DE4001630C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung 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.
Bevor eine derartige Tiefenbaggerung und Seeabdichtung
in Angriff genommen werden, ist es unabdingbar, über die
Entnahmestelle ein ökologisches Gutachten zu
erstellen, das folgende Bereiche beinhalten soll: Eine
Bestandsaufnahme 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
ist die Ermittlung von Menge und
Zusammensetzung der Feinstanteile des Untergrundes besonders wichtig.
Aufgrund der Beurteilung der anfallenden Feinststoffe
ist ein bodenmechanisches Gutachten zu erstellen, das
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 der ökologischen
Wertung ist eine Aussage darüber zu treffen,
inwieweit die Durchströmung bzw. Erneuerung des Wassers
im abgedichteten Bereich des Sees gewährleistet wird.
Hierbei sind die Erfahrungen der zuständigen
wasserwirtschaftlichen Dienststellen einschließlich
der Ämter für Umweltschutz zu beachten.
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.
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 geringe Tiefen Eimerkettenbagger, Saugbagger
und Schrapper.
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
Vorschriften zu Betonzuschlagstoffen, Straßenbau
stoffen und dergleichen auf. Die Aufbereitung erfolgt in
der Regel naß. Nicht verwertbares Material,
meistens Feinststoffe wie Schluff, Feinstsand unter 100 µ
werden wieder ins Abbaugebiet zurückgeführt. Die
Kiesaufbereitungsanlagen sind vielfach auch unmittelbar
direkt auf den Baggerschiffen angeordnet. Die Feinst-
und Schlämmstoffe werden dann aus dem Bereich
der Aufbereitungsanlage wieder in den Baggersee
zurückgebracht. Dieses Einbringen der Feinststoffe
geschieht unkontrolliert.
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 die Tagebauwasserfüllung vom Wasser der ihn
umgebenden Grundwasserleiter zu trennen.
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.
Ein vorteilhafter Verfahrensschrift sieht vor, daß die
schlämmbaren Stoffe zu einem Unterwasserdiffusor gepumpt
und von diesem aufgetragen werden.
Ein weiterer Verfahrensschritt sieht vor, daß am Land
zwischengelagertes Feinstmaterial oder Abraum unter
Zugabe von Wasser dem Diffusor-System zugepumpt wird.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zum Aufbringen von
Feinstmaterial auf Grund und/oder Böschung vom 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.
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.
Es ist vorteilhaft, daß der Diffusor an einem schwenkbaren
Rohr des Auslegersystems angeflanscht ist.
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.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß ein Diffusor über
Leitungen mit dem Becken und der schwimmenden Aufbereitungsanlage
gleichzeitig verbunden ist.
Es ist vorteilhaft, daß an die Aufbereitungsanlage ein
zweiter Diffusor angeschlossen ist.
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.
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 kleiner und tiefer Wasserfläche ist
auch das oft angesprochene Problem der Gewässerverdunstung
auf ein Minimum begrenzt.
Außerdem wird erreicht, daß der Trinkwassergewinnung
vorbehaltene Grundwasserhorizonte sich vor Verunreinigung
schützen lassen, indem die Sand- und
Kiesentnahmestellen abgedichtet werden.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand
von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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 Abdichten des
Bodens in vergrößerter Ansicht und
Fig. 8 einen zum Abdichten verwendbaren
Diffusor.
Die Fig. 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 Aufbereitungs
anlage 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 Feinstteile
zu dem Diffusor 16 gepumpt.
Die Fig. 2 zeigt den hydrogeologischen 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.
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.
Das ganze Unterwasserdiffusorsystem kann über Ankerwinden
nach Erreichen der notwendigen Schichtstärke versetzt
werden. Auch dieser Vorgang kann automatisiert werden.
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 (Fig. 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.
Der Anschluß der Schwimmstation 6 erfolgt hierbei über einen
Abschnitt einer an Land verlegten Rohrleitung 15, die dann in
die schwimmende Rohrleitung 4 übergeht.
Das beschriebene Verfahren eignet sich zur Tieferlegung
von bereits vorhandenen Baggerseen.
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.
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.
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.
Eine mögliche Ausführungsform für den Diffusor 5 bzw. 16
ist in Fig. 6 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.
Claims (10)
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
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 Feinststoffe zu einem Unterwasserdiffusor
gepumpt und von diesem aufgetragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß an Land zwischengelagerter Feinststoff 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) an einem
schwenkbaren Anlegersystem (8) mit Hubzug (10)
angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Diffusor (5) an einem schwenkbaren
Rohr (11) des Auslegersystems (8, 9) angeflanscht ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 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 einem der Ansprüche 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 einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß an die Aufbereitungsanlage (3) ein
zweiter Diffusor (16) angeschlossen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 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.
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