahl
Gesamtsystem
-3
0
3
6
9
12
15
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
Do 05.02.
Fr 06.02.
Sa 07.02.
So 08.02.
Mo 09.02.
Di 10.02.
Mi 11.02.
Tagesmitteltemperatur in °C
Kälte-/Wärmemenge in kWh
Aufwand
Kühlen
Kältespeicher
Heizen
Tagesmitteltemperatur
Tagesarbeitszahl
Reiche Zeche Freiberg – Winterwoche 2016
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
12
15
18
21
24
27
30
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
Mo 20.08.
Di 21.08.
Mi 22.08.
Do 23.08.
Fr 24.08.
Sa 25.08.
So 26.08.
Tagesmitteltemperatur in °C
Kälte-/Wärmemenge in kWh
5
6
7
8
9
10
Arbeitszahl
Gesamtsystem
11
Motivation – Status quo –
Monitoringergebnisse
– Potenziale –
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Aufwand
Kühlen
Kältespeicher
Heizen
Tagesmitteltemperatur
Tagesarbeitszahl
Reiche Zeche Freiberg – Sommerwoche 2018
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
12
Motivation – Status quo – Monitoringergebnisse –
Potenziale
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
PKU führte im Projekt VODAMIN II
an 19 Standorten Bohrungen
durch
TU Ostrava führte anschließend
ein Monitoring durch
TU Freiberg führte zusätzlich
eigene Messungen durch
Nutzung der Messwerte zur
Potenzialabschätzung
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
13
Motivation – Status quo – Monitoringergebnisse –
Potenziale
Herausforderungen – Schlussbetrachtung
Meist höhere Temperaturen als auf
sächsischer Seite des Erzgebirge
Potenzial Standort MR 1:
11,1 GWh/a
1,3 MW
Energiemenge reicht aus um 31 ha
Gewächshaus für Tomaten zu beheizen
Kalthäuser für Gemüse (Kopfsalat,
Spinat): 258 ha
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Punkte Standort
Teufe
pH-Wert
el. Leitfähigkeit
Temperatur
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
14
Motivation – Status quo – Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen
– Schlussbetrachtung
Anlage läuft zu oft im Teillastbetrieb
Laufzeit erhöhen um
dauerhaft hohe
Effizienz zu haben
Defekt der automatischen Umschaltung
zwischen Wasserentnahmestellen
Effizienzsteigerung durch
Nutzung wärmeres Wasser
im Winter
Verschmutzungen im Wärmeübertrager
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
02.11.
22.11.
12.12.
01.01.
21.01.
10.02.
01.03.
Druckdifferenz Wärmeübertrager in bar
Reinigung (chemisch + mechanisch)
15
Motivation – Status quo – Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen
– Schlussbetrachtung
Wärmemenge ↓
Effizienz ↓
Wartungsaufwand ↑
Kosten ↑
Betrachtungszeitraum: 02.11.2015–01.03.2016
Fouling
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
16
Motivation – Status quo – Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen
– Schlussbetrachtung
Eingeschränkte Zugänglichkeit
Teilweise keine geeignete
Probennahmemöglichkeit
Abhängigkeit von den
Anlagenbetreibern bei
Wartung und Inspektion
Mobile Grubenwasser-
anlage im Labormaßstab
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
17
Motivation – Status quo – Monitoringergebnisse – Potenziale –
Herausforderungen –
Schlussbetrachtung
Großes
Wärmepotential
bei stillgelegten
Bergwerken
Anlagen vorwiegend in Europa, Nordamerika
Überwiegend Heizanwendung
Effektiver Anlagenbetrieb
möglich
Arbeitszahlen >5 regelmäßig möglich
Laufzeiten
müssen
erhöht
werden
Große
Potenziale
im
Moster Becken
Standortkonkrete
Maßnahmen gegen Fouling
entwickeln
Preiserhöhung
bei
fossilen Energien
(CO
2
-Steuer) sogt für
Ausbau Grubenwassergeothermie?
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | 3. Fachkonferenz GeoMAP

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
18
Vielen Dank für Ihr
Interesse!
Mehr Informationen:
geothermie.iwtt.tu-freiberg.de
TU BERGAKADEMIE FREIBERG
Lukas Oppelt
Gustav Zeuner Straße 7
09599 Freiberg
Tel. +49(0)3731 39-3277
E-Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de

image
image
image
image
image
image
19
Quellen
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Professur für Technische Thermodynamik |
Oppelt, Lukas | Tel.: 03731 39-3277 | Mail: Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de | Der Digital Geothermie Kongress 2020
[1] Oppelt, L. et. al: Geothermische Nutzung von Grubenwasser zur regenerativen Energieversorgung, Geothermische Energie, Jg.29, Nr.95, S.24–27, 2020
[2] Grab, T.; Stroch, T.; Groß, U. Energetische Nutzung von Grubenwasser aus gefluteten Bergwerken, Erschienen in: Bauer, M. et. al (Hrsg.): Handbuch Oberflächennahe Geothermie, Kapitel 17, Springer Spektrum,
2018, ISBN: 978-3-662-50306-5
[3] Loredo, J., Ordóñez, A., Jardón, S., Álvarez, R.: Mine water as geothermal resource in Asturian coal mining basins (NW Spain). In: Rüde, R. T., Freund, A., Wolkersdorfer, C. (Hrsg.) 11th Int. Mine Water
Association Congress. Mine Water – Managing the Challenges. Aachen, Germany. Int. Mine Water Association, S. 177–181.
https://www.imwa.info/docs/imwa_2011/IMWA2011_Loredo_314.pdf
(2011)
[4] Ordonez, A., Andres, C., Alvarez, R., Jardon, S.: Harnessing groundwater as a water supply and energy resource. Sequridad y medio ambiente. 30(118), 43–60 (2010)
[5] JISC – Joint Implementation Supervisory Committee: Low-Potential heat of abandoned coal mines water for heating needs of Novashaktinsk. Hg. v. Joint Implementation Supervisory Committee.
http://ji.unfccc.int/UserManagement/FileStorage/VB1T6B30ENIRDH5AZXLCO3MOXPYSND
(2007). Zugegriffen: Okt. 2012
[6] Guo, P., He, M., Zheng, L., & Zhang, N. A geothermal recycling system for cooling and heating in deep mines. Applied Thermal Engineering, 116, 833-839. (2017).
[7] Wieber, G., Ofner, C.: Geothermische Potenziale gefluteter Bergwerke. bbr Jahresmagazin, 12/2008.
http://www.fachzeitschriften-wvgw.de/fileadmin/PDF/bbr/12_2008/bbr_5912_72_77_Ofner_Wieber.pdf
(2008).
Zugegriffen: Nov. 2012
[8] Lagerpusch, K. H.: Stellenwert Bergbau – Geothermie in Sachsen. Workshop „Bergbau-Geothermie“ im Rahmen der ReSource-Arbeitsgruppe „Natürliche Potentiale“. Bad Schlema, 04 Febr. 2010
[9] Wieber, G.; Ofner, C. (2008): Geothermische Potenziale gefluteter Bergwerke. In: bbr Jahresmagazin, 12/2008. Online verfügbar unter
http://www.fachzeitschriften-
wvgw.de/fileadmin/PDF/bbr/12_2008/bbr_5912_72_77_Ofner_Wieber.pdf, zuletzt geprüft am 05.11.2012.
[10] Ulbricht, S.: Wieder Pionierrolle für Freiberg. Projekt Energetische Optimierung im Kreiskrankenhaus Freibergnutzt Warmwasser des Supertunnels. Wochenspiegel – regional S. 3, 02. Jan. 2013
[11] Johnson Controls: Hohe Heizkosten sind heilbar: Grubenwasser dient als Energiequelle für zweistufige Ammoniak-Wärmepumpe im Kreiskrankenhaus Freiberg. Fallstudie.
http://www.johnsoncontrols.com/de_de/-
/media/jci/be/germany/solutions-by-industry/files/bts_case_study_hospital_freiberg_de.pdf. Zugegriffen: 20. Nov. 2017
[12] Willmes, J., Bücker, C.: Nutzung von Grubenwasser zur Wärmeerzeugung. Ein Projektbeispiel. bbr Sonderheft Geothermie. 2014, 46–52 (2014)
[13] Thien, L. (2015): Geothermal Re-use of Coal Mining Infrastructures and Mine Water in Hard Coal Mining in the Ruhr Area/Germany. Paper-ID: 28017. In: International Geothermal Association IGA (Hg.): Proc. of
World Geothermal Congress 2015. Melbourne / Australia, 19.-24. April.
[14] EnergieAgentur NRW (2014): Geothermie – Erdwärme für Nordrhein-Westfalen. Düsseldorf.
[15] Röder, U.: Geothermie im Fokus der Nachnutzung von Bergbaufolgelandschaften am Beispiel des Zwickauer Steinkohlenreviers. Geothermische Nutzung von Flutungswässern. Vortrag, 30 Aug. 2012
[16] Sunbeam – Sunbeam GmbH: Forschung für Energieeffizienz: Projekt: Geothermische Nutzung von Grubenwässern zur Nahwärmeversorgung. Hg. v. EnEFF : Stadt Forschung für die energieeffiziente Stadt.
http://www.eneff-stadt.info/de/pdf/waerme-und-kaeltenetze/projekt/details/geothermische-nutzung-von-grubenwaessern-zur-nahwaermeversorgung/
(2013). Zugegriffen: Jan. 2013
[17] Wolf, P., Lagerpusch, K. H., Hofmann, K.: Zur geothermischen Nutzung von Grubenwässern in Sachsen. Sächsischer Geothermietag Spezial: Geothermie und Bergbau. Marienberg, 26 Nov. 2007

image
image
image

image
image
image
image
 
Konference č. 3 projektu GeoMAP
/
Konferenz Nr. 3 des GeoMAP-Projekts
Metody průzkumu, modelace a monitoringu životního prostředí během sanace a
rekultivace v Mosteckém hnědouhelném revíru
/
Methoden der Untersuchung, Modellierung und Umweltüberwachung bei der Sanierung
und Rekultivierung im Moster Braunkohlenrevier
1

image
image
image
image
2
Východiska postupu pro přípravu hydrických rekultivací
těžebních lokalit
/
Basis of procedure for hydric reclamation of mining sites
Jiří Mališ

image
image
image
image
3
Východisko
Dle platných plánů sanace a rekultivace uhelných lomů je po ukončení těžební činnosti prováděna hydrická
rekultivace, tj. vytvoření velkoplošných jezer.
Problém
1 Napouštění jezera. Velké množství vody potřebné k naplnění objemu vznikajícího jezera, ztráty vody
vznikající při saturaci bočních svahů a také při výparech.
2 Platné plány sanace a rekultivace navíc neřeší zásadní otázku zdrojů těchto vod.
Background
According to existing plans for the rehabilitation and rehabilitation of coal quarries, hydric rehabilitation is
carried out after the completion of mining operations, i.e. the creation of large-scale lakes.
Problem
1 Filling the lake. The large amount of water needed to fill the volume of the emerging lake, the water loss
resulting from the saturation of the side slopes as well as the fumes.
2 Moreover, the existing reclamation plans do not address the fundamental issue of the sources of these
waters.

image
image
image
image
image
4
Východisko
Zkušenosti s provozem Jezera Most - mezi původním
záměrem plánovaného provozu jezera v režimu
vyrovnané vodní bilance a současným reálným
stavem je rozpor. Postup při plánování jezera pracoval
s mnoha nepřesně stanovenými parametry.
Napuštění jezera a zachování jeho vyrovnané vodní
bilance je komplikovaný problém ovlivněný celou
řadou lokálních parametrů. Tyto parametry se mohou
na jiných lokalitách lišit. Pro predikce chování celého
systému je nutné jejich lokální měření.
Background
Experience of the operation of the Lake Most - there
is a contradiction between the original intention of
the planned operation of the lake in a balanced water
balance mode and the current real state. The lake
planning process worked with many imprecise
parameters. Watering the lake and maintaining its
balanced water balance is a complicated problem
affected by a variety of local parameters. These
parameters may differ in other locations. Local
measurements are required to predict the behavior
of the entire system.

image
image
image
image
image
5
Východisko
Proto je nutné měření klíčových parametrů provádět v náležitém předstihu před ukončením těžby. Pro každou
lokalitu je nutné navrhnout výčet sledovaných veličin zvlášť. S ohledem na fakt, že praktické zkušenosti,
včetně neočekávaných komplikací, které byly zjištěny na jezeře Most, bude záhodno návrh metodického
postupu (tj. teoretická východiska, praktická měření i návrhy systému) vyzkoušet i ověřit na této lokalitě.
Výhodou jsou provedené i probíhající studie jejichž výsledky je možné takto využít a doplnit.
Background
Therefore, measurements of key parameters need to be carried out in due time before the end of mining
operations. It is necessary to draw up a list of the variables of interest for each site separately. In view of the
fact that practical experience, including unexpected complications, has been identified on Lake Most, it will be
appropriate to test and verify the design of the methodology (i.e. theoretical basis, practical measurements as
well as the design of the system) on this site. There are advantages to both ongoing and ongoing studies, the
results of which can be used and supplemented in this way.

image
image
image
image
6
Východisko
Z dosavadních prací na jezeře Most prozatím pro další predikce chování vyplývá nutnost doplnit měření o:
-
Lokální výpar mm/rok, typizace výparoměrů, podmínky jejich lokalizace, technické podmínky měření
-
Srážky mm/rok, počet měřicích míst, jejich lokalizace, typizace měřicího zařízení
-
Vliv přítoků srážek z rozvodí, metodika výpočtu, vyhodnocení předchozích metod s ohledem na ČSN
75 6101 a dalších, vhodnost/nevhodnost použití jejich užití, stanovení nové metodiky výpočtu,
včetně zahrnutí vlivu reliéfu, vegetace a dalších faktorů
-
Měření teploty vzduchu a vody, přesnost, návrh lokalizace a hustota měření
-
Rychlost a směr větru, délka slunečního svitu, atd.
Background
In the meantime, the work on the Most lake shows the need to add:
-
Local vapour mm/year, fume typing, location conditions, technical measurement conditions
-
Precipitation mm/year, number of measuring points, their location, typing the measuring equipment
-
Effect of rainfall inflows from distribution, calculation methodology, evaluation of previous methods
with respect to CSN 75 6101 and others, suitability/inappropriateness of use, determination of new
calculation methodology, including inclusion of relief, vegetation and other factors
-
Air and water temperature measurements, precision, location design and measurement density
-
Wind speed and direction, sunlight length, etc.

image
image
image
image
image
7

image
image
image
image
image
8
Povodí povrchových dolů ČSA, Vršany, Libouša Bílina /
CSA, Vršany, Libouš and Bílina surface mine basins

image
image
image
image
image
9
Harmonogram zatápění budoucích jezer/
Timetable for filling of future lakes

image
image
image
image
image
10
Meteorologická data
Hydrologické modely vyžadují jako vstupy denní časové řady srážek (P [mm]), průměrné teploty vzduchu (T
[°C]) a potenciální evapotranspirace (PET [mm]).
Meteorological data
Hydrological models require daily rainfall time series (P [mm]), average air temperatures (T [°C]) and potential
evapotranspirations (PET [mm]) as inputs.
Roční úhrny srážek ze
stanice Kopisty. /
Annual
precipitation totals from
Kopisty Station.

image
image
image
image
image
11
Meteorologická data
Hydrologické modely vyžadují jako vstupy denní časové řady srážek (P [mm]), průměrné teploty vzduchu (T
[°C]) a potenciální evapotranspirace (PET [mm]).
Meteorological data
Hydrological models require daily rainfall time series (P [mm]), average air temperatures (T [°C]) and potential
evapotranspirations (PET [mm]) as inputs.
Roční průměrné teploty
stanice Kopisty. /
Annual
average temperatures
from Kopisty Station.

image
image
image
image
image
12
Rekultivace lomu
ČSA /
Reclamation of ČSA
mine

image
image
image
image
image
13
Rekultivace lomu
ČSA /
Reclamation of ČSA
mine
1882 zámek Jezeří, v
pozadí Komořanské
jezero /
1882 Chateau
Jezeří, Komořany
Lakein the background

image
image
image
image
image
14
Rekultivace lomu
ČSA /
Reclamation of ČSA
mine
Situace bývalé těžby a
stařinových zvodní /
The situation of former
mining and old-age
aquifers

image
image
image
image
image
15
Rekultivace lomu
ČSA /
Reclamation of ČSA
quary
Odběrná místa vody
pro zatápění dolu ČSA/
Water sources for
filling the CSA mine

image
image
image
image
16
Rekultivace lomu ČSA /
Reclamation of ČSA quary
Matematický model hydrologické bilance plnění zbytkové jámy/
Hydrological balance mathematical model of
filling the residual pit
byly modelovány simulace dle následujících požadavků:
• plnění zbytkové jámy a stanovení ustálené hladiny jen na základě celkového odtoku z povodízbytkové jámy,
• plnění zbytkové jámy a stanovení ustálené hladiny na základě celkového odtoku z povodí zbytkové jámy a
hydrogeologického přítoku (bude proveden odhad velikosti tohoto přítoku) v jeho plné výši a pak v poloviční
hodnotě(z důvodumožnéhosnižovánítohotopřítokuv důsledkuplněníjámy),
• plnění zbytkové jámy na základě celkového odtoku z povodí zbytkové jámy a externí dotace vodou z Bíliny –
odhad disponibilního průtoku 332 l/s, tj. ve výši stanoveného disponibilního odběru z hlavního profilu
Profile simulations were modeled according to the following requirements:
• filling the residual pit and establishing a steady level based only on total run-off from the residual pit catchment;
• filling the residual pit and establishing a steady level on the basis of the total run-off from the basin of the
residual pit and the hydrogeological tributary (an estimate of the size of this tributary will be made) at its full
value and then at half value (due to the possible reduction of this tributary as a result of filling the pit),
• filling of the residual pit based on total drainage from the basin of the residual pit and external subsidy with
water from the White – estimate of the available flow rate of 332 l/s, i.e. equal to the determined disposable flow
from the main profile

image
image
image
image
17
Rekultivace lomu ČSA /
Reclamation of ČSA quary
Matematický model hydrologické bilance plnění zbytkové jámy/
Hydrological balance mathematical model of
filling the residual pit
byly modelovány simulace dle následujících požadavků:
• plnění zbytkové jámy na základě celkového odtoku z povodí zbytkové jámy a externí dotace vodou z Bíliny a
krušnohorských potoků – odhad disponibilního průtoku 500 l/s, což představuje předpokládaný odběr vody pro
zatápění dle plánu rekultivace,
• plnění zbytkové jámy na základě celkového odtoku z povodí zbytkové jámy a externí dotace čerpanou vodou z
Ohře – odhad disponibilního průtoku 1 000 l/s, což je variantní možnost zatápění z PVN,
simulations were modeled according to the following requirements:
• filling of the residual pit based on total drainage from the basin residual pit and external subsidy with water
from the White and Circle Creeks - an estimate of the available flow rate of 500 l/s, which represents the expected
water abstraction for flooding according to the rehabilitation plan,
• filling of the residual pit based on total drainage from the catchment area of the residual pit and external
subsidy by pumped water from Ohra – estimate of the available flow rate of 1 000 l/s, which is a variant possibility
of heating from the PVN

image
image
image
image
18
Rekultivace lomu ČSA /
Reclamation of ČSA quary
Matematický model hydrologické bilance plnění zbytkové jámy/
Hydrological balance mathematical model of
filling the residual pit
byly modelovány simulace dle následujících požadavků:
• výpočet nutné dotace pro udržení úrovně hladiny na kótě 180 m n. m., cožje plánovaná kóta provozní hladiny
jezera ve zbytkové jámě,
• výpočet nutné dotace pro udržení úrovně hladiny na kótě 230 m n. m., což je teoretická kóta provozní hladiny
jezera ve zbytkové jámě umožňují gravitační odtok vody z jezera
simulations were modeled according to the following requirements:
• filling of the residual pit based on total drainage from the basin residual pit and external subsidy with water
from the White and Circle Creeks - an estimate of the available flow rate of 500 l/s, which represents the expected
water abstraction for flooding according to the rehabilitation plan,
• filling of the residual pit based on total drainage from the catchment area of the residual pit and external
subsidy by pumped water from Ohra – estimate of the available flow rate of 1 000 l/s, which is a variant possibility
of heating from the PVN,

image
image
image
image
image
image
19
Rekultivace lomu ČSA /
Reclamation of ČSA quary
Simulace plnění
zbytkové jámy lomu
ČSA/
Simulation of filling
the residual pit of ČSA

image
image
image
image
image
20
Rekultivace lomu ČSA /
Reclamation of ČSA quary
Scénáře ustálené
hladiny jezera ČSA ve
srovnání s výchozí
variantou/
CSA Lake Steady
Scenarios Compared
to Baseline Option

image
image
image
image
21
Závěr
Pro plánování hydrické rekultivace uhelných lomů navrhujeme následující postup:
1.
Návrh výstavby a kalibrace komplexního hydrologického modelu lokality. Kalibrace modelu s
využitím dostupných dat, citlivostní analýza a zhodnocení nejistot vstupních dat pro zajištění dlouhodobého
rutinního provozu výpočetní infrastruktury. Využití průmyslových standardů a software provozovaného v
rámci Hlásné a předpovědní povodňové služby ČR pro možnost přímého srovnání výsledků.
2.
Optimalizace monitorovací sítě pro dosažení racionálního počtu prvků monitorovací sítě, návrh
metod prostorové interpolace bodových dat a jejich návaznosti na profesionální sítě ČHMÚ, Povodí Ohře, s.p.
Conclusion
For the planning of hydric rehabilitation of coal quarries, we propose the following procedure:
1.
Design of construction and calibration of a complex hydrological model of the site. Calibration of the
model using available data, sensitivity analysis and assessment of input data uncertainties to ensure long-
term routine operations of the computing infrastructure. Utilization of industrial standards and software
operated under the Czech Republic's Flash and Forecast Flood Service for the possibility of direct comparison
of results.
2.
Optimization of the monitoring network to reach a rational number of elements of the monitoring
network, design of methods of spatial interpolation of point data and their follow-up to professional networks
of ČHMÚ, Ohře River Basin, p. land cover and land use on hydrological balance of interest site, effect of
evapotranspiration component and soil moisture by changes in surrounding landscape and succession.

image
image
image
image
22
Závěr
Pro plánování hydrické rekultivace uhelných lomů navrhujeme následující postup:
3.
Hydrometrická měření a jejich vyhodnocení, měření průtoků na vodotečích v zájmovém území,
měření objemové půdní vlhkosti.
4.
Analýza vlivu změn landcovera landuse na hydrologickou bilanci zájmové lokality, ovlivnění
evapotranspirační složky a půdních vlhkostí změnami okolní krajiny a sukcesí.
Conclusion
For the planning of hydric rehabilitation of coal quarries, we propose the following procedure:
3.
Hydrometric measurements and their evaluation, measurement of flow rates on aquifers in the area
of interest, measurement of volume soil moisture.
4.
Analysis of the impact of land cover and land use changes on the hydrological balance of the site of
interest, the influence of the evapotranspiration component and soil moisture by changes in the surrounding
landscape and succession.

image
image
image
image
23
Závěr
Pro plánování hydrické rekultivace uhelných lomů navrhujeme následující postup:
5.
Simulace a predikce dalšího vývoje hydrologické bilance zájmové lokality v návaznosti na scénáře
srážek a teplot vzduchu pro budoucí období. Zhodnocení vlivu scénářů klimatické změny na hydrologickou
bilanci pilotní lokality.
6.
Tvorba obecné metodiky využívající import dat z monitorovacích sítí, preprocesingdat v GIS a
matematického modelování pro možnost analýz efektivity hydrické rekultivace na dalších zájmových územích.
Conclusion
For the planning of hydric rehabilitation of coal quarries, we propose the following procedure:
5.
Simulation and prediction of further development of hydrological balance of interest site following
rainfall and air temperatures scenarios for future periods. Assessment of the impact of climate change
scenarios on the hydrological balance of the pilot site.
6.
Development of a general methodology using data import from monitoring networks, preprocessing
of data in GIS and mathematical modelling for the possibility of analysing the efficiency of hydric reclamation
in other areas of interest.

image
image
image
image
image
24
Děkuji za pozornost
/
Thank you for attention

image
image
image

image
image
image
image
 
5. partnerský wokrkshop projektu GeoMAP/1. Partnerworkshop im Projekt GeoMAP
Metody zjišťování a vyhodnocování dat na místech postižených těžbou
/
Methoden zur Erfassung und Bewertung von geologischen, hydrologischen,
umweltrelevanten und geothermischen Daten in Bergbaufolgelandschaften und
deren Verarbeitung in 3D-Modellen im Braunkohlentagebau Most
17/9/2020
1

image
image
image
image
17/9/2020
2
Problematika samovznícení uhelné hmoty /
Problems of spontaneous combustion of coal.
doc. Ing. Jindřich Šancer, Ph.D.

image
image
Problematiku samovznícení uhlí je nutné řešit:
Během těžby uhlí
Skladování a dopravě uhlí
Samovznícení odvalů a výsypek obsahujících uhelnou hmotu.
Hlavním cílem této prezentace je stručně seznámit posluchače s metodami
protizáparové prevence.
17/9/2020
3

image
image
image
- vznícení uhelné hmoty z vlastních (endogenních) příčin (díky oxidaci
uhelné hmoty)
Samovznícení uhelné hmoty
Metody detekce samovznícení uhlí můžeme rozdělit na:
Plynoměrné metody x Termometrické metody

image
image
image
image
image
Laboratorní výzkum
- plynometrie
Schéma aparatury pro tepelnou oxidaci (TEPOX)
Legend:
1 – air – pressure bottle; 2 – pressure reducing valves; 3 -rotameter; 4 – stove; 5 – heater; 6 – ventilator; 7 – reactor with coal; 8 -
thermocouples; 9 – container for condensate; 10 – “U” tube; 11 – glass gas sampler; 12 – calibrated vessel; 13 –PC

image
image
image
Laboratorní výzkum
Příklad vyhodnocení „plynových obrazů“ teplené oxidace
uhelné hmoty metodou (TEPOX)
Tepelná oxidace hnědého uhlí
0,10
1,00
10,00
100,00
1000,00
10000,00
100000,00
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Teplota (°C)
Koncentrace plynů (ppm)
oxid uhličitý
metan
oxid uhelnatý
etan
etylén
propan
iso-butan
n-butan
propylen

image
image
image
image
Laboratorní výzkum
Metody stanovení náchylnosti uhlí k samovznícení
Adiabatická metoda
Metoda CPT
FlaskTest – metoda izotermické sorbce O
2

image
image
Problematika samovznícení při těžbě uhlí
Preventivní opatření proti samovznícení uhlí
Měření indikacníchplynů.
Preventivní izolace a inertizace nepřístupných důlních děl.
Technologická opatření v dolech (výběr vhodné dobývací metody, větrání, rychlost
postupu dobývání …)

image
image
Problematika samovznícení při skladování a přepravě
Preventivní opatření proti samovznícení uhlí
Měření teploty a indikacníchplynů.
Technologie tvorby deponie - Hutnění a vhodný tvar.
Technologická opatření v období skladování (preventivní přetěžování, ochlazování,
inhibitory…)

image
image
image
Měření in
situ
– penetrační sonda
Schéma penetrační sondy pro měření teploty a odběr plynů

image
image
image
Měření in
situ
– penetrační sonda
Instalace penetrační sondy do hnědouhelné
deponie

image
image
image
Měření in
situ
– penetrační sonda
Ukázka rozmístění penetračních sond

image
image
image
image
image
Měření in
situ
– odběr a analýza plynů
Ukázka přímé analýzy a odběru vzorků plynu do vzorkovnic

image
image
image
Měření in
situ
– analýza teplot a plynů
Ukázka z analýzy plynů a teplot v rozvinuté fázi záparu

image
image
image
Měření in
situ
– vyhodnocení
plynometrie
Ukázka vyhodnocení koncentrací základních indikačních plynů

image
image
image
Měření in
situ
– vyhodnocení vnitřní teploty
Nefiltrovaný záznam z měření vnitřní teploty uhelné
deponie

image
image
image
Měření in
situ
– termovizní měření
Příklad měření povrchové teploty termovízní
kamerou

image
image
image
image
Měření in
situ
– termovizní měření
Příklad měření vnitřní teploty termovízní
kamerou

image
image
image
Měření in
situ
– meteorologická data
Meteorologická stanice OREGON WMR200

image
image
image
image
Měření in
situ
– vliv větru
Vyhodnocení vlivu větru na samovznícení uhelné
deponie

image
image
image
Model CFD
– vliv větru
Numerický model vlivu větru na samovznícení uhelné deponie

image
image
image
Termovizní snímky – deponie č.5
Rozvoj ohniska v čase (4.4.
-9.4. 2013)

image
image
image
image
image
Termovizní snímky – deponie č.6
Rozvoj ohniska v čase (19.12.2013, 30.1.
-4.2. 2014)

image
image
Závěr
•Provozní
měření potvrdily, že samovzněcovacíproces na uhelných
skládkách je vzhledem k množství ovlivňujících činitelů značně složitý a
špatně předpovidatelný.
•Každá
z použitých metod sledování má své klady a zápory
Termometrie
Termovize
– měří pouze povrchovou teplotu, velmi zkreslené měření za slunečního
svitu
+ při měření bez vlivu slunečního svitu lze snadno rozpoznat ohniska
samovznícení v blízkosti povrchu
•Kontaktní
teploměry
-Měří pouze bodovou teplotu v určitém místě
+ měří vnitřní teplotu uhelné hmoty, lze měřit kontinuálně

image
image
Závěr
Plynometrie
– velmi ovlivněno povětrnostními podmínkami, zpravidla nelze měřit
kontinuálně
+ je-li měření prováděno pravidelně, lze včas odhalit pokročilé stádium
samovzněcovacího procesu
Kombinace termometrie a plynometrie
•Eliminuje
záporné stránky jednotlivě používaných metod.
Naměřené data z předmětného projektu byly využity pro návrh
metodiky “Hodnocení míry nebezpečí vzniku samovzněcovacíhoprocesu
na uhelných skládkách“

image
image
15/5/2019
26
Děkuji za pozornost /
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit