image
image
image
1

2

image
image
image
image
image
image
image
image
1
GeoMAP - Geologische, hydrogeologische und geomechanische
Modellierungs-, Visualisierungs-
und Prognosewerkzeuge zur Darstellung von
Bergbaufolgen und Nachnutzungspotenzialen
GeoMAP - Nástroje geologického, hydrogeologického a geomechanického
modelování pro účely zahlazování následků hornické činnosti a obnově území
ovlivněného těžbou
Axel Rommel, Sylvi Hädecke, Maria Ussath, Mathias Hübschmann
Sylvi Hädecke
1
, Priscilla Ernst
1
, Ralf A. Oeser
1
, Axel Rommel
1
, Maria Ussath
1
, Mathias Hübsch-
mann
1
, Fabian Weber
2
, Gunther Lüttschwager
2
, Heinz Konietzky
2
, Lukas Oppelt
3
, Sebastian
Pose
3
, Thomas Grab
3
, Tobias Fieback
3
, Jiří Mališ
4
, Martin Klempa
4
, Jindřich Šancer
4
1
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik, Lehrstuhl Felsmechanik/ Felsbau
3
TU Bergakademie Freiberg, Professur für technische Thermodynamik
4
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava

2
GeoMAP ist ein vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und durch Landesmittel
des Freistaates Sachsens unterstütztes, internationales Projekt aus dem Programm zur Förderung
der grenzübergreifenden Zusammenarbeit zwischen dem Freistaat Sachsen und der Tschechi-
schen Republik 2014–2020, registriert unter der Nummer 100348899.
Als Leadpartner beteiligte sich das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geolo-
gie (LfULG) an dem Projekt, weiterhin ist auf deutscher Seite die Technische Universität Bergaka-
demie Freiberg mit dem Institut für Geotechnik und dem Institut für Wärmetechnik und Thermo-
dynamik involviert. Auf tschechischer Seite ist die Technische Universität Ostrava mit dem Institut
für saubere Technologien im Bergbau und der Verwertung von Energierohstoffen (Institut čistých
technologií těžby a užití energetických surovin Technické univerzity Ostrava) im Projekt GeoMAP
eingebunden.
GeoMAP je mezinárodní projekt podporovaný Evropským fondem pro regionální rozvoj (ERDF) a
státními fondy Svobodného státu Sasko z programu na podporu přeshraniční spolupráce mezi
Svobodným státem Sasko a Českou republikou 2014–2020, registrovaný pod číslem 100348899.
Na projektu GeoMAP se na německé straně jako hlavní, vedoucí partner podílel Saský zemský úřad
pro životní prostředí, zemědělství a geologii (LfULG), dalším partnerem byla Technická univerzita
Báňská akademie Freiberg s Institutem geotechniky a Institutem tepelného inženýrství a termo-
dynamiky. Partnerem na české straně byla Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava
zapojená do projektu s Institutem čistých technologií těžby a užití energetických surovin.
Titelseite: Skulptur „Zeitsenkungskurve“ von Paul Fuchs bei Oelsnitz/Erzgebirge
(Foto: Ralf Oeser)
Titulní strana: Socha "Zeitsenkungskurve" (Křivka redukce času) poblíž Lugau/Oelsnitz
(Foto: Ralf Oeser)

3
Vorwort
Alles kommt vom Berge her
“ lautet eine
alte Redewendung im Erzgebirge. Der
Wohlstand und die in den (ehemaligen)
Bergbauregionen Sachsens und Nordböh-
mens vorhandene technische Expertise
rund um die Lokalisierung, Gewinnung
und Aufbereitung mineralischer Rohstoffe
beruhen auf der, oft entbehrungsreichen
und gefährlichen, bergmännischen Tätig-
keit unserer Vorfahren.
Die große Bedeutung, die der Bergbau für
die Regionen hat, birgt aber auch ihre
Schattenseiten. Bergbaufolgen und soge-
nannte Ewigkeitslasten treten sowohl im
Berg- als auch im Tagebau auf und betref-
fen die Landschaft, bebaute Areale, Ge-
wässer und nicht zuletzt den bergmän-
nisch geprägten geologischen Unter-
grund. Einige nachhaltige Veränderungen,
die der Bergbau verursacht hat, erfordern
einen erheblichen Untersuchungsauf-
wand, um das Ausmaß der tatsächlichen
Gefährdung abzuschätzen sowie geeig-
nete Maßnahmen zur Gefahrenabwehr
abzuleiten.
Neben den langfristigen Bergbaufolgen
haben Berg- und Tagebau auch Einfluss
auf das Image der Regionen. Forschungs-
und Pilotprojekte zu den Nachnutzungs-
potenzialen von Bergbaurevieren tragen
dazu bei, dass dieses Image gerade im Hin-
blick auf Möglichkeiten der innovativen
Energiegewinnung und Ressourcenscho-
nung positiv erweitert wird.
Das EU-Projekt GeoMAP dient in diesem
Kontext dem Erfahrungsaustausch über
Předmluva
„Všechno pochází z hor “
- prosperita a
technické znalosti v (bývalých) hornických
oblastech Saska a severních Čech, souvise-
jící s lokalizací, těžbou a zpracováním ne-
rostných surovin, vycházejí z často zaned-
baných a nebezpečných těžebních činno-
stí našich předků.
Velký význam, který má těžba pro regiony,
má však i své stinné stránky. Negativní
následky těžby a její tzv. "věčné zatěže" se
vyskytují jak v důlní, tak v povrchové těžbě
a ovlivňují krajinu, zastavěné oblasti, vody
a v neposlední řadě také geologické pod-
loží. Některé trvalé změny způsobené
těžbou vyžadují značné množství výzkumů
pro posouzení rozsahu skutečného rizika a
odvození vhodných opatření k odvrácení
nebezpečí.
Kromě dlouhodobých následků na životní
prostředí má hlubinná a povrchová těžba
dopad také na image regionů. Výzkum a
pilotní projekty, týkající se potenciálu
opětovného využití hornických oblastí,
přispívají k pozitivnímu rozšiřování tohoto
obrazu, zejména s ohledem na možnosti
inovativní výroby energie a zachování
zdrojů.
V této souvislosti slouží projekt EU
Geo-
MAP
k výměně zkušeností s geovědními
metodami v oblastech těžby i v oblastech
post-těžebních. Stejně jako vyrovnání se s
důsledky těžby, tak i využití potenciálu
krajiny pro následné využití vyžaduje kva-
lifikovaný sběr a vyhodnocení dat, mo-
delování a vizualizaci. V Sasku a České re-
publice byly v tomto ohledu v posledních

image
image
4
geowissenschaftliche Methoden in Berg-
bau- und Bergbaufolgegebieten. Sowohl
die Bewältigung von Bergbaufolgen als
auch die Ausschöpfung von Nachnut-
zungspotenzialen erfordern eine qualifi-
zierte Datenerfassung und –auswertung,
Modellierung und Visualisierung. In Sach-
sen und Tschechien konnten diesbezüg-
lich in den letzten Jahrzehnten umfangrei-
che Erfahrungen gesammelt werden, die
auch auf andere Regionen übertragbar
sind. Mithilfe von Finanzmitteln aus dem
Europäischen Fond für regionale Entwick-
lung (EFRE) konnten bereits zahlreiche
Vorgängerprojekte realisiert werden, die
dazu beigetragen haben, dass sich Berg-
bauregionen Sachsens und Nordböhmens
erfolgreich weiterentwickeln konnten.
GeoMAP leistet in diesem Zusammenhang
einen wertvollen Beitrag zum Austausch
zwischen Behörden, Kommunen und Wis-
senschaft. Mit seiner Ausrichtung auf
Kommunikation und Netzwerkbildung för-
dert das Projekt die nachhaltige und zu-
kunftsorientierte nachbergbauliche Ent-
wicklung der Regionen. Der vorliegende
Projektband stellt die wesentlichen Er-
kenntnisse und Produkte der gemeinsa-
men Arbeit der Projektpartner dar.
desetiletích získány rozsáhlé zkušenosti,
které lze přenést i do jiných regionů. S
pomocí finančních prostředků z Evrops-
kého fondu pro regionální rozvoj (EFRE)
byla již realizována řada předchozích pro-
jektů, které přispěly k úspěšnému rozvoji
hornických oblastí Saska a severních Čech.
V této souvislosti přispívá
GeoMAP
význa-
mně k výměně znalostí mezi úřady, ob-
cemi a vědou. Se svým zaměřením na ko-
munikaci a budování sítí projekt pod-
poruje udržitelný a na budoucnost orien-
tovaný post-těžební rozvoj regionů.
Základní poznatky a výsledky společné
práce partnerů do projektu zapojených
představuje tento sborník.
Norbert Eichkorn
Präsident
Sächsisches Landesamt für Umwelt,
Landwirtschaft und Geologie
Norbert Eichkorn
Prezident
Saský zemský úřad pro životní prostředí,
zemědělství a geologii

5
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Projektsteckbriefe der einzelnen Projektpartner
Sylvi Hädecke, Ralf A. Oeser, Axel Rommel, Maria Ussath, Priscilla Ernst, Mathias
Hübschmann, Fabian Weber, Gunther Lüttschwager, Heinz Konietzky, Lukas Oppelt,
Sebastian Pose, Thomas Grab, Tobias Fieback, Jiří Mališ, Martin Klempa, Jindřich Šancer
7
1.
Einleitung und Geologischer Rahmen des Projekts GeoMAP
Sylvi Hädecke, Axel Rommel
15
2.
3D-Untergrundmodell Lugau/Oelsnitz – Neubewertung und
Aktualisierung bezogen auf aktuelle Fragestellungen des
Nachbergbaus
Sylvi Hädecke, Ralf A. Oeser, Axel Rommel, Maria Ussath, Mathias Hübschmann
36
3.
Numerische Simulation flutungsinduzierter Hebungen am Beispiel des
ehemaligen Steinkohlereviers Lugau/Oelsnitz
Fabian Weber, Gunther Lüttschwager, Heinz Konietzky
57
4.
Handlungsempfehlungen zu geotechnischen Fragestellungen von
Bergbaufolgelandschaften anhand von numerischen Simulationen von
Nachbergbau-Problemen im Rahmen des Projekts GeoMAP
Fabian Weber, Heinz Konietzky
80
5.
Anschauungsobjekt LP und PP1a: Bergbaufolgen im Lugau/Oelsnitzer
Steinkohlenrevier – Vorstellung der Medienstation
Axel Rommel, Sylvi Hädecke, Fabian Weber
101
6.
Stillgelegte Bergwerke als regenerative Energiequelle
Lukas Oppelt, Sebastian Pose, Thomas Grab, Tobias Fieback
112
7.
Herausforderungen und Potentiale der Bergbaulandschaft im Moster
Braunkohlenbecken
Jiří Mališ, Martin Klempa, Jindřich Šancer
136
8.
Workshops und Fachkonferenzen
Sylvi Hädecke, Axel Rommel, Fabian Weber, Lukas Oppelt, Jiří Mališ
155
9.
Netzwerkarbeit im Projekt GeoMAP
Sylvi Hädecke, Axel Rommel, Fabian Weber, Lukas Oppelt, Jiří Mališ
184

6
Rejstřík
Předmluva
Projektové profily jednotlivých partnerů projektu
Sylvi Hädecke, Ralf A. Oeser, Axel Rommel, Maria Ussath, Priscilla Ernst, Mathias
Hübschmann, Fabian Weber, Gunther Lüttschwager, Heinz Konietzky, Lukas Oppelt,
Sebastian Pose, Thomas Grab, Tobias Fieback, Jiří Mališ, Martin Klempa, Jindřich Šancer
7
1.
Úvod a geologický rámec projektu GeoMAP
Sylvi Hädecke, Axel Rommel
15
2.
3D podzemní model revíru Lugau / Oelsnitz přehodnocení a
aktualizace na základě aktuálních problémů po ukončení těžby
Sylvi Hädecke, Ralf A. Oeser, Axel Rommel, Maria Ussath, Mathias Hübschmann
36
3.
Numerická simulace zdvihu terénu vyvolaného zaplavením na příkladu
bývalé černouhelné oblasti Lugau / Oelsnitz
Fabian Weber, Gunther Lüttschwager, Heinz Konietzky
57
4.
Doporučení pro opatření v geotechnických otázkách post-hornické
krajiny na základě numerických simulací problémů po těžbě v rámci
projektu GeoMAP
Fabian Weber, Heinz Konietzky
80
5.
Prezentační objekt LP a PP1a: Důsledky těžby v uhelném re-víru Lugau
/ Oelsnitz - prezentace mediální stanice
Axel Rommel, Sylvi Hädecke, Fabian Weber
101
6.
Vyřazené doly jako regenerativní zdroj energie
Lukas Oppelt, Sebastian Pose, Thomas Grab, Tobias Fieback
112
7.
Výzvy a příležitosti v post hornické krajině Mostecké uhelné pánve
Jiří Mališ, Martin Klempa, Jindřich Šancer
136
8.
Workshopy a odborné konference
Sylvi Hädecke, Axel Rommel, Fabian Weber, Lukas Oppelt, Jiří Mališ
155
9.
Síťování v projektu GeoMAP
Sylvi Hädecke, Axel Rommel, Fabian Weber, Lukas Oppelt, Jiří Mališ
184

image
7
Projektsteckbrief: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und
Geologie (LfULG)
Aktualisierung des 3D-Untergrundmodells
Lead Partner (LP)
Herausforderungen und Ziele:
Spätfolgen des Bergbaus wie etwa
Wasseraustritte an der Tagesoberflä-
che und Vernässungen werden für das
ehemalige Steinkohlenbergbaurevier
Lugau/Oelsnitz auf Grundlage einer
2007 erstellten Modellierung für 2032
prognostiziert. Ziel des LP ist es, die
Datengrundlage für die Modellierung
zu aktualisieren und die im Projekt er-
worbenen Erfahrungen an Wissen-
schaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit
weiterzugeben.
Inhalt und Arbeitsschwerpunkte:
Auf Grundlage einer umfassenden Da-
tenrecherche im sächsischen Bergar-
chiv und anderen Bohrarchiven soll
ein bereits bestehendes 3D-Unter-
grundmodell des bergbaubeeinfluss-
ten Bereiches der Region aktualisiert
und weiterentwickelt werden.
Die Modellierung erfolgt mithilfe der
3D-Software GOCAD, die im Freistaat
Sachsen bereits vielfach für komplexe,
geologische Fragestellungen ange-
wendet wird. Im Unterschied zum
Ausgangs-modell sollen im hier er-
tüchtigten Modell 3D-Flözkörper die
geologischen Formationen und das
Grubengebäude ergänzen und eine
gesicherte Prognose des Grund- und
Grubenwasseranstiegs im ehemaligen
Steinkohlenrevier Lugau/ Oelsnitz er-
möglichen.

image
8
Profily projektu: Saský zemský úřad pro životní prostředí, zemědělství
a geologii (LfULG)
Aktualizace 3D modelu podloží
Lead Partner (LP)
Výzvy a cíle:
Dlouhodobé důsledky těžby, jimiž jsou
čerpání důlní vody na povrch a jeho
zaplavování, by se podle modelu z
roku 2007 měly projevit v bývalé
černouhelné těžební oblasti Lugau /
Oelsnitz v roce 2032. Cílem LP je aktu-
alizace databáze pro modelování a
předávání projektem získaných zkuše-
ností vědě, obchodu a veřejnosti.
Obsah a zaměření práce:
Na základě komplexního datového
výzkumu v Saském hornickém archivu
a v dalších archivech vrtů je třeba ak-
tualizovat a dále rozvíjet již existující
3D podzemní model podloží post-
těžební oblasti. Modelování se pro-
vádí pomocí 3D softwaru GOCAD,
který je v Sasku často používán pro
řešení složitých geologických prob-
lémů.
Na rozdíl od původního modelu by v
aktualizované verzi modelu měla pro-
storová tělesa sloje doplňovat geolog-
ické útvary a důlní díla a umožňovat
tak spolehlivou předpověď stoupání
hladiny podzemní vody a důlní vody v
bývalém revíru Lugau / Oelsnitz.

image
9
Projektsteckbrief: Technische Universität Bergakademie Freiberg (TU BAF)
Institut für Geotechnik
Geomechanische Simulation von Hebungsprozessen
Projektpartner 1a (PP1a)
Herausforderungen und Ziele:
Anhand der aktualisierten Daten-
grundlage für das ehemalige Steinkoh-
lenrevier Lugau/Oelsnitz ist, aufgrund
des Grubenwasseranstiegs im Revier,
eine numerische Berechnung und
qualitative Prognose zu Hebungsraten
an der Geländeoberkante durchzufüh-
ren. Aus den Erkenntnissen der nume-
rischen Berechnungen werden „Hand-
lungsempfehlungen zu geotechni-
schen Fragestellungen von Berg-
baufolgelandschaften“ erarbeitet.
Inhalt und Arbeitsschwerpunkte:
Im Vordergrund steht die Erstellung
eines angepassten, dreidimensionalen
numerischen Modells des Reviers
Lugau/Oelsnitz. Daran schließt sich die
Entwicklung eines kontinuumsmecha-
nischen, elastischen Berechnungsan-
satzes an. Dieser muss sich für Berg-
werke des Altbergbaus mit begrenz-
ten geomechanischen und hydrauli-
schen Informationen eignen. Die
Hauptherausforderungen sind dabei
die Datenaufbereitung, die vereinfa-
chende Erstellung der Abbaugeomet-
rie und die Erarbeitung hebungsrele-
vanter Mechanismen.

image
10
Profily projektu: Technická univerzita Báňská akademie Freiberg (TU BAF)
Ústav geotechniky
Geomechanická simulace deformačních procesů
Projektový partner 1a (PP1a)
Výzvy a cíle:
Na základě aktualizované databáze
pro bývalou těžební černouhelnou ob-
last Lugau / Oelsnitz je třeba provést
numerický výpočet a kvalitativní
prognózu míry deformací povrchu
terénu kvůli stoupání hladiny důlní
vody v této oblasti. Ze zjištění numer-
ických výpočtů vycházejí „Doporučení
pro opatření v geotechnických
otázkách souvisejících s post-těžební
krajinou“.
Obsah a zaměření práce:
Důraz je kladen na vytvoření upraven-
ého trojrozměrného numerického
modelu revíru Lugau / Oelsnitz. Poté
následuje
vývoj
kontinuálního
mechanického
an
elastického
výpočtu. Ten musí být vhodný pro
stará důlní díla s omezenými geome-
chanickými a hydraulickými informa-
cemi. Hlavními výzvami jsou zpraco-
vání dat, tvorba zjednodušené geome-
trie důlních děl a vývoj mechanismů
souvisejících s deformací povrchu.

image
image
11
Projektsteckbrief: Technische Universität Bergakademie Freiberg (TU BAF)
Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik
Grubenwasser als Energiequelle
Projektpartner 1b (PP1b)
Herausforderungen und Ziele:
Nach der Stilllegung werden Berg-
werke oft geflutet. Dieses Grubenwas-
ser bietet Potenziale zur energeti-
schen Nutzung. Aufgrund eines ganz-
jährig nahezu konstanten Tempera-
turniveaus, kann es zum Heizen und
Kühlen von einzelnen Gebäuden oder
ganzen Quartieren eingesetzt werden.
Durch im Grubenwasser mitgeführte
Frachten können jedoch Ablagerun-
gen in Anlagenbauteilen entstehen,
wodurch die Effizienz sinkt. Ein we-
sentliches Ziel ist deshalb diese Verun-
reinigungen zu untersuchen und mög-
liche Gegenmaßnahmen zu entwi-
ckeln. Ein weiteres Ziel ist die interna-
tionale Netzwerkbildung und der In-
formationsaustausch.
Inhalt und Arbeitsschwerpunkte:
Aufbauend auf den Ergebnissen aus
VODAMIN II soll ein mobiler Wärme-
pumpenversuchsstand entwickelt
werden. Mit diesem können beste-
hende Untersuchungen ausgebaut
und ergänzt werden. Durch die mobile
Anlage können Untersuchungen und
Optimierungen von Betriebsparame-
tern unabhängig von Anlagenbetrei-
bern an verschiedenen Bergbaustand-
orten durchgeführt werden. Neben
Workshops und einer Fachkonferenz
zum gegenseitigen Austausch von Er-
kenntnissen wurde in Zusammenar-
beit mit Umweltfachverbänden ein
anerkanntes Zusatzzertifikat für Stu-
dierende der TU Bergakademie entwi-
ckelt.
Foto: B. Wenzke

image
image
12
Profily projektu: Technická univerzita Báňská akademie Freiberg (TU BAF)
Institut tepelného inženýrství a termodynamiky
Důlní voda jako zdroj energie
Projektový partner 1b (PP1b)
Výzvy a cíle:
Po uzavření dolů dochází často k jejich
zaplavení. Důlní voda však nabízí po-
tenciál pro její energetické využití.
Díky téměř konstantní teplotě po celý
rok je možné ji použít k vytápění a
chlazení jednotlivých budov nebo
celých čtvrtí. Vzhledem k látkám roz-
puštěným v důlní vodě však může v
součástech systému docházet k jejich
usazování a snižování účinnosti sys-
tému. Zásadním cílem je proto výzkum
těchto látek a vývoj možných protio-
patření. Dalším cílem je vytváření me-
zinárodních sítí a výměna informací.
Obsah a zaměření práce:
Na základě výsledků projektu VODA-
MIN II bude vyvinuto mobilní testovací
zařízení tepelného čerpadla. Díky
tomu lze rozšířit a doplnit stávající
výzkumy. Díky mobilnímu systému lze
provádět šetření a optimalizaci pro-
vozních parametrů nezávisle na pro-
vozovatelích systému v různých
těžebních lokalitách. Kromě work-
shopů a odborné konference pro
vzájemnou výměnu znalostí byl ve
spolupráci s environmentálními asoci-
acemi vyvinut uznávaný dodatečný
certifikát pro studenty TU Báňské aka-
demie.
Foto: B. Wenzke

image
13
Projektsteckbrief: Technische Universität Ostrava (VŠB)
Herausforderungen und Potentiale der Bergbaulandschaft
im Moster Braunkohlenbecken
Projektpartner 2 (PP2)
Herausforderungen und Ziele:
Das Erzgebirge ist seit mehreren Jahr-
hunderten untrennbar mit dem Bergbau
verbunden. Die Bergbauaktivität ist so-
mit fest in die Geschichte der Region in-
tegriert und gehört zum wesentlichen
Bestandteil der Kulturlandschaft in dem
Gebiet. Da die Tschechische Republik in
den kommenden Jahren den Kohleab-
bau einstellen wird, entstehen neue
Probleme sowie Herausforderungen,
die direkt und indirekt mit dem Rück-
gang der Bergbautätigkeit zusammen-
hängen. Ein Schwerpunkt der Bearbei-
tung liegt dabei in der Nutzung der
Nachbergbaulandschaft und die damit
verbundenen Möglichkeiten der wirt-
schaftlichen Verwendung. Eine rekulti-
vierte Fläche kann etwa zu Erholungs-
zwecken (z. B. See Most, der durch den
Grundwasseranstieg entstanden ist) ge-
nutzt werden, weiterhin kann Gruben-
wasser mit seinem energetischen Po-
tenzial (z. B. Nutzung des thermalen Po-
tenzials von Grubenwasser in der Koh-i-
nor-Grube) verwendet werden.
Inhalt und Arbeitsschwerpunkte:
Im Projekt sollen realitätsnahe Bedin-
gungen zum Monitoring in Berg-
baufolgelandschaften mit anschließen-
der Interpretation der daraus resultie-
renden Ergebnisse in einem Feldlabor
untersucht werden. Ein solches "leben-
diges Labor", in dem man die Wieder-
herstellung der vom Bergbau betroffe-
nen Landschaft und ihre Rückkehr zum
ökologisch-kulturellen Gleichgewicht
beobachten kann, wurde im Rahmen
des Projektes im Gebiet des Nordböhmi-
schen Braunkohlebeckens errichtet. Die
im Rahmen des Projekts entstandene
Infrastruktur (Feldlabor im Zentrum der
Bergbaulandschaft, begleitende Lehr-
texte) wird sowohl für das Langzeitmo-
nitoring als auch für die Interpretation,
Visualisierung und Popularisierung lang-
fristig genutzt.
Foto: VŠB-TU Ostrava

image
14
Profily projektu: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
Výzvy a příležitosti v post-těžební krajině Mostecké uhelné
pánve
Projektový partner (PP 2)
Výzvy a cíle:
Krušnohoří je již po několik staletí
nerozlučně spjato s hornictvím. Tento
obor lidské činnosti se nesmazatelně
zapsal do historie regionu a stal se
nedílnou součástí přirozené kulturní
krajiny. S tím jak Evropa a tedy i Česká
republika pomalu ustupuje od těžby
uhlí, objevují se nové problémy ale i
výzvy, které s útlumem hornické čin-
nosti přímo i nepřímo souvisí. Jde
zejména o poznání chování hornino-
vého prostředí v post hornické krajině
a s tím související možnosti ekono-
mického využití této krajiny ať už pro
rekreační účely (např. hydrická rekul-
tivace – jezero Most) anebo pro ener-
getické využití důlních vod (např. hle-
dání možností využití termálního
potenciálu čerpaných vod na jámě
Koh-i-nor).
Obsah a tĕžištĕ tématu:
Smyslem řešení milníků je vytvořit po-
dmínky, které v reálních podmínkách
post hornické krajiny umožní de-
monstrovat in-situ problematiku mo-
nitoringu a interpretace výsledků z
něj. Takovou „živou laboratoří“ je
právě oblast Mostecké uhelné pánve,
kde se dá v reálném čase pozorovat
výsledky procesu obnovy těžbou
ovlivněné krajiny a jejího návratu do e-
kologicko kulturní rovnováhy. Infra-
struktura, která v rámci projektu vzni-
kla (polní laboratoř v centru hornické
krajiny, doprovodné učební texty),
bude mít dlouhodobé využití jak z hle-
diska dlohodobého monitoringu, tak i
z hlediska interpretace, vizualizace a
popularizace.
Foto: VŠB-TU Ostrava

15
1. Einleitung und Geologischer Rahmen des Projekts GeoMAP
1. Úvod a geologický rámec projektu GeoMAP
Autoren| Autoři:
Hädecke, S.
1
, Rommel, A.
1
1
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
1.1 Was ist GeoMAP?
GeoMAP
ist ein EU-Projekt im säch-
sisch-tschechischen Kooperationspro-
gramm zur Förderung der grenzüber-
greifenden Zusammenarbeit und wird
durch den Europäischen Fonds für re-
gionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Das Projekt hat eine Laufzeit von Ja-
nuar 2019 bis Juni 2021. Unter
Leadpartnerschaft des Landesamtes
für Umwelt, Landwirtschaft und Geo-
logie (LfULG) wurde das Projekt ge-
meinsam mit den Projektpartnern TU
Bergakademie Freiberg und TU Ost-
rava initiiert. Unter dem Titel „Geolo-
gische, hydrogeologische und geome-
chanische Modellierungs-, Visualisie-
rungs- und Prognosewerkzeuge zur
Darstellung von Bergbaufolgen und
Nachnutzungspotenzialen“ wurden
von den Partnern in drei Modellregio-
nen (Abbildung 1-1) unterschiedliche
Arbeitsschwerpunkte bearbeitet:
Steinkohlenrevier Lugau/Oelsnitz:
Diese Modellregion wird durch
den Leadpartner LfULG (LP) und
den Projektpartner TU Bergakade-
mie Freiberg, Institut für Geotech-
nik, (PP1a) bearbeitet.
1.1. Co je GeoMAP?
GeoMAP
je projektem EU v sasko-
českém kooperačním programu pod-
pory přeshraniční spolupráce a je fi-
nancován z Evropského fondu pro re-
gionální rozvoj (ERDF). Projekt probíhá
od ledna roku 2019 do června roku
2021. Partnerský projekt pod vedením
Zemského úřadu pro životní prostředí,
zemědělství a geologii (LfULG) byl
zahájen společně s dalšími partnery
TU Báňskou akademií ve Freibergu a
Vysokou školou báňskou – Technickou
univerzitou Ostrava (TU Ostrava). Pod
názvem „Nástroje geologického, hyd-
rogeologického a geomechanického
modelování, vizualizace a predikce pro
znázornění důsledků těžby a potenci-
álu opětovného použití“ pracovali
partneři na různých prioritách ve třech
modelových regionech (obrázek 1-1):
Uhelný revír Lugau/Oelsnitz:
Tento modelový region je zpra-
cováván vedoucím partnerem
LfULG (VP) a projektovým partne-
rem TU Báňskou akademií ve Frei-
bergu, Institutem pro geotechniku
(PP1a).

16
Bergbaureviere im Erzgebirge mit
Zugang zum Grubengebäude und
vorhandenem Grubenwasser:
Diese übergreifende Modellre-
gion wird durch den Projekt-
partner TU Bergakademie Frei-
berg, Institut für Wärmetechnik
und Thermodynamik, (PP1b) bear-
beitet.
Braunkohlenrevier Most in Nord-
böhmen: Diese Modellregion wird
durch den Projektpartner TU Ost-
rava (PP2) bearbeitet.
Das Projekt
GeoMAP
dient weiterhin
dem Erfahrungsaustausch über geo-
wissenschaftliche Methoden und Mo-
dellierungen für weitumfassende Be-
trachtungen in Bergbau- und Bergbau-
folgegebieten. So sind die in den Mo-
dellregionen gewonnenen Erkennt-
nisse auch auf andere Bergbaugebiete
übertragbar.
Hornické revíry v Krušných horách
s přístupem do dolu a dostupnou
důlní vodou: V této zastřešující
modelové oblasti pracuje partner
projektu TU Báňská akademie
Freiberg, Ústav pro tepelné
inženýrství a termodynamiku
(PP1b).
Severočeský hnědouhelný revír v
oblasti Mostecka: Tento mo-
delový region je zpracováván part-
nerem projektu TU Ostrava (PP2).
Projekt
GeoMAP
slouží také k výměně
zkušeností s geovědními metodami a
modelací pro rozsáhlá pozorování v
oblastech těžby a post-těžebních ob-
lastech. Tímto způsobem lze znalosti
získané v modelových regionech
přenést i do dalších těžebních oblastí.

image
17
Abbildung 1-1:
Lage der einzelnen Arbeitsgebiete im Projekt GeoMAP. Der LP und der PP1a bear-
beiten unterschiedliche Schwerpunkte im Raum Lugau/Oelsnitz (brauner Kasten), der PP1b arbei-
tet in den Gebieten Freiberg/Brand-Erbisdorf und Ehrenfriedersdorf (blaue Kästen) und der PP2
untersucht das Gebiet im Raum Most (grüner Kasten). Der Freistaat Sachsen ist zur räumlichen
Orientierung farbig hervorgehoben. Fotos: oben links und unten rechts S. Hädecke, unten links
und oben rechts B. Wenzke.
Obrázek 1-1:
Umístění jednotlivých pracovních oblastí v projektu GeoMAP. LP a PP1a pracují na
různých prioritách v oblasti Lugau/Oelsnitz (hnědý rámeček), PP1b pracuje v oblastech Freiberg /
Brand-Erbisdorf a Ehrenfriedersdorf (modré rámečky) a PP2 zkoumá oblast v regionu Mostu
(zelený rámeček). Svobodný stát Sasko je pro prostorovou orientaci barevně zvýrazněn. Foto:
vlevo nahoře a vpravo dole S. Hädecke, vlevo dole a vpravo nahoře B. Wenzke.

18
1.2. Die GeoMAP-Arbeitspakete
GeoMAP
hat das Ziel, die Netzwerkar-
beit zwischen Verwaltung, Wissen-
schaft und den von Bergbaufolgen be-
troffenen Kommunen in den Projekt-
gebieten zu stärken und zudem die Öf-
fentlichkeit über nachbergbauliche
Herausforderungen und ihre Bewälti-
gung zu informieren. Die Umsetzung
dieser Ziele wurde in vier Arbeitspake-
ten realisiert: Die Partnerworkshops
(AP 1) (Kapitel 8) dienten dem direk-
ten Erfahrungsaustausch zwischen
den Institutionen der Projektpartner,
wobei jeder Partner am Beispiel seines
Modellgebietes für ein spezielles
Schwerpunktthema verantwortlich
war. In öffentlichen Fachkonferenzen
(AP 2) (Kapitel 8) wurden auch Er-
kenntnisse aus anderen Bergbauland-
schaften Deutschlands und Tschechi-
ens integriert. Zur weiteren Veran-
schaulichung und im Sinne der Nach-
haltigkeit des Projektes erarbeitete je-
der Projektpartner weiterhin ein An-
schauungsobjekt (AP 3) (Kapitel 5, 6
und 7), welches wesentliche Problem-
stellungen seiner Modellregion erläu-
tert und visualisiert. Diese Objekte
werden nach Ablauf des Projektes an
zentralen Standorten dauerhaft aus-
gestellt und als Information für die Öf-
fentlichkeit genutzt. Die Netzwerkar-
beit (AP 4) dient der Fortführung der
Zusammenarbeit (Kapitel 9).
1.2. Pracovní balíčky GeoMAP
GeoMAP
si klade za cíl posílit síť mezi
státní správou, vědou a komunitami
zasaženými v projektových oblastech
důsledky těžby a také informovat
veřejnost o post-těžebních výzvách a
možnostech, jak se s nimi vypořádat.
Uskutečnění těchto cílů bylo reali-
zováno ve čtyřech pracovních
balíčcích: Partnerské workshopy (AP
1) (kapitola 8) sloužily k přímé výměně
zkušeností mezi institucemi projekto-
vých partnerů, přičemž každý partner
byl odpovědný za téma zaměřené
zvlášť na příklad své modelové oblasti.
Na veřejných odborných konferencích
(AP 2) (kapitola 8) byly také integro-
vány poznatky z jiných hornických ob-
lastí v Německu a České republice. Pro
ilustraci a ve smyslu udržitelnosti pro-
jektu vyvinul zároveň každý projek-
tový partner ukázkový objekt (AP 3)
(kapitola 5, 6 a 7), sloužící pro vysvět-
lování a vizualizaci zásadních prob-
lémů v jejich modelové oblasti. Po
skončení projektu budou tyto objekty
trvale zpřístupněny na centrálních
místech a budou sloužit pro informo-
vání veřejnosti. Práce v síti (AP 4)
slouží k pokračování spolupráce (kapi-
tola 9).

19
1.3. Vorgängerprojekte
GeoMAP
gingen einige andere, von
der europäischen Union geförderte
Projekte mit ähnlichen inhaltlichen
Schwerpunkten voraus, auf deren Er-
gebnisse und gewonnene Expertise
aufgebaut werden konnte:
VODAMIN - Verbesserung der Wasser-
güte in Bergbaugebieten
erstreckte
sich über den Zeitraum von 2011 bis
2014. In diesem Projekt wurden Bei-
träge zu den Themenkomplexen Gru-
benwasseranstieg, Untersuchungen
von Grund- und Oberflächenwasser
sowie Reinigung bergbaubeeinflusster
Wässer geleistet. Für die Region
Lugau/Oelsnitz als eine der Schwer-
punktregionen in
VODAMIN
konnten
umfangreiche Erkenntnisse zur Geolo-
gie und Chemie der Grubenwässer ge-
wonnen werden, aus denen der wei-
tere Handlungsbedarf für die dortigen
Bergbauhinterlassenschaften abgelei-
tet wurde.
Das Folgeprojekt
VODAMIN II
von
2016 bis 2020 fokussierte auf den
Schutz der Qualität des Oberflächen-
und Grundwassers, wobei auf die Er-
fahrungen und Schlussfolgerungen
aus
VODAMIN
Bezug genommen
wurde. Neben dem Schadstoffpoten-
zial spielte das Nutzungspotenzial von
Bergbaugewässern eine Rolle. Letzte-
res Thema wurde in
GeoMAP
durch
1.3. Předchozí projekty
Projektu GeoMAP předcházela řada
dalších
projektů
financovaných
Evropskou unií s podobnými tema-
tickými prioritami, na jejichž
výsledcích a odborných znalostech lze
stavět:
Projekt
VODAMIN - zlepšení kvality
vody v těžebních oblastech
byl řešen v
období let 2011 až 2014. V rámci
tohoto projektu byly příspěvky věno-
vány tématům stoupání důlní vody,
zkoumání podzemních a povrchových
vod a čištění vody ovlivněné těžbou.
Pro region Lugau/Oelsnitz, coby jeden
z klíčových regionů projektu VODA-
MIN, byly získány rozsáhlé znalosti ge-
ologie a chemie důlní vody, z čehož
vyplynula potřeba dalších opatření pro
řešení tamních následků těžby.
Navazující projekt
VODAMIN II
,
probíhající v letech 2016 až 2020, se
zaměřil
na
ochranu
kvality
povrchových a podzemních vod s od-
kazem na zkušenosti a závěry z pro-
jektu
VODAMIN
. Kromě výzkumu po-
tenciálu znečišťujících látek, byl
zaměřen také na možnost využití
důlních vod. Toto téma bylo znovu
převzato a dále sledováno v projektu
GeoMAP TU Báňskou akademií Frei-
berg.
V projektu
Vita-Min - život s těžbou
(2016 až 2021)
bylo zkoumáno

20
die TU Bergakademie Freiberg wieder
aufgegriffen und weiterverfolgt.
In
Vita-Min – Leben mit dem Bergbau
(2016 bis 2021)
wurden Gewässerbe-
lastungen durch den Bergbau und da-
raus resultierende Konflikte identifi-
ziert sowie Lösungsmöglichkeiten im
Sanierungsbergbau sowie Vermei-
dungsstrategien im aktiven Bergbau
umgesetzt.
Vita-Min
war Teil des
LfULG-Leitprojekts "Für saubere Ge-
wässer in Sachsen". Lugau/Oelsnitz
und das tschechische Braunkohlege-
biet Most waren dabei zwei der
Schwerpunktregionen in
Vita-Min
.
znečištění vody následkem těžby a z
toho plynoucí problémy, zároveň byla
uskutečněna možná řešení v sanaci
těžby i strategie „prevence znečištění“
v aktivní těžbě. Projekt Vita-Min byl
součástí hlavního projektu LfULG „Za
čisté vody v Sasku“. Region
Lugau/Oelsnitz a český hnědouhelný
region Most byly dvěma z klíčových re-
gionů projektu Vita-Min.
1.4. Geographische und geologische
Einordnung der Modellregionen
Das Projekt GeoMAP umfasst mehrere
Arbeitsgebiete im Raum Freistaat
Sachsen-Tschechische Republik. In
Sachsen liegen die verschiedenen Un-
tersuchungsgebiete am Nordrand des
zu den Mittelgebirgen zählenden Erz-
gebirges (Krušné hory). Nach Norden
schließt sich das Nordsächsische Hü-
gelland an.
Das Erzgebirge setzt sich aus verschie-
denen Gesteinseinheiten zusammen,
die 1. durch regionalmetamorphe
Überprägung gekennzeichnet sind
und einen komplizierten Deckenbau
aufweisen (z.B. Tichomirowa 2003)
und 2. von variszischen Intrusionen
durchzogen werden (Sebastian 2013).
1.4. Geografická a geologická klasifi-
kace modelových regionů
Projekt GeoMAP zahrnuje několik pra-
covních
oblastí
na
územích
Svobodného státu Sasko a České re-
publiky. V Sasku jsou tyto oblasti na
severním okraji pohoří Krušných hor,
které zde přecházejí do Severosaské
vrchoviny.
Krušné hory se skládají z různých hor-
ninových jednotek, které jsou jednak
postiženy regionální metamorfózou a
zároveň mají komplikovanou příkro-
vovou strukturu (např. Tichomirowa
2003) a jednak jimi pronikají variské
intruze (Sebastian 2013). Z hlediska
regionálně geologického jednotka
patří do východní části variské antikli-
nální zóny Smrčiny (Fichtelgebirge) -

21
Die regionalgeologische Einheit ge-
hört zum östlichen Teil der variszisch
angelegten Fichtelgebirgs-Erzgebirgs-
Antiklinalzone. Über älteren cadomi-
schen Gesteinseinheiten (Ortho- und
Paragneise, Amphibolithe, (Lorenz &
Hoth 1990) bzw. Metagranodiorite
und Metagrauwacken, (Mingram &
Rötzler 1999) liegen unterschiedlich
zusammengesetzte und überscho-
bene Decken. Sie bestehen überwie-
gend aus Gneisen aber auch aus ande-
ren metamorphen Gesteinen, wie
Phylliten, Glimmerschiefern, Amphi-
boliten und Eklogiten (Mingram &
Rötzler 1999; Sebastian 2013). Der
strukturelle Aufbau des Erzgebirges
kennzeichnet es als typisches Subduk-
tions-Orogen.
Im Zeitraum des Oberkarbons intru-
dierten verschiedene Plutone im Erz-
gebirges. Während der Intrusion ent-
standen in mehreren Phasen subvul-
kanische Körper, an denen u.a. auch
mineralische Lagerstätten gebunden
sind (Sebastian 2013).
Das Gebiet des Erzgebirges wird von
mehreren, etwa orthogonal (recht-
winklig) stehenden Störungssystemen
durchzogen. An solch tiefreichenden
Störungszonen sind unter anderem
auch lagerstättenbildende Mineralisa-
tionen und der Aufstieg seltener ther-
maler Tiefenwässer (Warmbad, Ther-
malbad Wiesenbad) gebunden. Diese
Krušné hory. Na starších kadomských
horninových jednotkách (orogeneze a
parageneze, amfibolity, (Lorenz &
Hoth 1990) popř. meta granodiority a
meta pískovce, (Mingram & Rötzler
1999) leží překrývající se příkrovy od-
lišného složení. Skládají se převážně z
ruly, ale také z dalších meta-
morfovaných hornin, jako jsou fylity,
svory, amfibolity a eklogity (Mingram
& Rötzler 1999; Sebastian 2013).
Strukturní stavba Krušných hor je cha-
rakterizována jako typický subdukční
orogén.
Během období svrchního karbonu in-
trudovala do oblasti Krušných hor
tělesa různých plutonů. Během intruzí
byla v několika fázích formována sub-
vulkanická tělesa, ke kterým jsou
mimo jiné vázána ložiska minerálů (Se-
bastian 2013).
Oblast Krušných hor protíná několik,
přibližně ortogonálních (pravoúhlých)
poruchových systémů. Tyto hluboce
zasahující zlomové zóny jsou mimo
jiné spojeny s výstupy hluboce
založených termálních vod (Warmbad,
Wiesenbadské termální lázně) a s
doprovodnou mineralizací. Zlomy
mohou dále působit jako současné li-
nie pohybu podzemních vod (např.
Kämpf et al. 1989).
Strukturně mají Krušné hory ve směru
SV-JZ výraznou variskou stavbu a, z ge-

22
können weiterhin als rezente Bewe-
gungslinien des Grundwassers wirken
(z.B. Kämpf et al. 1989).
Das Erzgebirge weist strukturell eine
Nordost-Südwest-streichende, variszi-
sche Architektur auf und – aus geo-
morphologischer Sicht betrachtet –
eine asymmetrische Form, welche
nach Nordwesten hin allmählich, nach
Südosten jedoch rasch abfällt. Dieser
markante Geländesprung im Südosten
wird als Erzgebirgsabbruch bezeichnet
und tritt östlich der deutsch-tschechi-
schen Grenze auf. Östlich des Erzge-
birgsabbruchs erstreckt sich eine be-
ckenförmige Vertiefung, die als Nord-
böhmisches Becken bezeichnet wird
und ein Teil des viel größeren Böhmi-
schen Beckens ist. Das Nordböhmi-
sche Becken liegt im Egergraben, wel-
cher parallel zur Abbruchkante des
Erzgebirges verläuft.
Einen stilisierten Schnitt durch das
Erzgebirge zeigt Abbildung 1-2 In die-
sem ist auch die Lage der einzelnen Ar-
beitsgebiete zu erkennen. In Tabelle 1-
1 ist weiterhin eine Übersicht der ver-
schiedenen Arbeitsgebiete des Projek-
tes GeoMAP dargestellt.
omorfologického hlediska, asyme-
trický tvar, který se jen postupně sva-
žuje směrem na severozápad, ale
rychle klesá na jihovýchod. Tento
výrazný terénní skok na jihovýchodě
známý jako Erzgebirgsabbruch se
nachází východně od německo-české
hranice. Na východ od tohoto místa se
táhne pánevní prohlubeň, známá jako
Severočeská pánev a je součástí mno-
hem větší České tabule. Severočeská
pánev leží v oherském tektonickém
příkopu, který vede rovnoběžně s
okrajem Krušných hor.
Na obrázku 1-2 je vidět stylizovaný řez
Krušnými horami, který také ukazuje
situování jednotlivých pracovních ob-
lastí. Tabulka 1-1 také ukazuje přehled
různých oblastí práce projektu Geo-
MAP.

23
Tabelle 1-1:
Arbeitsgebiete der GeoMAP-Projektpartner.
Tabulka 1-1:
Oblasti činnosti partnerů projektu GeoMAP.
Projektpartner | Projek-
tový partner
Arbeitsgebiet |
Oblast činnosti
Geographie |
Geografie
Themengebiet |
Oblast předmětu
LP: Sächsisches Landesamt
für Umwelt, landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Lugau/Oelsnitz im
Erzgebirge
Nordrand Erzge-
birge
Datenrecherche
und Geologisches
Strukturmodell
LP: Saský zemský úřad pro
životní prostředí,
zemědělství a geologii
Lugau/Oelsnitz v
Krušných horách
Severní okraj
Krušných hor
Datové rešerše a
geologický struk-
turový model
PP1a: TU BAF - Institut für
Geotechnik
Lugau/Oelsnitz im
Erzgebirge
Nordrand Erzge-
birge
Numerische He-
bungs-Modellie-
rung
PP1a: TU BAF - Institut ge-
otechniky
Lugau/Oelsnitz v
Krušných horách
Severní okraj
Krušných hor
Numerické mo-
delování zdvihu
PP1b: TU BAF - Institut für
Wärmetechnik und Ther-
modynamik
Freiberg
Nordrand Erzge-
birge
Geothermische
Nutzung von Gru-
benwässern
Ehrenfriedersdorf
Erzgebirge
PP1b: TU BAF - Institut te-
pelného inženýrství a ter-
modynamiky
Freiberg
Severní okraj
Krušných hor
Geotermální
využití důlní vody
Ehrenfriedersdorf
Krušné hory
PP2: TU Ostrava - Institut
für saubere Technologien
im Bergbau und der Ver-
wertung von Energieroh-
stoffen
Most
Nordböhmisches
Becken
Monitoring der
Tagebauland-
schaft und des
Restsees
PP2: TU Ostrava - Institut
čistých technologií těžby a
užití energetickýchsurovin
Most
Severočeská
pánev
Monitoring
povrchové těžební
krajiny a zbyt-
kového jezera

image
24
Abbildung 1-2:
Vereinfachter und stilisierter Profilschnitt durch das Erzgebirge.
Obrázek 1-2:
Zjednodušená a stylizovaná profilová část Krušných hor.
Nachfolgend werden die geologischen
Besonderheiten den verschiedenen
Arbeitsgebieten zugeordnet.
V následujícím textu je popsána geolo-
gie jednotlivých pracovních oblastí.
Ehemaliges Steinkohlenrevier
Lugau/Oelsnitz (LP und PP1a)
Das Bergbaurevier Lugau/Oelsnitz
liegt am Nordwestrand des Erzgebir-
ges am Übergang zum Chemnitz Be-
cken zwischen den Städten Chemnitz
im Nordosten und Zwickau im Süd-
westen im Erzgebirgskreis. Die geolo-
gische Situation in diesem Arbeitsge-
biet ist durch ein über 1000 Meter
mächtiges Deckgebirge charakteri-
siert, welches diskordant niedriggra-
dige Phyllite des variszischen Grund-
gebirges überlagert (z.B. Wolf et al.
2008). Das Deckgebirge wird hierbei
vorwiegend aus klastischen Sedimen-
ten, Pyroklastiten und Vulkaniten des
Bývalý těžební revír Lugau/Oelsnitz
(LP a PP1a)
Hornická oblast Lugau/Oelsnitz se
nachází na severozápadním okraji
Krušných hor při přechodu do Chem-
nitzské pánve mezi městy Chemnitz na
severovýchodě a Zwickau na
jihozápadě Krušných hor. Geologická
situace této oblasti je charakte-
rizována přes 1000 metrů mocným se-
dimentárním pokryvem, překrývajícím
diskontinuálně fylity variského podloží
(např. Wolf et al. 2008). Pokryv tvoří
převážně klastické sedimenty, pyro-
klastika a rotliegendské vulkanity
(spodního permu), které odděleny
erozní bází pokrývají uhelné vrstvy
svrchního karbonu (stupně westfal).

25
Rotliegenden (Unteres Perm) aufge-
baut, die durch eine erosive Schichtlü-
cke getrennt die steinkohleführenden
Schichten des Oberkarbons (West-
falium) überdecken. Jüngere Schich-
ten des Quartärs sind von untergeord-
neter Bedeutung. Durch das Auftreten
von Steinkohle waren historisch vor
allem die oberkarbonen Schichten von
hohen wirtschaftlichen Interesse, die
in dem Gebiet seit 1844 obertägig,
später (ab 1859) dann untertägig ab-
gebaut wurden. Anhand von Bohrun-
gen und Abbauschächten kann eine
durchschnittliche Gesamtmächtigkeit
des Oberkarbons von ca. 170 m im
Raum Lugau/Oelsnitz angenommen
werden (Wolf et al. 2008). Die ober-
karbonen Schichten fallen dominant
nach Nordwesten ein, wobei der nörd-
liche Bereich von bis zu 1200 m mäch-
tigen Sedimenten und Vulkaniten aus
dem Rotliegend überlagert werden
(z.B. Felix et al. 2007). Da das Oberkar-
bon am Übergang zum Hangenden als
Erosionsoberfläche ausgebildet ist,
kann die ursprüngliche Ausdehnung
der Senke nach Norden und Westen
hin nicht genau ermittelt werden. Aus
dieser Beobachtung hat u.a. Hoth
(1984) abgeleitet, dass in der Zeit des
Oberkarbons die einzelnen Teilsen-
ken, in denen sich die Kohleablagerun-
gen bildeten, durch flächenhaft auf-
tretende Schuttfächer abgetrennt
voneinander existierten. Dies würde
auch die schwierige Korrelation mit
Nejmladší vrstvy kvartéru mají menší
význam. Vzhledem k výskytu černého
uhlí se těšily historicky velkému eko-
nomickému zájmu zejména vrstvy
svrchního karbonu, které se v oblasti
těžily od roku 1844 povrchově a
později (od roku 1859) hlubinným
způsobem. Na základě vrtů a hlubin-
ných dolů lze odhadovat průměrnou
celkovou mocnost svrchního karbonu
v oblasti Lugau/Oelsnitz přibližně na
170 m (Wolf et al. 2008). Svrchně kar-
bonské vrstvy upadají převážně se-
verozápadním směrem, přičemž se-
verní oblast pokrývají sedimenty a rot-
gliedenské vulkanické horniny o
mocnosti až 1200 m (např. Felix et al.
2007). Jelikož svrchní visé při
přechodu na úbočí tvoří erozní povrch,
nelze přesně určit původní rozsah
prohlubně na severu a západě. Z
tohoto pozorování vyvodil mimo jiné
Hoth (1984), že v době svrchního kar-
bonu existovaly jednotlivé od sebe
oddělené dílčí prohlubně, ve kterých
se vytvářelo uhlí. To by také vysvětlo-
valo obtížnou korelaci s různými vrst-
vami na západě hraničícími se dílčím
povodím Zwickau – Mülsener.
Ve stupni visé karbonu následují rot-
liegendské vulkanické sedimentární
horniny, které jsou stratigraficky ro-
zděleny na formace Härtensdorf, Pla-
nitz, Leukersdorf a Mülsen (obrázek 1-
3). Především planitzská formace
vykazuje nejintenzivnější vulkanickou

26
den verschiedenen Flözen aus der
westlich angrenzenden Zwickau–Mül-
sener Teilsenke erklären.
Im Hangenden des Karbons folgen vul-
kano-sedimentäre Gesteine aus dem
Rotliegend, die stratigraphisch in Här-
tensdorf-, Planitz-, Leukersdorf- und
Mülsen-Formation unterteilt werden
(Abbildung 1-3). Vor allem die Planitz-
Formation zeigt dabei die intensivste
vulkanische Aktivität an (Fischer
1991). Aus den Beobachtungen unter
Tage ist bekannt, dass die Härtens-
dorf- und Planitz-Formation sowie die
untere Leukersdorf-Formation über-
wiegend als Grundwasserstauer fun-
gieren. Abseits von vereinzelt vorkom-
menden, wasserführenden Störungen
sind daher keine durchgehenden Was-
serwegsamkeiten anzunehmen. Lo-
kale grundwasserführende Bereiche
können jedoch auftreten (Felix et al.
2007). Aufgrund der geringen Anzahl
von Bohrungen im Untersuchungsge-
biet und dem hohen Aufwand beim Er-
kunden von wasserführenden Störun-
gen, ist eine genaue Lokalisierung die-
ser jedoch nicht ohne weiteres mög-
lich.
Das Revier Lugau/Oelsnitz wird von ei-
ner intensiven Zerrungstektonik domi-
niert, wodurch komplizierte Lage-
rungsverhältnisse innerhalb der Flöze
auftreten. Laut Wolf et al. (2008) tre-
ten vor allem post-karbonische, NW-
SE streichende Störungen auf, wobei
aktivitu (Fischer 1991). Z podzemních
pozorování je známo, že formace Här-
tensdorf a Planitz i dolní formace Leu-
kersdorf fungují hlavně jako rezervoár
podzemní vody. Kromě občasných na-
rušení transportu vody nelze očekávat
žádné souvislé vodní cesty. Mohou se
však vyskytnout místní kolektory
nesoucí podzemní vodu (Felix et al.
2007). Vzhledem k malému počtu vrtů
v oblasti průzkumu a k velkému úsilí
při zkoumání vodonosných poruch je
však není možné přesně lokalizovat.
V revíru Lugau/Oelsnitz dominuje in-
tenzivní deformační tektonika, která
vede ke komplikovaným podmínkám
ve vrstvách sedimentárních usazenin.
Podle Wolfa et al. (2008) se vyskytují
zejména post-karbonské, trendové
dislokace NW-SE, přičemž trendové
dislokace NE-SW se vyskytují již od
karbonu.
Geologické
jednotky
přemístěné podél těchto zlomových
zón vykazují vertikální posun až do
výšky 350 m (Fischer 1991).
Shrnuto, oblast Lugau/Oelsnitz se
vyznačuje velkými hloubkami těžby,
složitými tektonickými poruchami a
velkým počtem hydraulicky účinných
geologických a hydrogeologických jed-
notek a struktur.
Partneři projektu LP a PP1a pracují na
různých aspektech problematiky
bývalého revíru Lugau/Oelsnitz. LP se

27
NE-SW verlaufende Störungen bereits
seit dem Karbon vorkommen. Die ge-
ologischen Einheiten wurden entlang
dieser Störungszonen um Beträge von
bis zu 350 m versetzt (Fischer 1991).
Zusammengefasst ist das Revier
Lugau/Oelsnitz durch die großen Ab-
bauteufen, komplexe tektonische Stö-
rungen und eine Vielzahl hydraulisch
wirksamer geologischer und hydroge-
ologischer Einheiten und Strukturen
gekennzeichnet.
Die Projektpartner LP und PP1a bear-
beiten unterschiedliche Aspekte des
ehemaligen Steinkohlenreviers Lugau
/Oelsnitz. Der Schwerpunkt des LP
liegt auf der Datenrecherche und der
Aktualisierung des geologischen
Strukturmodells (Kapitel 2), PP1a be-
trachtet wiederum die durch Gruben-
wasseranstieg verursachten Hebun-
gen im Gebiet anhand von numeri-
schen Modellierungen (Kapitel 3).
zaměřuje na datový výzkum a aktuali-
zaci geologického strukturálního mo-
delu (kapitola 2), PP1a zase posuzuje
změny reliéfu terénu v oblasti způs-
obené stoupáním hladiny podzemní
vody pomocí numerického modelo-
vání (kapitola 3).

image
28
Abbildung 1-3:
Links: Lage des Untersuchungsgebiets Lugau/Oelsnitz (schwarzes Rechteck) im
Chemnitz Becken. Rechts: Stratigraphische Gliederung der im Bereich Lugau/Oelsnitz auftreten-
den Gesteinseinheiten (verändert nach Lange 1998).
Obrázek 1-3:
Vlevo: Umístění studijní oblasti Lugau/Oelsnitz (černý rámeček) v povodí Kamenice.
Vpravo: Stratigrafická struktura horninových jednotek vyskytujících se v oblasti Lugau/Oelsnitz
(upraveno Langem 1998).
Geothermische Nutzung von Gruben-
wässern in Freiberg und Ehrenfrie-
dersdorf (PP1b)
In Sachsen liegen zwei weitere vom
Altbergbau geprägte Arbeitsgebiete
des Projekts GeoMAP: Freiberg mit
Brand-Erbisdorf im Landkreis Mit-
telsachsen und Ehrenfriedersdorf im
Erzgebirgskreis. Beide Gebiete gehö-
ren zur regionalgeologischen Einheit
des Erzgebirges. Der Schwerpunkt der
Bearbeitung durch PP1b liegt in diesen
beiden Gebieten auf der geothermi-
schen Nutzung von Grubenwasser aus
Bereichen des Altbergbaus (Kapitel 6).
Geotermální využití důlní vody ve Frei-
bergu a Ehrenfriedersdorfu (PP1b)
V Sasku existují dvě další pracovní ob-
lasti projektu GeoMAP, které se
vyznačují starými důlními díly: Frei-
berg a Brand-Erbisdorf v regionu
Střední Sasko a Ehrenfriedersdorf v
oblasti Erzgebirgskreis. Obě oblasti
patří do regionální geologické jed-
notky Krušných hor. Těžištěm práce
PP1b v těchto dvou oblastech je ge-
otermální využití důlní vody z oblastí
starých důlních děl (kapitola 6).
Polymetalické ložisko v těžební oblasti
Freiberg bylo vytvořeno v několika

29
Die polymetallische Gangerzlager-
stätte des Freiberger Reviers entstand
in mehreren Phasen von tektonischen
Spannungen. Dabei rissen die bis zur
heutigen Oberfläche anstehenden
metamorphen Gesteine (Gneise) auf
und heiße, metallhaltige sowie nicht-
metallhaltige, wässrige Fluide (hydro-
thermale Lösungen) kristallisierten in
den Spalten aus. Diese polymetalli-
schen Absonderungen sind u.a. die
Grundlage für den Bergbau im Raum
Freiberg und in anderen Teilen des
Erzgebirges (Sebastian 2013).
Die Zinn-Lagerstätte Ehrenfrieders-
dorf liegt auch in den metamorphen
Gesteinen des Erzgebirges (dominie-
rend Amphibole und Grünschiefer)
eingebettet. Grundlage für die metal-
lische Anreicherung in diesem Gebiet
ist jedoch die Existenz des mittelerzge-
birgischen Teilplutons, welcher im
Zuge der Variszischen Orogenese in-
trudiert. Dabei interagierte das heiße
Magma mit dem kühleren Umge-
bungsgestein und an dem Kontaktbe-
reich bildeten sich durch metasomati-
sche Umwandlungen und Vergreisung
Polymetallvererzungen (Hösel et al.
1994). Diese wurden seit dem 13.
Jahrhundert abgebaut.
Festgesteine sind zum Großteil was-
serundurchlässig, was unter anderem
am fehlenden Porenraum im Gestein
liegt. Grundwasser kann demnach nur
fázích spojených s tektonickým
napětím. V průběhu tohoto procesu
byly metamorfované horniny (ruly),
které zůstaly zachovány až do
dnešních dnů, narušeny a následně v
puklinách vykrystalizovaly horké hyd-
rotermální roztoky obsahující kovy a
nekovy. Tyto polymetalické žíly jsou
mimo jiné základem těžby v oblasti
Freibergu a v jiných částech Krušných
hor (Sebastian 2013).
Také ložisko cínu Ehrenfriedersdorf je
založeno v metamorfovaných horni-
nách Krušných hor (dominují amfiboly
a zelená břidlice). Základem metaloge-
neze je však v této oblasti částečně
existence středokrušnohorského plu-
tonu, k jehož průniku došlo během va-
riského orogénu. Přitom interagovalo
horké magma s chladnější okolní hor-
ninou a následné metasomatické
přeměny vedly k tvorbě polymetalické
mineralizace v kontaktní zóně (Hösel
et al. 1994). Tato ruda zde byla těžena
od 13. století.
Pevné horniny jsou z velké části
nepropustné, což je částečně způs-
obeno nedostatkem pórů v hornině.
Podzemní voda proto může cirkulovat
pouze v dutinách, jako jsou pukliny,
puklinové systémy, dislokační zóny,
jakož i ve zvětralých partiích a ob-
lastech podléhajících přeměnám. Po-
dzemní voda je tvořena hlavně pro-
sakující povrchovou vodou, v podobě
srážek nebo povrchových toků. Pokud

30
in Hohlräumen, wie Klüften, Spaltsys-
temen, Störungszonen (sog. Trennflä-
chengefüge) sowie Verwitterungs-
und Zersatzbereichen zirkulieren. Das
Grundwasser wird dabei überwiegend
aus versickernden Oberflächenwas-
ser, wie Niederschlag oder Abflüssen
gebildet. Treten Störungen im Gestein
jedoch mineralisch verfüllt auf oder
sind deren Öffnungsweiten zu gering
ausgebildet, so kann nur vergleichs-
weise wenig Wasser im Untergrund
zirkulieren (Hösel et al. 1994).
Das Vorhandensein von Grundwasser
ist während bergbaulicher Aktivitäten
stets ein Problem. Grubengebäude
wirken sich umso negativer auf das
Grundwasserverhalten aus, da sie das
Umgebungsgestein auflockern und so-
mit die Fließrichtung des Grundwas-
sers zum Grubengebäude hin beein-
flussen (Hösel et al. 1994). Um Was-
sereinbrüchen entgegenzuwirken,
wurden daher bereits frühzeitig Ent-
wässerungsschächte angelegt oder
Pumpbrunnen betrieben.
Nach Beendigung des Bergbaus wird
das Grubengebäude entweder kom-
plett oder nur teilweise verfüllt, um
negativen Erscheinungen, wie unkon-
trollierten Setzungen an der Oberflä-
che entgegenzuwirken. Weiterhin
wird die Wasserhaltung eingestellt,
womit das Grundwasser wieder an-
steigt.
jsou však dislokace v hornině vyhojeny
mineralizací nebo jsou otevřené
pukliny příliš úzké, může v podloží cir-
kulovat jen relativně málo vody (Hösel
et al. 1994).
Během hornické činnosti je přítom-
nost podzemní vody vždy problémem.
Důlní díla mají na chování podzemní
vody negativní vliv, protože dochází k
rozvolňování hornin a ovlivnění směru
proudění podzemní vody obvykle
směrem k důlnímu dílu (Hösel et al.
1994). Aby se zabránilo průniku vody,
byly v raných obdobích hornické čin-
nosti vybudovány odvodňovací šachty
nebo provozovány čerpací studny.
Po ukončení těžby jsou důlní díla buď
zcela, nebo jen částečně zasypána, aby
se zabránilo negativním jevům, jako
např. nekontrolovaným poklesům na
povrchu. Kromě toho je zastaveno
čerpání důlních vod, což způsobuje
opětný vzestup hladiny podzemní
vody.
Princip geotermálního využití důlní
vody je založen na nárůstu její teploty
směrem do hloubky. Tento efekt je
znám jako geotermální gradient.
Průměrný geotermální gradient v
Německu je 3 ° / 100 m (Bundesver-
band Geothermie / Federální ge-
otermální asociace). Důlní voda ze
starého díla má tepelný potenciál,
který lze využít pomocí tepelných čer-

image
31
Das Prinzip der Geothermischen Nut-
zung von Grubenwasser beruht auf
der Zunahme der Temperatur in die
Tiefe. Dieser Effekt wird als Geother-
mischer Gradient bezeichnet. Der
mittlere geothermische Gradient liegt
in Deutschland bei 3°/100 m (Bundes-
verband Geothermie)
1
. Grubenwässer
aus dem Altbergbau bergen somit ein
thermisches Potential, welches mit
Wärmepumpen genutzt werden kann
(z.B. Oppelt et al. 2020). Eine Über-
sicht zu verschiedenen Grubenwasser-
geothermieanlagen in Sachsen ist in
Abbildung 1-4 zu finden.
padel (např. Oppelt et al. 2020). Přeh-
led různých geotermálních systémů
důlních vod v Sasku je uveden na ob-
rázku 1-4.
Abbildung 1-4:
Durch Bergbau entstandene Hohlräume (braune Flächen mit schwarzen Zahlen)
und die dazugehörigen Grubenwassergeothermieanlagen (rote Buchstaben) in Sachsen
2
.
Obrázek 1-4:
Podzemní prostory vytvořené těžbou (hnědé oblasti s černými čísly) a související
geotermální systémy důlních vod (červená písmena) v Sasku².

32
Tagebaulandschaft des Reviers Most
(PP2)
Im Vergleich zu den anderen Projekt-
gebieten befindet sich das Braunkoh-
lenrevier Most (Nordböhmen, Ústecký
kraj) noch im Abbau. Planungstech-
nisch soll der Kohleausstieg in Tsche-
chien 2038 realisiert werden; dies be-
deutet, dass die Wasserhaltung einge-
stellt und der Abbaubereich wieder
geflutet wird. Die Aufgabe des PP2 im
Projekt ist beispielsweise das geotech-
nische und hydrochemische Monito-
ring am Restsee Most (Kapitel 7).
Das tertiäre Becken von Most stellt ei-
nes der Hauptbecken im Egergraben
dar. Die Beckenbildung ist eng mit der
Heraushebung des Erzgebirges und
der dadurch bedingten Absenkung des
Egergrabens verbunden (ADAMOVIČ
& COUBAL 1999). Beginnend in der
Kreidezeit kollidierte die Afrikanische
Platte mit der Eurasischen Platte und
wölbte im Kontaktbereich die Alpen
auf. Dieser nordwärts gerichtete
Schub der afrikanischen Platte führte
anschließend zu Spannungen in der
Erdkruste und daraufhin zu einer
senkrechten Ausgleichsbewegung im
Tertiär (ADAMOVIČ & COUBAL 1999).
Ältere Störungen wurden hierdurch
reaktiviert und entlang einer NE-SW-
gerichteten Linie brach die Erdkruste
auf und das Erzgebirge hob sich um
mehrere hundert Meter heraus. Das
Povrchová těžební krajina Mostecka
(PP2)
Ve srovnání s ostatním projektovým
územím je severočeský hnědouhelný
revír (severní Čechy, Ústecký kraj) na
Mostecku ještě oblastí aktivní těžby.
Plánované,
postupné
ukončení
využívání (a tedy i těžby) uhlí v České
republice by mělo být realizováno v
roce 2038; to znamená, že bude zasta-
veno čerpání důlních vod a v oblasti
dojde ke změně hydrogeologických
podmínek. Úkolem PP2 v projektu je
například geotechnický a hydrochemi-
cký monitoring jezera Most vyt-
vořeného hydrickou rekultivací zbyt-
kové jámy (kapitola 7).
Terciární mostecká pánev je jednou z
hlavních pánví oherského příkopu.
Vznik pánve úzce souvisí s výzdvihem
Krušných hor a následným snížením
oherského příkopu (ADAMOVIČ &
COUBAL 1999). Počínaje křídovým
obdobím došlo ke kolizi africké desky s
euroasijskou deskou a v oblasti dotyku
výzdvihu
Alpsko-karpatského
ob-
louku. Tento severní směr posunu af-
rické desky vedl k napětí v zemské
kůře a poté k vertikálnímu vyro-
vnávacímu pohybu v terciéru (ADA-
MOVIČ & COUBAL 1999). Výsledkem
byla reaktivace starších tektonických
poruch, podél linie SV-JZ došlo k rozlo-
mení zemské kůry a výzdvihu Krušných
hory o několik set metrů. Oblast byla

33
Gebiet war zuvor weiträumig von Krei-
desedimenten bedeckt, welche in die-
sem Zuge großflächig erodiert wur-
den. Weiterhin war die Hebung des
Erzgebirges von einem intensiven Vul-
kanismus begleitet, der noch heute
das Erscheinungsbild des Böhmischen
Mittelgebirges prägt (Ulrych et al.
1999).
Die Durchschnittstemperaturen in der
Atmosphäre stiegen im Tertiär an und
es herrschte ein ausgeprägtes warm-
feuchtes Klima vor. Dies begünstigte
das Wachstum von ausgedehnten
Wäldern. Heutige Kohleflöze im
Braunkohlenrevier Most repräsentie-
ren einstiege Sumpflandschaften, in
denen über lange Zeit abgestorbenes,
organisches Material unter Sauer-
stoffentzug akkumuliert wurde.
Die Hauptphase der sedimentären
Füllung im Gebiet Most begann im Oli-
gozän und erreichte ihren Höhepunkt
im Miozän. Es wurden in dieser Zeit bis
zu 500 m Sediment und organisches
Material abgelagert (Rajchl et al.
2009). Diese Kohleablagerungen und
Sedimentabfolgen können mit den
sächsischen Tertiäreinheiten korre-
liert werden (Mach et al. 2014).
dříve do značné míry pokryta
křídovými sedimenty, které byly v
průběhu tohoto procesu značně ero-
dovány. Vyzdvižení Krušných hor bylo
navíc doprovázeno intenzivním vulka-
nismem, který dodnes udává podobu
Českého středohoří (Ulrych et al.
1999).
Průměrné teploty v atmosféře v
třetihorách stouply a bylo zde výrazně
teplé a vlhké podnebí. To poskytlo
vhodné prostředí k růstu rozsáhlých
lesů. Dnešní uhelné sloje v hnědou-
helné těžební oblasti jsou dokladem
tehdejší většinou bažinaté krajiny, ve
které se po dlouhou dobu za ne-
dostatku kyslíku hromadil odumřelý
organický materiál.
Hlavní fáze tvorby sedimentů v oblasti
Mostecka začala v oligocénu a
vyvrcholila v miocénu. Během této
doby bylo uloženo až 500 m sedi-
mentu an organického materiálu
(Rajchl et al. 2009). Tato uhelná ložiska
a sekvence sedimentů lze korelovat se
saskými terciárními jednotkami (Mach
et al. 2014).

34
Fußnote / Poznámka pod čarou
1
https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/g/geothermischer-gradi-
ent.html
,
18.02.2021, 15.16 Uhr
2
https://geothermie.iwtt.tu-freiberg.de/grubenwassergeothermie-in-sachsen.html
,
10.03.2021,
16:03 Uhr
Quellenverzeichnis / Použitá literatura
Adamovič, J. & Coubal, M. 1999: Intrusive Geometries and Cenozoic Stress History of the Northern
Part of the Boemian Massif. – Geolines 9, S. 5–14, Praha.
Felix, M.; Berger, H.-J.; Köhler, U.; Döhner, S.; Kauk, S. & Löbel, K.-H. (2007): Bergbaufolgen im
ehemaligen Steinkohlerevier Lugau/Oelsnitz unter besonderer Berücksichtigung des Grubenwas-
seranstiegs. Abschlussbericht. Landesamt für Umwelt und Geologie - Oberbergamt.
Fischer, F. (1991): Das Rotliegende des ostthüringisch-westsächsischen Raumes (Vorerzgebirgs-
Senke, Nordwestsächsischer Vulkanitkomplex, Geraer Becken). - Dissertation Bergakademie Frei-
berg.
Hoth, K. (1984): 4. Zwickau – Mülsener Teilsenke. – Bericht Ressourcenpotential Steinkohle DDR,
25 S., VEB Geolog. Forsch. u. Erkundung, Freiberg (unveröff., Archiv LfUG Freiberg).
Hösel, G.; Hoth, K.; Jung, D.; Leonhardt, D.; Mann, M.; Meyer, H. & Tägl, U. (1994): Das Zinnerz-
Lagerstättengebiet Ehrenfriedersdorf/Erzgebirge. Zitat: https://katalog.ub.tu-freiberg.de/Rec-
ord/0-172196221.
Kämpf, H.; Strauch, G.; Vogler, P. & Michler, W. (1989): Hydrologie and Hydrochemie Changes
Assoziated with the December 1985/January 1986 Earthquake Swarm Activity in the Vogtland/NW
Bohemia Seismic Area. - Z. geol. Wiss., 17, 685 - 698, Berlin.
Lange, T. (1998): Ein GOCAD-3-D-Modell des tektonostratigraphischen Baues im Steinkohlenrevier
Zwickau als Grundlage für Ermittlung von Bergbaufolgeschäden – Diplomarbeit, TU Bergakademie
Freiberg (unveröffentlicht).
Lorenz, W. & Hoth, K. (1990): Lithostratigraphie im Erzgebirge: Konzeption, Entwicklung, Probleme
und Perspektiven. – Abh. Staatl. Mus. Mineral. Geol. Dresden 37, S. 7–35, Dresden.
Mach, Karel; Teodoridis, Vasilis; Matys Grygar, Tomas; Kvaek, Zlatko; Suhr, Peter & Standke,
Gerda. (2014). An evaluation of palaeogeography and palaeoecology in the Most Basin (Czech Re-
public) and Saxony (Germany) from the late Oligocene to the early Miocene. Neues Jahrbuch für
Geologie und Paläontologie - Abhandlungen. 272. 10.1127/0077-7749/2014/0395.
Mingram, B. & Rötzler, K. (1999): Geochemische, petrologische und geochronologische Untersu-
chungen im Erzgebirgskristallin: Rekonstruktion eines Krustenstapels. – Schr.-R. Geowiss. 9, S. 80,
Berlin.
Opplet, L.; Pose, S.; Grab, T. & Fieback, T. (2020): Regenerative Energiegewinnung aus Gruben-
wasser. Seite 47-51. ACAMONTA 27 (2020).

35
Rajchl, Michal & Uličný, David & Grygar, Radomír & Mach, Karel. (2009). Evolution of basin archi-
tecture in an incipient continental rift: The Cenozoic Most Basin, Eger Graben (Central Europe).
Basin Research. 21. 269 - 294. 10.1111/j.1365-2117.2008.00393.x.
Sebastian U. (2013) Variszische Plutone. In: Die Geologie des Erzgebirges. Springer Spektrum, Ber-
lin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-8274-2977-3_5.
Tichomirowa, M. (2003): Die Gneise des Erzgebirges – hochmetamorphe Äquivalente von neopro-
terozoisch-frühpaläozoischen Grauwacken und Granitoiden der Cadomiden. – Freiberger Forsch.-
H.C, 495, S. 1-222, Freiberg
Ulrych, J.; Pivec, E.; Lang, M.; Balogh, K. & Kropáček, V. (1999): Cenozoic dintraplate volcanic rock
series of the Bohemian Massiv: a review. – Geolines 9, S. 123–129, Praha.
Wolf, P., Hoth, K., Kampe, A., Rössler R., Schneider J.W., Brause, H., Koch, E. A. & Lobin, M. (2008)
Karbon – Oberkarbon. In: W. Pälchen, H. Walther (Hrsg.): Geologie von Sachsen – Geologischer
Bau und Entwicklungsgeschichte. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermil-
ler), Stuttgart 2008.

36
2. 3D-Untergrundmodell Lugau/Oelsnitz – Neubewertung und
Aktualisierung bezogen auf aktuelle Fragestellungen des
Nachbergbaus
2. 3D podzemní model revíru Lugau / Oelsnitz - přehodnocení
a aktualizace na základě aktuálních problémů po ukončení
těžby
Autoren| Autoři:
Hädecke, S.
1
, Oeser, R.A.
1
, Rommel, A.
1
, Ussath M.
1
, Hübschmann M.
1
1
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Maria.Ussath@smul.sachsen.de
Mathias.Hübschmann@smul.sachsen.de
Zusammenfassung
Das bereits existierende strukturgeo-
logische 3D-Modell des Steinkohlen-
reviers Lugau/Oelsnitz visualisert das
Deck- und Grundgebirge bis in eine
Tiefe von etwa 1000 m unter GOK so-
wie den bergmännisch geprägten Un-
tergrund. Es hilft nicht nur, die kom-
plexen geologischen und tektonischen
Gegebenheiten im Modellgebiet zu
verstehen, sondern soll auch zukünftig
zur Erstellung belastbarer Prognosen
für den stetigen Anstieg des Gruben-
wassers im Lugau/Oelsnitzer Revier
herangezogen werden.
Die vorliegende Arbeit bewertet die
dem Modell zugrunde liegenden Da-
ten und beschäftigt sich mit Ansätzen
der geometrischen und parametri-
schen Modelloptimierung auf Grund-
lage dieser Quellen. Die vorgestellten
Ergebnisse bilden die Grundlage für
Abstrakt
Stávající strukturní geologický 3D
model uhelného revíru Lugau/Oelsnitz
zobrazuje povrch a podložní horniny
do hloubky přibližně 1000 m pod
úrovní terénu i ovlivnění podloží
těžbou. Pomáhá nejen porozumět
složitým geologickým a tektonickým
podmínkám v modelové oblasti, ale
měl by být také v budoucnu použit k
vytváření spolehlivých predikcí pro
stálý nárůst hladiny důlní vody v
uhelném revíru Lugau / Oelsnitz.
Předkládaná práce hodnotí data, na
nichž je model založen, a zabývá se
přístupy optimalizace geometrických a
parametrických modelů na základě
těchto zdrojů. Prezentované výsledky
tvoří základ pro budoucí práci na 3D
modelu uhelného revíru Lugau /
Oelsnitz, protože bez hlubších znalostí
datové základny není možné model

37
kommende Arbeiten an und mit dem
3D-Modell des Lugau/Oelsnitzer Re-
viers, da ohne fundierte Kenntnis der
Datengrundlage keine Bewertung und
Modifikation des Modells für den wei-
teren Einsatz möglich ist. Zukünftige
Bearbeiter*innen in Verwaltung und
Wissenschaft sollen hiermit befähigt
werden, schnell auf die beschriebenen
Ressourcen zuzugreifen und mit ihnen
zu arbeiten.
Im Zuge der Projektarbeit in GeoMAP
wurden zudem Inhalte für eine
Medienstation „Folgen des Bergbaus
im Lugau-Oelsnitzer Revier“ für das
Bergbaumuseum Oelsnitz/Erzgebirge
bereitgestellt. Diese Medienstation
dient der öffentlichkeitswirksamen
Präsentation der Projektergebnisse
von LP (LfULG) und PP1a (Institut für
Geotechnik, TUBAF) und wird im
Kapitel 5 näher vorgestellt. Im Rah-
men der Netzwerkarbeit im Projekt
wurde zudem ein Kooperationsver-
trag zwischen dem LfULG und dem
Bergbaumuseum Oelsnitz geschlos-
sen, welcher den Weg für die zukünf-
tige fachliche Zusammenarbit und die
gemeinsame Öffentlichkeitsarbeit eb-
net.
vyhodnotit a upravit pro další použití.
Budoucím zpracovatelům ve výzkumu
a státnísprávě by měl umožňovat
rychlý přístup k popsaným zdrojům a
možnost s nimi pracovat.
V průběhu práce na projektu GeoMAP
byla v hornickém muzeu Oelsnitz /
Krušnohoří zpřístupněn prostor pro
mediální stanici „Důsledky těžby v
uhelném revíru Lugau-Oelsnitz“. Tato
mediální stanice slouží k veřejné
prezentaci výsledků projektu LP
(LfULG) a PP1a (Institut geotechniky,
TUBAF) a je podrobněji představena v
kapitole 5. V rámci projektového
síťování byla také uzavřena dohoda o
spolupráci mezi LfULG a Hornickým
muzeem Oelsnitz, která definuje
možnosti pro budoucí profesionální
spolupráci a společné práce s
veřejností.

38
2.1. Kenntnisstand zum geologisch-
strukturellen Untergrund von
Lugau/Oelsnitz und zu seiner Be-
einflussung durch den Steinkoh-
lenbergbau
In den vergangenen Jahren hat es be-
reits umfangreiche Untersuchungen
zu den bekannten Auswirkungen des
Altbergbaus in Lugau/Oelsnitz gege-
ben. So wurden im Rahmen des EU-
Projektes VODAMIN ein Konzept für
die gesteuerte Flutung (Eckart & Rü-
terkamp 2013) und für den Aufbau ei-
nes Bergbaufolgemonitorings (Löbel &
Schröter 2013) erstellt. In Vita-Min, ei-
nem EU-Folgeprojekt, wurde unter an-
derem ein Rahmenkonzept zu den
Bergbaufolgen im Revier erarbeitet
(Kowarik et al. 2018). Grundlage für
die an diese Projekte anknüpfende Ar-
beit in GeoMAP war die Bergschaden-
kundliche Analyse (Beyer et al. 1974).
Das bestehende geologisch-struktu-
relle 3D-Modell von Lugau/Oelsnitz
wurde im Rahmen eines Eigenfor-
schungsprojektes des LfULG zum
Thema „Tektonik und Strukturbau des
Permokarbons“ von 2003 bis 2005 er-
stellt (Steinborn 2005). Im Jahre 2007
entstand der zusammenfassende
Sachstandsbericht des LfULG zu Berg-
baufolgen im ehemaligen Steinkoh-
lenrevier Lugau/Oelsnitz (Felix et al.
2007), in dem Resthohlraumberech-
nungen und detailliert hydrogeoche-
mische Aspekte untersucht wurden.
2.1. Stav znalostí o geologicko-
strukturním podloží Lugau /
Oelsnitz a jeho vlivu na těžbu uhlí
posledních letech proběhly rozsáhlé
studie známých účinků staré těžby v
revíru Lugau / Oelsnitz. V rámci
evropského projektu VODAMIN byl
vytvořen koncept pro kontrolované
zaplavování (Eckart & Rüterkamp
2013) a pro nastavení monitorování
po ukončení těžby (Löbel & Schröter
2013). V následném projektu EU Vita-
Min, byl vyvinut rámcový koncept
monitorování důsledků těžby v této
oblasti (Kowarik et al. 2018). Základem
pro práci v GeoMAP, která navázala na
tyto projekty, byla analýza následků
po ukončení hornické činnosti (Beyer
et al. 1974). Stávající geologicko-struk-
turní 3D model oblasti Lugau / Oels-
nitz byl vytvořen v letech 2003 až 2005
jako součást interního výzkumného
projektu LfULG na téma „tektonika a
stavba permokarbonu“ (Steinborn
2005). V roce 2007 vypracovala LfULG
souhrnnou zprávu o stavu těžby v
bývalém revíru Lugau / Oelsnitz (Felix
et al. 2007), ve kterém byly zkoumány
výpočty zbytkových podzemních pros-
tor a podrobné hydrogeochemické as-
pekty. Hydrogeochemická data
pocházela z měřicí stanice důlní vody
Oelsnitz,
zaplavené
v
letech
2003/2004 (kód MKZ 52426003). Do
roku 2010 to byl jediný přímý přístup
do dolu a pravidelný zdroj informací o

39
Die hydrogeochemischen Daten
stammten aus der Grubenwasser-
messstelle Oelsnitz welche 2003/
2004 abgeteuft wurde (Kennziffer
MKZ 524260031)
1
. Seit der Verwah-
rung des Bergbaus war dies bis nach
2010 der erste direkte Zugriff auf das
Grubengebäude und eine regelmäßige
Quelle für Informationen zu Gruben-
wasserstand und -beschaffenheit.
Auch waren erste Grubenwasseran-
stiegsprognosen Bestandteil dieses
Berichts.
Im Zuge von VODAMIN wurde 2013
die zweite Grubenwassermessstelle
Gersdorf (MKZ 52420005)
1
errichtet
(Abraham 2014). Da bisher keine wei-
teren Grubenwassermessstellen er-
richtet wurden, stellen die beiden ge-
nannten die einzigen Informations-
quellen zum Stand des Grubenwasser-
anstieges dar. Die Überwachungsmög-
lichkeiten sind weiterhin dadurch be-
grenzt, dass es keine Möglichkeit zum
Zutritt in das verwahrte Grubenge-
bäude gibt. Aus diesem Grund sind
nach wie vor viele Fragen zu den Ei-
genschaften und den ablaufenden
Prozessen im Untergrund offen.
hladině a stavu důlní vody od doby
ukončení těžby. Součástí této zprávy
byly také první predikce vzestupu
hladiny důlních vod.
V rámci projektu VODAMIN byl v roce
2013 vybudován druhý měřicí bod
důlní vody Gersdorf (MKZ 52420005)
(Abraham 2014). Vzhledem k tomu, že
doposud nebyla zřízena žádná další
měřicí místa důlní vody, jsou oba výše
zmíněné body jedinými zdroji
informací o stavu stoupání hladiny
důlní vody. Možnosti monitorování
jsou stále omezeny skutečností, že do
dolu není možné vstoupit. Z tohoto
důvodu stále existuje mnoho nezod-
povězených otázek o vlastnostech a
procesech probíhajících v podzemí.

40
2.2. Datengrundlage
Die Bergschadenkundliche Analyse
Die Bergschadenkundliche Analyse
(BSA) für das ehemalige Steinkohlen-
revier Lugau/Oelsnitz wurde 1974 von
Markscheider Curt Beyer erstellt
(Beyer et al. 1974). Im Revier bildet sie
die wichtigste und umfangreichste
Grundlage für alle nach der Verwah-
rung vorgenommenen Untersuchun-
gen zu Bergschäden und bergbauli-
cher Nachsorge und zur Prognose der
Grubenwasserflutung. Neben den
grundsätzlichen Informationen zum
Charakter des Reviers, insbesondere
zur Geologie sowie zu geomechani-
schen und hydrogeologischen Verhält-
nissen im Untergrund, wurden die bis
dahin absehbaren Bergbaufolgen und
ihre Behandlung beschrieben. Eine
systematische Aufführung des Berg-
männischen Risswerkes mit Hinwei-
sen zur Arbeit mit dem Risswerk sind
ebenfalls Bestandteil der BSA von
Lugau/Oelsnitz. Die BSA selbst ist als
vollständiges Original (Textteil und 39
Anlagen) im Oberbergamt Freiberg ar-
chiviert.
2.2. Datové podklady
Analýza následků těžby
Pro bývalou černouhelnou těžební
oblast Lugau / Oelsnitz byla v roce
1974 provedena společností Mark-
scheider Curt Beyer (Beyer et al. 1974)
analýza negativních následků hornické
činnosti po jejím ukončení (BSA). Tato
analýza představuje v dané oblasti
nejdůležitější a nejrozsáhlejší podklad
pro všechna šetření dopadů těžby,
které probíhají po jejím ukončení, dále
pro následnou post-těžební péči a pro
prognózu zaplavení dolů. Kromě
základních informací o charakteru
území, zejména o geologii a geome-
chanických a hydrogeologických po-
dmínkách v oblasti podloží, byly pop-
sány
předvídatelné
post-těžební
následky a jejich řešení. Systematické
představení hornické výkresové
dokumentace s pokyny pro práci s ní je
také součástí BSA Lugau / Oelsnitz.
BSA sám o sobě je coby kompletní
originál (textová část a 39 příloh)
archivován v těžebním úřadu ve
Freibergu.
Das bergmännische Risswerk
Ein einheitliches Risswerk für das
Revier Lugau/Oelsnitz wurde ab 1910
angestrebt. Ältere Risse sind das Pro-
dukt von bis zu sieben parallel arbei-
tenden Markscheidereien, welche mit
Hornická výkresová dokumentace
Od roku 1910 se usiluje o jednotnou
hornickou výkresovou dokumentaci
pro revír Lugau / Oelsnitz. Starší
výkresy jsou produktem až sedmi
paralelně pracujících divizí, které

41
unterschiedlichen Höhenbezügen und
Koordinatensystemen arbeiteten
(Beyer et al. 1974). Dies erschwert
heutige synoptische Betrachtungen
und erfordert eingehende Kenntnisse
der unterschiedlichen Arbeitsmetho-
diken und Projektionen. In der BSA
wird das Urrisswerk als vollständigstes
Risswerk und fundamentale Quelle für
nachbergbauliche Erkundungen ge-
nannt. Für die 3D-Modellerstellung
wurde von Steinborn (2005) allerdings
stattdessen das Übersichtsrisswerk
verwendet. Das Übersichtsrisswerk
wurde 1957 bis 1960 angefertigt und
bildet die abgebauten Bereiche der
Steinkohlenlagerstätte vollständig ab
(Beyer et al. 1974). Es enthält
weiterhin Informationen über die ein-
zelnen abgebauten Flöze (insgesamt
20 Ebenen), über Abbauareale, Ab-
bauteufen, Mächtigkeiten, lokale
Einfallwinkel, Störungszonen und die
beim Abbau angewendete Versatzart.
pracovaly s různými výškovými vztahy
a souřadnicovými systémy (Beyer et
al. 1974). To znesnadňuje dnešní
přehledná pozorování a vyžaduje
důkladnou znalost různých pracovních
metod a projekcí. V BSA je považována
původní výkresová dokumentace za
nejucelenější a základní zdroj pro
post-těžební průzkumy. Pro vytvoření
3D modelů však místo toho použil
Steinborn
(2005)
přehledovou
výkresovou dokumentaci. Přehledová
výkresová dokumentace byla vypra-
cována v letech 1957 až 1960 a zcela
zachycuje uhelné těžební oblasti
(Beyer et al. 1974). Obsahuje také in-
formace o jednotlivých těžených
slojích (celkem 20 úrovní), o těžebních
oblastech, hloubkách těžby, mocno-
stech, lokálních úhlech dopadu,
poruchových zónách a charakteru
použité těžby.
Bohrungen und Schächte
Im Rahmen der Arbeiten in GeoMAP
wurden alle relevanten, im Untersu-
chungsgebiet befindlichen Bohrungen
und Schächte berücksichtigt und zu ei-
ner Aufschlussdatensammlung zu-
sammengefasst. Diese basiert auf den
Datensätzen aus der Aufschlussdaten-
bank des LfULG sowie neu recher-
chierten analogen Dokumenten. Ins-
Vrty a šachty
V rámci práce na projektu GeoMAP
byly všechny relevantní vrty a šachty
umístěné ve zkoumané oblasti
zahrnuty a sloučeny do informační
databáze. Ta je založena na souborech
dat z databáze LfULG a nově zkoum-
aných analogických dokumentech. V
archivu přístupných dat je pro zkoum-
anou oblast celkem asi 1300 datových
záznamů (vrty, šachty). Pro původní

42
gesamt gibt es im Aufschlussdatenar-
chiv etwa 1300 Datensätze (Bohrun-
gen, Schächte) für das Untersuchungs-
gebiet. Für das ursprüngliche Modell
(Steinborn 2005) wurden ca. 100 Boh-
rungen ausgewählt, die als soge-
nannte Well Logs mit Markern für die
Quartär-, Rotliegend- und Karbonein-
heiten sowie für die Obergrenze des
phyllitischen Grundgebirges in das
Modell eingingen. Seit der letztmali-
gen Bearbeitung von Felix et al. (2007)
ist die Aufschlussdatenbank um wei-
tere Bohrungen ergänzt worden, wel-
che in die neue Aufschlussdaten-
sammlung einbezogen wurden. Die
Schichtprofile der Aufschlüsse konn-
ten um Informationen aus Archivun-
terlagen, BSA-Anlagen und den Profil-
schnitten nach Steinborn (2005) er-
gänzt werden. Insgesamt wurden im
Rahmen von GeoMAP ca. 340 Auf-
schlüsse bearbeitet, um das Modell
näher zu parametrisieren (siehe Abbil-
dung 2-1).
model (Steinborn 2005) bylo vybráno
přibližně 100 vrtů, které vstoupily do
modelu jako tzv. Well Logs se
značkami pro kvartérní, rotliegendské
a karbonské jednotky i pro horní
hranici fylitického podloží. Od
poslední úpravy Felixem et al. (2007)
byla informační databáze doplněna o
další vrty. Výchozí profily vrstev by
mohly být doplněny informacemi z
archivních dokumentů, systémů BSA a
profilů podle Steinborna (2005).
Celkem bylo v rámci GeoMAP
zpracováno přibližně 340 výchozích
dat, aby bylo možné podrobněji
parametrizovat model (viz Obrázek 2-
1).

image
43
Abbildung 2-1:
Aus der Aufschlussdatenbank extrahierte Bohrungen und Schächte im und um das
Abbaugebiet von Lugau/Oelsnitz (orange), schwarz: bereits im Modell, grün: für die Ertüchtigung
ergänzt.
Obrázek 2-1:
Vrty a šachty v těžební oblasti Lugau / Oelsnitz extrahované z informační databáze
(oranžová), černá: již v modelu, zelená: doplněno o aktualizace.
Sonstige Quellen
Im Rahmen von GeoMAP wurden die
geologischen Vorarbeiten aus dem
Sachstandsbericht (Felix et al. 2007)
als Grundlage genutzt, wobei insbe-
sondere die geologischen Profil-
schnitte durch das Untersuchungsge-
biet zu nennen sind. Bei der Arbeit mit
diesen bereits aufbereiteten Daten
Jiné zdroje
V rámci projektu GeoMAP byly použity
jako základ přípravy výsledky geolo-
gických prací uvedené ve zprávě Felixe
et al. 2007, se zvláštním důrazem na
úseky geologického profilu pro-
cházející studovanou oblastí. Při práci
s těmito dříve zpracovanými daty
vyšlo najevo, že v celé zkoumané

44
fiel auf, dass es im gesamten Untersu-
chungsgebiet zu Diskrepanzen zwi-
schen den Einträgen aus der Auf-
schlussdatenbank, den Profilschnitten
und dem 3D-Modell kommt. Diese
Diskrepanzen, verbunden mit der
Fülle an Informationen, die inzwischen
zum Steinkohlenbergbau in
Lugau/Oelsnitz existieren und die
Komplexität der geologischen, hydro-
geologischen und tektonischen Gege-
benheiten in dem Revier stellten die
Bearbeitungsschwerpunkte in Geo-
MAP dar. Aus diesem Grund war es zu-
nächst notwendig, die Metadaten der
verfügbaren Informationen zu sam-
meln und die Recherche zu dokumen-
tieren.
oblasti existují nesrovnalosti mezi po-
ložkami z informační databáze, profi-
lovými řezy a 3D modelem. Tyto nes-
rovnalosti spolu s množstvím infor-
mací, které nyní existují o těžbě uhlí v
oblasti Lugau / Oelsnitz, a složitostí ge-
ologických, hydrogeologických a tek-
tonických podmínek v této oblasti,
představovaly hlavní úkoly zpra-
covávané v projektu GeoMAP. Z
tohoto důvodu bylo nejprve nutné
shromáždit metadata dostupných
informací a zdokumentovat výzkum.
2.3. Datenrecherche und -dokumen-
tation
Folgende Archivstandorte wurden in
die umfassenden Recherchen zum
Lugau/Oelsnitzer Revier im Rahmen
der Projektarbeit von GeoMAP einbe-
zogen (Tabelle 2-1).
2.3. Rešerše a dokumentace dat
V rámci projektové práce GeoMAP
byla do komplexního výzkumu revíru
Lugau / Oelsnitz zahrnuta následující
umístění archivu byla (tabulka 2-1).
Tabelle 2-1:
Archivstandorte und Überblick über die verfügbaren Dokumentationen und
Aufschlüsse
Tabulka 2-1:
Umístění archivu a přehled dostupné dokumentace a informací.

45
Archivstandort |
Umístění archivu
Bestände | Fondy
Sächsisches Staatsarchiv,
Bergarchiv Freiberg
der größte Teil der Akten und Risse, die im Zuge des aktiven
Bergbaus erstellt wurden, auch Geschäftsberichte,
Saigerrisse, Schachtprofile etc.
Urrisswerk, Übersichtsrisswerk
Saský národní archiv,
Hornický archiv Freiberg
Většina souborů a výkresů, které byly vytvořeny v průběhu
aktivní těžby, včetně obchodních zpráv, výkresů Saigera,
profilů šachet atd.
Primární výkresová dokumentace, přehledová výkresová
dokumentace
Bergbaumuseum
Oelsnitz/ Erzgeb.
Kartenarchiv: Arbeitsrisswerk, geologische Karten,
technische Zeichnungen, historische Dokumente und Risse
(meist Duplikate)
Bibliothek: Nachlässe der Oelsnitzer Markscheider,
Jahrbücher, Zeitschriften, fachliche Abhandlungen zu
Bergbau, Wasserhaltung, Verwahrung usw.
Hornické muzeum
Oelsnitz/Krušnohoří
Mapový archiv: Pracovní výkresová dokumentace,
geologické mapy, technické výkresy, historické dokumenty
a výkresy (většinou duplikáty)
Literatura: Odkazy z Oelsnitzer Markscheider, ročenky,
časopisy, odborná pojednání o těžbě, vodním hospodářství,
ukládání atd.
Sächsisches Oberbergamt
BSA (Beyer et al. 1974), mit Anlagen
Saský vrchní báňský úřad
BSA (Beyer et al. 1974), s přílohami
Geologisches Archiv des
LfULG
Aufschlussdatenbank (digital, zudem originale
Schichtenverzeichnisse im analogen Archiv)
geologische Gutachten, teilweise Bezug nehmend auf die
bergmännische Erkundung
Abschlussarbeiten, Nachlässe von Bearbeitern
Geologický archiv LfULG
Databáze informačních dat (digitální, také původní adresáře
vrstev v analogovém archivu)
Geologické zprávy, částečně s odkazem na těžební průzkum
Teze, odkazy editorů

46
Die Archivbestände wurden sukszes-
sive gesichtet und hinsichtlich ihrer
Verwertbarkeit für Projektzwecke
bewertet. Kriterien waren hierbei vor
allem folgende Fragen:
Kann ein Raumbezug hergestellt
werden?
Sind die Informationen auf dem
letzten verfügbaren Stand oder
gibt es aktuellere Erkenntnisse?
Sind die Unterlagen lesbar?
Sind die Informationen vollständig
(z.B. sind alle Rissplatten eines
Risswerkes vorhanden?)
Sehr alte (vor 1900) erstellte Werke,
wie sie insbesondere im Bergbaumu-
seum Oelsnitz aufgefunden wurden,
wurden zwar dokumentiert, sind aber
aufgrund fehlender Bezugspunkte, al-
tersbedingter Ungenauigkeit und all-
gemeinem Verfall (Verblassen etc.)
nur bedingt zu verwerten. Bei der Be-
wertung der Archivalien wurden Ex-
perten aus LfULG, Bergarchiv und
Bergbaumuseum sowie das unveröf-
fentlichte Manuskript „Das bergmän-
nische Risswerk- ein Wissensspei-
cher?“ von Michaely (2019) herange-
zogen.
In Tabelle 2-2 sind die Unterlagen zu-
sammengefasst, welche im Rahmen
von GeoMAP weiterverwendet und
ggf. georeferenziert wurden. Auf eine
Archivní fondy byly postupně
prohlíženy a hodnoceny s ohledem na
jejich použitelnost pro účely projektu.
Hlavními kritérii zde byly následující
otázky:
Lze vytvořit prostorový odkaz?
Jsou informace aktuální nebo
existují novější informace?
Jsou dokumenty čitelné?
Jsou informace úplné (jsou např.
k dispozici všechny plány
výkresové dokumentace?)
Velmi staré (před rokem 1900) výt-
vory, například ty, které byly nalezeny
především v Hornickém muzeu Oels-
nitz, byly sice zdokumentovány, avšak
lze je použít pouze v omezené míře
kvůli nedostatku referenčních bodů,
nepřesnostem souvisejícím s jejich
stářím a obecnému zhoršení kvality
(vyblednutí) atd.). K vyhodnocení ar-
chivního materiálu odborníci z LfULG,
hornického archivu a hornického
muzea použili také nepublikovaný ru-
kopis práce „Das Bergmännische Riss-
werkine eiss Wissensspeicher?“(Jsou
hornické
výkresy
zásobárnou
vědomostí?) od Michaelyho (2019).
Tabulka 2-2 shrnuje dokumenty, které
byly dále použity v rámci projektu Ge-
oMAP a v případě potřeby georeferen-
covány. Z důvodu omezeného rozsahu
příspěvku je upuštěno od seznamu
všech zdokumentovaných podkladů.

47
Aufführung aller dokumentierter Un-
terlagen wird aus Platzgründen
verzichtet.
Tabelle 2-2:
Unterlagen, welche im Rahmen von GeoMAP digital gespeichert und weiterverar-
beitet wurden.
Tabulka 2-2:
Dokumenty, které byly v rámci projektu GeoMAP digitálně uloženy a zpracovány.
Archivstandort |
Umístění archivu
Bestand | Fond
Anzahl
Digitalisate |
Počet
digitálních
kopií
Georeferenziert |
Georeferencováno
Bergarchiv |
Hornický archiv
40039 Deponierte Risse zum
Steinkohlenbergbau |
40039 deponované výkresy k
těžbě uhlí
62
0
40042 Fiskalische Risse |
40042 fiskální výkresy
147
12
40044 Generalrisse |
40044 obecné výkresy
14
0
40120 VEB Steinkohlenwerk
Oelsnitz (Erzgebirge) und
Vorgängerbetriebe |
40120 VEB černouhelný závod
Oelsnitz (Krušné hory) a
předchozí provozy
84
83
Bergbaumuseum |
Hornické muzeum
Kartenarchiv, Schachtprofile |
Mapový archiv, profily šachet
9
9 (Raumbezug
über Schächte
vorhanden) |
9 (prostorový
odkaz dosažitelný
přes šachty)

image
48
Oberbergamt |
Vrchní těžební
úřad
BSA Textband |
BSA textový svazek
1
0
BSA Risse | BSA výkresy
32
0
BSA Textanlagen |
BSA textové přílohy
7
0
LfULG
Aufschlussdatenbank |
Informativní databáze
-
-
2.4. Das strukturgeologische 3D-Mo-
dell von Lugau/Oelsnitz
Das Ausgangsmodell
Das bestehende strukturgeologische
3D-Modell (Abbildung 2-2) von
Lugau/Oelsnitz wurde von Steinborn
(2005) mittels der Software GOCAD
2
entwickelt.
2.4. Strukturně-geologický 3D model
oblasti Lugau / Oelsnitz
Výchozí model
Stávající strukturně-geologický 3D
model (Obrázek 2-2) pro Lugau/Oels-
nitz vyvinul Steinborn (2005) pomocí
softwaru GOCAD².

49
Abbildung 2-2:
Eindrücke des ursprünglichen 3D-Modells. A: Die geologischen Einheiten, B: die
oberen Schichtgrenzen der geologischen Einheiten und vier signifikante Störungszonen (rot), C:
die im Modell erfassten Bohrungen (blau) und Schächte (orange), sowie bergmännische Auffah-
rungen (gelb), D: die Flächen, welche die Steinkohleflöze sowie die beiden Grubenwassermess-
stellen Oelsnitz (SW) und Gersdorf (NE) abbilden.
Obrázek 2-2:
Zobrazení původního 3D modelu. A: Geologické jednotky, B: Hranice horních vrstev
geologických jednotek a čtyři významné zlomové zóny (červená), C: Vrty (modrá) a šachty
(oranžová) zobrazené v modelu, stejně jako důlní díla (žlutá), D: Oblasti, představující černouhelné
sloje a dvě měřicí stanice důlní vody v Oelsnitz (SW) a Gersdorfu (NE).
Das 3D-Modell enthält die geologi-
schen Formationen des Quartär, Rot-
liegend (Unteres Perm) und Karbon
sowie die Obergrenze des phylliti-
schen Grundgebirges. Die geologi-
schen Grenzen existieren als soge-
nannte „Surfaces“ im Modell. Elf rele-
vante Störungszonen, welche die
Steinkohlelagerstätte in tektonische
Blöcke unterteilen, sind als Flächen im
Modell abgebildet. Weiterhin sind die
für die Modellierung herangezogenen
Bohrungen und Schächte sowie ein
Teil der bergmännischen Auffahrun-
gen Bestandteil des Modells. Es er-
laubt somit einen Überblick über den
komplizierten strukturgeologischen
Aufbau des Untersuchungsgebietes
und die bergmännisch geprägten Be-
reiche. Im Zuge der Untersuchungen,
welche im Sachstandsbericht von Felix
et al. (2007) zusammengefasst sind,
wurde das Modell weiterverwendet,
um ein Grubenwasseranstiegsmodell
auf dessen struktureller Grundlage zu
entwickeln. Es hat sich jedoch gezeigt,
dass das derzeitige 3D-Modell die An-
3D model zahrnuje geologické útvary
kvartéru, rotliegendu (spodního
permu) a karbonu a horní hranici
fylitického podloží. Geologické hranice
jsou v modelu představeny jako tzv.
„Surfaces“ (povrchy). Jedenáct rele-
vantních poruchových zón, které
rozdělují ložisko uhlí na tektonické
bloky, je v modelu zobrazeno jako plo-
chy. Dále jsou pro modelování použity
vrty a šachty, stejně jako část důlních
komunikací. Model tak umožňuje
představení komplikovaných geolog-
ických struktur zkoumaného území a
oblastí zasažených těžbou. V průběhu
zkoumání, které bylo shrnuto ve
Zprávě o stavu Felixem et al. (2007),
byl použit model a na jeho strukturním
základě došlo k vytvoření modelu
vzestupu hladiny důlní vody. Ukázalo
se však, že současný 3D model
požadavky na komplexní prognózu
zaplavení a numerické modelování
splňuje pouze částečně. Není
například možné lokalizovat zbytkové
podzemní prostory v bývalých důlních
polích, jelikož model nezobrazuje

50
forderungen für die komplexe Flu-
tungsprognose und die numerische
Modellierung bisher nur bedingt er-
füllt. So ist es beispielsweise nicht
möglich, Resthohlräume in den ehe-
maligen Abbaufeldern zu lokalisieren,
da das Modell die lokalen Volumina
des bergmännischen Versatzes nicht
darstellt.
lokální objemy základky v průběhu
těžby.
Arbeitsschwerpunkte in GeoMAP
Die an die Datenakquise anknüpfende
Überprüfung des 3D-Modells um-
fasste folgende Schritte:
Zusammenfassung und Ergänzung
aller Bohrungen und Schächte aus
der Aufschlussdatenbank
Abgleich der bereits in GIS aufge-
arbeiteten Flözverbreitungskar-
ten mit den gescannten, georefe-
renzierten Übersichtsrissen
Abgleich der Bohrungen und
Schächte mit den geologischen
Schnitten A, B und 8 aus Felix et al.
(2007; Anlage 5, 6 und 25)
Abgleich der Profilschnitte mit
dem bestehenden 3D-Modell
(siehe Abbildung 2-3)
Rekonstruktion des Modellie-
rungsprozesses nach Steinborn
(2005) an ausgewählten geologi-
schen Elementen (siehe Abbil-
dung 2-4).
Hlavní oblasti zpracování v GeoMAP
Kontrola 3D modelu spojená se
sběrem dat zahrnovala následující
kroky:
Souhrn a přidání všech vrtů a
šachet z informační databáze
Porovnání rozšířených map slojí již
zpracovaných v GIS s naskeno-
vanými,
georeferencovanými
souhrnnými plány
Porovnání vrtů a šachet s geolog-
ickými řezy A, B a 8 od Felixe et al.
(2007, přílohy 5, 6 a 25)
Porovnání profilových řezů s
existujícím 3D modelem (viz Ob-
rázek 2-3)
Rekonstrukce modelovacího pro-
cesu na vybraných geologických
prvcích podle Steinborna (2005)
(viz Obrázek 2-4).

image
image
51
Abbildung 2-3:
Lage der geologischen Schnitte A (Felix et al. 2007, Anl. 5) B (Anl. 6) und 8 (Anl.
25) maßstabsgetreu im 3D-Modell (doppelte Überhöhung). Violett: „Surface“ der Oberkante des
phyllitischen Grundgebirge.
Obrázek 2-3:
Poloha geologických řezů A (Felix et al. 2007, příloha 5) B (příloha 6) a 8 (příloha 25)
odpovídajících měřítku v 3D modelu (dvojitá převýšení). Fialový: „Povrch“ horního okraje
fylitického podloží.
Abbildung 2-4:
Neu modelliertes Grundflöz (beige) und Kneiselflöz (grün) mit sichtbaren Überlap-
pungen. Diese resultieren aus der Übertragung der Primärdaten in den Übersichtsrissen in den
dreidimensionalen Raum.
Obrázek 2-4:
Nově modelovaná sloj Grund (béžová) a sloj Kneisel (zelená) s viditelnými přesahy.
Ty vyplývají z přenosu primárních dat v přehledových plánech do trojrozměrného prostoru.

52
Empfehlung für die Aktualisierung des
strukturgeologischen 3D-Modells
Im Zuge der zuvor beschriebenen Un-
tersuchungen wurden teils große Dis-
krepanzen zwischen den einzelnen
Quellen (z. B. Aufschlussdaten und
Übersichtsrisswerk) aber auch zwi-
schen den Ausgangsdaten und dem
3D-Modell festgestellt. Daraus erge-
ben sich folgende Schwerpunkte für
die Aktualisierung des 3D-Modells:
Ergänzung der überarbeiteten
Schichtinformationen für alle mo-
dellrelevanten Bohrungen und
Schächte als Marker im Modell
Implementierung der ca. 100 zu-
sätzlich ausgewählten Bohrungen
und Schächte
Behebung von lokalen Unstimmig-
keiten an den Formationsgrenzen
im Modell (Problem: Fomationen
überschneiden sich an ihren Gren-
zen, bzw. es kommt zu Hohlräu-
men)
Konzept für 3D-Visualisierung der
Abbaubereiche der einzelnen
Flöze
Volumenbasierte Modellierung
mittels SKUA-GOCAD-Workflow
„Structure and Stratigraphy“ un-
ter Einbezug der geologischen Ein-
heiten, Störungszonen und Ab-
baufelder.
Doporučení pro aktualizaci struk-
turně-geologického 3D modelu
V průběhu výše popsaných výzkumů
byly v některých případech zjištěny ve-
lké nesrovnalosti mezi jednotlivými
zdroji (např. informativní data a přeh-
ledová výkresová dokumentace), ale
také mezi počátečními údaji a 3D
modelem. Výsledkem jsou následující
priority pro aktualizaci 3D modelu:
Přidání revidovaných informací o
vrstvách pro všechny vrty a šachty
související s modelem, v modelu
budou znázorněny za použití
značek
Realizace cca 100 dodatečně
vybraných vrtů a šachet
Opravené lokální nekonzistence
na hranicích formace v modelu
(problém: Formace se překrývají
na svých hranicích nebo vznikají
dutiny)
Koncept 3D vizualizace těžebních
oblastí jednotlivých slojí
Objemové modelování pomocí
pracovního postupu SKUA-GOCAD
„Struktura a stratigrafie“ s
přihlédnutím ke geologickým
jednotkám, poruchovým zónám a
těžebním polím.

53
2.5. Zusammenfassung und Ausblick
auf weitere Arbeiten
Die in GeoMAP durchgeführten Arbei-
ten am 3D-Modell von Lugau/Oelsnitz
bilden den Grundstein für eine Aktua-
lisierung des Modells, insbesondere
im Bereich der Karbon-Schichten. Die
in der Projektlaufzeit erfolgten, um-
fangreichen Recherchen und die Da-
tenakquise waren vor allem auf Quel-
len mit Bezug zum ehemaligen Berg-
bau im Revier ausgerichtet. In den be-
schriebenen Archivstandorten sind
diese Informationen in Fülle vorhan-
den und eine Aufarbeitung erscheint
im Kontext der laufenden Untersu-
chungen zu den Folgen des Bergbaus
im Revier zwingend notwendig. Der
Neuaufbau des 3D-Modells und die
Anpassung an aktuelle Fragestellun-
gen durch das LfULG sind im Zeitraum
2022/2023 geplant (Ussath & Hübsch-
mann 2020). Anschließend sollen auch
Möglichkeiten der Volumen- und
Stofftransportmodellierung für den
Grubenwasseranstieg neu eruiert
werden. Dazu ist es erforderlich, die
entsprechend der konzeptionellen
Modellvorstellungen konstruierten
Geo-Objekte (geol. Körper, 3D-Flä-
chen von tektonischen Elementen,
Flöz-Körper, ggf. Hohlräume) im 3D-
Strukturmodell später in den gewähl-
ten geohydraulischen Simulator zu
überführen und auf dieser Grundlage
2.5. Shrnutí a výhled pro další práci
Práce provedené v rámci projektu
GeoMAP na 3D modelu Lugau /
Oelsnitz tvoří základ pro aktualizaci
modelu, zejména v oblasti kar-
bonských vrstev. Rozsáhlý výzkum a
sběr dat, které byly provedeny v
průběhu projektového období, byly
primárně zaměřeny na zdroje týkající
se bývalé těžby v této oblasti. V pop-
saných umístěních archivu jsou tyto
informace k dispozici v hojném počtu
a jejich zpracování se jeví v kontextu
probíhajících šetření post-těžebních
důsledků v této oblasti jako naprosto
nezbytné. Rekonstrukce 3D modelu a
přizpůsobení aktuálním problémům
LfULG jsou plánovány na období let
2022/2023 (Ussath a Hübschmann
2020). Následně budou znovu zkou-
mány možnosti modelování objemu a
transportu v průběhu stoupání hladiny
důlní vody. K tomu je nutné později za-
nést geologické objekty (geologická
tělesa, 3D povrchy tektonických
prvků, tělesa slojí, případně podzemní
prostory) ve 3D konstrukčním modelu
do vybraného geohydraulického
simulátoru a na tomto základě
simulovat proces obnovy. Současná
základní práce na aktuálním modelu je
proto nezbytným základem.
K dosažení tohoto cíle je nutný další
rozsáhlý výzkum, například v
rotliegendských vrstvách s ohledem

54
den Wiederanstiegsprozess zu simu-
lieren. Hierzu bilden die vorliegenden
grundlegenden Arbeiten am derzeiti-
gen Modell eine wesentliche Basis.
Um dies zu erreichen sind weitere um-
fangreiche Recherchen beispielsweise
zu den Rotliegend-Schichten hinsicht-
lich ihrer hydraulischen Wirksamkeit
notwendig. Eine genauere Untertei-
lung und Parametrisierung des Rotlie-
genden wäre für die Prognostizierung
des weiteren Flutungsverlaufes in
oberflächennahen Bereichen von gro-
ßem Interesse. Grundlegende Recher-
chen hierzu wurden im Rahmen von
GeoMAP begonnen und müssen nun
fortgesetzt werden.
Die im Projekt erworbenen Erfahrun-
gen und Erkenntnisse zu den Themen
Aufarbeitung von Quelldaten und de-
ren Visualisierung für Fragestellungen
des Altbergbaus stehen langfristig der
Fachwelt und der interessierten Öf-
fentlichkeit zur Verfügung. Zu diesem
Zweck wurde auch die Medienstation
„Folgen des Bergbaus im Lugau-Oels-
nitzer Revier“ im Bergbaumuseum
Oelsnitz realisiert, welche über den
Projektzeitraum von GeoMAP hinaus
die wesentlichen Aspekte zu den geo-
wissenschaftlichen Fragestellungen
im Revier visualisiert und anschaulich
präsentiert.
na jejich hydraulickou účinnost.
Přesnější rozdělení a parametrizace
Rotliegendu by bylo velmi zajímavé
pro prognózy dalšího průběhu
zaplavování v oblastech blízko
povrchu. Základní výzkum v této
oblasti byl zahájen v rámci projektu
GeoMAP a nyní musí pokračovat.
Zkušenosti a znalosti získané v pro-
jektu na téma zpracování zdrojových
dat a jejich vizualizace pro problémy
týkající se staré těžby, jsou
dlouhodobě k dispozici odbornému
světu i zainteresované veřejnosti. Za
tímto účelem byla v oelsnitzském
Hornickém
muzeu
instalována
mediální stanice „Důsledky těžby v
uhelném revíru Lugau-Oelsnitz“, která
vizualizuje a jasně prezentuje základní
aspekty geovědních problémů v této
oblasti i mimo projektové období
GeoMAP.

55
Fußnote / Poznámka pod čarou
1
Über die Kennziffern sind die Aufschlüsse im öffentlich zugänglichen Datenportal iDA des LfULG
unter
https://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/infosysteme/ida/
abrufbar | Informace lze
vyvolat pomocí číselných kódů ve veřejně přístupném datovém portálu iDA LfULG na adrese
https://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/infosysteme/ida/
.
2
GOCAD, Hrsg. Earth Decision Science, seit 2006
Paradigm.
https://www.pdgm.com/products/go-
cad/
| GOCAD, vyrobila společnost Earth Decision Science, seit 2006 Paradigm.
https://www.pdgm.com/products/gocad/
.
Quellenverzeichnis / Použitá literatura
Abraham, T. (2014): Ergebnisbericht. Isotopenhydrogeologischen Untersuchungen des
Grundwassers/Grubenwassers am Standort der Tiefbohrung Gersdorf. unveröff. Bericht. HGC
Hydro-Geo-Consult GmbH. Freiberg.
Beyer, C., Schneider, H. & Unger, R. (1974): Bergschadenskundliche Analyse „Lugau-Oelsnitz“-
Unveröff., VEB Baugrund Berlin, Produktionsbereich Zwickau & VEB Steinkohlenwerk Oelsnitz,
Zwickau, Archiv Oberbergamt; Freiberg.
Eckart, M. & Rüterkamp, P. (2013): Konzeptentwicklung zur gesteuerten Flutung des ehemaligen
Steinkohlereviers Lugau-Oelsnitz und Darstellung technischer Lösungen für die
Konzeptumsetzung. EU-Projekt VODAMIN. unveröff. Bericht. DMT GmbH & Co. KG. Essen
Felix, M., Berger, H.-J., Görne, S., Assmann, L., Steinborn, H., Alexowsky, H. & Schubert, H. (2007):
Abschlussbericht. Bergbaufolgen im ehemaligen Steinkohlenrevier Lugau/Oelsnitz unter
besonderer Berücksichtigung des Grubenwasseranstiegs. unveröff. Bericht. Hg. v. Sächs.
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Freiberg.
Kolitsch, S. (2008): Hydrogeologische Analyse und großräumige Modellierung des weiteren
Vorerzgebirgssenkenraumes. Dissertation. Technische Universität bergakademie Freiberg.
Freiberg
Kowarik, J., Eckart, M., Rüterkamp, P., Dabrowski, A., Schubert, J. & Beige, H. (2018): Erarbeitung
inhaltlicher Aspekte für ein Rahmenkonzept zu "Bergbaunachfolgen des ehemaligen
Steinkohlereviers Lugau-Oelsnitz / Erzgebirge", Leipzig: unveröff. Bericht. DMT-Leipzig. Leipzig
Löbel, K.-H. & Schröter, J. (2013): EU-Projekt VODAMIN. GIS-Anwendung - Aufbau eines
Bergbaufolgemonitorings für die Stadt Oelsnitz/Erzgeb. unveröff. Bericht. TU Bergakademie
Freiberg. Freiberg
Michaely, H. (2019): Das bergmännische Kartenwerk - ein Wissensspeicher? Handout zum Vortrag
am 21.11.2019, Sächs. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Technische
Hochschule Georg Agricola. Bochum
Steinborn, H. (2005): Angewandte Modellierung im Schwerpunktprojekt
Steinkohlenbergbaureviere Zwicjau undLugau/Oelsnitz mittels Gocad. Tektonik und Strukturbau

56
Permokarbon Zwickau/Oelsnitz. unveröff. Bericht. Sächs. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie. Freiberg
Ussath, M. & Hübschmann, M. (2020): Fachkonzept Bergbaufolgen und aktuelle Aktivitäten des
LfULG in der Steinkohlenregion Lugau/Oelsnitz. Vortrag zur 11. Bergbaukonferenz 2020 am
07.10.2020 in Oelsnitz/Erzgeb. Sächs. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie.
Freiberg

57
3. Numerische Simulation flutungsinduzierter Hebungen am
Beispiel des ehemaligen Steinkohlereviers Lugau/Oelsnitz
3. Institut geotechniky Technické univerzity Báňské akademie
ve Freibergu (PP1a)
Autoren | Autoři:
Weber, F.
1
, Lüttschwager, G.
1
, Konietzky, H.
1
1
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik, Lehrstuhl Felsmechanik/ Felsbau
heinz.konietzky@ifgt.tu-freiberg.de
Zusammenfassung
Die Flutung stillgelegter Steinkohle-
bergwerke hat viele Einflüsse auf die
Umwelt. Durch die Flutung des „Alten
Mannes“ und des Deckgebirges treten
Deformationen auf, welche sich als
Hebung bis an die Geländeoberkante
ausbreiten können. Dies ist ein As-
pekt, welcher bisher fast ausschließ-
lich analytisch beschrieben wurde.
Analytische Ansätze sind jedoch bei
komplexer Geologie und Bergwerks-
geometrie nicht ausreichend. Daher
wurde im Rahmen des Projekts Geo-
MAP beispielhaft ein 3-dimensionales
numerisches Modell für das ehema-
lige Steinkohlenrevier Lugau/Oelsnitz
entwickelt. Für die Prognose der He-
bungsraten an der Geländeoberfläche
wurde ein elastischer Ansatz gewählt.
Dieser ist auch für Bergwerke mit be-
schränkten hydraulischen Informatio-
nen geeignet. Die numerischen Ergeb-
nisse sind in guter qualitativer Über-
einstimmung mit den vorliegenden
Shrnutí
Zaplavení nepoužívaných uhelných
dolů má mnoho vlivů na životní
prostředí. V důsledku zaplavení
„stařin“ a nadloží dochází k defor-
macím, které se mohou projevit
výzdvihem povrchu terénu. Tento as-
pekt byl dosud popsán téměř výlučně
analyticky. Analytické přístupy však
pro složitou geologii a geometrii dolů
nejsou dostatečné. Proto byl v rámci
projektu GeoMAP, pro bývalý uhelný
důl Lugau/Oelsnitz vyvinut trojro-
změrný numerický model. Pro prog-
nózu rychlostí zdvihu na povrchu
terénu byl zvolen pružný přístup. Ten
je vhodný také pro doly s omezenými
hydraulickými informacemi. Číselné
výsledky jsou v dobré kvalitativní
shodě s dostupnými naměřenými
údaji. Předložená studie potvrzuje
potřebu přesných znalostí o vyřa-
zených uhelných dolech pro lepší po-
souzení rizik.

58
Messdaten. Die vorgestellte Untersu-
chung bestätigt die Notwendigkeit ge-
nauer Kenntnisse über stillgelegte
Kohleminen zur besseren Risikoab-
schätzung.
3.1. Einleitung
Numerische Simulationen
Numerische Simulationen bieten
Möglichkeiten zur Bearbeitung und
zum Verständnis komplexer multi-
physikalischer Problemstellungen und
sind nicht nur im Bereich der Geome-
chanik Stand der Technik. Bei der nu-
merischen Simulation wird das zu un-
tersuchende Medium diskretisiert und
die physikalischen Zusammenhänge
element- oder punktweise numerisch
gelöst (Konietzky 2017). Unterteilt
werden die numerischen Methoden
beispielsweise anhand ihrer:
Zeitlichen Diskretisierung (implizit
oder explizit),
Räumlichen Diskretisierung (Netz-
abhängig oder Netzunabhängig),
Mechanischen Ansätze (Konti-
nuum oder Diskontinuum).
Jede Methode besitzt dabei spezifi-
sche Vor- und Nachteile. Für eine
kurze Ausführung siehe Konietzky
(2019). Beispielsweise können bei ei-
ner impliziten zeitlichen Diskretisie-
rung oft längere Betrachtungszeit-
räume untersucht werden, da hier
3.1. Úvod
Numerické simulace
Numerické simulace nabízejí možnosti
pro zpracování a porozumění složitým
multifyzikálním problémům a jsou ne-
jen v oblasti geomechaniky nejmo-
dernějším výdobytkem techniky. Při
numerické simulaci je zkoumané
médium diskretizováno a fyzické
vztahy jsou numericky řešeny prvek
po prvku nebo bod po bodu (Konietzky
2017). Numerické metody se dále dělí,
například na základě:
Dočasné diskretizace (implicitní
nebo explicitní),
Prostorové diskretizace (závislé
nebo nezávislé na síti),
Mechanických přístupů (konti-
nuum nebo diskontinuum).
Každá metoda má specifické výhody a
nevýhody. Pro krátký výklad viz
Konietzky (2019). Například při implic-
itní časové diskretizaci může být často
zkoumána delší doba simulace, jelikož
jsou zde možné větší časové kroky. Ex-
plicitní kódy však mohou lépe
mapovat nestabilní systémy. Přístupy
nezávislé na síti mohou například
mapovat obrovské deformace média,

59
größere Zeitschrittweiten möglich
sind. Jedoch können explizite Codes
instabile Systeme eventuell besser ab-
bilden. Netzunabhängige Ansätze kön-
nen zum Beispiel sehr große Deforma-
tionen des Mediums abbilden, benöti-
gen hingegen aber mehr Rechenauf-
wand. Des Weiteren kann ein diskon-
tinuums-mechanischer Ansatz Kon-
takte (z.B. Störungen und Verwerfun-
gen) explizit darstellen. Jedoch ist da-
bei der Rechenaufwand höher. Die
Wahl der numerischen Methode ist di-
rekt von der Problemstellung, der Da-
tenbasis und den abzubildenden Me-
chanismen abhängig. Geotechnische
Spezialprogramme sind Beispiels-
weise
FLAC3D
TM
,
3DEC
TM
oder
PLAXIS
TM
(Konietzky 2019).
ale vyžadují větší výpočetní nároky.
Dále může diskontinuální mechanický
přístup explicitně představovat kon-
takty (např. narušení a zborcení).
Výpočetní nároky jsou však vyšší.
Volba numerické metody závisí přímo
na problému, databázi a mecha-
nismech, které mají být mapovány.
Jedná se například o speciální ge-
otechnické programy FLAC3DTM,
3DECTM nebo PLAXISTM (Konietzky
2019).
Wissenstand und Ausgangssituation
In stillgelegten Bergwerken verursacht
der ansteigende Grubenwasserspiegel
und der dadurch erhöhte Porendruck
eine Ausdehnung des „Alten Mannes“
und folglich eine Hebung der Gelände-
oberfläche. Zu solchen flutungsindu-
zierten Hebungen wurden bereits
viele Untersuchungen und Betrach-
tungen durchgeführt. Zum Beispiel
findet man in Pöttgens (1985) eine
erste analytische Beschreibung dieser
Prozesse. Das Grubenwasser kann ne-
ben dem Bereich des Alten Mannes
auch überliegende gestörte Bereiche
oder zusätzlich das gesamte oder Teile
Stav znalostí a výchozí situace
V uzavřených dolech způsobují stou-
pající hladina vody v dole a následný
zvýšený tlak pórů, rozpínání stařin a
následně dochází ke zdvihu povrchu
terénu. Na téma takovýchto zdvihů
povrchu terénu, způsobených zapla-
vením, bylo již provedeno mnoho stu-
dií a úvah. Například zde Pöttgens
(1985) naleznete první analytický po-
pis tohoto procesu. Kromě oblasti
stařin může důlní voda ovlivňovat i
nadzemní narušené oblasti nebo také
celé nebo části skrývky. Příkladem ob-
lasti těžby uhlí, ve které se projevují
účinky výzdvihů na zatopené nadloží,

60
des Deckgebirges beeinflussen. Ein
Beispiel für ein Steinkohlerevier, wel-
ches Hebungseffekte auch für das ge-
flutete Deckgebirge aufweist, ist das
südliche Limburger Revier (Bekendam
2017). Generell können die Hebungen
an der Geländeoberkannte analytisch
durch sogenannte Einflussfunktionen
beschrieben werden. Einen Ansatz da-
für liefert z.B. Knothe (1984). Diesen
Ansatz haben Sroka & Preusse (2017)
erstmals für Hebungsberechnungen
infolge des Grubenwasseranstiegs
verwendet. Die vorgestellten analyti-
schen Modelle sind aber meist nicht
auf komplexe geologische Verhält-
nisse oder Bergwerksgeometrien an-
wendbar. Deswegen wurde im Rah-
men des EU-geförderten Projekts Ge-
oMAP eine numerische Simulation flu-
tungsinduzierter Hebungsvorgänge
am Beispiel des ehemaligen Steinkoh-
lereviers Lugau/Oelsnitz durchge-
führt. Abbildung 3-1 zeigt das Unter-
suchungsgebiet im Raum Lugau/Oels-
nitz. Aus begrenzten geologischen Da-
ten und digitalen Flözgeometrien der
vier wichtigsten ausgebeuteten Stein-
kohleflöze (Abbildung 3-2), entstand
ein dreidimensionales, kontinuums-
mechanisches Modell.
je oblast jižního Limburgu (Bekendam
2017). Obecně lze zdvih povrchu
terénu popsat analyticky pomocí tak-
zvaných ovlivňujících funkcí. Jeden z
přístupů představuje např. Knothe
(1984). Tento přístup byl poprvé
použit Sroka & Preusse (2017) pro
výpočty nadmořské výšky kvůli stou-
pání hladiny důlní vody. Prezentované
analytické modely jsou však obvykle
nepoužitelné při složitých geolo-
gických podmínkách nebo důlní geo-
metrii. Proto byla v rámci projektu Ge-
oMAP financovaného EU, provedena
numerická simulace procesů zdvihu
způsobených zaplavením na příkladu
bývalého uhelného dolu Lugau/Oels-
nitz. Obrázek 3-1 ukazuje zkoumané
území v oblasti Lugau/Oelsnitz. Z ome-
zených geologických dat a geometrií
digitalizovaných slojí čtyř hlavních
využívaných uhelných slojí (Obrázek 3-
2), vznikl trojrozměrný mechanicko-
kontinuální model.

image
image
61
Abbildung 3-1:
Lage des Untersuchungsgebietes mit Abbau- und Modellgrenzen sowie Lage der
tiefen Grundwassermessstellen.
Obrázek 3-1:
Umístění zkoumané oblasti s omezeními a hranicemi modelu, jakož i umístění
hloubkových měřicích bodů podzemní vody.
Abbildung 3-2:
Implementierte Flözgeometrien und ihre Lage in der Tiefe.
Obrázek 3-2:
Implementované geometrie slojí a jejich hloubkové umístění.

62
Für die Implementierung des Gruben-
wasseranstiegs wurden aktuelle Gru-
benwasserstände aus den Messstellen
Oelsnitz und Gersdorf verwendet und
interpoliert (Lokation der Messstellen
siehe Abbildung 3-1). Bereits in den
Projekten Vita-Min (Kowarik et al.
2018) und VODAMIN (Eckart & Rüter-
kamp 2013) fand eine Betrachtung des
Flutungsprozesses im Revier Lugau/
Oelsnitz statt. Daraus geht hervor,
dass die Flutung ohne weiteres Ein-
greifen bis auf ein Niveau von mehr als
350 m NHN ansteigen kann (Eckart &
Rüterkamp 2013) und etwa im Jahr
2032 das Taltiefste bzw. die Tages-
oberfläche erreicht (Kowarik et al.
2018). Dies deckt sich gut mit dem Si-
mulationszeitraum bis ins Jahr 2038,
welcher sich aus der Interpolation der
Grubenwasserstände ergibt.
Für die Validierung der numerischen
Ergebnisse werden Hebungsdaten aus
Nivellementmessungen und satelli-
tengestützten Auswertungen genutzt.
Dabei liegen unregelmäßige, digitale
Nivellementdaten für den Zeitraum
von 1996 bis 2014 vor. Für die Zeit von
2014 bis 2018 sind speziell prozes-
sierte InSAR-Daten und Satellitenda-
ten aus dem Projekt Vita-Min (Beak
Consultants GmbH 2020) verfügbar.
Durch geeignete Vereinfachungen des
numerischen Modells und Kalibrierun-
gen anhand der genannten Monito-
ringdaten, ist eine großräumige und
Pro realizaci vzestupu důlní vody byly
použity a interpolovány aktuální hla-
diny důlní vody z odměrných bodů
Oelsnitz a Gersdorf (umístění
odměrných bodů viz Obrázek 3-1).
Proces zaplavení v okrese Lugau/Oels-
nitz byl již zkoumán v projektech Vita-
Min (Kowarik et al. 2018) a VODAMIN
(Eckart & Rüterkamp 2013). Ukazuje
se, že hladina vody zaplavené oblasti
může bez dalšího zásahu vystoupit na
úroveň více než 350 m nad mořem
(Eckart & Rüterkamp 2013) a
nejnižšího bodu, popř. povrchu
dosáhne kolem roku 2032 (Kowarik et
al. 2018). To dobře odpovídá období
simulace do roku 2038, které je
výsledkem interpolace hladin důlní
vody.
Pro ověření numerických výsledků se
používají údaje o nadmořských
výškách z měření hladin a satelitních
hodnocení. Nepravidelné digitální ni-
velační údaje jsou k dispozici pro
období od roku 1996 do roku 2014.
Pro období 2014 až 2018 jsou k dispo-
zici speciálně zpracovaná data InSAR a
satelitní data z projektu Vita-Min.
(Beak Consultants GmbH 2020) Od-
povídající zjednodušení numerického
modelu a kalibrace založené na
zmíněných monitorovacích datech
umožňují rozsáhlý a přibližný odhad
nárůstů, ke kterým dochází ve zkoum-
ané oblasti.

63
ungefähre Abschätzung der auftreten-
den Hebungen im Untersuchungsge-
biet möglich.
Ziele/ Beiträge PP1a
Das generelle Ziel besteht in der nu-
merischen Berechnung und Abschät-
zung der Hebungsraten an der Gelän-
deoberkante infolge des Grubenwas-
seranstiegs am Beispiel des Reviers
Lugau/Oelsnitz. Dies beinhaltet die Er-
arbeitung eines kontinuums-mechani-
schen, elastischen Berechnungsansat-
zes, welcher auf Untersuchungsob-
jekte des Altbergbaus angewendet
werden kann. Dazu werden die aktua-
lisierte Datenbasis des Untersu-
chungsgebietes und aktuelle Gruben-
wassermessungen, sowie Monitoring-
Daten der Hebungen verwendet. An-
hand der durchgeführten numeri-
schen Simulation und den dabei erhal-
tenen Erkenntnissen werden Hand-
lungsempfehlungen zu geotechni-
schen Fragestellungen von Berg-
baufolgelandschaften erarbeitet. Dies
stellt ein Meilenstein im Projekt dar.
Neben den fachlichen Zielen steht zu-
dem der nationale und internationale
Erfahrungsaustausch im Vordergrund.
Dieses Ziel konnte mittels der Durch-
führung der „1. Fachkonferenz im Pro-
jekt GeoMAP“, eines Workshops und
der Teilnahme an verschiedenen Kon-
ferenzen erfüllt werden (Kapitel 8).
Cíle / příspěvky PP1a
O Obecným cílem je numericky vy-
počítat a odhadnout rychlost zdvihu v
horní části terénu v důsledku stoupání
důlní vody na příkladu okresu
Lugau/Oelsnitz. To zahrnuje vývoj
přístupu kontinuálního mechanického
a pružného výpočtu, který lze použít
na objekty, jež mají být zkoumány v
uzavřeném dole. K tomuto účelu se
používá aktualizovaná databáze zko-
umané oblasti a aktuální měření
důlních vod, jakož i data monitorující
zdvih terénu. Na základě provedené
numerické simulace a získaných
poznatků jsou vypracována do-
poručení pro opatření v geotech-
nických otázkách post-těžební krajiny.
Výše uvedený cíl je zároveň milníkem
projektu.
Kromě technických cílů je v popředí
zájmu také národní a mezinárodní
výměna zkušeností. Té lze dosáhnout
realizací „1. odborné konference v
projektu GeoMAP “, workshopem a
účastí na dalších konferencích (kapi-
tola 8). Kromě toho mají doporučení
zvýšit informovanost a poskytnout
pomoc při numerických simulacích v
místech starých a opuštěných důlních
dílech.

64
Zudem soll durch die erstellten Hand-
lungsempfehlungen eine Sensibilisie-
rung und Hilfestellung für numerische
Simulationen im Altbergbau angeregt
werden.
3.2. Ergebnisse der numerischen Mo-
dellierung
Die numerische Simulation der He-
bungsprozesse verwendet einen kon-
tinuums-mechanischen Ansatz und
nutzt für die Berechnungen den Code
FLAC3D
TM
. Aufgrund der begrenzten
Datenlage wurde das Modell entspre-
chend vereinfacht. Es bildet einen
Zwei-Schicht-Fall ab (Deckgebirge und
Grundgebirge), worin die Flöze und
die darüber befindlichen aufgelocker-
ten Bereiche als Auflockerungszone
zusammengefasst werden (Abbildung
3-3). Das Modell basiert auf einem
gleichmäßig strukturierten hexaedri-
schen Gitter, welches um die Abbaue
zusätzlich verfeinert wird. Für das ge-
samte Modell wird ein elastisches
Stoffgesetz verwendet.
3.2. Výsledek numerického
modelování
Numerická simulace procesů zdvihu
povrchu země využívá mechanický
přístup kontinua a pro výpočty
používá kód FLAC3D
TM
. Vzhledem k
omezenému množství dat byl model
odpovídajícím
způsobem
zjednodušen. Zobrazuje dvouvrstvý
případ (nadloží a podloží), ve kterém
jsou sloje a stařiny nahoře zahrnuty
jako rozvolněná zóna (Obrázek 3-3).
Model je založen na rovnoměrně
strukturované hexahedrální mřížce,
která je okolo dolů dále vylepšována.
Pro celý model je použit pružný zákon
hmoty.

image
65
Abbildung 3-3:
Schnitt durch Teile der Modellgeometrie mit Darstellung des Deckgebirges, Grund-
gebirges und der Verbruchbereiche.
Obrázek 3-3:
Řez částmi geometrického modelu se zobrazením oblasti nadloží, podloží a těžební
oblasti.
Im Modell wurden keine Störungen
(Verwerfungen) eingebaut, da eine
Reaktivierung der Störungen im Revier
Lugau/Oelsnitz weder während des
aktiven Bergbaus noch danach beo-
bachtet werden konnte. Da die hyd-
raulischen Vorgänge im Alten Mann
nicht hinreichend gut bekannt sind
und die Permeabilität im Deckgebirge
als gering angenommen wird, wurde
in der Simulation auf hydraulisches
Fließen verzichtet. Der steigende Gru-
benwasserpegel wurde alternativ als
Porendruckänderung im Alten Mann
bzw. den darüber liegenden aufgelo-
ckerten Bereichen eingeschrieben.
Diese Spannungsänderung reduziert
die effektiven Spannungszustände im
jeweiligen Bereich und erzeugt
Do modelu nebyla zabudována žádná
narušení (zborcení), protože nebylo
možné pozorovat reaktivaci narušení v
okrese Lugau/Oelsnitz ani při aktivní
těžbě, ani po ní. Vzhledem k tomu, že
hydraulické procesy nejsou u stařin
dostatečně známé a předpokládá se,
že propustnost v nadloží je nízká, bylo
v simulaci upuštěno od hydraulického
toku. Stoupající hladina vody v jámě
byla alternativně zaznamenána jako
změna tlaku v pórech u stařin nebo ve
výše ležících uvolněných oblastech.
Tato změna tlaku snižuje efektivní
stavy tlaku v příslušné oblasti a tím
vytváří vztlak a v důsledku toho ro-
zšíření „zaplavené“ modelové oblasti.
Hladina důlní vody byla interpolována
a rozdělena do diskrétních časových

image
66
dadurch einen Auftrieb und somit eine
Ausdehnung des „gefluteten“ Modell-
bereiches. Dabei wurde der Gruben-
wasserstand, wie in Abbildung 3-4 zu
sehen ist interpoliert und in diskrete
Zeitabschnitte unterteilt. Die Hebun-
gen an der Geländeoberfläche werden
auf dieser Grundlage für jeweils dis-
krete Grubenwasserstände berech-
net. Die gewählten Flutungsschritte
für die numerische Simulation wurden
entsprechend den zur Verfügung ste-
henden Hebungsdaten festgelegt.
období, jak je vidět na Obrázek 3-4. Na
tomto základě se pro každou sa-
mostatnou hladinu vody v dole vy-
počítá zdvih povrchu země. Vybrané
kroky zaplavení pro numerickou simu-
laci byly stanoveny podle dostupných
údajů o zdvihu.
Abbildung 3-4:
Messdaten der Grubenwasserstände mit den extrapolierten Grubenwasserstän-
den für die numerische Simulation.
Obrázek 3-4:
Data měření hladin důlní vody pomocí extrapolovaných hladin důlní vody pro nume-
rickou simulaci.

67
Die Abbau- und Verbruch-Geometrien
haben die größten Einflüsse auf die Si-
mulationsergebnisse. Für die Mächtig-
keiten der Flöze bzw. des Alten Man-
nes wurden Mittelwerte verwendet:
Die Flözmächtigkeit wird als 2 m ange-
nommen. Die Mächtigkeit der gestör-
ten und aufgelockerten bzw. verbro-
chenen Bereiche wird mit zwei ver-
schiedenen Ansätzen definiert. Die
Mächtigkeit des direkt verbrochenen
Alten Mannes wird mit dem 3- bis 4-
fachen der Flözmächtigkeit abge-
schätzt (Bekendam 2017). Das Gru-
benwasser dringt aber aufgrund ent-
stehender Risse im Deckgebirge deut-
lich tiefer in das Gestein ein und sät-
tigt sehr schnell auch eigentlich was-
serstauende Schichten auf (Ahmed et
al. 2018). Peng & Chiang (1984) schät-
zen die vertikale Ausdehnung, des
durch Grubenwasser beeinflussten
Bereiches, auf das 28-fache bis 42-fa-
che der Abbaumächtigkeit. Da für das
Revier Lugau-Oelsnitz keine Messda-
ten zur Auflockerungszone vorliegen,
wurde die Mächtigkeit durch Modell-
kalibrierung anhand der Hebungs-
messdaten auf 100 m festgesetzt.
Als Randbedingungen wurden, außer
an der Oberfläche, Rollrandbedingun-
gen ohne weitere externe Kräfte ver-
wendet. Die Modelloberkante ist ent-
sprechend der Funktion als Gelände-
oberkante ohne Randbedingungen
frei. Die numerischen Berechnungen
Geometrie těžby a lomu mají největší
vliv na výsledky simulace. Pro mocnost
sloje, popř. stařin, byly použity
průměrné hodnoty: Mocnost sloje je
odhadována na 2 m. Mocnost na-
rušených a uvolněných nebo
zavalených oblastí je definována
pomocí dvou různých přístupů.
Mocnost přímo zavalené stařiny se
odhaduje na 3 až 4 násobek mocnosti
sloje (Bekendam 2017). V důsledku
trhlin, které se vytvářejí v nadloží, však
důlní voda výrazně proniká hlouběji do
horniny a velmi rychle nasycuje vrstvy,
které vodu skutečně zadržují (Ahmed
et al. 2018). Peng a Chiang (1984)
odhadují vertikální rozsah oblasti
ovlivněné důlní vodou na 28 až 42 nás-
obek mocnosti těžby. Jelikož pro ob-
last Lugau-Oelsnitz nejsou k dispozici
žádná měrná data o rozvolněné zóně,
byla nastavena mocnost prostřed-
nictvím modelové kalibrace na základě
naměřených dat zdvihu na 100 m.
Coby krajní podmínky byly kromě
povrchu použity startovní krajní po-
dmínky bez dalších vnějších sil. Horní
hrana modelu odpovídá funkci horní
hrany terénu bez jakýchkoli krajních
podmínek. Numerické výpočty se pro-
vádějí ve dvou krocích: První krok
spočívá ve výpočtu rovnováhy v
suchém stavu, což odpovídá situaci po
ukončení těžby a před zaplavením
místa. Druhý krok zahrnuje postupné
zaplavení dolu. Za tímto účelem byla

68
werden in zwei Schritten durchge-
führt: Der erste Schritt umfasst die Be-
rechnung des Gleichgewichts im tro-
ckenen Zustand und entspricht somit
der Situation nach Einstellung des
Bergbaus und vor Beginn der Flutung.
Der zweite Schritt beinhaltet die stu-
fenweise Flutung der Grube. Dazu
wurde die Hebungssituation zu den
Zeitpunkten an denen Hebungsmes-
sungen vorliegen numerisch simuliert.
Zudem wurde der Grubenwasserstand
(und somit der Hebungsverlauf) in 4-
Jahres-Intervallen vor 1996 bzw. nach
2018 simuliert (Tabelle 3-1).
numericky simulována situace zdvihu
v době, kdy jsou k dispozici měření
zdvihu. Hladina dolu (a tím i průběh
zdvihu) byla navíc simulována ve
čtyřletých intervalech před rokem
1996 a po roce 2018 (viz Tabulka 3-1).

69
Tabelle 3-1:
Schritte der numerischen Simulationsrechnungen.
Tabulka 3-1:
Kroky numerických výpočtů simulace.
Jahr |
Rok
Grubenwasserstand / m |
Důlní vodastav / m
Hebungsdaten | Údaje o zdvihu
1996
-155
Simuliert / simulované
Nivellement / Nivelace
2002
-86
Nivellement / Nivelace
2006
-41
Nivellement / Nivelace
2014
50
InSAR
2018
96
Simuliert / simulované
2022
141
Simuliert / simulované
2026
187
Simuliert / simulované
2030
232
Simuliert / simulované
2034
278
Simuliert / simulované
2038
324
Simuliert / simulované

70
Neben der Geometrie des Modells ist
die Wahl des Stoffgesetzes und der
nötigen geomechanischen Parameter
besonders wichtig. Im Idealfall basie-
ren diese auf Messwerten aus dem
Untersuchungsgebiet bzw. gesteins-
mechanischen Versuchen. Da das Gru-
bengebäude im Lugau/Oelsnitzer Re-
vier nicht zugänglich ist, musste auf
vergleichbare Werte aus anderen Re-
vieren sowie Schätzungen zurückge-
griffen werden. Die verwendeten
Modellparameter sind in Tabelle 3-2
dargestellt.
Kromě geometrie modelu je obzvláště
důležitá volba zákona hmoty a
potřebné geomechanické parametry.
V ideálním případě jsou založeny na
naměřených hodnotách ze studované
oblasti nebo mechanických zkoušek
hornin. Vzhledem k tomu, že místo
dolu v okrese Lugau/Oelsnitzer není
přístupné, musely být použity srov-
natelné hodnoty z jiných okresů a
odhady. Použité parametry modelu
jsou uvedeny v Tabulka 3-2.
Tabelle 3-2:
Übersicht der wichtigsten Modellparameter.
Tabulka 3-2:
Přehled nejdůležitějších parametrů modelu.
Parameter | Parametr
Deckgebirge |
Přetížení
Alter Mann
(trocken)
|
Stařina
(suchá)
Alter Mann
(geflutet) |
Stařina (za-
plavená)
Grundgebirge |
Podzemí
Elastizitätsmodul / GPa
| Modul pružnosti/ GPa
4.0 – 12.0
0.18 – 12.0
0.18 – 12.0
55.0
Poisson-Verhältnis |
Poissonův poměr
0.30
0.30
0.30
0.17
Dichte / kg/m³ |
Hustota / kg / m³
2660
2660
2968 – 3070
2750
Porosität | Poréznost
-
-
0.30 – 0.40
-
Zonengröße / m
(horizontal/vertikal) |
Velikost zóny / m
(horizontální/vertikální)
80/40
20/10
20/10
80/40

71
Der E-Modul des Deckgebirges wurde
anhand von Sensitivitätstest und der
Modellkalibrierung abgeschätzt. Nahe
der Geländeoberfläche wird ein linea-
rer Gradient verwendet um die Verrin-
gerung des E-Moduls zur Oberfläche
hin (von 12 GPa auf 4 GPa) zu model-
lieren. Diese ist üblicherweise durch
die Verwitterung der oberflächenna-
hen Festgesteinsschichten verursacht.
Innerhalb des durch den Abbau beein-
flussten Bereiches im Untergrund wird
der E-Modul angepasst. Dazu wird
ausgehend von der Flözsohle (E = 180
MPa) ein linear ansteigender Gradient
des E-Moduls verwendet. Das Pois-
son-Verhältnis ist für jede geologische
Struktur als konstant angenommen.
Die Werte wurden aus allgemeinen Li-
teraturwerten, sowie anhand der Aus-
wertung der Bohrkernuntersuchun-
gen an den zwei tiefen Grubenwasser-
bohrungen (Abbildung 3-1) abgeleitet.
Die Dichte für die jeweiligen geologi-
schen/bergbaulichen Einheiten wurde
gemäß Literaturwerten gewählt (Ta-
belle 3-2). Für den gefluteten Zustand
wurde die Dichte entsprechend des
anteiligen gefluteten Porenraumes er-
höht. Dabei wurde von einer mittleren
Porosität von 40 % im Verbruch und
30 % im überliegenden gestörten Ge-
stein des Deckgebirges ausgegangen.
Hierbei ist aber zu beachten, dass
Dichte und Porosität des Verbruchbe-
Modul pružnosti nadloží byl odhadnut
pomocí testů citlivosti a kalibrace mo-
delu. V blízkosti povrchu terénu se
používá lineární gradient k modelo-
vání snížení modulu pružnosti směrem
k povrchu (z 12 GPa na 4 GPa). To je
obvykle způsobeno zvětráváním
vrstev hornin blízko povrchu. Modul
pružnosti se upravuje v oblasti pod-
povrchové vrstvy ovlivněné těžbou. Za
tímto účelem se ode dna sloje (E = 180
MPa) používá lineárně rostoucí gradi-
ent modulu pružnosti. Poissonův
poměr se považuje za konstantní pro
jakoukoli geologickou strukturu. Ho-
dnoty byly odvozeny z obecných ho-
dnot vycházejících z literatury a také z
vyhodnocení výzkumů jádrového
vrtání na dvou hlubinných vrtech důlní
vody (obrázek 3-1).
Hustota pro příslušné geologické /
těžební jednotky byla zvolena podle
hodnot z literatury (Tabulka 3-2). U za-
plaveného stavu byla hustota zvýšena
v souladu s podílem zaplaveného
prostoru pórů. Vycházelo se z
průměrné pórovitosti 40% v dolu a
30% v nadloží narušené horniny
skrývky. Je však třeba poznamenat, že
hustotu a pórovitost oblasti dolu,
stejně jako částečně zavedené odsa-
zení, lze odhadnout jen velmi
nepřesně a velmi se liší v prostoru.
Lepší charakterizace již není možná
kvůli nepřístupnosti místa dolu.

72
reiches, sowie des teilweisen einge-
brachten Versatzes, nur sehr ungenau
abschätzbar ist und räumlich stark va-
riiert. Eine bessere Charakterisierung
ist aber aufgrund der Unzugänglich-
keit des Grubengebäudes nicht mehr
möglich.
Die Ergebnisse der numerischen He-
bungssimulationen werden im Folgen-
den in Form von flutungsinduzierten
Hebungsraten und den Gesamthebun-
gen beschrieben und diskutiert. Abbil-
dung 3-5 zeigt die aus der numeri-
schen Simulation resultierenden He-
bungsraten (Kontur-Darstellung) im
Vergleich zu den Monitoringdaten
(Punkte). Die Ergebnisse zeigen eine
sehr gute Übereinstimmung in Bezug
auf die zeitliche Entwicklung der He-
bungsbereiche sowie die Lage der ein-
zelnen Hebungsmaxima. Insbeson-
dere die Ausweitung der höheren He-
bungsraten Richtung Süden und Süd-
osten kann mit der numerischen Simu-
lation gut reproduziert werden. Diese
Verschiebung der Hebungsmaxima ist
durch die flachere Lage der südlichen
und östlichen Abbaubereiche zu erklä-
ren und im Modell gut verifizierbar.
Nach der Flutung der meisten Abbaue
im südlichen Bereich hat sich die Aus-
dehnung des Hebungsgebietes wieder
verlangsamt (Abbildung 3-5d). Die He-
bungsraten liegen maximal bei circa 2
– 4 mm/Jahr.
Výsledky numerických simulací zdvihu
jsou popsány a diskutovány níže ve
formě rychlostí zdvihu vyvolaných za-
plavením a celkovým zdvihem. Ob-
rázek 3-5 ukazuje rychlosti elevace
vyplývající z numerické simulace (re-
prezentace kontury) ve srovnání s mo-
nitorovacími daty (body). Výsledky
ukazují velmi dobrou shodu, pokud jde
o vývoj zdvižených oblastí v čase a po-
lohu jednotlivých maxim zdvihu.
Zejména lze pomocí numerické simu-
lace dobře reprodukovat expanzi
vyšších rychlostí zdvihu směrem na jih
a jihovýchod. Tento posun v maxi-
mech zdvihu lze vysvětlit plošší po-
lohou jižní a východní těžební oblasti a
lze jej snadno ověřit v modelu. Poté,
co byla většina dolů v jižní oblasti zato-
pena, expanze pozvednuté oblasti se
opět zpomalila (obrázek 3-5d). Rych-
lost zdvihu je maximálně kolem 2 - 4
mm / rok.

image
73
Abbildung 3-5:
Hebungsraten der numerischen Simulation (Kontur) und Monitoringdaten
(Punkte) für den Untersuchungszeitraum 1996 – 2018.
Obrázek 3-5:
Míry elevace numerické simulace (kontura) a monitorovacích dat (body) pro zkou-
mané období 1996 – 2018.
Die Ergebnisse der Flutungsprognose
sind in Abbildung 3-6 anhand der He-
bungsraten zu sehen. Das Erreichen
des finalen Flutungspegels ist aber
sehr spekulativ. Kowarik et al. (2018)
gehen hierbei aus Sicherheitsgründen
z.B. von einem maximal anzustreben-
den Grubenwasserstand von 300 m
NHN aus. Eine Diskussion der potenzi-
ellen Auswirkungen des Grubenwas-
seranstiegs auf die oberflächennahen
Výsledky záplavových prognóz jsou
vidět na základě míry zdvihu na Ob-
rázek 3-6. Dosažení konečné úrovně
zaplavení je velmi spekulativní. Kowa-
rik et al. (2018) vycházejí z be-
zpečnostních důvodů z maximální hla-
diny důlní vody 300 m n.m. Diskuse o
možných dopadech nárůstu důlní
vody na blízké povrchové oblasti (70
až 100 m pod úrovní terénu) a možná
rizika a bezpečnostní opatření, o která

74
(70 m bis 100 m unter Geländeober-
kante) Bereiche und mögliche Risiken,
bzw. anzustrebende Sicherheitsmaß-
nahmen, werden ebenfalls von Kowa-
rik et al. (2018) aufgeführt. Unter der
Annahme des weitergehend linearen
Flutungsvorgangs, sind zukünftig nur
sehr geringfügige Erhöhungen der He-
bungsraten zu erwarten. Zudem wird
sich das Hebungsgebiet auch weiter-
hin langsam Richtung Osten ausdeh-
nen. Der genaue Hebungsverlauf im
östlichen Randgebiet des Reviers ist
aufgrund der unvollständigen Abbau-
daten aus diesen Bereichen und den
bereits genannten schwer vorherseh-
baren Vorgängen in den obersten 70-
100 m mit hohen Unsicherheiten be-
haftet.
je třeba usilovat, uvádí Kowarik et al.
(2018). Za předpokladu převážně
lineárního záplavového procesu lze v
budoucnu očekávat jen velmi mírné
zvýšení míry zdvihu. Kromě toho se
oblast zdvihu bude i nadále pomalu ro-
zšiřovat směrem na východ. Přesný
průběh zdvihu v oblasti východního
okraje okresu je z důvodu neúplných
údajů o těžbě z těchto oblastí a již
zmíněných obtížně předvídatelných
procesů v nejvyšších 70–100 m plný
nejistot.

image
75
Abbildung 3-6:
Prognose der Hebungsraten für den in Tabelle 3-1 dargestellten Flutungsverlauf in
m NHN.
Obrázek 3-6:
Prognóza míry zdvihu uvedená v tabulce 3-1 průběh zaplavení v m NHN.
Die auftretenden Gesamthebungen
sind in Abbildung 3-7 dargestellt. Die
maximalen Hebungen treten demzu-
folge im nordwestlichen Grubenge-
biet auf, welches einen Großteil der
tiefsten Abbaue beinhaltet. Die dorti-
gen höheren Hebungswerte sind auf
die große Tiefenlage und den damit
verbundenen höheren Porenwasser-
druck gegenüber den flacheren südli-
chen Abbaubereichen, zurückzufüh-
ren. Es werden maximale Hebungen
Výsledek celkového průzkumu oblasti
je uveden na Obrázek 3-7. Podle toho
dochází k maximálnímu zdvihu v se-
verozápadní důlní oblasti, která obsa-
huje velkou část nejhlubších výkopů.
Tamější vyšší hodnoty zdvihu jsou
způsobeny velkou hloubkou a souvise-
jícím vyšším tlakem vody v pórech ve
srovnání s mělčími oblastmi jižní
těžby. Je dosaženo maximálního
zdvihu kolem 15 cm. Tyto hodnoty
souhlasí s měřeními zdvihu v jiných

image
76
von circa 15 cm erreicht. Diese Werte
stehen in guter Übereinstimmung mit
den Hebungsmessungen in anderen
Revieren (Bekendam 2017; Heitfeld et
al. 2015; Heitfeld et al. 2016).
oblastech (Bekendam 2017; Heitfeld
et al. 2015; Heitfeld et al. 2016).
Abbildung 3-7:
Gesamthebung der Geländeoberfläche für das Ergebnis der numerischen Simula-
tion (finaler simulierter Grubenwasserstand: 324 m NHN).
Obrázek 3-7:
Celková výška povrchu terénu pro výsledek numerické simulace (konečná simulo-
vaná hladina důlní vody: 324 m výšky nad mořem.)
Das numerische Modell bildet somit in
guter Näherung die durch Monitoring-
daten belegbaren Hebungsraten ab
und liefert plausible Gesamthebun-
gen. Die Ergebnisse liefern Aussagen
Numerický model tak poskytuje dobré
přiblížení rychlostí zdvihu, které lze
ověřit monitorovacími údaji a dodává
věrohodné
celkové
průzkumy.
Výsledky poskytující vyjádření o ro-

77
über großräumige Hebungsverteilun-
gen, Aussagen über lokale Ereignisse
bspw. an Tagesschächten oder Stö-
rungen sind nicht möglich. Zudem ge-
ben die hier durchgeführten Untersu-
chungen nur Aufschluss über die He-
bungswirkung tieferer Abbaubereiche
im nicht verwitterten Gebirge. Die
Auswirkungen des Grubenwasseran-
stiegs auf die obersten 70-100 m un-
terhalb der Geländeoberkante können
in diesem groß-skaligen Modell nicht
berücksichtigt werden. Bei einer Än-
derung der Geschwindigkeit des Gru-
benwasseranstieges muss dieses Mo-
dell ebenfalls neu bewertet werden.
Außerdem sind die Ergebnisse, wie be-
reits angesprochen, aufgrund der ge-
troffenen Annahmen für den E-Modul,
die Höhe der Verbruchzone etc. mit
erhöhten Unsicherheiten behaftet, da
die vorhandene Datengrundlage äu-
ßerst begrenzt ist. Jedoch kann, im
Rahmen der Fehler, ein guter Über-
blick über die Hebungsverteilung und
die relevanten Mechanismen erhalten
werden. Die getroffenen Aussagen
und entwickelten Lösungsansätze gel-
ten stets für die genannten Parameter
(Anfangs- und Randbedingungen, Ma-
terialkennwerte etc.). Eine Übertra-
gung auf andere Konstellationen ist
ohne vorherige Prüfung nicht möglich.
zsáhlých distribucích zdvihu, proh-
lášení o místních událostech, např. v
denních šachtách nebo narušeních,
nejsou možné. Zde prováděná šetření
navíc poskytují pouze informace o e-
fektu zdvihu hlubších těžebních ob-
lastí v nezvětralých horninách. Účinky
nárůstu důlní vody na nejvyšších 70-
100 m pod úrovní terénu nelze v
tomto velkoplošném modelu zohled-
nit. Pokud se rychlost vzestupu důlní
vody změní, musí být také tento mo-
del přehodnocen. Kromě toho, jak již
bylo uvedeno, v důsledku před-
pokladů pro modul pružnosti, pro
výšku lomové zóny atd., podléhají
výsledky zvýšené nejistotě, jelikož
dostupná databáze je extrémně ome-
zená. Přesto lze, v rámci těchto chyb,
získat dobrý přehled o výškovém roz-
ložení a příslušných mechanismech.
Uvedená prohlášení a vyvinutá řešení
se vždy vztahují na uvedené para-
metry (počáteční a krajní podmínky,
materiálové parametry atd.). Přenos
do jiných situací není bez předchozího
prozkoumání možný.

78
3.3. Ausblick
Die im Rahmen des Projekts GeoMAP
erhaltenen Erkenntnisse über die he-
bungsrelevanten Einflussgrößen (z.B.
Mächtigkeit Verbruchzone, Steifigkeit
des Deckgebirges), können bei der Be-
wertung ähnlicher Problemstellungen
helfen und es ermöglichen die wichti-
gen mechanischen Prozesse zu erken-
nen und zu interpretieren. Zudem ist
der entwickelte numerische Ansatz
gut für Bergwerke des Altbergbaus mit
begrenzten geomechanischen und
hydraulischen Informationen einsetz-
bar. Somit könnte er auch für andere
Untersuchungsobjekte adaptiert
und/oder weiterentwickelt werden.
Um die Aussagekraft speziell für das
Revier Lugau/Oelsnitz zu verbessern
und eventuelle Lücken zu schließen,
wäre die Einarbeitung weiterer Koh-
leflöze denkbar, oder die Erarbeitung
und Implementierung der tatsächli-
chen Abbaumächtigkeiten möglich.
Sehr interessant wären Untersuchun-
gen oder Beobachtungen zum Ver-
satzzustand oder zu den geomechani-
schen und hydraulischen Eigenschaf-
ten des Alten Mannes und der darüber
befindlichen Verbruchzone. Dadurch
könnten die Hebungsmechanismen
noch genauer nachvollzogen werden.
3.3. Výhled
Znalosti o faktorech relevantních pro
zdvih (např. mocnost zóny dolování,
tuhost nadloží), získané v souvislosti s
projektem GeoMAP, mohou pomoci
při hodnocení podobných problémů a
umožnit rozpoznání a interpretaci
důležitých mechanických procesů.
Vyvinutý numerický přístup lze navíc
dobře použít pro stará důlní díla s
omezenými geomechanickými a
hydraulickými informacemi. Mohl by
tedy být také upraven a / nebo dále
vyvinut pro jiné zkoumané objekty.
Aby se zlepšila výpovědní hodnota,
zejména pro okres Lugau/Oelsnitz, a
aby se odstranily případné mezery,
bylo by možné začlenit do výzkumu
další uhelné sloje, nebo by byl možný
vývoj a implementace skutečné
mocnosti těžby. Velice zajímavé by
byly výzkumy nebo pozorování stavu
posunu nebo geomechanických a
hydraulických vlastností stařiny a zóny
dolování. To by umožnilo ještě
přesněji pochopit mechanismy zdvihu.

79
Quellenverzeichnis / Použitá literatura
Beak Consultants GmbH (2020): Auswertung von Bodenbewegunsgdaten aus der Georadarfern-
erkundung zur Untersuchung von bergbau- und flutungsbedingten Senkungen und Hebungen der
Erdoberflächge im Steinkohlerevier zur Festlegung von Bohrlochansatzpunkten, Freiberg: Beak
Consultants GmbH.
Bekendam, R. (2017): Abschätzung der Bodenhebungen in Folge des Grubenwasseranstiegs über
stillgelegten Kohlegruben im Südlimburger Revier. In: G. Meier, Hrsg. 17. Altbergbau-Kolloquium.
16 bis 18. November 2017, Freiberg. Nossen: Wagner Digitaldruck und Medien GmbH, pp. 118-
130.
Eckart, M. & Rüterkamp, P. (2013): Konzeptentwicklung zur gesteuerten Flutung des ehemaligen
Steinkohlereviers Lugau-Oelsnitz und Darstellung technischer Lösungen für die Konzeptumset-
zung. EU-Projekt VODAMIN, Essen: DMT GmbH & Co. KG.
Heitfeld, M. et al. (2015): Bewertung der Risiken durch Spätfolgen des Steinkohlenbergbaus in
Südlimburg/Niederlande. In: G. Meier, Hrsg. 15. Altbergbau-Kolloquium. Vom 5. bis 7. November
2015 in Leoben. Montanuniversität Leoben: Nossen: Wagner, pp. 130-146.
Heitfeld, N., Rosner, P. & Mühlenkamp, M. (2016): Gutachten zu den Bodenbewegungen im Rah-
men des stufenweisen Grubenwasseranstiegs in den Wasserprovinzen Reden und Duhamel. Be-
wertung des Ein-wirkungspotentials und Monitoringkonzept. - Anstieg bis -320 mNHN -, Aachen:
Ingenieurbüro Heitfeld - Schetelig GmbH.
Knothe, S. (1984): Prognozowanie wpływów eksploatacji górniczej. Katowice: Wydawnictwo
Śląsk.: s.n.
Konietzky, H. (2017): Geomechanical methods. In: E-Books: Introduction into geomechanics. Frei-
berg: TU Bergakademie Freiberg - Lehrstuhl Gebirgs- und Felsmechanik/Felsbau.
Konietzky, H. (2019): Überblick über numerische Berechnungsverfahren in der Geotechnik. 1.
Fachkonferenz im Projekt GeoMAP - Freiberg, 28. Juni, pp. 53-58.
Kowarik, J., Eckart, M., Rüterkamp, P., Dabrowski, A., Schubert, J., Beige, H. (2018): Erarbeitung
inhaltlicher Aspekte für ein Rahmenkonzept zu "Bergbaunachfolgen des ehemaligen Steinkohlere-
viers Lugau-Oelsnitz / Erzgebirge", Leipzig: unveröff. Bericht. DMT-Leipzig. Leipzig
Pöttgens, J. J. (1985): Bodenhebungen durch ansteigendes Grubenwasser. 6. Internationaler Kon-
gress für Markscheidewesen, pp. 928-938.
Sroka, A. & Preusse, A. (2017): Technische Abschätzung von Folgelasten des Steinkohlebergbaus.
In: 1. GDMB (Schriftreihe der GDMB, Hrsg. 9. Aachener Altlasten und Bergschadenskondliche Kol-
loquium: "Ende des subventionierten Steinkohlebergbaus - aktueller Stand und langfristige Ent-
wicklungen". Aachen: s.n., pp. 49-58.

80
4. Handlungsempfehlungen zu geotechnischen Fragestellun-
gen von Bergbaufolgelandschaften anhand von numeri-
schen Simulationen von Nachbergbau-Problemen
im Rah-
men des Projekts GeoMAP
4. Doporučení pro opatření v geotechnických otázkách post-
hornické krajiny na základě numerických simulací problémů
po těžbě v rámci projektu GeoMAP
Autoren / Autoři:
Weber, F.
1
, Konietzky, H.
1
1
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik, Lehrstuhl Felsmechanik/ Felsbau
heinz.konietzky@ifgt.tu-freiberg.de
4.1. Ziel der Handlungsempfehlung
In der Vergangenheit stillgelegte Berg-
werksanlagen haben meist zahlreiche
Einflüsse auf die Umwelt. Begründet
sind diese Einflüsse durch den groß-
räumigen Eingriff in die natürliche
Umgebung. Weitere Gründe können
aber auch unzureichend geplante, o-
der nicht vorhandene Verwahrungs-
strategien im Altbergbau, aber auch
fehlende Aufarbeitung und fehlendes
Monitoring sein. Heutzutage sind bei
geplanten bzw. in Betrieb befindlichen
bergbaulichen Anlagen die Nachberg-
bau-Folgen im Voraus abzuschätzen
und entsprechende Maßnahmen zu
planen. Für den Freistaat Sachsen -
aber auch darüber hinaus allgemein-
gültig - können folgende Aspekte ge-
nannt werden, die mehr oder weniger
4.1. Cíle akčních doporučení
Důlní díla, která byla v minulosti
uzavřena, ovlivňují obvykle v mnoha
ohledech životní prostředí. Tyto vlivy
jsou způsobeny rozsáhlými zásahy do
přírodního prostředí. Dalšími důvody
mohou být také nedostatečně pláno-
vané nebo neexistující strategie
ochrany starých důlních děl, ale také
nedostatek zpracování a nedostatek
monitorování. V dnešní době, v
případě plánovaných důlně-těžebních
zařízení nebo zařízení, která jsou již v
provozu, musí být předem posouzeny
post-hornické důsledky a naplánována
vhodná opatření. U Svobodného státu
Sasko –což však lze použít také obecně
– lze zmínit následující aspekty, které
mají více či méně dalekosáhlé účinky
na obyvatele a přírodu:

81
weitreichende Auswirkungen auf
Mensch und Natur haben:
Hebungsvorgänge durch Berg-
werksflutungen (z.B. Steinkohlen-
gebiet Lugau/Oelsnitz)
Fragen zur Haldenstabilität und -
sanierung (z.B. Lugau/Oelsnitz o-
der Wismut-Halden)
Große Tagesbrüche (Pinge Alten-
berg, Geyersche Binge)
Kleinere Tagesbrüche an alten
Schächten (bspw. im Raum Frei-
berg)
Tagebau: Böschungsstandsicher-
heit, Flutung (bspw. Raum Leipzig)
Tagebau: Setzungsfließen, Sa-
ckungen, Böschungsinstabilitäten
während des Flutungsprozesses
(bspw. Lausitzer Braunkohlere-
vier)
Kontamination von Grundwasser
durch Flutung (bspw. Lausitzer
Braunkohlerevier oder Uran-Berg-
bau in Königstein)
Ziel der vorliegenden Handlungsemp-
fehlungen ist es, einen Wissenstrans-
fer und Erfahrungsaustausch für nu-
merische Simulationen zu Fragestel-
lungen von Nachbergbau-Folgen an-
zustoßen. Es sollen prägnant mögliche
numerische Lösungsansätze darge-
stellt und ausgewählte Beispiele für
die dazu benötigte Datenbasis kurz
vorgestellt werden. Zudem wird ein
Ausblick gegeben, welche Ergebnisse
Procesy deformace povrchu způs-
obené zaplavením dolů (např. u-
helná oblast Lugau / Oelsnitz)
Otázky týkající se stability a
sanace hald (např.
Lugau / Oels-
nitz nebo Wismut-Halden)
Velké povrchové propady (Pinge
Altenberg, Geyersche Binge)
Malé povrchové propady u
starých šachet (např. V oblasti
Freibergu)
Povrchová těžba: Stabilita svahů,
zaplavování (např. Oblast Lipska)
Povrchová těžba: Sesuvy půdy,
poklesy, nestability svahů během
procesu zaplavení (např. Lužický
lignitový těžební revír)
Kontaminace podzemních vod při
zaplavení podzemí (např. Lužický
lignitový revír nebo těžba uranu v
Königsteinu).
Cílem těchto akčních doporučení je
zahájit přenos znalostí a výměnu
zkušeností pro numerické simulace v
otázkách post-těžebních následků.
Měly by být stručně představeny
možné numerické přístupy k řešení a
vybrané příklady pro tuto databázi.
Kromě toho je uvedeno, jaké výsledky
lze výhledově očekávat od geotech-
nické, numerické simulace post-
těžebních problémů a jaké monitoro-
vací údaje umožňují kalibraci a ověření
těchto výsledků.

82
von einer geotechnischen, numeri-
schen Simulation zu Nachbergbau-
Problemen erwartet werden können
und durch welche Monitoringdaten es
möglich ist, diese Ergebnisse zu kalib-
rieren und zu validieren.
4.2. Einführung numerische Berech-
nungsverfahren
Die geotechnischen, numerischen Lö-
sungsansätze können, basierend auf
ihrem mechanischen Ansatz, generell
in zwei Kategorien eingeteilt werden
(Konietzky 2017): zum einen gibt es
den kontinuumsmechanischen Ansatz
und zum anderen die Simulation eines
Diskontinuums. Weitere Unterschei-
dungsmöglichkeiten sind zum einen
auf Basis der zeitlichen Diskretisierung
möglich (explizite oder implizite Me-
thoden) und zum anderen basierend
auf der Netzabhängigkeit (netzbehaf-
tete oder netzfreie Methoden). Bezüg-
lich der zugrundeliegenden numeri-
schen Lösungsverfahren gibt es die
Unterteilung in z.B. die Finite-Ele-
mente-Methode (FEM), Finite-Diffe-
renzen-Methode (FDM) und Diskrete-
Elemente-Methode (DEM) (Konietzky
2019). Numerische Simulationen sind
generell zwei- oder dreidimensional
möglich, die Wahl der räumlichen Ab-
bildung wird meist durch die geotech-
nische Fragestellung bestimmt. Da je-
doch bei geotechnischen Problemstel-
lungen eher die zugrundeliegende
4.2. Zavedení numerických
výpočetních metod
geotechnických, numerických řešení,
založené na jejich mechanickém
přístupu, lze obecně rozdělit do dvou
kategorií (Konietzky 2017): na jedné
straně je mechanický přístup kontinua
a na druhé straně je simulace diskon-
tinuity. Další možnosti diferenciace
jsou možné na jedné straně na základě
časové diskretizace (explicitní nebo
implicitní metody) a na druhé straně
na základě závislosti na síti (metody
připojené k síti nebo bez sítě). Pokud
jde o základní numerické metody
řešení, existuje další rozdělení např.
na metodu konečných prvků (FEM),
metodu konečných rozdílů (FDM) a
metodu diskrétních prvků (DEM) (Ko-
nietzky 2019). Obecně jsou numerické
simulace možné ve dvou nebo třech
rozměrech; výběr prostorového
mapování je většinou určen geotech-
nickou otázkou. Vzhledem k tomu, že
základní mechanika má pro geotech-
nické problémy větší význam, jsou
tyto dva mechanické přístupy stručně
vysvětleny.

83
Mechanik von großer Bedeutung ist,
werden die beiden mechanischen An-
sätze kurz erläutert.
Beim kontinuumsmechanischen An-
satz wird das Untersuchungsgebiet als
kontinuierlich zusammenhängendes
Medium betrachtet, welches aus ein-
zelnen Elementen oder Zonen aufge-
baut ist. Risse oder Brüche im Medium
können nicht explizit mit diesem An-
satz abgebildet werden, ihre Imple-
mentierung ist jedoch aufwändig über
sogenannte
Interfaces
möglich. Im dis-
kontinuumsmechanischen Ansatz
wird die Modellregion in unterschied-
liche Blöcke oder Partikel zerlegt, wel-
che durch sogenannte Kontakte oder
Kontaktflächen getrennt sind. Risse
und Brucherscheinungen können di-
rekt über diese Kontakte abgebildet
werden, was z.B. bei der Abbildung
von Störungszonen hilfreich ist.
Das geomechanische Verhalten des
Mediums wird prinzipiell über Stoffge-
setze abgebildet, welche von linear
elastischen, über elasto-plastischen,
bis hin zu visko-elasto-plastischen
Stoffgesetzen reichen. Für eine Be-
trachtung als Diskontinuum sind zu-
sätzlich Kontaktstoffgesetze nötig,
welche das mechanische Verhalten
zwischen den Blöcken oder Partikeln
beschreiben.
Im geotechnischen Bereich kann ge-
nerell zwischen unterschiedlichen
V mechanickém přístupu kontinua je
vnímána studovaná oblast jako spojitě
koherentní médium, které je tvořeno
jednotlivými prvky nebo zónami.
Trhliny nebo zlomy na médiu nelze
tímto přístupem explicitně mapovat,
ale jejich implementace je možná
pomocí takzvaných rozhraní. V mecha-
nickém přístupu s přerušením je ob-
last modelu rozdělena na různé bloky
nebo částice, které jsou odděleny tak-
zvanými kontakty nebo kontaktními
plochami. Trhliny a zlomy lze mapovat
přímo prostřednictvím těchto kon-
taktů, což je užitečné například při
mapování poruchových zón.
Geomechanické chování média je v
zásadě mapováno pomocí materiálo-
vých zákonů, které sahají od lineárních
elastických přes elasto-plastické až po
visko-elasto-plastické
materiálové
zákony. Pro zvážení z hlediska diskon-
tinuity jsou také nezbytná pravidla
kontaktního materiálu, která popisují
mechanické chování mezi bloky nebo
částicemi.
V geotechnické oblasti si můžete
obecně vybrat mezi různými multi-
funkčními softwarovými balíčky (AN-
SYS, ABAQUS, NASTRAN atd.) nebo
speciálními geotechnickými programy
(FLAC3D, 3DEC, PLAXIS, PFC3D atd.).
Většina kódů je také schopna propojit
mechanické a hydraulické výpočty. Ta-
bulka 4-1 poskytuje zjednodušený

84
multifunktionalen Softwarepakten
(ANSYS, ABAQUS, NASTRAN etc.) oder
geotechnischen Spezialprogrammen
(FLAC3D, 3DEC, PLAXIS, PFC3D etc.)
gewählt werden. Die meisten Codes
sind zudem in der Lage, mechanische
und hydraulische Berechnungen zu
koppeln. Tabelle 4-1 gibt eine verein-
fachte Übersicht der grundlegenden
Eigenschaften für die Codes FLAC3D
und 3DEC.
přehled základních vlastností kódů
FLAC3D a 3DEC.
Tabelle 4-1:
Gegenüberstellung der numerischen Codes FLAC3D und 3DEC bezüglich ihrer grund-
legenden Ansätze.
Tabulka 4-1:
Porovnání numerických kódů FLAC3D a 3DEC s ohledem na jejich základní přístupy.
FLAC3D
3DEC
Mechanischer Ansatz |
Mechanický přístup
Kontinuum
Diskontinuum
Mathematischer Ansatz |
Matematický přístup
FDM
DEM
Zeitliche Diskretisierung |
Časová diskretizace
Explizit |
explicitní
Explizit |
explicitní
Kontaktabbildung |
Obrázek kontaktu
rudimentär über Interfaces |
základní prostřednictvím ro-
zhraní
direkt möglich |
přímo možné
In Bezug auf die in Kapitel 4.1 genann-
ten Beispiele könnten flutungsindu-
zierte Hebungsvorgänge über stillge-
legten Bergwerken bspw. mit dem
Code FLAC3D abgebildet werden.
Co se týče příkladů zmíněných v Kapi-
tole 4.1, záplavové procesy zdvihu
povrchu nad nepoužívanými doly lze
mapovat například pomocí kódu
FLAC3D. Neboť bez aktivního narušení

85
Denn ohne aktive Störungen kann das
Untersuchungsgebiet großräumig als
Kontinuum betrachtet werden. Falls
jedoch der Einfluss von Störungen
eine hohe Relevanz auf die Problem-
stellung hat, könnte eventuell eine
Untersuchung mit 3DEC sinnvoll sein.
Bei Böschungs- und Haldenproblemen
hat sich der Code FLAC3D bewehrt.
Für die Abbildung von Tagesbrüchen
ist 3DEC oder auch PFC3D eine Option,
da hier Bruchmechaniken direkt simu-
liert werden können. Die Wahl des
mechanischen Lösungsansatzes hängt
somit in erster Linie von der geotech-
nischen Fragestellung, dem Untersu-
chungsgebiet und den abzubildenden
Prozessen ab. Generelle Empfehlun-
gen ohne Kenntnisse der genauen
Problemstellung bzw. Untersuchung
sind daher nicht allgemeingültig mög-
lich.
lze studovanou oblast vnímat na velké
ploše jako kontinuum. Pokud však má
pro daný problém vliv narušení velký
význam, může být užitečný výzkum
pomocí kódu 3DEC. Kód FLAC3D se
osvědčil v případě problémů s haldami
a skládkami. Jelikož lze mechaniku
zlomu simulovat přímo, existuje
možnost použít pro mapování
povrchových zlomů kód 3DEC nebo
PFC3D. Volba mechanického řešení
závisí především na geotechnické
problematice, studijní oblasti a pro-
cesech, které mají být zmapovány.
Obecná doporučení bez znalosti
přesného problému nebo vyšetřování
proto nejsou obecně platná.
4.3. Nötige Datengrundlage für nu-
merische Simulationen
Numerische Simulationen können
prinzipiell in unterschiedlicher Weise
ausgeführt werden, als (A) Scoping-
Berechnungen auf Basis einer schwa-
chen Datenlage (Erkennen der we-
sentlichen Mechanismen, Bestim-
mung von Größenordnungen von De-
formationen/Spannungen, prinzipiel-
les Testen von Maßnahmen, Parame-
terstudien etc.) oder (B) in Form der
4.3. Nezbytná datová základna pro
numerické simulace
Numerické simulace lze v zásadě pro-
vádět různými způsoby, (A) jako
výpočty rozsahu na základě chatrných
údajů (diagnostika základních mecha-
nismů, stanovení řádu deformací /
napětí, základní testování opatření,
studie parametrů atd.) nebo (B) ve
formě dimenzování nebo cílené
prognózy (stanovení relativně
přesných hodnot na základě rozsáhlé a
bezpečné databáze).

86
Dimensionierung bzw. gezielten Prog-
nose (Ermittlung relativ präziser
Werte auf Basis einer umfangreichen
gesicherten Datenbasis).
Voraussetzung für eine hohe Aussa-
genkraft numerischer Simulationen ist
eine gute Datengrundlage, insbeson-
dere wenn die Variante (B) betrachtet
wird. Dabei werden Daten für die Mo-
dellgeometrie sowie die geomechani-
schen und hydraulischen Parameter
benötigt. Empfohlen wird daher, eine
angemessene Datengrundlage zu
schaffen und frühzeitig den Dialog
über benötigte Daten zu suchen. Da-
bei sollten die Daten immer in ihrer
Gesamtheit betrachtet werden. Denn
eventuell lässt sich die Modellgeomet-
rie unter Beachtung geomechanischer
Parameter vereinfachen. Die hier vor-
gestellte Datengrundlage versteht
sich als Anregung und zur Sensibilisie-
rung. Die Übersicht in diesen Hand-
lungsempfehlungen ist nicht als voll-
ständig zu betrachten, da jedes geo-
technische Problem oder Bauwerk
spezifische Merkmale besitzt.
Für Untersuchungsobjekte des Alt-
bergbaus ergibt sich zusätzlich das
Problem, dass die Datenbasis oft nur
sehr schwach ist und Informationen
fehlen. Im besten Fall ist das Objekt
noch zugänglich, dann empfiehlt es
sich, die nötigen Daten durch geeig-
nete In-Situ-Messungen und Laborver-
suche zu bestimmen. Ist dies nicht
Kvalitní databáze je předpokladem
vysoké informativní hodnoty numer-
ických simulací, zejména je-li zvažo-
vána varianta (B). Jsou vyžadovány
údaje o geometrii modelu, stejně jako
o geomechanických a hydraulických
parametrech. Je proto doporučeno
vytvořit odpovídající databázi a hledat
včas dialog o požadovaných údajích.
Data by měla být vždy zohledněna ve
své celistvosti. Jelikož geometrii mod-
elu lze s přihlédnutím ke geomechan-
ickým parametrům případně zjed-
nodušit. Zde uvedená databáze je
zamýšlena coby podnět a ke zvýšení
povědomí.
Přehled
v
těchto
doporučeních pro opatření by neměl
být považován za úplný, protože každý
geotechnický problém nebo stavba
má specifické vlastnosti.
U zkoumaných objektů starých
důlních děl existuje další problém,
databáze je často neúplná a chybí in-
formace. V nejlepším případě je objekt
stále přístupný, v takovém případě je
vhodné získat potřebná data pomocí
vhodných měření in situ a labora-
torních testů. Pokud to není možné, je
třeba často provést odpovídající zjed-
nodušení (např. zmenšit zobrazené
geologické vrstvy), nebo použít údaje
z literatury.

87
möglich, müssen häufig adäquate Ver-
einfachungen getroffen werden (z.B.
Reduzierung der abgebildeten geolo-
gischen Schichten), oder es werden Li-
teraturdaten genutzt.
Daten zur Modellgeometrie
Um eine adäquate Modellgeometrie
erstellen zu können, sollte zunächst
das Modellierungsgebiet präzisiert
werden. Zudem müssen die wichtigs-
ten physikalischen Prozesse im Be-
obachtungsgebiet ermittelt werden.
Für das Untersuchungsgebiet sollten,
je nach Problemstellung, folgende Da-
ten vorliegen.
Geologie und Geometrie des Un-
tersuchungsgebiets
: Am besten in
digitaler Form (dabei auf lücken-
lose Vernetzung achten). Abgren-
zung der Schichten/Geologischen
Einheiten im Bezug auf die Mo-
dellauflösung angemessen wäh-
len. Einheiten mit vernachlässig-
baren Parameterunterschieden
zusammenfassen.
Geometrie des geotechnischen
Bauwerks
: Am besten in digitaler
Form (dabei auf lückenlose Ver-
netzung achten). Geometrie nur
so komplex wie nötig. Können
Symmetrieebenen festgelegt wer-
den, um den Rechenaufwand ge-
ringer zu halten?
Rand und Anfangsbedingungen
:
Rollen-, Spannungs- oder fixierte
Geometrická data modelu
Aby bylo možné vytvořit odpovídající
geometrii modelu, je třeba nejprve
určit oblast modelování. Kromě toho
je třeba ve zkoumané oblasti určit
nejdůležitější fyzikální procesy. V
závislosti na problému by pro zkoum-
anou oblast měly být k dispozici
následující údaje.
Geologie a geometrie zkoumané
oblasti:
Nejlépe v digitální podobě
(věnujte pozornost bezproblémo-
vému vytváření sítí). Vyberte vho-
dně vymezení vrstev /
geolo-
gických jednotek ve vztahu k roz-
lišení modelu. Shrňte jednotky se
zanedbatelnými rozdíly para-
metrů.
Geometrie geotechnické struk-
tury:
Nejlépe v digitální podobě
(věnujte pozornost bezproblémo-
vému vytváření sítí). Geometrie
jen tak složitá, jak je nutné.
Lze
určit roviny symetrie, aby bylo
dosaženo snížení výpočetního
úsilí?
Okrajové a počáteční podmínky:
Role, napětí nebo pevné okrajové
podmínky.
Informace
o

88
Randbedingungen. Informationen
über initialen Spannungszustand
und Grundwasserregime.
Häufig auftretende Probleme bei der
Datenzusammenstellung können wie
folgt zusammengefasst werden:
Übergabe inkompatibler Daten-
formate
Vernetzungen der Geologie und
Abbaugeometrien sehr schlecht
(Löcher und Lücken in Flächennet-
zen)
Flach einfallende geologische Ein-
heiten (führen zu Vernetzungs-
schwierigkeiten an der Gelände-
oberkante)
Unplausibles Überschneiden von
einzelnen Abbaugeometrien, geo-
logischen Einheiten oder Störun-
gen
Vernetzung zu hoch oder zu gering
aufgelöst.
počátečním stavu napětí a režimu
podzemních vod.
Běžné problémy s kompilací dat lze
shrnout takto:
Přenos nekompatibilních da-
tových formátů
velmi špatné síťování geologie a
těžební geometrie (díry a mezery
v plošných sítích)
Mělké uložení geologických jed-
notek (vede k problémům se sítí v
horní části terénu)
Nepravděpodobné
překrývání
jednotlivých
těžebních geometrií,
geologických jednotek nebo
zlomů
Síť je rozpuštěna příliš vysoko
nebo příliš nízko.
Geomechanische Parameter
Die benötigten geomechanischen Pa-
rameter ergeben sich aus wirkenden
mechanischen Prozessen. Daraus re-
sultiert die Verwendung entsprechen-
der Stoff- und Kontaktstoffgesetze.
Die nötigen Gesteinsparameter kön-
nen meist im Handbuch der verwen-
deten Software eingesehen werden.
Sie sollten, wann immer es möglich ist,
mittels gängiger In-Situ-Messungen
und/oder Laborversuche gewonnen
Geomechanické parametry
Požadované geomechanické para-
metry vyplývají z použitých mechan-
ických procesů. Výsledkem je použití
příslušných zákonů o materiálech a zá-
konů o kontaktech materiálů.
Potřebné parametry hornin lze ob-
vykle zobrazit v příručce k použitému
softwaru. Kdykoli je to možné, měly by
být získány pomocí standardních
měření in situ nebo laboratorních
testů. Tabulka 4-2 ukazuje příklad

89
werden. Tabelle 4-2 zeigt beispielhaft
die benötigten geomechanischen Pa-
rameter für zwei Stoffgesetze.
Aufgrund der begrenzten Datenlage
für Altbergbau-Fragestellungen sind
die Stoffgesetze aus Tabelle 4-2 im
Rahmen einer kontinuumsmechani-
schen Simulation meist ausreichend.
Jedoch sind bei der Wahl des Stoffge-
setzes die abzubildenden mechani-
schen Prozesse zu berücksichtigen.
Dann könnte es sinnvoller sein kom-
plexere Stoffgesetze zu verwenden.
Häufig müssen die geomechanischen
Parameter im finalen Modell anhand
von Monitoring-Daten kalibriert wer-
den, da die gewählte Vernetzung ei-
nen Einfluss auf die numerischen Er-
gebnisse besitzt und Skaleneffekte be-
rücksichtigt werden müssen.
požadovaných geomechanických par-
ametrů pro dva materiálové zákony.
Kvůli omezenému množství dat
týkajících se problémů se starým
důlním dílem jsou materiálové zákony
z tabulky Tabulka 4-2 v rámci mechan-
ické simulace kontinua obvykle
dostačující. Při výběru materiálového
zákona je však třeba vzít v úvahu
mechanické procesy, které je třeba
zmapovat. Pak by mohlo mít větší
smysl používat složitější zákony
hmoty. Geomechanické parametry ve
finálním modelu musí být často kali-
brovány pomocí monitorovacích dat,
protože vybraná síť má vliv na numer-
ické výsledky a je třeba zohlednit
následky měřítka.

90
Tabelle 4-2:
Darstellung zweier ausgewählter Stoffgesetze und der dafür benötigten geomechani-
schen Parameter.
Tabulka 4-2:
Znázornění dvou vybraných materiálových zákonů a požadovaných geomecha-
nických parametrů.
Linear-elastisches Stoffgesetz |
Lineárně-elastický materiálový zákon
Mohr-Coulomb-Gesetz (plastisch) |
Mohr-Coulombův zákon (plastický)
Dichte | hustota
Dichte | hustota
E-Modul
E-Modul
Poisson-Zahl | Poissonovo číslo
Poisson-Zahl | Poissonovo číslo
-
Zugfestigkeit | Pevnost v tahu
-
Kohäsion | Soudržnost
-
Reibungswinkel | Úhel tření
-
Dilatanzwinkel | Dilatační úhel
Hydraulische Parameter
Sind im Rahmen der numerischen Si-
mulation hydraulische Prozesse (z.B.
bei Flutungen von Bergwerken oder
Tagebauen) an die Mechanik gekop-
pelt, sind zudem Parameter für die
Fluidströmung nötig. Beispielsweise
sollten die folgenden Parameter be-
kannt sein oder abgeschätzt werden.
Hydraulické parametry
Jsou-li v rámci numerické simulace s
mechanikou spojeny hydraulické pro-
cesy (např. při zaplavování podzem-
ních nebo povrchových dolů), jsou ro-
vněž požadovány parametry pro
průtok kapaliny. Měly by být například
známy nebo odhadnuty následující pa-
rametry.

91
Permeabilität:
Entweder Matrix-
oder Kluftpermeabilität, je nach
zu untersuchender Problemstel-
lung. Falls nötig anisotrope Per-
meabilität.
Porosität:
Im Falle der Matrixströ-
mung notwendig.
Kluftweite:
Falls Kluftpermeabili-
tät nicht bekannt, kann sie daraus
abgeschätzt werden.
Kompressionsmodul des Fluids
Dichte des Fluids
Initiale Porendruckverteilung /
initialer Wasserspiegel
Hydromechanisch gekoppelt Simulati-
onen sind meist sehr rechenaufwän-
dig. Zudem ist eine direkte Kopplung
der beiden Prozesse in manchen Fäl-
len nicht nötig. Dann kann die Berech-
nung mechanisch durchgeführt wer-
den, wobei zusätzliche Spannungs-
inkremente für den Einfluss des Po-
rendrucks genutzt werden. Ein solcher
Ansatz reduziert die nötigen Parame-
ter und die benötigte Rechenzeit deut-
lich, was vor allem bei Altbergbauob-
jekten hilfreich ist. In Lüttschwager et
al. (2020) wurde ein solcher Ansatz im
Rahmen des GeoMAP-Projektes für
das Revier Luga-Oelsnitz entwickelt.
Propustnost:
Buď propustnost
matrix nebo puklinová, v závislosti
na problému, který má být zko-
umán. V případě potřeby
anizotropní propustnost.
Poréznost:
Nezbytné v případě
průtoku přes matrix.
Šířka mezery:
Pokud není známa
puklinová propustnost, lze ji z ní
odhadnout.
Kompresní modul kapaliny
Hustota kapaliny
Počáteční distribuce tlaku pórů /
počáteční hladina vody
Hydromechanicky vázané simulace
jsou obvykle velmi výpočetně
náročné. V některých případech navíc
není nutné přímé spojení obou pro-
cesů. Výpočet lze poté provést mecha-
nicky s použitím dalších přírůstků
napětí pro vliv tlaku pórů. Takový
přístup výrazně snižuje požadované
parametry a požadovaný výpočetní
čas, což je užitečné zejména pro stará
důlní díla. Takový přístup byl vyvinut v
rámci projektu GeoMAP pro okres
Lugau-Oelsnitz. (Lüttschwager et al.
2020).

92
4.4. Geotechnisches Monitoring und
Kalibrierung
Zur Kalibrierung und Validierung der
numerischen Ergebnisse sind Monito-
ring-Daten aus dem Untersuchungsge-
biet notwendig. Diese sollten im Ideal-
fall die gesamte Betriebs- und Nach-
betriebsphase des geotechnischen
Bauwerks erfassen, um eine möglichst
detaillierte Datengrundlage zu erhal-
ten und hinreichend genaue Progno-
sen erstellen zu können. Dabei sollte
der Fokus auf den wichtigsten Monito-
ring-Größen liegen, welche regelmä-
ßig (zeitlich und räumlich) und zusätz-
lich an kritischen Beobachtungspunk-
ten erfasst werden. Da im Falle von
Altbergbauobjekten meist nur wenig
Monitoring-Daten aus kurzen Zeiträu-
men vorliegen, sind hier mögliche Ver-
einfachungen zu beachten und in die
Kalibrierung einzubeziehen. Für seit
langem stillgelegte Bergbaulandschaf-
ten besitzt die Einbindung von Moni-
toring-Daten und die Kalibrierung ei-
nen großen Stellenwert. Denn die Ka-
librierung und der Vergleich mit Mes-
sungen helfen die Gesteinsparameter
zu kalibrieren und geben detaillierte
Einblicke in die wichtigsten geome-
chanischen Prozesse, welche die Prob-
lemstellung beeinflussen. Beim Moni-
toring sollte generell Wert auf Digitali-
sierung und Automatisierung gelegt
4.4. Geotechnické monitorování a ka-
librace
Ke kalibraci a ověření číselných
výsledků jsou nezbytná data moni-
torování ze studované oblasti. V
ideálním případě by měly pokrývat
celou provozní a pooperační fázi geo-
technické struktury, aby byly získány
co nejpodrobnější údaje a bylo možné
vytvářet dostatečně přesné před-
povědi. Důraz by měl být kladen na
nejdůležitější monitorovací para-
metry, které jsou zaznamenávány pra-
videlně (časově a prostorově) a také
na kritické pozorovací body. Vzhledem
k tomu, že v případě starých důlních
děl a objektů je obvykle málo moni-
torovacích dat z krátkých časových
období, je třeba zohlednit možná zjed-
nodušení a zahrnout je do kalibrace.
Integrace monitorovacích dat a ka-
librace má velký význam pro post-
těžební krajiny dlouho po těžbě.
Neboť kalibrace a srovnání s měřeními
pomáhá kalibrovat parametry horniny
a poskytuje detailní pohled na
nejdůležitější geomechanické procesy,
které ovlivňují problém. Pokud jde o
monitorování, měl by se obecně klást
důraz na digitalizaci a automatizaci;
toto je jediný způsob, jak data z
pozorování efektivně integrovat do
numerických simulací.
Tabulka 4-3 zobrazuje malý přehled
možných měřených veličin a

93
werden, nur so können die Beobach-
tungsdaten effizient in numerische Si-
mulationen eingebunden werden.
Tabelle 4-3 zeigt eine kleine Übersicht
der möglichen Messgrößen und aus-
gewählte zugehörige Messverfahren.
Zu geodätischen Messungen lassen
sich z.B. Nivellements, Laserscans und
GPS-Messungen zählen. Des Weiteren
ist es sinnvoll, speziell bei Flutungs-
prozessen aktuelle Wasserstände zu
erfassen. Grubenwasser- oder Grund-
wasserstände können üblicherweise
mit Grubenwassermessstellen erfasst
werden.
vybraných
přidružených
metod
měření. Geodetická měření mohou
zahrnovat například úrovně, laserové
skenování a měření GPS. Dále má
smysl zaznamenávat aktuální hladinu
vody, zejména při procesech zapla-
vení. Hladiny důlní nebo podzemní
vody lze obvykle zaznamenávat
měřicími body důlní vody.
Tabelle 4-3:
Monitoring-Daten und mögliche Messverfahren.
Tabulka 4-3:
Monitorovací data a možné metody měření.
Verformungen | Deformace
Spannungen | Napětí
Inklinometer | Sklonoměr
Hydro-Frac-Messungen | Měření Hydro-
Frac
Extensometer | Extenzometr
Porenwasserdruck-Messung |
Měření tlaku vody v pórech
Geodätische Vermessungen |
Geodetické průzkumy
Auswertung induzierter
Seismizität |
Hodnocení indukované
Seismicita
Fernerkundung |
Dálkový průzkum
Strain-Field-Methode |
Metoda Strain-Field
(kmenového pole)
Konvergenzmessungen |
Konvergenční měření
Bohrlochrandausbrüche | Proražení hran
vrtů

94
Speziell im Altbergbau können Moni-
toringmaßnahmen wie Nivellements
und satellitengestützte Auswertungen
(Fernerkundung) der Bodenbewegun-
gen gut eingesetzt werden. Vor allem
Satellitendaten bieten die Möglichkeit
auch rückwirkend Beobachtungen
vorzunehmen. Die zeitliche Grenze
liegt dabei beim Beginn der Satelliten-
aufzeichnung und der Verfügbarkeit
der Daten. Die numerische Simulation
zu Hebungsprozessen im Revier
Lugau-Oelsnitz zeigt eine Anwendung
solcher Monitoring-Daten (Lüttschwa-
ger et al. 2020). Für Fragestellungen in
Bezug auf Halden und Böschungen
eignen sich diese Untersuchungen
ebenfalls. Auch sollte bei plötzlich auf-
getretenen Tagesbrüchen zumindest
kurzeitig ein Monitoring stattfinden,
um eine eventuelle Ausweitung zu do-
kumentieren. Für hydromechanische
Fragestellung ist die Überwachung der
Wasserstände unerlässlich, wie Lütt-
schwager et al. (2020) zeigen. Im Ide-
alfall liegen sogar Porendruckmessun-
gen vor.
Monitorovací opatření, jako je ni-
velace, a satelitní vyhodnocení
(dálkový průzkum) pohybů země lze
zvláště dobře využít ve starých důlních
dílech. Satelitní data nabízejí přede-
vším možnost zpětného pozorování.
Časový limit je na začátku satelitního
záznamu a dostupnosti dat. Nume-
rická simulace procesů zdvihu povrchu
v okrese Lugau-Oelsnitz ukazuje
použití těchto monitorovacích dat
(Lüttschwager et al. 2020). Tato
vyšetřování jsou vhodná také pro
otázky týkající se hald a výsypek. Také
v případě náhlého přerušení
povrchové těžby by mělo proběhnout
alespoň na krátkou dobu monitoro-
vání, aby se zdokumentovalo možné
rozšíření. U hydromechanických prob-
lémů je monitorování hladin vody
zásadní, jak je znázorněno (Lüttschwa-
ger et al. 2020). V ideálním případě je
dokonce k dispozici měření tlaku pórů.

95
4.5. Ergebnisse numerischer Berech-
nungen
Jede numerische Simulation liefert
ihre eigenen spezifischen Ergebnisse,
für die gewählte Modellgeometrie so-
wie die gewählten Parameter, Rand-
und Anfangsbedingungen. Es ist unüb-
lich, Aussagen aus einer numerischen
Simulation auf andere Konstellationen
der Einflussgrößen zu übertragen,
ohne sie vorher durch weitere Rech-
nungen zu prüfen. Ergebnisse von nu-
merischen Simulationen für in Kapitel
4.1. enthaltene Bergbaufolgen sind
beispielsweise Aussagen zu:
Deformationen:
Verschiebungs-
prognosen, Verschiebungsraten o-
der kritische Verschiebungen und
Deformationen
(Dehnungen,
Stauchungen, Zerrungen) zum Ab-
schätzen von Schwellwerten oder
Versagenszuständen. Aber auch
resultierende Deformationen aus
Brucherscheinung oder der Reak-
tivierung von Klüften.
Spannungen:
Spannungsvertei-
lungen im Untersuchungsgebiet
(sekundärer Spanungszustand)
Standsicherheitsfaktoren:
Für
z.B. Pfeiler, Halden und Böschun-
gen (Konietzky 2021)
Zeitliche Entwicklung von Gru-
ben- oder Grundwasserständen
.
4.5. Výsledky numerických výpočtů
Každá numerická simulace přináší pro
vybranou geometrii modelu své
vlastní specifické výsledky a také
vybrané parametry, okrajové a
počáteční podmínky. Je neobvyklé
přenášet příkazy z numerické simulace
do jiných konstelací ovlivňujících
proměnných, aniž byste je předem
kontrolovali pomocí dalších výpočtů.
Výsledky numerických simulací pro
těžební sekvence obsažené v Kapitole
4.1. jsou například výpovědí k:
Deformacím:
Předpovědi posunu,
rychlosti posunu nebo kritické po-
suny a deformace (prodloužení,
stlačení, přetvoření) pro odhad
prahových hodnot nebo poruch-
ových stavů. Ale také výsledné de-
formace z lomových jevů nebo re-
aktivace trhlin.
Napětí:
Distribuce napětí ve stu-
dované oblasti (sekundární stav
napětí)
Faktory stability:
Například pro
pilíře, haldy a násypy (Konietzky
2021)
Vývoj úrovní jámy nebo podzemní
vody v průběhu času.
Výsledky lze zobrazit pomocí obrys-
ových grafů, diagramů a časových řad
(např. deformací v čase). Obrázek 4-1
ukazuje např. Vizualizaci faktoru sta-
bility svahu. Obrázek 4-2 ukazuje
například míru zvýšení v okrese Lugau-

image
96
Dargestellt werden können die Ergeb-
nisse anhand von Kontur-Plots, Dia-
grammen und Zeitreihen (z.B. Defor-
mationen über die Zeit. Abbildung 4-1
zeigt z.B. die Visualisierung des Stand-
sicherheitsfaktors einer Böschung. In
Abbildung 4-2 ist bspw. die Hebungs-
rate im Revier Lugau-Oelsnitz in den
Jahren 1996 - 2018 zusammen mit den
vorhanden Monitoringdaten darge-
stellt. Aus den gewonnenen Kenntnis-
sen der numerischen Simulation las-
sen sich dann geeignete geotechni-
sche Maßnahmen ableiten, bzw. die
Wirkungen getroffener Maßnahmen
nachvollziehen.
Oelsnitz v letech 1996–2018 spolu s
dostupnými monitorovacími údaji. Ze
znalostí získaných z numerické simu-
lace lze odvodit vhodná geotechnická
opatření nebo porozumět účinkům
přijatých opatření.
Abbildung 4-1:
Standsicherheitsfaktor einer generischen Böschung (Itasca Consulting Group inc.,
2019).
Obrázek 4-1:
Faktor stability obecného svahu (Itasca Consulting Group inc., 2019).

image
97
Abbildung 4-2:
Hebungsraten im Revier Lugau-Oelsnitz für den Zeitraum 1996-2018 (Kontur - nu-
merische Simulation, Punkte - Nivellement-Messung) (Siehe kapitel 3).
Obrázek 4-2:
Míry elevace v okrese Lugau-Oelsnitz pro období 1996-2018 (kontura – numerická
simulace, body - měření hladiny) (viz kapitola 3).
4.6. Zusammenfassung
Den ausgewählten und zuvor genann-
ten Nachbergbau-Problemen in Sach-
sen konnten mögliche numerische Lö-
sungsansätze (FLAC3D, 3DEC) zuge-
ordnet werden. Zudem wurden grund-
sätzliche Empfehlungen zur benötig-
ten Datengrundlage gegeben, welche
sowohl Geometriedaten als auch geo-
mechanische und hydraulische Para-
4.6. Souhrn
K vybraným a dříve zmíněným post-
těžebním problémům v Sasku lze
přiřadit možné numerické řešení
(FLAC3D, 3DEC). Kromě toho byla na
základě požadovaných dat uvedena
základní doporučení, která zahrnují jak
geometrická data, tak geomechanické
a hydraulické parametry. Pro moni-
torování v post-hornických oblastech

98
meter einbezieht. Für die Überwa-
chung in Nachbergbaugebieten sind
generelle Monitoring-Maßnahmen er-
arbeitet wurden, die teilweise auch
für die angegebenen Nachbergbau-
Probleme anwendbar sind. Zuletzt
konnte veranschaulicht werden, wel-
che Ergebnisse von numerischen Si-
mulationen in Bezug auf Deformatio-
nen, Spannungen, etc. zu erwarten
sind. Diese Ergebnisse können entwe-
der zur Validierung von getroffenen
Maßnahmen oder zur Ableitung zu-
künftiger geotechnischer Maßnahmen
dienen. Vereinfacht lässt sich der Be-
arbeitungsprozess geotechnischer
Fragestellung zu Bergbaufolgen, unter
der Nutzung numerischer Lösungsan-
sätze, wie in Abbildung 4-3 darstellen.
byla vyvinuta obecná monitorovací o-
patření, z nichž některá lze použít také
pro specifické post-těžební problémy.
Konečně bylo možné ilustrovat, jaké
výsledky lze očekávat od numerických
simulací s ohledem na deformace,
napětí atd. Tyto výsledky lze použít k
ověření přijatých opatření nebo k od-
vození budoucích geotechnických o-
patření. Zpracování geotechnických
problémů souvisejících s důsledky
těžby lze zjednodušit pomocí nume-
rických přístupů, jak je uvedeno na
Obrázek 4-3.

image
99
Abbildung 4-3:
Vereinfachter Bearbeitungsablauf für Simulationen von Nachbergbau-Problemen.
Obrázek 4-3:
Zjednodušená sekvence zpracování pro simulace problémů po těžbě.
Es ist wichtig anzumerken, dass nume-
rische Berechnungsverfahren auf phy-
sikalischen Gesetzen unter Berück-
sichtigung komplexer hydro-mechani-
scher Kopplungen basieren. Dies ist
ein ganz entscheidender Vorteil im
Vergleich zu klassischen, eher mark-
scheiderisch orientierten Ansätzen,
Je důležité uvědomit si, že numerické
výpočtové metody jsou založeny na
fyzikálních zákonech s přihlédnutím ke
složitým hydro-mechanickým vazbám.
To je velmi rozhodující výhoda ve sro-
vnání s klasickými, spíše důlně-měři-
cky orientovanými přístupy, které
fungují čistě empiricky a geometricky

100
die rein empirisch-geometrisch funkti-
onieren und damit komplexe Prozesse
nicht abbilden können. Daher wird
auch in behördlichen Verfahren (UVP,
Betriebspläne etc.) heutzutage der
Einsatz numerischer Verfahren gefor-
dert.
Grundsätzlich ist jede numerische Si-
mulation für geotechnische Fragestel-
lungen eine spezifische Problemstel-
lung für ein Untersuchungsgebiet. Da-
her kann es für spezielle Fälle zu ab-
weichenden Daten, Modellierungs-
schritten, etc. kommen. Diese Hand-
lungsempfehlungen stellen somit den
generellen Arbeitsablauf dar und sol-
len einen Wissenstransfer und eine
Sensibilisierung zu numerischen Simu-
lationen in der Geotechnik darstellen.
a nemohou tak mapovat složité pro-
cesy. Proto je dnes v úředních postu-
pech (EIA, operační plány atd.)
vyžadováno použití numerických me-
tod.
V zásadě je každá numerická simulace
geotechnických problémů specifickým
problémem zkoumané oblasti. Proto
se ve zvláštních případech mohou ob-
jevit různá data, kroky modelování
atd. Tato doporučení pro opatření
tedy představují obecný pracovní pos-
tup a měla by představovat přenos
znalostí a senzibilizaci k numerickým
simulacím
v
geotechnickém
inženýrství.
Quellenverzeichnis / Použitá literatura
Itasca Consulting Group inc. (2019): FLAC3D 7.0 Documentation. Minneapolis: s.n., 2019.
Konietzky, H. (2021): Factor of safety calculations in geomechanics. E-Books: Introduction into ge-
omechanics. Freiberg: TU Bergakademie Freiberg - Lehrstuhl Gebirgs- und Felsmechanik/Felsbau,
2021.
Konietzky, H. (2017): Geomechanical methods. [book auth.] Heinz Konietzky. E-Books: Introduc-
tion into geomechanics. Freiberg: TU Bergakademie Freiberg - Lehrstuhl Gebirgs- und Felsmecha-
nik/Felsbau, 2017.
Konietzky, H. (2019): Überblick über numerische Berechnungsverfahren in der Geotechnik. 1.
Fachkonferenz im Projekt GeoMAP - Freiberg. Juni 28., 2019, pp. 53-58.
Lüttschwager, G., Zhao, J. & Konietzky, H. (2020): Ground movement predictions above coal mines
after flooding. 49. Geomechanik-Kolloquium Tagungsbeiträge. Freiberg: Institut für Geotechnik
der TU Bergakademie Freiberg, 2020, pp. 107-129.

101
5. Anschauungsobjekt LP und PP1a: Bergbaufolgen im
Lugau/Oelsnitzer Steinkohlenrevier – Vorstellung der Medi-
enstation
5. Prezentační objekt LP a PP1a: Důsledky těžby v uhelném re-
víru Lugau / Oelsnitz - prezentace mediální stanice
Autoren| Autoři:
Rommel, A.
1
, Hädecke, S.
1
, Weber, F.
2
1
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik, Lehrstuhl Felsmechanik/ Felsbau
Die Medienstation „Folgen des Berg-
baus im Lugau-Oelsnitzer Revier“
wurde im Rahmen des Projektes Geo-
MAP für das Bergbaumuseum Oels-
nitz/Erzgebirge in Kooperation mit der
Werbeagentur ö_konzept konzipiert.
Dabei wurde die redaktionelle Erstel-
lung der Inhalte durch den LP (LfULG)
unter Zuarbeit von PP1a (Institut für
Geotechnik der TU Bergakademie
Freiberg) übernommen, die techni-
sche Umsetzung lag bei der Firma
ö_konzept.
Es wurden interaktive Inhalte in Form
von 3D-Modellen des geologischen
Untergrundes, durch Visualisierung
des Grubengebäudes und durch Dar-
stellung von Hebungs- und Senkungs-
gebieten im Steinkohlenrevier
Lugau/Oelsnitz realisiert, welche über
die Medienstation mit Bild, Video und
Ton abrufbar sind. Diese wurde zu-
nächst im Rahmen einer Sonderaus-
stellung als Teil der deutschsprachigen
Mediální stanice „Důsledky těžby v
revíru Lugau-Oelsnitz“ byla navržena
jako součást projektu GeoMAP pro
hornické muzeum Oelsnitz / Krušno-
hoří ve spolupráci s reklamní agentu-
rou ö_konzept. Tvorbu obsahu stanice
zaštítil LP (LfULG) za pomoci PP1a
(Institut geotechniky TU Báňská aka-
demie Freiberg), technickou realizaci
provedla společnost ö_konzept.
Interaktivní obsah je ve formě 3D
modelů
geologického
podloží,
vizualizace dolu a prezentace oblastí
deformací a poklesů povrchu v
uhelném revíru Lugau / Oelsnitz, k
nimž lze prostřednictvím mediální
stanice přistupovat pomocí obrázků,
videa a zvuku. Mediální stanice byla
poprvé představena
v rámci
mimořádné výstavy jako součást
národní výstavy „Boom. 500 let
průmyslové kultury v Sasku “, která se
konala v německém jazyce do konce
prosince 2020. V rámci výstavy je

102
Landesausstellung „Boom. 500 Jahre
Industriekultur in Sachsen“ bis Ende
Dezember 2020 ausgestellt. Im Kon-
text der Ausstellung ist der Inhalt der
Medienstation nur in deutscher Spra-
che abrufbar. Auf der Website
https://www.geomap.sachsen.de/pro
jektinhalte-4011.html
ist eine Über-
setzung in tschechischer Sprache ver-
fügbar.
Nach einer geplanten Unterbrechung
des regulären Museumsbetriebs in-
folge notwendiger Sanierungs- und
Modernisierungsarbeiten wird die
Medienstation anschließend wieder
als Bestandteil der Dauerausstellung
zu besichtigen sein.
Im folgendem Text wird ein Abriss der
Funktionen und des Inhalts der Medi-
enstation gegeben.
obsah mediální stanice k dispozici v
němčině. Na webových stránkách
https://www.geomap.sachsen.de/cz/
projektinhalte-4011.html
je
k dispozici
překlad do českého jazyka.
Po plánovaném přerušení běžného
muzejního provozu v důsledku
nezbytných
rekonstrukčních
a
modernizačních prací bude mediální
stanice znovu součástí stálé expozice.
Následující text poskytuje přehled
funkcí a obsahu mediální stanice.
Die Tageszeitung Blick
1
schrieb am 11.07.2020 über die Ausstellung KohleBOOM:
„ […]
Erstmals wird die Geschichte des sächsischen Steinkohlebergbaus in der Form gezeigt.
Das gab es so noch nie." Man hat während der Vorbereitung wissenschaftlich gearbeitet
und Ergebnisse zu Tage gefördert, welche die Bedeutung des Steinkohlebergbaus im Rah-
men der Industrialisierung zeigen." Neu ist die Halle 19 - dort können Besucher anhand
eines Zeitstrahls die Geschichte nachvollziehen. Die Landesausstellung jetzt ist ein Vor-
geschmack auf das, was Besucher ab 2023 nach Fertigstellung der Sanierung und Umge-
staltung des Museums erwartet.“

103
Dne 11. července 2020 napsal deník Blick o výstavě KohlenBOOM:
„[...] Poprvé je v
ucelené formě představena historie saské těžby černého uhlí. Nikdy předtím takto
představena nebyla. “ Během přípravy probíhaly vědecké výzkumy a výsledky vynesené
na světlo ukazují důležitost těžby uhlí v kontextu industrializace. “ Hala č. 19 je nová -
návštěvníci zde mohou sledovat historii pomocí časové osy. Národní výstava je nyní
předzvěstí toho, co mohou návštěvníci očekávat od roku 2023 po dokončení
rekonstrukce a přestavby muzea. “
Die Medienstation wurde ebenfalls in
der eigens für die Landesausstellung
renovierten Halle 19 auf dem Ausstel-
lungsgelände in Oelsnitz ausgestellt
(Abbildung 5-1). Die Inhalte sind über
das touch-empfindliche Multimedia-
Display im Inneren des Ausstellungs-
objektes abrufbar. Auf diesem können
verschiedene Optionen aufgerufen
werden. Zum einen können 5 Kurz-
filme abgespielt werden, in denen po-
pulärwissenschaftlich die Themen
„Geologie und Bergbau im Lugau-
Oelsnitzer Revier“, „Wasser – Aus der
Tiefe kommt das Wasser“, „Hebung
und Senkung – eine bewegte Ge-
schichte“ samt „Hebungsmodellie-
rung infolge des Grubenwasseran-
stiegs“ und „Halden – Gefahren der
künstlichen Berge“ dargestellt werden
(Abbildung 5-2). Zum anderen können
weiterführende Erklärungen über In-
formations-Boxen aufgerufen wer-
den.
stanice byla vystavena v hale č. 19,
která byla speciálně zrekonstruována
na výstavišti ve městě Oelsnitz pro
národní výstavu (obr. 5-1). Obsah lze
vyvolat prostřednictvím dotykového
multimediálního
displeje
uvnitř
výstavního objektu. V nabídce jsou
různé možnosti prezentací témat.
Jednak lze přehrát 5 krátkých filmů, ve
kterých se představí populárně-
vědecká témata „Geologie a těžba v
revíru Lugau-Oelsnitz“, „Voda stoupá z
hlubin“, „Deformace a poklesy -
bohatá historie“ spolu s tématy
„Modelování deformací v důsledku
vzestupu hladiny důlní vody“ a „Haldy
- nebezpečí umělých hor“ (obr. 5-2). A
dále je možné podrobnější vysvětlení
témat zobrazit pomocí informačních
polí.

image
image
104
Abbildung 5-1:
Medienstation mit Multimedia-Display im Bergbaumuseum Oelsnitz/Erzgebirge.
Foto: R. Oeser.
Obrázek 5-1:
Mediální stanice s multimediálním displejem v hornickém muzeu Oelsnitz /
Krušnohoří. Foto: R. Oeser.
Abbildung 5-2:
Übersichtsbildschirm der Medienstation. Durch eine Berührung der farblich her-
vorgehobenen Bereiche wird der jeweilige Video-Clip gestartet.
Obrázek 5-2:
Přehledová obrazovka mediální stanice. Příslušný videoklip se spustí dotykem na
zvýrazněné oblasti. „Folgen des Bergbaus“ = Důsledky těžby v revíru Lugau-Oelsnitz; „Wasser“ =
Voda; „Halden“ = Haldy; „Hebung und Senkung“ = Deformace & pokles.

105
5.1 Videobeiträge
Die Videos erreichen in Summe eine
Länge von etwa 15 Minuten. In einem
Intro
wird erklärt, wie der Untergrund
im Raum Lugau/Oelsnitz aussieht, wo
und in welcher Tiefe die Steinkohle la-
gert (Abbildung 5-3) und wie intensiv
man diese seit Mitte des 19. Jahrhun-
derts abgebaut hat (Abbildung 5-4a).
Diese Hinterlassenschaften von knapp
130 Jahren Bergbau sind bis heute ein
wichtiges Thema für Fachleute und
insbesondere für die betroffenen
Kommunen und ihre Einwohner. Die
verschiedenen derzeit existierenden
Gefahren werden als Einzelthemen in
den folgenden Informationsfilmen
aufgegriffen:
Im Video
„Wasser – Aus der Tiefe
kommt das Wasser“
wird verdeut-
licht, wie der natürliche Grundwasser-
spiegel im Zeitraum des Steinkohleab-
baus abgesenkt und konstant auf die-
sem künstlichen Niveau gehalten wird
(Abbildung 5-4b). Nach dem Ende der
bergbaulichen Aktivität wurde auch
die Wasserhaltung eingestellt und der
Grundwasserspiegel stieg wieder an.
In einer Simulation wird gezeigt, dass
das steigende Grubenwasser prognos-
tiziert nach 2032 in niedriger gelege-
nen Bereichen an der Erdoberfläche
austreten wird. Anhand von qualifi-
zierten Wasserhaltungsmaßnahmen,
5.1. Video příspěvky:
Videa jsou dlouhá přibližně 15 minut.
Na úvod je vysvětleno, jak vypadá
podloží v oblasti Lugau / Oelsnitz, kde
a v jaké hloubce je uloženo uhlí (obr.
5-3) a s jakou intenzitou bylo těženo
od poloviny 19. století (obr. 5-4a).
Toto dědictví téměř 130ti let těžby je
stále důležitým tématem pro od-
borníky, zejména pro těžbou zasažené
komunity a jejich obyvatele. O různých
aktuálně existujících nebezpečích jako
o samostatných tématech pojednávají
následující informační filmy:
Video
„Voda - stoupá z hlubin“
ukazuje, jak se přirozená hladina
podzemní vody snížila během období
těžby uhlí a konstantně se na této
umělé úrovni udržovala (obr. 5-4b). Po
ukončení těžební činnosti bylo také
zastaveno odvodňování a hladina pod-
zemní vody opět stoupla. Simulace
ukazuje, že dle prognózy bude stoupa-
jící důlní voda v níže položených oblas-
tech vystupovat po roce 2032 také nad
zemský povrch. Tento důsledek však
lze regulovat pomocí kvalifikovaných
odvodňovacích opatření.
Další video
„Haldy - nebezpečí
umělých hor“
ukazuje haldy uložené v
oblasti během aktivní fáze těžby. Je
znázorněno nebezpečí doutnajících
požárů a to, jak se těžké kovy v hal-
dách obsažené (např. kadmium, zinek,
měď, arsen a olovo) uvolňují srážením

106
kann dieser Effekt jedoch kontrolliert
werden.
Die nächste Videosequenz
„Halden –
Gefahren der künstlichen Berge“
zeigt die im Laufe der aktiven Berg-
bauphase abgelagerten Halden im Re-
vier. Dabei wird die Gefahr durch
Schwelbrände dargestellt und wie die
im Haldenmaterial enthaltenen
Schwermetalle (zum Beispiel Cad-
mium, Zink, Kupfer, Arsen und Blei)
durch Niederschläge freigesetzt und in
das Grundwasser gelangen können
(Abbildung 5-4c). Die Halden wurden
im Zuge dieser Erkenntnis geologisch
und hydrogeologisch untersucht und
in Gefährdungskategorien unterteilt.
Im Vergleich zu Halden aus dem Erz-
bergbau wurden diese jedoch mit ei-
nem geringen Gefährdungsrisiko be-
wertet. Als mögliche Maßnahmen zur
Verbesserung der Halden werden Er-
neuerungen an den Abdeckungen
(insbesondere in exponierten Berei-
chen) sowie die Förderung der Natur-
verjüngung auf den Halden vorge-
schlagen. So kann voraussichtlich das
Gefährdungspotential der Sickerwäs-
ser verringert werden.
Der Video-Clip
„Hebung und Senkung
– eine bewegte Geschichte“
veran-
schaulicht wie und in welchem Um-
fang es auf dem etwa 5 x 6 km umfas-
senden Gebiet des Lugau-Oelsnitzer
Reviers zu Bodenbewegungen kommt.
Nach dem Abbau der Kohle verblieb
a mohou se dostat do podzemních vod
(obr. 5-4c). V procesu geologického a
hydrogeologického průzkumu byly
haldy rozděleny do kategorií ne-
bezpečnosti. Ve srovnání s haldami po
těžbě rud však byly hodnoceny jako
oblasti s nízkým rizikem. Jako možná
opatření ke zlepšení hald se navrhuje
obnova půdního a vegetačního
pokryvu (zejména v exponovaných
oblastech) a podpora přirozené
regenerace na haldách. Tímto
způsobem lze pravděpodobně snížit
rizikový potenciál prosakující vody.
Videoklip
„Deformace a poklesy -
bohatá historie“
ukazuje, jak a do jaké
míry dochází k povrchovým poklesům
terénu v oblasti přibližně 5 x 6 km v
uhelném revíru Lugau-Oelsnitz. Po
vytěžení uhlí zůstala v podzemí
částečně vyplněná dutina odpovídající
rozsahu těžby. Postupem času došlo k
deformaci a poklesu nadloží. Tento
pohyb pokračoval vrstvu po vrstvě až
na zemský povrch, kde vznikla
prohlubeň (obr. 5-4d). Zejména na
okrajích této prohlubně se v horninách
stále vyskytuje napětí, které poškozuje
infrastrukturu a budovy. Rozdíly v
nadmořských výškách, dané různými
historickými úrovněmi těžby v revíru,
měly za následek poklesy půdy v
terénu v řádu několika metrů. V
průběhu desetiletí trvajícího vzestupu
hladiny důlní vody se od roku 1997 v
oblasti vyskytovaly také známky

107
ein entsprechend großer, teilverfüllter
Hohlraum untertage zurück. Im Laufe
der Zeit brach das überlagernde Deck-
gebirge nach. Diese Verbruchbewe-
gung setzte sich Schicht auf Schicht bis
zur Erdoberfläche fort, wo sich eine
Senkungsmulde bildete (Abbildung 5-
4d). Vor allem an den Rändern dieser
Mulde treten auch heute noch hohe
Spannungen auf, wodurch Schäden an
Infrastruktur und Gebäuden entste-
hen. Durch historische Reviernivelle-
ments ermittelte Höhenunterschiede
ergaben Setzungserscheinungen von
teils mehreren Metern im Gelände. Im
Zuge des seit Jahrzehnten voran-
schreitenden Grubenwasseranstiegs
kommt es seit etwa 1997 auch zu He-
bungserscheinungen im Revier von
durchschnittlich 2 mm pro Jahr.
Ein Teaser zur Medienstation kann
auch auf der Webseite
www.geo-
map.sachsen.de
angeschaut werden.
výzdvihu terénu v průměru o 2 mm
ročně.
Ukázku mediální stanice si můžete
také prohlédnout na webových
stránkách
www.geomap.sachsen.de
.

image
108
Abbildung 5-3:
Aufbau des geologischen Untergrundes im Bereich des Steinkohlenreviers Lugau-
Oelsnitz auf der Grundlage des vorliegenden 3D-Strukturmodells: A) Stratigraphische Gliederung
B) Querschnitt durch das Revier mit Hauptaugenmerk auf das kohleführende Karbon (schwarz)
sowie der Mächtigkeit im Kontaktbereich mit der Oberfläche. Die gelbe Markierung in beiden Ab-
bildungen zeigt die Lage des Förderturms des Kaiserin-Augusta-Schachtes an.
Obrázek 5-3:
Struktura geologického podloží v oblasti revíru Lugau-Oelsnitz na základě
současného prostorového strukturního modelu: A) Stratigrafická struktura B) Průřez oblastí s
hlavním zaměřením na uhlí nesoucí karbon (černý) a mocnost v oblasti kontaktu s povrchem. Žluté
značení na obou obrázcích ukazuje polohu točivé věže šachty Kaiserin -Augusta. (1) Mülsen-
formace Slepence - větší valouny v jemnozrnné základní hmotě; (2) Leukersdorf-formace: Jílovité
- až jemnozrnné pískovce, slepence; (3) Planitz-formace: Sopečné horniny, tufy, nánosy jílu /
jílovce; (4) Härtensdorf-formace: Slepenec s vrstvami jílu / jílovce; (5) Karbon: Střídavé ukládání
jílu, bahna a jemnozrnného pískovce, mezi kterými jsou uhelné sloje; (6) Fylit; Rotliegend = dolní
perm.

image
109
Abbildung 5-4:
Ausschnitte aus den einzelnen Videosequenzen der Medienstation. A) Lage der
größeren Tagesschächte, die alle bis 1971 stillgelegt wurden. B) Absenkung des Grubenwassers
im Zuge der Wasserhaltung. C) Durch Niederschläge werden die Schwermetalle in den Halden
mobilisiert und ins Grundwasser abgeleitet. D) Die im Untergrund existierenden Hohlräume wer-
den einerseits durch Versatzmaterial aber auch durch nachbrechendes Gestein verfüllt, wodurch
Setzungserscheinungen an der Oberfläche entstehen.
Obrázek 5-4:
Ukázky z jednotlivých video sekvencí mediální stanice. A) Rozmístění větších šachet
na povrchu, které byly všechny uzavřeny do roku 1971. B) Pokles hladiny podzemní vody během
odvodňování. C) Těžké kovy v haldách jsou srážením mobilizovány a vypouštěny do podzemních
vod. D) Dutiny existující v podloží jsou na jedné straně vyplněny zásypovým materiálem, ale také
rozdrcenou horninou, výsledným efektem jsou poklesy povrchu.

110
5.2 Informations-Boxen
Die Informations-Boxen enthalten
weiterführende Texte zu den Themen-
bereichen „Wasser“, „Halden“ und
„Bodenbewegung“.
Im Themenbaum
„Wasser“
wird über
den Grubenwasseranstieg und dessen
Monitoring, sowie zur Thematik An-
stiegsprognose informiert. Insbeson-
dere werden auch die EU-Projekte Ge-
oMAP und Vita-Min in Kurzform vor-
gestellt.
Unter dem Überbegriff
„Halden“
fin-
den sich unter anderem Informatio-
nen zu Haldenkörpern und deren Sa-
nierung, sowie Einblicke in die Proble-
matik der schwermetallhaltigen Si-
ckerwässer und vereinzelt vorkom-
mender Haldenbrände.
Im Komplex
„Bodenbewegung“
sind
Hebungsmodellierungen des Unter-
grundes (Video des PP1a), Informatio-
nen zum Reviernivellement und Fern-
erkundungsdaten sowie das prinzipi-
elle Vorgehen bei einer Schachtsanie-
rung aufgeführt. Weiterhin wird in je-
dem Abschnitt ein Lexikon mit Fachbe-
griffen aufgeführt.
Das bereits erwähnte Video zur Veran-
schaulichung der
Hebungsmodellie-
rung
, erstellt durch PP1a, zeigt die ers-
ten Ergebnisse infolge des Gruben-
wasseranstiegs für das Revier
Lugau/Oelsnitz. Darin enthalten sind
5.2. Informační pole
Informační pole obsahují další texty k
tématům „voda“, „haldy“ a „pohyb
půdy“.
V tematickém subjektu „
Voda
“ jsou
uvedeny informace o vzestupu hladiny
důlní vody a jejím monitorování a také
téma prognózy růstu. Stručně jsou
představeny
zejména
evropské
projekty GeoMAP a Vita-Min.
Zastřešující téma „
haldy
“ zahrnuje
informace o haldách a jejich sanaci,
jakož i poznatky o problémech
prosakující vody obsahující těžké kovy
a příležitostných požárech haldy.
V části „
Deformace a poklesy
“ je
uvedena modelace zdvihání podloží
(video PP1a), informace o vyrovnávání
povrchu terénu a o dálkovém
průzkumu Země, jakož i o základním
postupu sanace šachty. V každé části
je uveden lexikon s odbornými
termíny.
Výše uvedené video pro ilustraci
modelování zdvihání
, vytvořené
PP1a, ukazuje první výsledky důsledku
vzestupu hladiny důlní vody pro oblast
Lugau/Oelsnitz. Kromě modelu geolo-
gické struktury zahrnuje čtyři
nejdůležitější sloje, které byly
předmětem těžby. Ukazuje se, že
výsledky modelování lze kvalitativně
velmi dobře interpretovat a je možné

111
neben der geologischen Struktur die
vier wichtigsten Flöze, die Gegenstand
des Abbaus waren. Es wird veran-
schaulicht, dass die Ergebnisse der
Modellierung qualitativ sehr gut inter-
pretiert werden können und ein Ver-
gleich mit gemessenen Hebungen an
der Geländeoberkante möglich ist. Zu-
dem wird auf bekannte Unklarheiten
in der Datenlage, wie beispielsweise
die Abbaumächtigkeit und den Ver-
satzzustand eingegangen, um die Inte-
ressenten für die Aussagekraft der
dargestellten Ergebnisse zu sensibili-
sieren.
Der Inhalt der Informations-Boxen ist
frei zugänglich als PDF-Dokument auf
der Webseite
www.geomap.sach-
sen.de
, Reiter „Projektinhalte“ abruf-
bar.
jejich srovnání s naměřenými defor-
macemi na povrchu. Aby se zvýšila cit-
livost hodnoty zájmových informací
prezentovaných výsledků, jsou kromě
toho řešeny známé nejasnosti v
datech, jako je mocnost těžby a stav
zásypu dutiny.
Obsah informačních polí je volně
přístupný
v němčině
jako dokument
PDF na kartě „Projektinhalte“ na webu
www.geomap.sachsen.de
.
Fußnote / Poznámka pod čarou
1
https://www.blick.de/erzgebirge/bergbaumuseum-praesentiert-schauplatz-kohleboom-
artikel10941956
;
19.05.2021

112
6. Stillgelegte Bergwerke als regenerative Energiequelle
6. Vyřazené doly jako regenerativní zdroj energie
Autoren | Autoři:
Oppelt, L.
1
,
Pose, S.
1
,
Grab, T.
1
,
Fieback, T.
1
1
TU Bergakademie Freiberg, Professur für technische Thermodynamik
Lukas.Oppelt@ttd.tu-freiberg.de, Sebastian.Pose@ttd.tu-freiberg.de,
Thomas.Grab@ttd.tu-freiberg.de, Tobias.Fieback@ttd.tu-freiberg.de
Zusammenfassung
Die Nachsorge von stillgelegten Berg-
baugebieten kann einen enormen
Aufwand erfordern und verursacht
dadurch auch umfangreiche Kosten.
Doch es gibt eine Möglichkeit diese
Nachsorgemaßnahmen auch positiv
zu nutzen: als Energiequelle. Gruben-
wasser aus aktiven oder stillgelegten
Bergwerken kann zum Heizen und
Kühlen eingesetzt werden. Der Lehr-
stuhl für technische Thermodynamik
arbeitete bereits in mehreren interna-
tionalen Projekten (z.B. VODAMIN II)
an der Überwachung und Optimierung
von Wärmeübertragern, im Rahmen
des Projektes GeoMAP konnte auf die-
sem Wissen aufbauend ein Demonst-
rationsobjekt zur energetischen Gru-
benwassernutzung entwickelt wer-
den. Dieser Versuchsstand stellt eine
Grubenwassergeothermieanlage im
Labormaßstab dar und kann somit ge-
nutzt werden um z.B. auf Fachkonfe-
renzen Interessierten diese erneuer-
bare Energiequelle näherzubringen.
Shrnutí
Následná péče o nepoužívané těžební
oblasti může vyžadovat enormní úsilí,
a tedy i značné náklady. Existuje však
možnost, jak lze tato opatření
následné péče využít pozitivně: jako
zdroj energie. Důlní voda z aktivních
nebo nepoužívaných dolů může být
použita pro vytápění a chlazení.
Katedra technické termodynamiky
pracovala na monitorování a optimali-
zaci výměníků tepla již v několika me-
zinárodních projektech (např. VODA-
MIN II), v rámci projektu GeoMAP bylo
na základě těchto znalostí vyvinuto
demonstrační zařízení pro energetické
využití důlní vody. Toto zařízení před-
stavuje v laboratorním měřítku ge-
otermální systém důlní vody, a proto
je lze využít například na odborných
konferencích pro představení záje-
mcům o tento obnovitelný zdroj ener-
gie. S tímto demonstračním zařízením
lze navíc zkoušet inovativní konfigu-
race tepelného výměníku, jelikož se na
mnoha místech v současné době stále
vyskytuje problém, kdy se ve

113
Zusätzlich können mit diesem De-
monstrationsobjekt innovative Wär-
meübertragerkonfigurationen erprobt
werden, denn aktuell besteht an sehr
vielen Standorten noch das Problem,
dass sich durch im Grubenwasser mit-
geführte Frachten Ablagerungen im
Wärmeübertrager bilden. Dadurch
wird die nutzbare Wärmemenge er-
heblich reduziert. Erste erfolgreiche
Versuche an einem tschechischen
Standort zeigten, dass z.B. eine Silber-
Nano-Beschichtung erfolgsverspre-
chende Ergebnisse liefert.
Zusätzlich wurde im Rahmen des Pro-
jektes ein Zusatzzertifikat für Studie-
rende erarbeitet, welches durch drei
der weltweit größten Fachverbände
im Bereich Erneuerbare Energien und
Ressourcenmanagement unterstützt
wird.
výměníku tepla tvoří usazeniny v
důsledku rozpuštěných látek transpor-
tovaných důlní vodou. Tento fakt výz-
namně snižuje množství využitelného
tepla. První úspěšné testy na české lo-
kalitě ukázaly, že například stříbrný
nano povlak přináší slibné výsledky.
Kromě toho byl v rámci projektu vyp-
racován dodatečný certifikát pro stu-
denty, který je podporován třemi z
největších světových profesních
sdružení v oblasti obnovitelných ener-
gií a správy zdrojů.
6.1. Grubenwasser als Energiequelle
Europa war Jahrtausende lang durch
den Bergbau geprägt. Auch in der erz-
gebirgischen Grenzregion zwischen
Sachsen und Tschechien haben sich
viele Kommunen durch den Bergbau
entwickelt, unter anderem Freiberg.
Nun erfordert der Strukturwandel
Nachsorgemaßnahmen, wie zum Bei-
spiel die gezielte Ableitung der anfal-
lenden Grubenwässer, sowie Siche-
rungsmaßnahmen. Der Bergbau hat
weiterhin sichtbare Spuren hinterlas-
sen, beispielsweise das Absinken der
6.1. Důlní voda jako zdroj energie
Po tisíciletí byla Evropa formována
těžbou. Také v krušnohorském příhra-
ničním regionu mezi Saskem a Českou
republikou vzniklo díky těžbě mnoho
obcí, včetně obce Freiberg. Struk-
turální změna nyní vyžaduje následná
post-těžební opatření, jakými jsou
např. cílené čerpání důlních vod, jakož
i další bezpečnostní opatření. Těžba
po sobě zanechala viditelné stopy,
například zaplavení míst na povrchu v
důsledku těžby černého uhlí,
kupříkladu v bývalém okrese

114
Oberfläche durch den Abbau von
Steinkohle z.B. im ehemaligen Revier
Lugau/Oelsnitz. Eine vollständige, un-
kontrollierte Flutung des Bergwerks
würde hier unweigerlich zu Schäden
führen. Diese Problematik besteht
weltweit: in vielen ehemaligen Berg-
bauregionen muss nach der Stilllegung
von Revieren das Grubenwasser wei-
ter abgeführt werden, um eine Bewe-
gung oder Vernässung der Oberfläche,
sowie eine Kontaminierung des
Grundwassers zu verhindern.
Doch dieses Grubenwasser bietet
auch Chancen: es kann als erneuer-
bare Energiequelle genutzt werden.
Aufgrund des ganzjährig nahezu kon-
stanten Temperaturniveaus des Was-
sers und des Gesteins als riesige wär-
meübertragende Fläche eignet es sich
hervorragend zum Heizen und Kühlen
von Gebäuden. Insgesamt sind welt-
weit 42 Anlagen zur Beheizung von
z.B. Wohngebäuden, Schulen oder
Freizeiteinrichtungen in Betrieb. Diese
haben eine Gesamtleistung von
195 MW zum Heizen und 2,5 MW zum
Kühlen (Oppelt et al. 2021). Einen
Überblick über die aktiven, stillgeleg-
ten und geplanten Anlagen liefert
Grab et al. (2018) sowie Oppelt et al.
(2021).
Um das Grubenwasser energetisch
nutzen zu können, muss dem Wasser
Wärme entzogen (Heizen), bzw. zuge-
Lugau/Oelsnitz. Úplné a nekontrolo-
vané zaplavení dolu by zde ne-
vyhnutelně vedlo ke značným škodám.
Tento problém se vyskytuje všude ve
světě: v mnoha bývalých těžebních ob-
lastech musí být po uzavření těžebních
oblastí voda z dolu čerpána, aby se
zabránilo pohybu nebo zamokření
povrchu a kontaminaci podzemních
vod.
Avšak tato důlní voda nabízí také
možnosti využití: lze ji použít jako
obnovitelný zdroj energie. Na základě
celoroční, téměř konstantní teplotní
úrovně vody a hornin, které předsta-
vují obrovskou plochou pro přenos te-
pla, je důlní voda ideální pro vytápění
a chlazení budov. Po celém světě je v
provozu celkem 42 systémů sloužících
k vytápění např. obytných budov, škol
nebo zařízení pro volný čas. Dohro-
mady mají celkový výkon 195 MW pro
vytápění a 2,5 MW pro chlazení (Op-
pelt 2021). Přehled aktivních, vyřa-
zených z provozu a plánovaných
elektráren uvádí Grab et al. (2018) a
také Oppelt et al. (2021).
Aby bylo možné energeticky využívat
důlní vodu, musí být teplo z vody
odebíráno (topení) nebo přidáváno
(chlazení). Princip nejčastěji používaný
k výrobě energie z důlní vody je
uveden na obrázku 6-1.

image
115
führt (Kühlen) werden. Das am häu-
figsten eingesetzte Prinzip zur Ener-
giegewinnung aus Grubenwasser ist in
Abbildung 6-1 dargestellt.
Abbildung 6-1:
Schematische Darstellung des grundlegenden Prinzips zur energetischen Gruben-
wassernutzung sowie mögliche Entnahme-, Einleitungsstellen und potenzielle Nutzer (nach Op-
pelt 2020a).
Obrázek 6-1:
Schematické znázornění základního principu energetického využití důlní vody, jakož
i možných míst odběru a vypouštění a potenciálních uživatelů (podle Oppelta 2020a). Překlad z
textu: (1) Potenciální uživatelé; Průmysl, obytné budovy, muzea, budovy dolů, nemocnice, kryté
bazény, skleníky, zemědělství, chov ryb; (2) Výměník tepla; (3) mezi-obvod; (4)Čerpadlo důlní
vody; (5) Místa k odčerpávání za účelem ochrany podzemních vod a povrchů, nevyhnutelně
odčerpávaná voda, tunely pro uvolňování vody, stoupající hluboké vody, vodou naplněné doly,
hluboce zaplavená důlní díla; (6) Vypouštěcí body pro povrchovou vodu, tunely pro vypouštění
vody, výkopy naplněné vodou, hluboce zaplavené jámy, které neodvádějí vodu přímo na povrch.

116
Beim Heizen wird das Grubenwasser
zunächst z.B. aus einem Entwässe-
rungsstollen entnommen und zu ei-
nem Wärmeübertrager geführt. Dort
wird das Grubenwasser abgekühlt, in
dem die Wärme an eine Flüssigkeit
(z.B. Wasser-Glycol-Gemisch) im Zwi-
schenkreislauf abgeben wird. Das nun
abgekühlte Grubenwasser wird z.B.
zurück in den Entwässerungsstollen o-
der in ein Oberflächengewässer abge-
führt.
An den meisten Standorten hat das
Grubenwasser eine Temperatur zwi-
schen 15 und 30 °C, dies reicht nicht
aus um es direkt zum Heizen zu ver-
wenden. Die Wärme wird deshalb
über den Zwischenkreislauf zu einer
Wärmepumpe geführt. Diese erhöht
unter Nutzung von einer vergleichs-
weise geringen Menge an elektrischer
Energie (elektrische Wärmepumpe) o-
der Gas (Gaswärmepumpe) das Tem-
peraturniveau, um eine Beheizung
von z.B. Wohnhäusern, Schulen oder
auch Gewächshäusern zu ermögli-
chen. Der Vorteil von Wärmepumpen
ist deren hohe Effizienz. So kann bei
einer elektrischen Wärmepumpe mit
einer Leistungszahl (COP) von 5 aus
10kW Strom 50 kW Wärme bereitge-
stellt und genutzt werden. Diese Diffe-
renz wird durch das bereits vorhan-
dene Wärmepotential des Gruben-
wassers zur Verfügung gestellt.
Při zahřívání se důlní voda nejprve
odebírá například z drenážního tunelu
a přivádí se do výměníku tepla. Tam se
důlní voda zchladí, přičemž se teplo
přenáší na kapalinu (např. směs vody
a glykolu) v meziobvodu. V tuto chvíli
se například ochlazená důlní voda vy-
pouští zpět do drenážního tunelu
nebo do povrchové vody.
Na většině míst má důlní voda teplotu
mezi 15 a 30° C, což nestačí k přímému
použití pro vytápění. Teplo je proto
přiváděno do tepelného čerpadla přes
meziobvod. Toto zvyšuje úroveň
teploty použitím poměrně malého
množství elektrické energie (elektrické
tepelné čerpadlo) nebo plynu (ply-
nové tepelné čerpadlo) tak, aby bylo
možné vytápět např. obytné budovy,
školy nebo dokonce skleníky. Výhodou
tepelných čerpadel je jejich vysoká
účinnost. S elektrickým tepelným čer-
padlem s výkonovým koeficientem
(COP) 5 lze zajistit a využít 50 kW tepla
z 10 kW elektřiny. Tento rozdíl je dán
již existujícím tepelným potenciálem
důlní vody.
V případě využití k chlazení je teplo
odváděno do budovy určené k chla-
zení, kde dojde ke snížení teploty.
Toto extrahované teplo se odvádí me-
ziobvodem a poté se předává ve
výměníku tepla do důlní vody, která se
ohřívá v závislosti na množství
přivedeného tepla.

117
Bei der Kühlanwendung, wird dem zu
kühlenden Gebäude Wärme abge-
führt um die Temperatur dort zu sen-
ken. Diese entzogene Wärme wird
über den Zwischenkreislauf transpor-
tiert und dann im Wärmeübertrager
an das Grubenwasser abgegeben, wel-
ches sich dadurch in Abhängigkeit der
eingebrachten Wärmemenge er-
wärmt.
Ein zentrales Problem bei der energe-
tischen Nutzung von Grubenwasser –
sowohl beim Heizen als auch beim
Kühlen – besteht darin, dass die Gru-
benwässer Frachten wie Bakterien,
Partikel oder gelöste Stoffe mitführen.
Diese Frachten können dafür sorgen,
dass sich auf technischen Bauteilen
Ablagerungen bilden, welche als
Fou-
ling
bezeichnet werden. Um eine Ver-
schmutzung in der Wärmepumpe zu
verhindern, wird meist der oben be-
schriebene Zwischenkreislauf einge-
setzt, die Ablagerungen bilden sich
dann im Wärmeübertrager aus. Diese
sind dabei stark standortabhängig und
unterliegen verschieden Einflussbe-
dingungen z.B. dem Volumenstrom,
der Wasserchemie und der Tempera-
turdifferenz um die das Grubenwasser
abgekühlt (Heizbetrieb), bzw. er-
wärmt (Kühlbetrieb) wird. Dabei kön-
nen z.B. durch die Temperaturände-
rungen Löslichkeitsgrenzen unter- o-
der überschritten werden. Weiterhin
hat die Zuführung von Sauerstoff aus
Ústředním problémem energetického
využití důlní vody jak pro vytápění, tak
pro chlazení, je skutečnost, že důlní
voda je zatížena bakteriemi, částicemi
nebo rozpuštěnými látkami. Tyto
zátěže mohou na technických
součástech způsobit tvorbu usazenin,
které se označují jako znečištění. Aby
se zabránilo znečištění tepelného čer-
padla, používá se obvykle výše pop-
saný meziobvod; usazeniny se poté
tvoří ve výměníku tepla. Tyto jsou
přitom vysoce závislé na místě, kde se
nacházejí a jsou ovlivněny různými po-
dmínkami,
např.
objemovým
průtokem, chemií vody a teplotním ro-
zdílem, kterým se důlní voda chladí
(režim vytápění) nebo ohřívá (režim
chlazení). Například změny teploty
mohou vést k tomu, že meze rozpust-
nosti mohou klesnout nebo být
překročeny. Dále má zásadní vliv na
tvorbu usazenin přívod kyslíku.
Zjednodušená struktura deskového
výměníku tepla, tak jak je většinou
používán v geotermální energii
důlních vod (Grab 2018), je uvedena
na obrázku Obrázek 6-2. Mezerami
mezi deskami vždy střídavě protéká
teplo emitující tekutina (v případě
ohřívání důlní vody) a tekutina absor-
bující teplo (v případě ohřívání teku-
tiny v meziobvodu).

image
118
der Luft großen Einfluss auf die Bil-
dung von Ablagerungen.
Der vereinfachte Aufbau eines Plat-
tenwärmeübertragers, wie er bei Gru-
benwassergeothermie meist verwen-
det wird (Grab 2018), ist in Abbildung
6-2 gezeigt. Die Spalten zwischen den
Platten werden immer abwechselnd
von dem wärmeabgebenden Fluid
(beim Heizfall das Grubenwasser) und
wärmeaufnehmenden Fluid (beim
Heizfall das Fluid im Zwischenkreis-
lauf) durchströmt.
Abbildung 6-2:
Schematischer Aufbau und Funktionsprinzips eines Plattenwärmeübertragers
beim Heizen sowie Gegenüberstellung einer unbenutzten (a), verschmutzten (b) und gereinigten
(c) Wärmeübertragerplatte (nach Wunderlich 2019).
Obrázek 6-2:
Schematická struktura a funkční princip deskového výměníku tepla pro vytápění a
srovnání nepoužitého (a), znečištěného (b) a vyčištěného (c) desky výměníku tepla (podle Wun-
derlicha 2019).
Das wärmere Fluid gibt durch die Wär-
meübertragerplatte die Wärme an das
kühlere Fluid ab. Durch die Hinzu-
nahme von weiteren Platten wird die
Übertragungsfläche vergrößert, wo-
Teplejší tekutina přenáší teplo na chla-
dnější tekutinu přes desku tepelného
výměníku. Přidáním dalších desek se
přenosová oblast zvětší, což znamená,
že lze přenášet více tepla. Tyto

119
durch mehr Wärme übertragen wer-
den kann. Einen Vorteil für die Gru-
benwassernutzung bieten diese Wär-
meübertrager im Wesentlichen
dadurch, dass sie vergleichsweise
platzsparend unter Tage installiert
werden können und sie meist demon-
tierbar sind um die Platten zu reinigen.
Wozu die Ablagerungen führen, ist
ebenfalls in Abbildung 6-2 zu erken-
nen. Der Vergleich der neuen, unbe-
nutzten Platte (a) und der verschmutz-
ten Platte (b) zeigt deutliche Unter-
schiede. Es bildet sich ein Biofilm so-
wie feste Ablagerungen aus. Diese
Verschmutzungen reduzieren die
übertragene Wärmemenge und sor-
gen für einen höheren Druckverlust.
Die Dicke der Biofilme kann dabei bis
1000 µm betragen (Nandakumar &
Yano 2003). Bereits ein Biofilm von
250 µm reduziert die übertragene
Wärmemenge um ca. 50 % (Goodman
1987). Bei einer einzelnen Anlage
mittlerer Größe kann das jährliche
Verluste von 250.000 € bedeuten.
Wie in Abbildung 6-2 (c) zu erkennen
führt auch eine Reinigung der Platten
meist nicht dazu, dass der Ursprungs-
zustand wieder erreicht wird. Aus die-
sem Grund gilt es Maßnahmen zu ent-
wickeln, die das
Fouling
möglichst ver-
meiden oder zumindest die Reinigung
deutlich erleichtern und die Intervalle
zwischen notwendigen Reinigungen
erheblich vergrößern.
výměníky tepla nabízejí výhodu pro
použití důlní vody zejména tak, že
mohou být instalovány poměrně
prostorově úsporným způsobem v po-
dzemí a obvykle je lze za účelem
čištění desek demontovat. K čemu na-
vrstvení vede, ukazuje také Obrázek 6-
2. Porovnání nové nepoužité desky (a)
a znečistěné desky (b) ukazuje jasné
rozdíly. Vytvoří se biofilm a pevné usa-
zeniny. Toto znečištění snižuje
množství přenášeného tepla a vede k
vyšší tlakové ztrátě. Tloušťka biofilmu
může být až 1 000 µm (Nandakumar &
Yano 2003). Biofilm o velikosti 250 µm
snižuje množství přenášeného tepla již
přibližně o 50 % (Goodman 1987). Pro
jeden středně velký systém to může
znamenat roční ztrátu ve výši 250 000
€.
Jak je vidět v na obrázku Obrázek 6-2
(c), čištění desek obvykle nevede k
obnovení jejich původního stavu. Z
tohoto důvodu je důležité zavést
taková opatření, která co nejvíce
zabrání znečištění nebo alespoň
výrazně usnadní čištění a výrazně zvýší
intervaly mezi nezbytnými čistícími
úkony.

120
6.2. Ziele und Problemstellungen in
GeoMAP
Ein wichtiger Teil dieses Projekts ist
die Zusammenarbeit der einzelnen
Projektpartner und der Aufbau eines
Netzwerkes, um die Herausforderun-
gen in den Bergbaufolgelandschaften
langfristig erfolgreich zu gestalten.
Deshalb wurde durch den Lehrstuhl
für technische Thermodynamik eine
Fachkonferenz sowie ein Workshop
mit Exkursion veranstaltet (Kapitel 8).
Zudem wurde ein Zusatzzertifikat „In-
genieur/-in für erneuerbare Energien
und Ressourcenmanagement“ für Stu-
dierende erarbeitet, dass die Ausbil-
dung von Ingenieurinnen und Ingeni-
euren im Bereich der erneuerbaren
Energien und des Ressourcenmanage-
ments noch stärker sichtbar macht.
Studierende die alle notwendigen ho-
hen Anforderungen erfüllen, sollen so-
mit besonders ausgezeichnet werden,
bereits während des Studiums Wirt-
schaftskontakte knüpfen und so einen
schnelleren Einstieg in die Wirtschaft
erreichen.
Ein weiteres zentrales Ziel war die Ent-
wicklung eines Demonstrationsgerä-
tes für die energetische Grubenwas-
sernutzung. Dieses sollte die wesentli-
chen Bestandteile einer Anlage, wie
sie oben beschrieben wird, beinhal-
ten, also z.B. Wärmeübertrager und
6.2. Cíle a problémy v GeoMAP
Důležitou součástí projektu je spolup-
ráce jednotlivých partnerů projektu a
vytvoření
sítě
za
účelem
dlouhodobého úspěšného formování
výzev v post-těžební krajině. Proto
byla katedrou technické termody-
namiky uspořádána odborná konfer-
ence a workshop s exkurzí (kapitola 8).
Kromě toho byl pro studenty vyvinut
certifikát „Inženýr obnovitelných en-
ergií a správy zdrojů“, který ještě více
zdůrazňuje školení techniků v oblasti
obnovitelných energií a správy zdrojů.
Studenti, kteří splňují všechny
potřebné vysoké požadavky, by proto
měli obdržet zvláštní ocenění, v
průběhu studia navázat obchodní kon-
takty a dosáhnout tak rychlejšího
vstupu do podnikání.
Dalším ústředním cílem byl vývoj
demonstračního zařízení pro ener-
getické využití důlní vody. To by mělo
zahrnovat základní součásti systému,
jak je popsáno výše, např. výměník
tepla a tepelné čerpadlo. Pomocí
tohoto geotermálního systému důlní
vody v laboratorním měřítku lze poté
na konferencích a jiných akcích
přiblížit zúčastněným zdroj regenera-
tivní energie geotermální energie
důlních vod. Vzhledem k plné
funkčnosti tohoto zařízení je lze také
použít k provádění studií ke snížení
znečištění. Demonstrační zařízení je

121
Wärmepumpe. Anhand dieser Gru-
benwassergeothermieanlage im La-
bormaßstab kann dann auf Konferen-
zen und sonstigen Veranstaltungen In-
teressierten die regenerative Energie-
quelle Grubenwassergeothermie nä-
hergebracht werden. Da dieses Gerät
vollumfänglich funktionsfähig ist, kön-
nen damit auch Untersuchungen zur
Reduktion von
Fouling
durchgeführt
werden. Das Demonstrationsgerät ist
so kompakt und mobil, dass an realen
Bergwerksstandorten Versuche mit
unterschiedlichen Wärmeübertrager-
konfigurationen durchgeführt werden
können. Die Idee ist dabei unter-
schiedliche Materialien und Beschich-
tungen für die Wärmeübertragerplat-
ten zu testen, die eine Anti-
Fouling
-
Wirkung haben könnten. Da Gruben-
wasser stark standortabhängig ist und
nicht im Labor hergestellt werden
kann, sind zwangsläufig Vor-Ort-Un-
tersuchungen im Bergwerk notwen-
dig.
kompaktní a mobilní, takže experi-
menty s různými konfiguracemi
výměníku tepla lze provádět na
skutečných těžebních místech. Cílem
je otestovat různé materiály a povlaky
desek výměníku tepla, které by mohly
fungovat proti zanášení. Jelikož je
důlní voda vysoce závislá na místě
vzniku a nelze ji vyrábět v laboratoři, je
nevyhnutelně nutné provádět experi-
menty a důlní výzkumy na místě.
6.3. Ergebnisse
Um die oben beschrieben Ziele bei der
Konstruktion des Demonstrationsob-
jektes zu erreichen, bestanden die fol-
genden Anforderungen:
Kompaktheit, Mobilität und Ro-
bustheit für den Einsatz im Berg-
werk
Untersuchung von Heiz- und Kühl-
anwendung
6.3. Výsledky
Aby bylo možné dosáhnout výše pop-
saných cílů při konstrukci demonst-
račního objektu, existovaly následující
požadavky:
Kompaktnost, mobilita a robust-
nost pro použití v dole
Výzkum aplikací pro vytápění a
chlazení

122
Leichte Demontage der Wärme-
übertrager, um Ablagerungen zu
untersuchen
Das Ergebnis ist der in Abbildung 6-3
dargestellte Wärmepumpenversuchs-
stand. Die notwendige Kompaktheit
wurde mit den Abmaßen 0,75 x 1 x
1,45 m erreicht. Eine Besonderheit der
Demonstrationsanlage ist, dass gleich-
zeitig der Heiz- und Kühlbetrieb unter-
sucht werden kann. Dafür wird der
Grubenwasserstrom
V
̇
GW
aufgeteilt:
ein Teil (
V
̇
H
) wird zum Heizen verwen-
det, der andere Teil zum Kühlen (
V
̇
K
)
(siehe Fließschema in Abbildung 6-4).
V
̇
H
wird im Wärmeübertrager Wärme
entzogen, um diese zum Heizen zu
verwenden. Das Fluid im Zwischen-
kreislauf „Heizen“ wird anschließend
in der Wärmepumpe, wie bei realen
Anlagen, auf ein höheres Tempera-
turniveau gebracht. Diese Heizwärme
kann in der Demonstrationsanlage
nicht wie bei einem Wohnhaus zum
Heizen der Räume verwendet werden.
Snadná demontáž výměníku tepla
pro kontrolu usazenin
Výsledkem je testovací stanice te-
pelného čerpadla uvedená na obrázku
6-3. Potřebné kompaktnosti bylo dos-
aženo s rozměry 0,75 x 1 x 1,45 m.
Zvláštností demonstračního systému
je, že lze současně kontrolovat provoz
vytápění i chlazení. Za tímto účelem je
tok důlní vody
V
̇
GW
rozdělen: jeden díl
(
V
̇
H
) se používá k vytápění, druhý díl k
chlazení (
V
̇
K
) viz vývojový diagram
(Obrázek 6-4).
V
̇
H
teplo se odebírá ve
výměníku tepla, aby se využilo k
vytápění. Tekutina v „topném“ mezio-
bvodu je poté v tepelném čerpadle
přivedena na vyšší teplotní úroveň,
jako ve skutečných systémech. Toto
topení nelze v demonstračním sys-
tému použít k vytápění místností jako
v obytném domě.

image
123
Abbildung 6-3:
Demonstrationsobjekt "Energetische Grubenwassernutzung", Foto (links) und 3-
D-Modell (rechts). Foto: TU Bergakademie Freiberg, Professur für technische Thermodynamik.
Obrázek 6-3:
Demonstrační objekt "Energetické využití důlní vody“, fotografie (vlevo) a 3-D-model
(vpravo). Foto: TU Báňská akademie Freiberg, profesura technické termodynamiky.
Deshalb wird die Wärme nun über den
Wärmeübertrager „Kühlen“ an den
Grubenwasserstrom
V
̇
K
abgegeben.
Dies ermöglicht gleichzeitig die Unter-
suchung der Betriebsweise Kühlen.
Der dann erwärmte Grubenwasser-
strom
V
̇
K
wird am Schluss mit dem
durch das Heizen abgekühlten
V
̇
H
ver-
mischt und wieder an die Umgebung
abgeführt.
Proto se nyní teplo přenáší do proudu
důlní vody
V
̇
K
prostřednictvím „chla-
dicího“ výměníku tepla. To umožňuje
zároveň zkoumat provoz chlazení.
Poté je ohřátý proud důlní vody
V
̇
K
na-
konec smíchán s proudem ochla-
zeným ohřevem
V
̇
H
a znovu vy-
pouštěn do okolí.

image
124
Abbildung 6-4:
Fließschema des Demonstrationsobjektes "Energetische Grubenwassernutzung".
Obrázek 6-4:
Vývojový diagram demonstračního objektu „Energetické využití důlní vody“.
Durch dieses gleichzeitige Heizen und
Kühlen können nicht nur beide Be-
triebszustände untersucht werden,
sondern das Grubenwasser erreicht
nach der Demonstrationsanlage wie-
der nahezu die Ausgangstemperatur.
Für die Auswahl des Standortes für
eine erste Demonstration und Unter-
suchungen zum
Fouling
wurde auf die
Ergebnisse aus dem Projekt VODAMIN
II zurückgegriffen. Bei der Pumpsta-
tion MR1 in der nordböhmischen Ge-
meinde Mariánské Radčice besteht
ein sehr großes energetisches Poten-
zial. Dort muss dauerhaft ein Volu-
menstrom von etwa 100 m³/h mit ei-
nem Temperaturniveau von 25 bis
29 °C abgepumpt werden. Eine ener-
getische Nutzung, bei der das Gruben-
wasser auf 17 °C abgekühlt wird,
würde eine theoretische Heizleistung
Díky tomuto současnému procesu
ohřevu a chlazení lze nejenom zkou-
mat oba provozní stavy, navíc důlní
voda po demonstračním procesu
dosáhne opět téměř své výchozí
teploty.
Výsledky projektu VODAMIN II byly
použity k výběru místa pro počáteční
demonstraci a průzkum znečištění.
Čerpací stanice MR1 v severočeské
obci Mariánské Radčice má velmi ve-
lký energetický potenciál. Je zde trvale
odčerpávána důlní voda o objemovém
průtoku kolem 100 m³ / h při teplotě
25 až 29 ° C. Energetické využití, při
kterém je důlní voda ochlazena na 17
° C, by znamenalo teoretický topný
výkon 1,3 MW a roční množství tepla
11,1 GWh. S tímto množstvím tepla lze
např. ohřát plochu skleníku s rajčaty o
rozloze 31 ha (Oppelt et al. 2020b). U

image
image
125
von 1,3 MW und eine jährliche Heiz-
wärmemenge von 11,1 GWh bedeu-
ten. Mit dieser Heizwärmemenge
könnte z.B. eine Gewächshausfläche
mit Tomaten von 31 ha beheizt wer-
den (Oppelt et al. 2020b). An dieser
Pumpstation ist auch ein Anschluss
der Demonstrationsanlage übertage
realisierbar, was die Durchführung er-
leichtert. Aus dem verfügbaren Volu-
menstrom an der Pumpstation
(100 m³/h) werden für das Demonst-
rationsobjekt rund 25 l/min entnom-
men und anschließend wieder zuge-
führt. Die dabei anliegenden Wasser-
parameter sind in Abbildung 6-5 ge-
zeigt. Wie bereits erwähnt, liegt die
Grubenwassertemperatur stets über
25 °C, der pH-Wert liegt im neutralen
Bereich. Zudem ist eine vergleichs-
weise hohe Konzentration von Eisen
zu erkennen.
této čerpací stanice lze demonstrační
systém připojit i na povrchu, což usna-
dňuje implementaci. Z dostupného
objemového průtoku v čerpací stanici
(100 m³ / h) bylo pro demonstrační
zařízení odebráno a poté přivedeno
nazpět asi 25 l / min. Příslušné para-
metry vody jsou zobrazeny na obrázku