Tiefbau extrem: aaton verfüllt Bergwerksschächte

„Die Randbedingungen dieser Baumaßnahme sind außergewöhnlich, aber mit aaton haben wir eine Betonrezeptur gefunden, die alle Kriterien abdeckt – dieser Beton hat sich hier bewährt“, sagt Dipl.-Ing. Edwin Bachmann von der RAG Deutsche Steinkohle. 680 Meter tief ist der Richardschacht I, 880 Meter tief der Richardschacht II der Grube Luisenthal, eines stillgelegten Steinkohlebergwerks im saarländischen Völklingen-Luisenthal. Sie dienten früher zur Versorgung und Bewetterung. In den vergangenen Monaten ließ die RAG die Schächte verfüllen, und Edwin Bachmann ist verantwortlich für die Herstellung der kohäsiven Füllsäulen, die die Schächte in ihren oberen Bereichen bis in 97 Meter Tiefe abdichten. Das Ingenieurbüro Krück aus Quierschied koordinierte und überwachte die Arbeiten, und Rolf-Peter Müller, Gebietsleiter Vertrieb Gebiet Saarland der CEMEX Deutschland AG, unterstützte die RAG bei der Wahl des passenden Betons.

Die Füllsäulen bestehen aus aaton basic, einem leichtverdichtbaren und hoch fließfähigen F6-Beton der CEMEX Deutschland AG. Sicher nicht der erste Baustoff, an den man bei einer Verfüllungsmaßnahme denkt, doch die Wahl ist gut begründet – Stichwort außergewöhnliche Randbedingungen.

Um die Betonierarbeiten nicht zu lange unterbrechen zu müssen, wurde in den ersten beiden Betonierabschnitten eine Frühfestigkeit gefordert, die bei einem Verfüllbaustoff oder einem Magerbeton nicht erreicht wird. Der höherwertige aaton hingegen konnte diese Anforderung erfüllen und bringt es darüber hinaus auf eine Endfestigkeit von bis zu 40 N/mm². Die Betonrezeptur entspricht der Expositionsklasse XA1 und ist so in der Lage, dauerhaft dem schwachen chemischen Angriff zu widerstehen, der von Grubenwasser ausgeht. Die Ausschreibung forderte zudem ein Quellmaß = 0 mm/m, damit der Baustoff sicher an der Schachtwandung anhaftet – ein wichtiges Kriterium, das einer strengen Fremdüberwachung unterlag. Um die angestrebte Konsistenz einzustellen, wählte Markus Brenner, Quality Leader Saarland-Eifel-Mosel der CEMEX Deutschland AG, einen Verflüssiger der neuen Generation und ein Quellmittel der CEMEX Admixtures GmbH.

Das zur Herstellung der kohäsiven Füllsäule erforderliche Widerlager besteht aus einer stählernen Schalungsbühne, die für die entsprechenden Lasten ausgelegt wurde. Die CEMEX-Betonförderung pumpte den aaton unter Einsatz von Schlauchleitungen senkrecht nach unten über eine Fallhöhe von 50 bis 80 Metern. Um das zu erleichtern, wählten die Betontechnologen ein Größtkorn von 8 mm. Zur Entlüftung diente eine ungewöhnliche Maßnahme: Die Pumpenspezialisten perforierten die Schlauchleitung in regelmäßigen Abständen. Es wurde mit geringen Drücken gepumpt, damit der Beton die eingestellte Konsistenz behielt. Da der Pumpdruck nicht hoch war, trat auch kein Beton aus den Löchern im Schlauch aus.

Zur Rezeptur gehörte ein Zement CEM III/B 42,5 N LH/HS. Er ist zum einen sulfatbeständig, wie von der RAG gefordert, zum anderen gewährleistete er eine niedrige Hydratationswärmeentwicklung in den unbewehrten massigen Säulen. „Unser Transportbetonwerk in Schöneck hat im Schnitt 160 Kubikmeter Beton pro Tag für die Verfüllungen produziert“, erklärt Stefan Schubert, Projektmanager Spezialbaustoffe in der Region Rhein-Saar-Mosel der CEMEX Deutschland AG.

Eine Verdichtung war in einer Einbautiefe von bis zu 97 Metern im Vorfeld bereits ausgeschlossen worden. Darüber hinaus sollten verschiedene Einbauten aus dem Bergwerksbetrieb in der Füllsäule verbleiben – der Baustoff musste in der Lage sein, diese Stahlteile und Träger kraftschlüssig zu umhüllen. „Erforderlich war hier also ein Beton, der ausgezeichnete Fließeigenschaften hat und sich selbsttätig verdichtet. Wir konnten der RAG zusichern, dass unser aaton die notwendige Konsistenz mitbringt“, betont Rolf-Peter Müller.

Um den kostenintensiven Betrieb der Schächte zu vermeiden, hat die RAG gemeinsam mit dem Betreiber der Grubengasabsaugung, der Evonik New Energies GmbH, die Grubenwasserhaltung auf Brunnenbetrieb umgestellt. Nach dem Ende der Kohleförderung wurde eine untertägige Wasserhaltung eingerichtet, damit der Grundwasserhorizont nicht ansteigt: Solange Wasser gefördert wird, strömt Grubengas nach. Bisher hielten Pumpen unter Tage die Stollen wasserfrei, doch jetzt sind im Schacht Stahlleitungen von 700 mm Durchmesser in der kohäsiven Füllsäule eingebaut worden, worin die Pumpen abgelassen werden.

„Die Betonierarbeiten sind gerade abgeschlossen“, erklärt Dipl.-Ing. Edwin Bachmann von der RAG. „Wir sind mit der Leistung von CEMEX sehr zufrieden, auch zeitlich wurde die Belieferung gut koordiniert.“