Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von Feinstmaterial auf den Grund und die Böschungen des Nasstagebaus

Abstract

 Das von einem Schwimmbagger 1 mit Schwimmgreifer 2 geförderte Sand- und Kiesmaterial wird einer Aufbereitungsanlage 3 zugeführt. Die hierbei anfallenden mineralischen Feinststoffe werden über eine schwimmend verlegte Rohrleitung 4 und ein daran angeordnetes schwenkbares Rohr 11 einem Unterwasserdiffusor 5 zugeführt, der das Material zur Abdichtung auf dem Seeboden 12 bzw. der Böschung 13 aufbringt. Der Diffusor 5 ist an einer Schwimmstation 6 angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Feinstmaterial auf den Grund und die Böschungen des Naßtagebaus, bei welchem das Feinstmaterial gemeinsam mit dem gewonnenen Sand-und Kiesmaterial zu einer Aufbereitungsanlage gebracht wird, dort vom verwertbaren Material getrennt wird und dann auf den Grund und die Böschungen der Entnahmestelle des Naßtagebaus aufgebracht wird.

[0002] Bevor eine derartige Tiefenbaggerung und Seeabdichtung in Angriff genommen wird, ist es unabdingbar, über die Entnahmestelle ein landschaftsökologisches Gutachten zu erstellen, das folgende Bereiche beinhalten soll: Eine Bestandsaufnahmee in bezug auf die Vegetation und Landnutzung, die Tierwelt, die Schutzgebiete/Schongebiete nach Naturschutz und Wasserrecht, Planungsvorhaben und öffentliche Interessen. Weiterhin sind zur Beurteilung des Rohstoffvorkommens entsprechend qualifizierte Bohrungen durchzuführen. Die Ergebnisse der Bohrungen sind zu bewerten. Für die Seeabdichtung wichtig ist insbesodnere die Ermittlung von Menge und Zusammensetzung der Feinstanteile des Untergrundes. Aufgrund der Beurteilung der anfallenden Feinststoffe ist ein bodenmechanisches Gutachten zu erstellen, das insbesondere die Mindestdicke der Dichtungsschicht bei dem angetroffenen Durchlässigkeitsbeiwert des Dichtungsmaterials vorschreibt. Begleitend zum bodenmechanischen Gutachten ist ein Gutachten über die möglichen bzw. erforderlichen Neigungen der Böschungen zu erstellen, um deren Standsicherheit zu gewährleisten. Ableitend von den Ergebnissen einer landschaftsökologischen Wertung ist eine Aussage darüber zu treffen, inwieweit die Durchströmung bzw. Erneuerung des Wassers im abgedichteten Bereich des Sees gewährleistet wird. Hierbei sind insbesondere die Erfahrungen der zuständigen wasserwirtschaftlichen Dienststellen einschließlich der Landesämter für Umwelt zu beachten.

[0003] Weiterhin gilt, die durch die Sand- und Kiesentnahme entstandenen Baggerseen weitestgehend als Feuchtbiotope zu entwickeln. Für die Biotope sind jeweils entsprechend gestaltete Flachwasserzonen auszubilden. Sie liegen im Bereich der Durchströmung des Sees in der Regel oberhalb der Seeabdichtung im oberen Grundwassereinleiter.

[0004] Sand- und Kiesabbau unter Wasser wird wie folgt betrieben. Die Deckschichten im Mutterboden und das Abraummaterial werden gemäß dem Planfeststellungsverfahren entfernt und wieder verwendet. Für große Tiefen werden Schwimmgreifer und Druckluftbagger eingesetzt und für geringere Tiefen Eimerkettenbagger, Saugbagger und Schrapper.

[0005] Das gewonnene Sand- und Kiesmaterial wird über Förderbänder, über Pipeline-Transport oder Schiffstransport zu einer an Land stehenden Aufbereitungsanlage gebracht. Diese Anlage bereitet Sand und Kies gemäß den gültigen DIN-Vorschriften zu Betonzuschlagstoffen, Straßenbaustoffen und dergleichen auf. Die Aufbereitung erfolgt in der Regel mit Wasser. Nicht verwertbares Material, meistens Feinststoffe wie Schluff, Feinstsand unter 100µ werden wieder ins Abbaugebiet zurückgeführt. Die Kiesaufbereitungsanlagen sind vielfach auch unmittelbar direkt auf den Baggerschiffen angeordnet. Die Feinst- und Schlämmstoffe werden daher, nämlich aus dem Bereich der Aufbereitungsanlage, wieder in den Baggersee zurückgebracht. Dieses Einbringen der Feinststoffe geschieht unkontrolliert.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der das Aufbringen des Feinstkorns unter Wasser kontrollierbar ist, um Grund und Böschung des Naßtagebaus abzudichten und damit das Grundwassersystem vom Wasser des ihn umgebenden Grundwasserleiters zu trennen.

[0007] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ausgeschiedener Feinststoff vollständig erfaßt, über eine flexible Förderleitung zu einer genau bestimmten Stelle von Grund und/oder Böschung des Naßtagebaus, die regelmäßig verlegt wird, gepumpt und dort über einen Austrag in bestimmter Menge aufgebracht wird.

[0008] Ein vorteilhafter Verfahrensschritt sieht vor, daß die schlämmbaren Stoffe zu einem Unterwasserdiffusor gepumpt und von diesem aufgetragen werden.

[0009] Ein weiterer Verfahrensschritt sieht vor, daß am Land zwischengelagertes Feinstmaterial oder Abraum unter Zugabe von Wasser dem Diffusor-System zugepumpt wird.

[0010] Eine vorteilhafte Vorrichtung zum Aufbringen von Feinstmaterial auf Grund und/oder Böschung von Naßtagebau nach dem Verfahren, bestehend aus einem Gewinnungsgerät, einer Aufbereitungsanlage für das Sand- und Kiesgemisch mit einer Einrichtung zum Aussondern des Wasser-Feinststoffgemisches, besteht darin, daß die Einrichtung zum Aussondern des Wasser-Feinststoffgemisches über eine Pumpe und eine Rohrleitung mit wenigstens einem Unterwasserdiffusor verbunden ist, der an einer Schwimmstation befestigt ist und, um den Feinststoff direkt am Grund und/oder der Böschung auszutragen, mit seiner Öffnung auf den Grund bzw. die Böschung gerichtet am Grund bzw. der Böschung angeordnet ist.

[0011] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß an dem Schwimmkörper der Schwimmstation die schwimmende Rohrleitung und der Diffusor verankert sind, wobei die Rohrleitung an einem schwenkbaren Auslegersystem mit Hubzug angeordnet ist.

[0012] Es ist vorteilhaft, daß der Diffusor an einem schwenkbaren Rohr des Auslegersystems angeflanscht ist.

[0013] Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Feinststoffe in einem Becken sammelbar sind, das mittels einer teils an Land und teils schwimmend verlegten Leitung mit dem Diffusor verbunden ist.

[0014] Weiterhin ist es vorteilhaft, daß ein Diffusor über Leitungen mit dem Becken und der schwimmenden Aufbereitungsanlage gleichzeitig verbunden ist.

[0015] Es ist vorteilhaft, daß an die Aufbereitungsanlage ein zweiter Diffusor angeschlossen ist.

[0016] Es wird schließlich vorgeschlagen, daß der Diffusor anschließend an seinen konischen Teil tellerartig ausgebildet ist, wobei seitlich oberhalb einer Abriebplatte Lufteinlaß- und Luftablaßführungen vorgesehen sind.

[0017] Die Erfindung bringt den wesentlichen Vorteil, daß über eine kontrollierte Abdichtung neue Rohstoffreserven, ohne den Schutz des Grundwassers zu gefährden, erschlossen werden. Ganz im Gegenteil, der Schutz des Grundwassers wird gegenüber den herkömmlichen Abbaumethoden wesentlich erhöht und der Verbrauch von Baggerfläche minimiert. Mit kleineren und tieferen Wasserflächen ist auch das oft angesprochene Problem der Gewässerverdunstung auf ein Minimum begrenzt.

[0018] Außerdem wird erreicht, daß der Trinkwassergewinnung vorenthaltene Grundwasserhorizonte sich vor Verunreinigung schützen lassen, in dem die Sand- und Kiesentnahmestellen abgedichtet werden.

[0019] Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0020] Es zeigen,

Fig. 1

eine Ansicht eines Kiesabbauplanes,

Fig. 2

einen hydrogeologischen Schnitt einer Kiesabbaustelle,

Fig. 3

einen Schwimmgreifer mit einer Vorrichtung zum Abdichten des Bodens eines Baggersees,

Fig. 4

eine derartige Vorrichtung mit Pumpe und an Land angeordneten Sammelbecken für die Feinststoffe und Anschluß abgelagerter Feinststoffe,

Fig. 5

eine Draufsicht auf einen derartigen Baggersee mit zwei Vorrichtungen zum Abdichten des Bodens bzw. der Böschung,

Fig. 6

eine Ansicht des Baggersees beim Abdichten der Böschung,

Fig. 7

die Vorrichtung zum Adichten des Bodens in vergrößerter Ansicht und

Fig. 8

einen zum Abdichten verwendbaren Diffusor.

[0021] Die Figur 1 zeigt die Draufsicht auf einen Baggersee gemäß einem Abbauplan, wobei der Baggersee in fünf Abbauabschnitte I bis V eingeteilt ist. Nachdem der Abbauabschnitt I ausgebaggert ist, wird er nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgedichtet. In der Zeichnung ist der Schwimmbagger 1 mit Aufbereitungsanlage 3 dargestellt, der über Förderbänder 27 mit dem Land verbunden ist. An Land ist weiterhin eine Aufbereitungsanlage 3' vorgesehen, der eine Deponie 31 zugeordnet ist, wo Abraum und Feinststoffe gesammelt werden. Neben dieser Anlage 3' ist weiterhin ein Sammelbehälter oder Becken 14 vorgesehen, an das eine weitere schwimmende Leitung 4 zu einem weiteren Diffusor 16 angeschlossen ist. über dieses Becken 14 mit Pumpe 32 werden die Feinststeile zu dem Diffusor 16 gepumpt.

[0022] Die Fig. 2 zeigt den hyddrogeologischen Schnitt einer derartigen Kiesabbaustelle und den dort entstandenen See 24. Der Seeboden 12 bzw. die Böschungen 13 sind als Abdichtauftrag mit einer Schicht aus Feinststoffen 19 versehen. In dieser Darstellung sind die einzelnen Tonschichten gut erkennbar und schraffiert dargestellt, wobei durch das Ausbaggern noch einzelne Tonlinsen 26 verbleiben.

[0023] Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird mittels eines Schwimmbaggers 1 mit einem auf den Boden abgesenkten Greifer 2 Sand- und Kiesmaterial gefördert. Dieses Material wird in einer auf dem Bagger 1 angeordneten Aufbereitungsanlage 3 gemäß den DIN-Vorschriften aufbereitet. Die hierbei entstehenden Feinststoffe werden über eine schwimmende Rohrleitung 4 zu einem Unterwasserdiffusor 5 gepumpt, der auf einer Schwimmstation 6 angeordnet ist. Die Schwimmstation 6 besitzt einen Schwimmkörper 7, auf dem ein schwenkbares Auslegersystem 8,9 angeordnet ist. Das Auslegersystem 8,9 ist weiterhin mit einem Hubzug 10 versehen. Weiterhin ist die schwimmende Rohrleitung 4 auf dem Schwimmkörper 7 verankert, wobei ein schwenkbares Rohr 11 anschließt, das mit dem Diffusor 5 verbunden ist. Der Diffusor 5 hat hierbei die Aufgabe, das von den Pumpen kommende Feinstmaterial auf dem Seeboden 12, ohne nennenswerte Trübung des Wassers zu verursachen, zu verteilen, indem die Fließgeschwindigkeit vermindert und das Material eingedickt wird. Weiterhin ist die Ausführung des Diffusors 5 so zu wählen, daß sich die Feinstschlämme konzentriert und entspannt auf dem Seeboden 12 der Böschung 13 absetzen. Der Auftrag der Schichtstärke kann automatisch gesteuert und überwacht werden.

[0024] Das ganze Unterwasserdiffusorsystem kann über Ankerwinden nach Erreichen der notwendigen Schichtstärke versetzt werden. Auch dieser Vorgang kann automatisiert werden.

[0025] Nachdem die Schichtstärke der Abdichtung festgelegt ist, ist mit einem entsprechenden Abbaufortschritt (Fig. 1) das Dichtmaterial einzubringen, zuerst wird mit einem Gewinnungsgerät eine Endtiefe geschaffen, dann wird mit dem weiter fortschreitenden Abbau die freiwerdende Seesohle 12 bzw. Böschung 13 mit dem System abgedichtet. Bis zum Erreichen der Endtiefe kann auch das Feinstmaterial an Land in Polderbecken oder Behältern 14 (Figuren 1 und 4) deponiert werden (Deponie 31), um dann für eine spätere Abdichtung zur Verfügung zu stehen. Wie Fig. 4 zeigt, kommt der Kies mit den Feinstteilen über ein Förderband 33 vom Bagger 1 zur Kiesaufbereitungsanlage 3'. Ebenso kann geeignetes Abbaumaterial dem Sammelbecken 14 mit gleichzeitiger Zugabe von Wasser über die Pumpe 32 dem Diffusor 5 zugeführt werden.

[0026] Der Anschluß der Schwimmstation 6 erfolgt hierbei über einen Abschnitt einer an Land verlegten Rohrleitung 15, die dann in die schwimmende Rohrleitung 4 übergeht.

[0027] Das beschriebene Verfahren eignet sich auch zur Tieferlegung von bereits vorhandenen Baggerseen.

[0028] Bei der in Fig. 5 gezeigten Draufsicht wird auch noch ein zweiter Unterwasserdiffusor 16 verwendet, der je nach Abbauplan eingesetzt wird. Dieser Diffusor 16 ist über eine schwimmende Leitung 4 mit an Land angeordneten Sammelbecken 14 verbunden. Es ist auch möglich, über beide Leitungen 4 einen Diffusor 5 oder 16 zu beschicken.

[0029] In der Fig. 6 ist gezeigt, wie der Diffusor 5 die abschlämmbaren Bestandteile am Seeboden 12 und an der Böschung 13 aufträgt. Die Korngröße dieser Feinststoffe liegt unter 100 µ, beispielsweise in einer Größenordnung zwischen 0 und 0,063 mm.

[0030] Die Fig. 7 zeigt die Ausführungsform einer derartigen Schwimmstation 6. Diese Schwimmstation 6 ist mit Hilfe eines Ankers 17 am Seeboden 12 befestigt. Hierbei wird die Schlammschicht 19 von dem Diffusor 5 aufgebracht.

[0031] Eine mögliche Ausführungsform für den Diffusor 5 bzw. 16 ist in Fig. 8 dargestellt. Der Diffusor besitzt einen konischen Teil 20, der gegen den Boden 12 hin sich erweitert und in einen tellerförmigen Abschnitt 21 übergeht. Der Boden des Diffusors besitzt eine von der Mitte aus nach beiden Seiten hin abfallende Abriebplatte 22, die an ihrem Rand als Aufprallplatte 23 ausgebildet ist. Über Ausbringungsöffnungen 25 wird das Feinstmaterial turbulenzarm ausgetragen. Der Schlammzufluß erfolgt in Pfeilrichtung 28. Am oberen Ende des konischen Rohres 29 befindet sich ein Anschraubflansch 30.

Ansprüche

1. Verfahren zum Aufbringen von Feinstmaterial auf den Grund und die Böschungen des Naßtagebaus, bei welchem das Feinstmaterial gemeinsam mit dem gewonnenen Sand- und Kiesmaterial zu einer Aufbereitungsanlage gebracht wird, dort von verwertbarem Material getrennt wird und dann auf den Grund und die Böschungen der Entnahmestelle des Naßtagebaus aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ausgeschiedener Feinststoff vollständig erfaßt, über eine flexible Förderleitung zu einer genau bestimmten Stelle von Grund und/oder Böschung des Naßtagebaus, die regelmäßig verlegt wird, gepumpt und dort über einen Austrag in bestimmter Menge aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlämmbaren Stoffe zu einem Unterwasserdiffusor gepumpt und von diesem aufgetragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Land zwischengelagertes Feinstmaterial oder Abraum unter Zugabe von Wasser dem Diffusor-System zugepumpt wird.

4. Vorrichtung zum Aufbringen von Feinstmaterial auf Grund und/oder Böschung vom Naßtagebau nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem Gewinnungsgerät, einer Aufbereitungsanlage für das Sand- und Kiesgemisch mit einer Einrichtung zum Aussondern des Wasser-Feinststoffgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aussondern des Wasser-Feinststoffgemisches über eine Pumpe und eine Rohrleitung (14) mit wenigstens einem Unterwasserdiffusor (5, 16) verbunden ist, der an einer Schwimmstation (6) befestigt ist und, um den Feinststoff direkt am Grund (12) und/oder der Böschung (13) auszutragen, mit seiner Öffnung auf den Grund(12) bzw. die Böschung (13) gerichtet am Grund (12) bzw. der Böschung (13) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schwimmkörper (7) der Schwimmstation (6) die schwimmende Rohrleitung (4) und der Diffusor (5) verankert sind, wobei die Rohrleitung (4) an einem schwenkbaren Auslegersystem (8) mit Hubzug (10) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (5) an einem schwenkbaren Rohr (11) des Auslegersystems (8, 9) angeflanscht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinststoffe in einem Becken (14) sammelbar sind, das mittels einer teils an Land und teils schwimmend verlegten Leitung (15, 4) mit dem Diffusor (5) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusor (5 oder 16) über Leitungen (4) mit dem Becken (14) und der schwimmenden Aufbereitungsanlage (3) gleichzeitig verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Aufbereitungsanlage (3) ein zweiter Diffusor (16) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (5) anschließend an seinen konischen Teil (20) tellerartig ausgebildet ist, wobei seitlich oberhalb einer Abriebplatte (22) Lufteinlaß- und Luftablaßführungen (26, 27) vorgesehen sind.

Zeichnung