Verein Mansfelder Berg- und Hüttenleute e.V.

Mansfelder Bergbau & Hüttenwesen

Die Flutung des Bergbaureviers Mansfelder Mulde -
eine Sicherheitsmaßnahme zur Minimierung von Umweltschäden
von Martin Spilker
2011

Der Kupferbergbau im Mansfelder Land hat in seiner 800-jährigen Geschichte nicht nur intensiven Einfluss auf das Geschick, die Lebensumstände der hier lebenden und an ihn durch Arbeit gebundenen Menschen genommen, sondern er hat auch die Landschaft, die Umwelt teilweise sehr nachhaltig verändert. Dies trifft sowohl für den Bergbaubezirk der Mansfelder Mulde, als auch für das Revier Sangerhausen zu. In diesen Ausführungen soll die Berichterstattung nur zur Mansfelder Mulde erfolgen.

Abb. 1: Haldenlandschaft im Mansfelder Bergbaurevier
(vorn: Eduard-, links: Thälmann-, rechts: Fortschrittschacht (I))

Besucht man das Bergbaurevier Mansfelder Mulde, so fallen schon aus der Ferne die das Land überragenden Bergbauhalden auf (Abb. 1). In ihnen ist das taube Gestein, das bei der Gewinnung von rd. 81 Mill t Erz anfiel in Klein-, Flach- und Spitzkegelhalden in einer Menge von ca.106 Mill t aufgehäuft. Besonders auffällig sind dabei die Spitzkegelhalden, in denen allein 43 % der Bergemenge konzentriert sind.
Nicht enthalten sind in dieser Angabe die Schlacken- und Rückständehalden der Hüttenbetriebe und die Mengen der Bergbauhalden (Flachhalden), die bereits durch Rückgewinnung einer weiteren Verwendung zugeführt wurden (geschätzt 10 bis 15 Mill. t).
Die Halden des Bergbaus enthalten vorwiegend Zechsteinkalk, in geringen Mengen auch Gesteine des Hangenden (Anhydrit, Steinsalz) oder des Liegenden des Kupferschiefers (Sandstein, Konglomerat) und natürlich auch, meist in gesonderter Aufschüttung, gering vererzten, früher nicht verhüttbaren Kupferschiefer. Diese Partien sind in jüngster Zeit wegen der Entwicklung auf dem Buntmetallmarkt wieder ins Blickfeld von Interessenten geraten.
Die Halden des Kupferschieferbergbaus stellen weder wegen ihrer Lage, noch ihrer Konfiguration oder ihrer Zusammensetzung und trotz eines nicht zu leugnenden geringen Schadstoffaustrags (Metalle, Chlorid) kaum eine Gefährdung für die Umwelt dar. Vielmehr prägen sie das Mansfelder Land.

Nicht ganz so auffällig wie die Halden des Bergbaus, aber doch wesentlich tiefgreifender und intensiver sind andere Veränderungen im Mansfelder Land, die auf das Wirken des Bergbaus zurückzuführen sind. Allerdings muss man dazu auch erwähnen, dass diese Wirkungen insgesamt natürlich motiviert sind, durch den Einfluss des Bergbaus aber eine schwerpunktmäßig an tektonische Schwächezonen und Steinsalzverbreitungsgrenzen orientierte Verstärkung erfahren haben. Gemeint sind hier die großflächig angelegten Senkungen der Tagesoberfläche. (Abb. 2 und Abb. 3)

Abb. 2 Subrosionssenkungen in der Mansfelder Mulde
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Abb. 3: Geologisches Zechsteinprofil

Will man diese Problematik richtig verstehen, so muss man sich vor Augen halten, dass der Kupferschieferabbau im Zechsteinausstrich am Harzrand begann und sich an der Basis des aus weitestgehend wasserlöslichen Gesteinen bestehenden Zechsteins in die Tiefe entwickelte. (Abb. 4)

Abb. 4: Übersichtskarte Mansfelder Mulde
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Dabei waren bei seiner Beendigung im Dezember 1969

-	eine zusammenhängend abgebaute Flözfläche von rund 150 km², davon 102 km² unterhalb des Schlüsselstollens,
-	zwischen dem Schlüsselstollen bei +72 m NN und der 14. Tiefbau-Sohle bei -788 NN ein bergmännisch geschaffener Hohlraum von rund 44 Mill. m³ vorhanden.

Außerdem ist zu bemerken, dass nach den ersten großen Wassereinbrüchen Ende des 19. Jahrhunderts jährlich anfangs bis 90 m³/min, später über Jahrzehnte zwischen 30 und 40 m³/min Salzwasser in die Saale abgeführt wurden.

Das war die erste Bewährungsprobe für den 1876 fertiggestellten Schlüsselstollen. Die mit diesen Wässern abgeführte Salzlast lag zunächst bei max. 5, dann bei 2 - 3 Mill t/a (Abb. 5 und Abb. 6).

Das ergibt gegen das Ende der Bergbautätigkeit in der Mansfelder Mulde eine Relation in der Größenordnung von etwa 2000 m³ Salzwasser oder ca. 300 t Salz pro Tonne Kupfer, die bewältigt werden mußten, um den Bergbau überhaupt durchführen zu können.

Nicht einbezogen in diese Kalkulation wurden die oberhalb des Schlüsselstollens anfallenden Süßwässer (Abb. 7), die vor allem über Froschmühlen- und Zabenstedter Stollen gefasst und seit Anfang des 20. Jahrhunderts in zunehmendem Maße über Pumpstationen der Trink- und Brauchwasserversorgung zugeführt wurden.

Abb. 5: Abfluss Schlüsselstollen

Abb. 6: Salzaustrag der Mansfelder Mulde seit 1880
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Die so geförderten Mengen lagen bis um 1970, dem Beginn der Zuführung von Fernwasser aus dem Harz, bei etwa 11,5 m³/min bzw. 6 Mill. m³/a.
Für die Beeinflussung der Tagesoberfläche durch Bergbausenkungen war aber nicht so sehr die reine bergmännische Tätigkeit ausschlaggebend, denn sie bewirkte lediglich eine großflächige, gleichmäßige und mehr oder weniger bruchlose Gesamtabsenkung der Tagesoberfläche in der Größenordnung von etwa 30 bis 40 cm. Von wesentlich größerer Bedeutung war in dieser Hinsicht die Beeinflussung der im Gebirge vorhandenen natürlichen Zirkulationswege durch die Abbautätigkeit. Sie wirkte durch ihre Kluftbildung im Hangenden des Kupferschiefers und den dadurch entstehenden direkten Zusammenhang zwischen Zirkulationshorizont und Grubengebäude in unterschiedlichem Maße, teilweise aber extrem zirkulationsbeschleunigend.
SUDERLAU spricht 1975 von einer etwa 500-fachen Zunahme der Lösungsgeschwindigkeit in der Mansfelder Mulde gegenüber dem natürlichen Tempo.

Abb. 7: Gesamtabfluss Mansfelder Mulde ab 1970

Vor allem dieser Fakt hatte im Zusammenwirken mit der hohen Löslichkeit von Teilen des Gebirges und der dadurch über die Wasserhaltung abgeführte Salzlast Bedeutung für den Substanzschwund im Gebirge und die an der Tagesoberfläche zunehmend auftretenden großflächigen Senkungen. Sie konzentrierten sich auf die Bereiche, in denen schon die natürlichen Zirkulationswege lagen. Zwangsläufig waren dies, wie schon erwähnt, die durch tektonische Bewegungen besonders klüftigen Bereiche und die Verbreitungsgrenzen der Steinsalzhorizonte.

An diese Areale waren auch unter Tage die hohen Wasserzuflüsse und die Wassereinbrüche in den Bergbau gebunden (Abb. 8).

Dies machte sich besonders gravierend schon gegen Ende des 19. Jahrhunderts bemerkbar, als im Grubenfeld unter der Stadt Eisleben in den Otto-Schächten (1884) und dem Clotilde-Schacht (1889, 1892 und 1896) Wassereinbrüche erfolgten, die im September 1892 von starken Erderschütterungen begleitet waren. Dieses seismische Ereignis leitete außerdem erhebliche Senkungen der Erdoberfläche ein, von denen im Stadtgebiet vor allem die Zeißing- und die Rammtorstraße betroffen waren (Abb.9). Hier wurden 1894 (Zeißingstr.) Senkungsgeschwindigkeiten von etwa 1 m/Jahr und 1898 (Rammtorstraße) von 1,5 m/Jahr ermittelt. Insgesamt traten hier in den folgenden 10 Jahren Gesamtsenkungen von jeweils fast 4 m auf.

Abb. 8: Lage der Wassereinbrüche in der Mansfelder Mulde
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Abb. 9: Senkungen in Eisleben
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Diese Vorgänge verliefen parallel mit erheblichen Rissbildungen am Nordufer des Süßen Sees und den durch teilweise Umkehr der Fließrichtung der Karstwässer bedingten Wasserverlusten im Salzigen See (875 ha, 69 Mill. m³), die letztlich zur Entscheidung führten, den See (Abb. 10) trocken zu legen.
Der Zusammenhang zwischen Salzigem See und dem Bergbau wurde durch die Wasserverluste im Binder See in den Jahren 1962 und 1968 nochmals nachdrücklich bestätigt (Abb. 11).

Abb. 10: Karte des Salzigen Sees im 19. Jhd.
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Abb. 11: Der Wasserabgang aus dem Binder See 1962

Nach den Senkungsperioden zu Anfang des 20 Jahrhunderts verringerten sich die Senkungsbeträge vor allem in der Stadt Eisleben auf wenige dm bzw. cm pro Jahr. Dies wurde neben der Verlagerung der Schwerpunkte der Wasserzuflüsse weiter nach Norden in den Bereich des Zirkelschachtes vor allem mit der Annahme begründet, das Steinsalz sei inzwischen vollständig zerstört worden.
In der Folgezeit lagen die Senkungsschwerpunkte vorwiegend außerhalb von Eisleben an der B 180, in Volkstedt, am Brosowski-Schacht, zumindest aber am Rande der Stadt, z.B. im Ortsteil Helfta, in dem dem sich seit Ende der 1950er Jahre zunehmend Senkungen zeigten.
Als mit der Einstellung des Abbaus in der Mansfelder Mulde die Frage der Verwahrung dieses ausgedehnten Bergbaureviers akut wurde, standen neben der Sicherung der Schachtröhren vor allem die Folgen der Einstellung der Wasserhaltung im Mittelpunkt der Diskussion.

Zunächst mußten die 66 im Flutungsbereich stehenden Schächte gesichert werden. Sie waren generell

-	nachweislich vollständig zu verfüllen,
-	die Verfüllung musste "ins Trockene" erfolgen,
-	Füllortsicherungen sollten das Abwandern der Verfüllsäule ins Grubenfeld verhindern,
-	Tonsperren sollten in Schächten mit Salzaufschluß die vertikale Wasserzir kulation unterbinden.

Diese Forderungen der Bergbehörde bereiteten zwar auch eine Reihe vor allem technischer Probleme, besonders an den tiefen Schächten, bei denen Salz in der Schachtröhre vorhanden war und die ja als erste verwahrt werden mußten.

Diese Schwierigkeiten waren aber nicht zu vergleichen mit den materiellen und ideellen Anstrengungen, die der Vorbereitung der Einstellung der Wasserhaltung und der ihr zwangsläufig folgenden Flutung der Mansfelder Mulde dienten.

Es war von vornherein klar, daß nur durch eine Flutung der Grubenräume eine Verminderung der Zirkulationsgeschwindigkeit der Wässer und damit eine Verminderung der ausgedehnten Senkungen der Tagesoberfläche und der in ihrem Gefolge in zahlreichen Ortschaften und an der Infrastruktur eingetretenen Schäden bewirken konnte. Diese Arbeiten gingen nahtlos aus der Phase zur Klärung der Ursachen der schweren Wassereinbrüche im Otto-Brosowski-Schacht 1952 und 1958 in die Vorbereitung der Verwahrung der Mansfelder Mulde über, denn bereits 1965 fanden erste Beratungen einer Expertengruppe dazu statt. Untersucht wurden von einem breiten Kreis von Fachleuten und unter Leitung des damaligen Rates des Bezirkes Halle, welche negativen Folgen diese als wesentlichste Schutzmaßnahme gegen die Fortsetzung der Senkungstätigkeit konzipierte Flutung des Grubenfeldes haben könnte.

Diese Untersuchungen zogen sich zunächst bis 1969 hin, denn erst dann beschloss der Rat des Bezirkes Halle, einer 1. Etappe der Flutung bis zur 3. Sohle (-110 m NN) zuzustimmen, weil bis in dieses Niveau keinerlei Auswirkung auf Dritte zu befürchten und in der 3. Sohle (Schneider-Schächte) eine Wasserhaltung mit für eine Unterbrechung der Flutung ausreichender Kapazität vorhanden war (Abb. 12).
Mit Abschluss dieser Etappe und unter Berücksichtigung der inzwischen erzielten Untersuchungsergebnisse legte der Rat des Bezirkes auf Vorschlag der o.g. Expertengruppe Ende 1973 fest, die Flutung mit Erreichen der 3. Sohle ohne Unterbrechung bis zum Endniveau Schlüsselstollen fortzusetzen. Dieses Ziel sollte nach unterschiedlichen Prognosen zwischen 1976 und 1988 abgeschlossen sein. (Abb. 13)

Seit dem 1. Juli 1970 wurden durch Öffnen der Ritzstrecke 7. Sohle am Fortschritt-Schacht I etwa 38 m³/min (ca. 55 Tm³/d) Salzwasser ins Muldentiefste geleitet. Mit diesen Mengen wurde

1971	die 5. Sohle (-235 m NN),
1974	die 3. Sohle (-110 m NN) überstaut und
1981	der Schlüsselstollen (+72 m NN) erreicht.

Abb. 12: Schema der Wasserhaltung Mansfelder Mulde
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Abb. 13: Prognosen und Verlauf der Flutung

Damit hatte sich der Anstau der Wässer im Grubengebäude grob innerhalb der errechneten Toleranzen vollzogen. Im Bereich des Salzigen Sees war das hydraulische Niveau im Zechstein bereits wieder über Flur gespannt (Abb. 14).

Abb. 14: Vergleich der Wasserstände unter Tage und im Bereich des Salzigen Sees

Der Anstau hatte auch in seinen Auswirkungen auf das Territorium in den meisten der untersuchten Komplexe (Braunkohlenbergbau, Kalibergbau, Wasserversorgung) wie erwartet keinerlei Schäden angerichtet. Auch bezüglich der Senkungstätigkeit waren zunächst die Erwartungen eingetreten, d. h. es war beim Wasseranstieg im Grubengebäude beim Überstau der Steinsalzhorizonte zu kurzzeitigen Senkungsbeschleunigungen mit sich anschließender rascher Abnahme der Senkungsbeträge bzw. sogar zu Hebungen gekommen.

Es gab aber einen Bereich mit deutlich anderer Entwicklung, die Stadt Eisleben.

Hier traten ab 1975 zunächst allmählich, dann aber deutlich zunehmend, im Stadtgebiet Senkungen auf, die im Bereich der Vorderen und Hinteren Siebenhitze (Abb. 15/16) Senkungsgeschwindigkeiten um 1 m/Jahr erreichten. Insgesamt sind hier in den folgenden 10 Jahren Gesamtsenkungen von etwa 2,8 m gemessen worden. Das Senkungsgebiet ist mit Werten unter 5 cm/Jahr auch jetzt noch aktiv.
Diese Beanspruchung der Tagesoberfläche hatte einen erheblichen Verlust an Bausubstanz (ca. 700 WE) zur Folge. Dadurch kam es in Eisleben zwischen Altstadt und Friedhof (Helbraer Str.) nach 1976 zum Bau von Ersatzwohnungen. Einen vergleichbaren Anlass hatte nach 1968 die Bebauung des Sonnenweges in Eisleben als Ersatz für ca 300 in Helfta aufgegebene Wohnungen.

Abb. 15: Senkungsschäden in der Siebenhitze

Abb. 16: Heute steht hier das Denkmal für die Berg- und Hüttenleute des Mansfelder Landes

Noch im Jahr 1976 trat, mit einem kräftigen Gebirgsschlag gekoppelt, ein weiteres spektakuläres Senkungsereignis auf. Es ereignete sich am westlichen Stadtrand im Industriegelände der damaligen Karl-Liebknecht-Hütte und erreichte bei einem Durchmesser von etwa 150 m schlagartig eine Tiefe von etwa 8 m. (Abb. 18) Das Neue war hier das großflächige und schlagartige Auftreten der Senkungen.

Abb. 17: Lage der Senkungsschwerpunkte in Eisleben
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Abb. 18: Schäden Karl-Liebknecht-Hütte 1976

Abb. 19: Schadensfall Karl-Liebknecht-Hütte 1976

Bereits 1975 war in diesem Areal im ehemaligen Baubetrieb ein ähnliches, aber wesentlich kleiner dimensioniertes Ereignis eingetreten. Damals wurden die Ursachen in oberflächennahen Baugrundschwächen gesehen. Wie die Folgezeit nach 1976 lehrte, traten diese plötzlichen und großflächigen Senkungen mit Absenkungsbeträgen von mehreren dm noch mehrfach auf und führten südlich des Kraftwerkes zu weiteren Zerstörungen von Gebäuden.
Diese Ereignisse im Stadtgebiet von Eisleben und an seinem westlichen Rand sind, wie dann relativ rasch erkannt wurde, auf wider Erwarten im Untergrund (Bereich 3. Sohle) noch vorhandene Steinsalzreste und deren Zerstörung bei Überflutung durch den Anstau zurückzuführen. Der Erhalt dieser Steinsalzrelikte wurde, wie die 1976/77 im Bereich des dort angesiedelten Kraftwerkes durchgeführte Erkundung mittels Bohrungen zeigte, offensichtlich durch die tektonische Situation im Einflussbereich des Martinsschächter Flözgrabens begünstigt. Nördlich davon traten bis in die Jahre nach 1990 am sog. Stiftsteich (Abb. 22), einem im Zusammenhang mit den Wassereinbrüchen Ende des 19. Jahrhunderts entstandenen Erdfall, Perioden mit relative heftigen Senkungen auf, die auch heute noch nicht völlig abgeklungen sind. Ähnliches spielte sich an der B 180 südlich von Eisleben bis in die letzten Jahre hinein ab.

Abb. 20: Der Stiftsteich 1997

Abb. 21: Der Erdfall an der B 180 bei Neckendorf

Heute ist in allen Bereichen des Bergbauobjektes Mansfelder Mulde nach der Verwahrung der Schächte und der Flutung der Grubenräume geotechnisch und hydrogeologisch nahezu der Endzustand eingetreten, sodaß man vom Erreichen eines etwa natürlichen Ausmaßes der Senkungs- und Abflussverhältnisse sprechen kann. Damit ist das Hauptziel, nämlich die Senkungen der Tagesoberfläche infolge Salzauflösung im Untergrund zu minimieren, erreicht.
Eine Beeinflussung der Erdfallhäufigkeit tritt damit kaum ein. Hier wirken die natürlichen Vorgänge nach wie vor. Sie sind aber gegenüber der ursprünglichen Geschwindigkeit infolge der laufenden Entwässerung (Trockenhaltung) mittels der vom Bergbau hergestellten Stollen doch etwas gebremst.
Einen weiteren Aspekt der Einflussnahme des Bergbaus auf die Tagesoberfläche bzw. die Umwelt sollte man nicht vergessen zu erwähnen: das ist der Austrag von Salzen (Abb. 22) oder Metallen über den Wasserpfad aus den Entwässerungsstollen des Kupferschieferbergbaus. Hier sind weniger die Süßwasser führenden Stollen als vielmehr die salzwasserbelasteten Stollen zu nennen. Sie führen neben Cu, Cr, Pb, Hg, Ni, As und Cd vor allem Zn ab. (Abb. 23)

Trotzdem bedarf es sicherlich noch weiterer Jahre, ehe man sich der Stabilität der Lage sicher sein kann, denn diese Vorgänge laufen ausgesprochen langfristig ab und können immer mal wieder spontan unterbrochen werden.. Außerdem ist es notwendig darauf hinzuweisen, daß der gegenwärtige hydrologischen Zustand (stabiles Abflussniveau Schlüssel-Stollen) unbedingt zu erhalten ist. Deshalb muss der Gesamtbereich nach wie vor unter fachlicher Kontrolle bezüglich der Erdbewegungen und der hydrogeologischen Daten verbleiben. Die Kontrolltätigkeit wird sich nach den Festlegungen der Aufsichtsorgane sicherlich allmählich verringern können, es ist aber auch unbestritten, dass Teilobjekte ständig weiter unter Kontrolle bleiben müssen.

Abb. 22: Salzlast der Mansfelder Stollen 1999 - 2006

Abb. 23: Metallinhalt der Stollenwässer 2006

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