Stilllegung von Bergwerken und Abraumhalden

D‌a die neuesten Normen für Absetzanlagen eine längerfristige Betrachtung von Planung, Bau und Schließung fordern, wächst das Interesse an Planungsphilosophien, die Formen und Prozesse berücksichtigen, wie sie in der Natur vorkommen.

1 Justin Walls, leitender Bauingenieur für Minenschließung bei SRK Consulting
© SRK

„Die Zeiträume für ein verantwortungs-bewusstes Nachsorgemanagement von Bergwerken, einschließlich der anhaltenden Risiken im Zusammenhang mit Abraumhalden, haben sich von Jahrzehnten auf Jahrhunderte oder sogar Jahrtausende verlängert”, so Justin Walls, leitender Bauingenieur im Bereich Bergwerksschließung bei SRK Consulting. „Dieser Wandel macht herkömmliche Instandhaltungs-techniken sehr kostspielig – vielleicht sogar unerschwinglich – und erfordert ein Überdenken der Art und Weise, wie wir diese Bauwerke überhaupt planen.“

In seiner Rede auf der jüngsten Konferenz der Abteilung Umwelttechnik der South African Institution of Civil Engineering (SAICE) hob Walls den Wert geomorphischer Konstruktionen hervor, die natürlichen Landformen nachempfunden sind, als Beispiel für diesen Trend. „Ingenieure und Wissenschaftler versuchen zunehmend, von natürlichen Vorbildern zu lernen, um zu verstehen, wie natürliche Prozesse in einem nachhaltigen Ökosystem ablaufen, damit wir diese nachhaltigeren Designs und Strukturen besser nachahmen können”, sagte er. „Mit der jüngsten Anhebung der Messlatte durch den Global Industry Standard on Tailings Management (GISTM) ist es wahrscheinlich, dass diese naturbasierten Ansätze an Zugkraft gewinnen werden.“

2 A conventional gold tailings dam with steeper slopes, benches and extensive erosion features
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Der GISTM betont, dass die Planung und der Betrieb für die Stilllegung eine langfristige Sichtweise erfordert und dass Bergeinrichtungen unter der Annahme geplant, entworfen, gebaut, betrieben und stillgelegt werden sollten, dass sie eine dauerhafte Landform darstellen werden. Ferner wird betont, dass kurzfristige finanzielle oder betriebliche Prioritäten nicht Vorrang vor besseren Planungs- und Betriebspraktiken haben sollten, die weniger langfristige Auswirkungen, Komplexität oder Risiken mit sich bringen.

Walls weist darauf hin, dass die Auswirkungen des Klimawandels zu einer Reihe von „Unbekannten” gehören, die es den Bergbauunternehmen erschweren, das Verhalten der Absetzanlagen über einen Zeitraum von 100, 500 oder 1000 Jahren vollständig vorherzusagen. In der Vergangenheit haben die Konstrukteure dieser Anlagen komplexe wissenschaftliche Antworten auf eine Reihe von Faktoren wie physikalische Stabilität, Wassermanagement, Grundwasserverschmutzung, Wind- und Wassererosion, Abdeckungsmaterialien und die Etablierung von Vegetation entwickelt.

„Heute sind wir mit viel mehr Unbekannten konfrontiert, deren Auswirkungen sich in den kommenden Jahren und Jahrzehnten auf unvorhersehbare Weise entfalten werden – vom Klimawandel und der benachbarten Landnutzung bis hin zu sich ändernden gesetzlichen Anforderungen und sich entwickelnden Ökosystemen”, sagte er. „Viele der harten technischen Lösungen, die wir in der Vergangenheit verwendet haben und die oft einen hohen Wartungsaufwand erfordern, sind möglicherweise nicht optimal für die Bewältigung künftiger Herausforderungen.“

Vor diesem Hintergrund argumentierte er, dass Konstrukteure lernen, wie die Natur selbst ein Gleichgewicht in ihrer sich ständig verändernden Umwelt schafft. Was beispielsweise den Wasserfluss betrifft, so neigen natürliche Systeme dazu, Wasser eher zu speichern und langsamer abzugeben, während sich die traditionelle Technik in der Regel auf künstliche Kanäle konzentriert, um den Abtransport des Wassers aus dem System zu beschleunigen, was zu hohen Geschwindigkeiten führt. Abraumhalden werden in der Regel so konzipiert, dass ihre Speicherkapazität maximiert und gleichzeitig ihre Grundfläche minimiert wird, was in der Regel durch steilere Seitenneigungen erreicht wird, während die Natur sanft gewellte Formen mit geringerer Neigung bevorzugt.

„Wenn man von Grund auf ein geomorphes Ergebnis anstrebt, ist es einfacher, Merkmale wie beispielsweise Abdeckungen für die Speicherung und Freisetzung von Abraum einzubauen”, sagte er. „Dadurch kann das Wasser effektiver genutzt werden, um das Wachstum einer nachhaltigen Vegetation zu fördern und gleichzeitig den Bewässerungsbedarf zu verringern.“ Ein solcher Ansatz könnte auch dazu beitragen, Redundanzen in die Konstruktion einzubauen, um die Auswirkungen extremer Niederschlagsereignisse – die immer häufiger auftreten – abzumildern. Dies würde die Fähigkeit eines Absetzbeckens verbessern, mit starken Unwettern fertig zu werden. Auch die biologische Vielfalt der Dammabdeckung wird stärker in den Blickpunkt gerückt. Es wurden große Anstrengungen unternommen, um Pflanzenarten zu finden, die auf den Dämmen wachsen können – mit unterschiedlichem Erfolg. Ein naturbasierter Ansatz legt den Schwerpunkt auf die Notwendigkeit komplexer und artenreicher Ökosysteme für eine langfristige Nachhaltigkeit.

„Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Frage, wie die Bodenstruktur auf Abraumhalden bessere Bedingungen für das Pflanzenwachstum schaffen kann”, sagte er. „Dabei stützen wir uns auf die Agrar- und Bodenwissenschaften und wenden uns von Strategien wie der Verdichtung ab, um diese Strukturen zu stabilisieren.“

Die GISTM hat hervorgehoben, dass die Planung der Schließung von Absetzbecken viel früher im Lebenszyklus der Anlage beginnen muss. Zu dem Zeitpunkt, an dem die Bergwerke einen detaillierten Entwurf für einen neuen Absetzteppich vorlegen, müssen sie über einen Vormachbarkeitsentwurf für den Verschluss verfügen. SRK Consulting wurde bereits damit beauftragt, für ein Bergbauunternehmen im südlichen Afrika einen solchen Entwurf für einen GISTM-konformen Absetzteich zu erstellen. „Diese Art von Eingriffen wird sich als sehr wertvoll erweisen, wenn es darum geht, künftige Verbindlichkeiten zu reduzieren”, so Walls, „und könnte die Berücksichtigung einer Reihe von Optionen beinhalten, die von flacheren Hängen über verschiedene Bodentypen bis hin zu einem verbesserten Wassermanagement und der Form der Oberseite des Bauwerks reichen.“