Bergbauliche Beeinflussung
Bergbaugebiete sind Regionen, in denen flächenhaft mit erhöhten Wegsamkeiten im Untergrund
zu rechnen ist. Als Folge des Bergbaus kommt es zu einer Störung des im Gleichgewicht befindlichen
Spannungszustandes des Gebirges mit einer Schließung der untertägigen Hohlräume.
Dieser Ausgleichsprozess dauert so lange an, bis wieder ein neuer Gleichgewichtszustand innerhalb
des Gebirges erreicht worden ist. Bei dem im Steinkohlebergbau üblichen Strebbau geschieht dies in
der Regel rasch nach dem Abbau. Das Hangende wird innerhalb weniger Tage großflächig (250 m
Streblänge und mehr, Abbaufortschritt von 5 m pro Tag) freigelegt und bricht aufgrund der
fehlenden Unterstützung wenige Meter hinter der Abbaufront in den Abbauhohlraum. Das
Haupthangende, d.h. die über dem unmittelbaren Hangenden anstehenden Gebirgsschichten,
folgt den Bewegungen der hangenden Schichten in zeitlich größeren Abständen. Die
Bodenbewegungen an der Erdoberfläche stellen einen dynamischen Vorgang dar. Sie beginnen
nach Aufnahme der Gewinnung zu dem Zeitpunkt, an dem eine senkungsfähige Fläche freigelegt
ist. Bei einer Streblänge von ca. 250 m ist dies nach 50 m Abbaufortschritt entsprechend zwei Monate
nach Abbaubeginn der Fall und dauert nach Einstellung der Gewinnung ca. zwei Jahre an. Die
höchsten Senkungsgeschwindigkeiten werden ca. ein bis zwei Monate nach der Unterbauung des
jeweiligen Bereiches an der Erdoberfläche registriert und können je nach Lagerstätten- und
Abbausituation (z.B.: Abbaumächtigkeit, -geschwindigkeit, Durchbauungsgrad) ein bis zwei Zentimeter
pro Tag betragen. Etwa ein Jahr nach Beginn der Einwirkungen sind ca. 75 % der zu erwartenden
Bodenbewegungen eingetreten. Untersuchungen im südlichen Saarland zeigen deutlich unterschiedliche
Bodenluftgehalte in Gebieten, die vom Bergbau weitgehend unbeeinflusst bleiben und denjenigen, die im
Einwirkungsbereich des aktuellen Abbaus (jünger als 2 Jahre) liegen.
Im bergbaubeeinflussten Gebiet ist beispielsweise der Median der Radonaktivitätskonzentration
in der Bodenluft doppelt so hoch wie im unbeeinflussten Gebiet.
Eine radial zum Abbau liegende Linie im Abbauvorfeld, d.h. außerhalb der an der Erdoberfläche
projizierten Abbaufläche, wird gezerrt, wohingegen eine tangential laufende Linie eine
Pressung erfährt. Innerhalb der projizierten Abbaufläche treten in jeder Richtung nur
Pressungen auf. Auf der radialen Linie ändert sich die Zerrung auch nach Beendigung des Abbaus
nicht, die geschaffenen Wegsamkeiten bleiben geöffnet (stehende Zerrungszone). Bei einer solchen
Zerrungszone handelt es sich nicht um ein schmales lineares Flächenelement, sondern um eine
Flächenschar in einem breiten Bereich erhöhter Wegsamkeiten mit einer lateralen Ausdehnung von
einigen 10er Metern. Über und nahe Zerrungszonen wurden an zahlreichen Stellen erhöhte
Radonkonzentrationen in der Bodenluft gemessen, deren Maxima bis zum Fünffachen des jeweiligen
lokalen Untergrundes reichten.
Durch die bergbauliche Tätigkeit kommt es auch zu einer Vergrößerung der inneren Oberflächen
im Gestein, wodurch Gasadsorption und -freisetzung beeinflusst werden. Bei der Entstehung
von Steinkohle kommt es während des Inkohlungsprozesses zur Bildung von Methan, das im
Gestein gespeichert wird und bei der Entstehung von Hohlräumen im Gebirge freigesetzt werden
kann. Von dort ist eine Migration entlang der Wegsamkeiten aus dem tieferen Untergrund in
das Deckgebirge oder - beim Fehlen abdichtender Bodenhorizonte - an die Erdoberfläche möglich.
Hier kann es flächenhaft, lokal punktförmig oder auch entlang linear angeordneter Austrittsstellen
zutage treten. Da Radon advektiv mit dem Trägergas transportiert werden kann, entstehen in
Oberflächennähe Radonanomalien. Dabei zeigt sich an Methanmessstellen eine hoch signifikante, positive
Korrelation zwischen dem Auftreten der beiden Gase Methan und Radon, wie sie (z.B. im Saarland) nachgewiesen werden konnte.
Die Veränderungen im Untergrund wirken sich durch das Auftreten von Rissen in den Wänden und
der Bodenplatte auf die Radonkonzentrationen in Kellerräumen aus. Der steuernde Einfluss
ist die auf den Abbau unmittelbar folgende Bewegung des Untergrundes. Durch
die dynamische Änderung des Korngefüges in Boden und Gestein und möglicherweise auch des
Gefüges im Mauerwerk der Häuser wird eine Radonmigration in Richtung des Konzentrationsgradienten
Bodenluft-Raumluft begünstigt - vergleichbar dem bekannten "Pumpeffekt" der Erdgezeiten oder
tektonischer Bewegungen. Diese Vorgänge sind räumlich und zeitlich begrenzt.
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