книги / Ergebnisse ingenieurgeologis Kluftuntersuchungen im Salinar fur Abdichtungsinjektionen von Zuflussen im Kalibergbau der DDR

F R E I B E R G E R F O K S C H D N G S H E F T L Herausgeyeöen vom Rektor der Bergakademie Freiberg

A 753 Bergbau und Geotechnik

Ingenieurgeologie

Ergebnisse inyenieurgeologischer

Kluftuntersuchungen im Salinar

für Abdichtungsinjektionen von Zuflüssen im Kalibergbau der DDR

Von Dr.-Ing. AXEL STÄUBERT, Sondershausen

Mit 18 Bildern und 6 Tabellen

VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie • Leipzig

F R E I B E R G E R F O R S C H U N G S H E F T E

Schriftenreihe fUr alle Gebiete der Montanwissenschaften

Die Freiberger Forschungshefte, in denen Autoren des Inund Auslandes mit Erstveröffentlichungen zu Wort kommen, sind

Publikationen, die unter der Herausgeberschaft des Rektors der Bergakademie Freiberg in unregelmäßiger Folge erscheinen. In dieser Schriftenreihe werden Ergebnisse wissenschaftlicher Un­ tersuchungen, Dissertationen und Vorträge repräsentativer Kol­ loquien veröffentlicht. Die Freiberger Forschungshefte sind thematisch wie folgt gegliedert:

Reihe A: Bergbau und Geotechnik, Arbeitsschutz und Sicherheits­ technik, Grundstoff-Verfahrenstechnik, Maschinenund Energietechnik

(Gebirgsund Felsmechanik, Bodenmechanik, Ingenieur­ geologie, Bohrtechnik und Untergrundspeicherung, Tage­ bautechnik, Tiefbautechnik, Markscheidewesen, Aufbe­ reitungstechnik, Brennstofftechnik, Silikattechnik

und Technische Chemie, Grundlagen der Maschinenund Energietechnik, Gewinnungsund Aufbereitungsmaschi­ nen, Instandhaltung}

Reihe B: Metallurgie und Werkstofftechnik

(Eisenmetallurgie, Nichteisenmetallurgie, Gießerei­ technik, Metallformung, Wärmebehandlung und Ober­ flächenveredlung, Metallkunde, Werkstoffeinsatz)

Reihe C: Geowissenschaften

(Geologie, Geophysik, Mineralogie-Geochemie, Lager­ stättenlehre, Paläontologie)

Reihe D: Wirtschaftswissenschaften, Marxismus-Leninismus (Sozialistische Wirtschaftsführung, Volkswirtschafts­ planung, Sozialistische Betriebswirtschaft, Bergund Wirtschaftsrecht, Wissenschaftliche Arbeitsorganisation, Politische Ökonomie, Philosophie, Wissenschaftlicher Kommunismus, Geschichte der Produktivkräfte, Soziologie)

Die Freiberger Forschungshefte können sowohl einzeln als auch im Reihenabonnement bezogen werden. Die Bezugsmöglichkeiten entnehmen Sie bitte der Impressumseite. Bei Bezugsschwierigkei­

ten im Ausland wenden Sie sich direkt an den Verlag oder an die

Firma BUCHEXPORT, Volkseigener Außenhandelsbetrieb der Deutschen Demokratischen Republik.

VEB DEUTSCHER VERLAG FÜR GRUNDSTOFFINDUSTRIE • LEIPZIG

Annotation

Stäubert, Axel, Or.-Ing.: Ergebnisse ingenieurgeologischer Kluftunter­ suchungen im Salinar für Abdichtungsinjektionen von Zuflüssen im Kali­ bergbau der DDR - Freiberger Forschungsheft A 753 - Leipzig: VE8 Deut­ scher Verlag für Grundstoffindustrie 1988

Für eine erfolgreiche Abdichtung von Wasserund Salzlösungszuflüssen

im Salzbergbau durch Injektionen ist eine gute Kenntnis der strukturgeo­ logischen Verhältnisse des Salinars eine wichtige Voraussetzung. Im vorliegenden.Heft wird eine primär gesteinsabhängige Klüftung von Sulfatund Karbonatschichten des Zechsteins nachgewiesen und quantifiziert beschrieben. Der Einfluß der Teufe, der Entwicklung tektonischer Bean­ spruchungen und weiterer Einflußfaktoren auf die Ausbildung und Intensi­ tät der Klüftung im Zechsteinsalinar werden diskutiert.

Die aufgestellten ingenieurgeologischen Kluftmodelle stellen eine Ent­ scheidungsgrundlage für eine wirksame und ökonomisch günstige Zuflußbe­ kämpfung durch Injektionen dar.

59 S., 18 Bilder, 6 Tab., 50 Lit.

Annotation

Stäubert, Axel: Results of the engineering-geologic investigations of fractures in the salt body for grouting of inflows in the GDR potash mining by injections - Freiberger Forschungsheft A 753 - Leipzig: VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie 1988

A sound knowledge of the structural-geologic conditions of the salt body is an important prerequisite to a successful grouting of water and brine inflows in salt mining by injections. In the paper, a primarily rock-dependent jointing of sulphate and carbonate layers of the Upper Permian is proven and described by quantification. The influence of the depth, the development of tectonic stress and of other influence factors on the formation and intensity of the jointing in the Upper Permian salt body are discussed.

The jointing models established by engineering-geologic methods are the basis for a decision in view of an efficient and economically favourable control of inflows by injections.

59 pages, 18 fig., 6 tables, 50 ref.

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Gekürzte Fassung einer von der Fakultät für Technische Wissenschaften des Wissenschaftlichen Rates der Bergakademie Freiberg genehmigten Dissertation

Gutachter

Prof. Dr. sc. techn. F. REUTER, Freiberg

Prof. Dr.-Ing. habil. T. DÜRING, Freiberg

Prof. Dr. rer. nat. habil. G. SEIDEL, Weimar

Dr. rer. nat. A. SCHWANDT, Sondershausen

Autor

Dr.-Ing. AXEL STÄU8ERT, VEB Kombinat KALI, Sondershausen

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Vorwort

Die vorliegende Arbeit ist die gekürzte Fassung einer Dissertation A, die am Wissenschaftsbereich Ingenieurgeologie der Sektion Geotechnik und Bergbau an der Bergakademie Freiberg angefertigt wurde; sie ist Bestand­ teil einer größeren Forschungsaufgabe für das Kombinat KALI der DDR.

Für die interessante Themenstellung und den umfangreichen fachlichen Aus­ tausch möchte ich mich bei Prof. Dr. F. REUTER, Dr. A. SCHWANDT (Sonders­ hausen) und Dr. R. SCHWERTER recht herzlich bedanken. Meinen Dank spreche ich ebenfalls den Grubenleitungen und den Abteilungen Geologie aller un­ tersuchten Werke des VE(B) Kombinat KALI sowie den Verantwortlichen an­ derer Betriebe und Einrichtungen aus, besonders Dipl.-Min. H. BURRHEE, Dipl.-Geol. E. FRANZ, Dr. M. HEMMANN,*Dipl.-Geol. E. SCHOTT, Dipl.-Geol. P. VOGT, Ing. R. VÖLKER, Dr. G. ZÄNKER und Dr. J. ZIEBELL.

Großen Anteil am Gelingen der Arbeit haben die Mitglieder des Jugend­ forscherkollektivs "Ingenieurgeologische Modelle für die Abdichtung von Zuflüssen im Kalibergbau durch Injektionen". H. GAITZSCH, P. IHLE,

J. KARDEL und Th. SCHULTZ danke ich für die zahlreichen gemeinsamen Kluftaufnahmen in Schächten, Karsthöhlen, Altbergbaustollen und Stein­ bruchwänden. Allen anderen an der Arbeit Beteiligten sowie besonders auch meiner Frau, Dipl.-Geol. U. STÄUBERT, die mich bei der Durchsicht des Manuskriptes und der technischen Fertigstellung unterstützte, danke ich sehr herzlich.

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3.Beschreibung der geologischen Verhältnisse

3.Gesetzmäßigkeiten zur Verbreitung, Intensität

5.2.4.Zusammenfassung und Schlußfolgerungen für Abdichtungs­

6.Erwartungswerte für eine gesteinsabhängige Klüftung

6.2.Abhängigkeit der Klüfte von der Teufe und der Schicht­

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7.1.Die zeitliche Entwicklung der tektonischen

7.2.Der Einfluß variszischer oder älterer Bruchtektonik

7.3.Stockwerksgliederung zur Beurteilung der Salinarklüftung für die Prognose kluftgebundener Salzlösungen

7.4.Der Einfluß der jungtertiären und rezenten Kräftepläne

8.Bedeutung der Untersuchungsergebnisse für Injektions­

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1.Aufgabenstellung und Einleitung

Für die Abdichtung von Wasserund Salzlösungszuflüssen durch Injektionen ist eine gute Kenntnis der strukturgeologischen Verhältnisse des Salinars eine wichtige Voraussetzung, da auf dieser Grundlage das geeignete In­ jektionsmittel, die Bohrrichtung und die Injektionstechnologie ausgewählt werden (REUTER u.a. /I, 2/).

Bisher sind keine ausreichenden Erfahrungen über die ingenieurgeologi­ sche Einschätzung des Salinars für die Abdichtung von Salzlösungszuflüs­ sen bekannt. Das Ziel der Untersuchungen bestand deshalb zunächst darin, Kluftmodelle für verschiedene Gebirgsarten und Schichten des Zechsteins

zu entwickeln.

Die vorliegende Arbeit ordnet sich in eine größere Forschungsaufgabe für das Kombinat KALI oer DDR ein. Im Rahmen dieser geotechnischen Forschung sollen als Ergebnis umfangreicher Kluftuntersuchungen Erwartungswerte für die Klüftung in verschiedenen Zechsteinschichten erarbeitet werden.

Für Injektionszwecke interessieren insbesondere quantifizierbare Para­

meter, wie Raumlage der Trennflächen, scharbezogerie Kluftabstände, -aus­ bißlängen, -Öffnungen, -füllungen bzw. -Verheilungen u.a.

Neben der Erweiterung des Kenntnisstandes zur Verbreitung, Intensität und Ausbildung der Klüftung im Salinar soll untersucht werden, inwieweit petrographisch bedingte Unterschiede bei - gleichen tektonischen und La­ gerungsverhältnissen die Klüftung beeinflussen. Außer der Gesteinsart

als Grundklassifikationsmerkmal sind die Ergebnisse nach weiteren Einflußfaktoren, wie Teufe und Schichtmächtigkeit, geomechanischen Einflußfaktoren (Kompetenz/Inkompetenz, Spannungsfeld und Kluftgenese) sowie Beeinflussung der Klüftung durch die präsalinare Grundgebirgstektonik und sonstige Störungen zu systematisieren.

Es wurden Kluftmessungen in Kaliund Steinsalzgruben, im Kupferschieferbergbau und am Zechsteinausbiß (Steinbrüche, Höhlen, Stollen) durchge­ führt. Da besonders Gesteinsabhängigkeit bei Klüftung sowie die Zusammen­ hänge zwischen der Klüftung und verschiedenen Einflußfaktoren untersucht werden sollten, wurden die Klüfte vorwiegend in ungestörten Schichten des Zechsteins 1 bis 3 aufgenommen.

a)durch die regionale Großtektonik (vor allem durch das ßruchschollenmosaik im Grundgebirge und durchgehende Großstörungen) zwar geklüftet worden sind,

b)aber nicht in unmittelbarer Nähe von Störungen, tektonischen Zerrüt­ tungszonen und auf Topbereichen von Sattelstrukturen liegen,

c)horizontal bis sehr flach einfallen und

d)nicht engräumig gefaltet sind.

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