Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung eines Planungssystems, wo mit Hilfe des Konzeptes der virtuellen Realität, das effektive Fördervolumen von vorschublosen Schaufelradbaggern im Kopfblockverhieb für beliebige Schneidwiderstände, Scheibenzusammensetzungen, Schneid- und Blockgeometrien bestimmt werden kann. Hierzu wurden am Schaufelradbagger 1510 SRs 6300.50.15 im Braunkohlentagebau Nochten intensive Feldmessungen des Schneidwiderstandes sowie des effektiven Fördervolumens durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde auf Fördervolumenverluste gelegt, welche durch Brems- und Beschleunigungsvorgänge des Radauslegers an den Schwenkenden entstehen. Der Einfluss dieser Fördervolumenverluste an den Schwenkenden wurde analysiert und bewertet. Durch umfangreiche VR Simulationen konnten für den Schaufelradbagger SRs 6300 im Tagebau Nochten optimierte Technologieparameter (Scheibenhöhe, Spantiefe) vorgeschlagen werden.

University, Diss., 2002--Bonn.

Die Grundwasserstände unterliegen in den Gebieten des Braunkohlenbergbaus permanenter, bergbaulich bedingter Veränderung. Im Einflussbereich der aktiven Braunkohlentagebaue überwiegen sinkende - im Bereich der ehemaligen Tagebaubereiche nach Einstellung der Wasserhaltungsmaßnahmen dagegen steigende Grundwasserstände. Der Grundwasserwiederanstieg im Verantwortungsbereich der LMBV mbH ist schon weit vorangeschritten aber noch nicht überall abgeschlossen. Im Zuge der Auswertung von regelmäßig durchgeführten Präzisionsnivellements wurden in den gewachsenen Randbereichen der in Flutung befindlichen Tagebauseen Hebungen festgestellt, die in ihrer räumlichen Ausdehnung und dem Betrag mit den Ergebnissen der Beobachtungen der Grundwasserstände korrelieren. Rückblickend werden die Zusammenhänge zwischen Grundwasserwiederanstieg und Hebungen des gewachsenen Bodens anhand von Beispielen von bereits gefluteten Tagebauseen aus dem Mitteldeutschen Braunkohlenrevier betrachtet. Die festgestellten Hebungen vollziehen sich längerfristig über mehrere Jahre. Die Hebungsbeträge erreichen maximale Werte von einigen Zentimetern - erreichen aber nicht die Beträge der früheren sümpfungsbedingten Senkungen. Schädliche Auswirkungen auf Bauwerke durch grundwasserwiederanstiegsbedingte Hebungen waren nicht zu erwarten und sind auch nicht eingetreten. / Water tables in lignite mining areas are characterized by a permanent mining-related variation. In the sphere of influence of the active lignite mines preponderates decreasing – in reach of the abandoned lignite mining areas in contrast increasing water tables. The groundwater resurgence within the areas of responsibility of LMBV mbH is widely pro-ceeded but yet not completed in all areas. In the course of the evaluation of regularly conducted precision levellings uplifts were detected in the natural boundary areas of post-mining lakes still in flooding progress. These uplifts correlate in their regional/areal dimension and magnitude with the results of the water tables. The coherence between groundwater resurgence and the uplifts will be examined retrospectively based on examples of flooded post-mining lakes from the mining area around the cities of Leipzig and Halle. The observed elevation take place over some years. The elevation amount reaches maximum values of a few centimeters, but doesn’t reach the amount of the former drainage caused subsidence. Adverse effects on buildings by groundwater resurgence caused elevation were not expected and didn’t occur so far.

Die vorliegende Dissertation beinhaltet die Modellierung und Optimierung von Direktversturztechnologischen Schemen mit dem Ziel, das optimale technologische Schema für den Einsatz des Schürfkübelbaggers in den Braunkohletagebauen der Mongolei zu ermitteln. Zunächst wurden Untersuchungen zur Charakterisierung der bergbau-geologischen Bedingungen der mongolischen Kohlenlagerstätten unter dem Gesichtspunkt durchgeführt, die Anwendungsmöglichkeiten der Direktversturztechnologie zu verdeutlichen. Danach erfolgten Untersuchungen zur Optimierung und Modellierung der technologischen Schemen der Direktversturztechnologie mit einem Schürfkübelbagger und ihre Einsatzrahmen mit dem Ziel, eine technologisch optimale Variante zu identifizieren. Schließlich wurde das Programm "Dragline" entwickelt, um folgende zwei Aufgaben zu lösen: - Die Auswahl eines Schürfkübelbaggers (bzw. die Auslegerlänge und der Kübelvolumen des Schürfkübelbaggers) nach vorgegebenen Abbauparametern - Die Auswahl der Einsatztechnologie für einen vorhandenen Schürfkübelbagger und die Lagerstättenbedingungen. Die Anwendung des Programms und die Bewertung der vom Programm gelieferten Daten erfolgte anhand eines Beispiels einer mongolischen Lagerstätte.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung eines Planungssystems, wo mit Hilfe des Konzeptes der virtuellen Realität, das effektive Fördervolumen von vorschublosen Schaufelradbaggern im Kopfblockverhieb für beliebige Schneidwiderstände, Scheibenzusammensetzungen, Schneid- und Blockgeometrien bestimmt werden kann. Hierzu wurden am Schaufelradbagger 1510 SRs 6300.50.15 im Braunkohlentagebau Nochten intensive Feldmessungen des Schneidwiderstandes sowie des effektiven Fördervolumens durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde auf Fördervolumenverluste gelegt, welche durch Brems- und Beschleunigungsvorgänge des Radauslegers an den Schwenkenden entstehen. Der Einfluss dieser Fördervolumenverluste an den Schwenkenden wurde analysiert und bewertet. Durch umfangreiche VR Simulationen konnten für den Schaufelradbagger SRs 6300 im Tagebau Nochten optimierte Technologieparameter (Scheibenhöhe, Spantiefe) vorgeschlagen werden.

Im Lausitzer Braunkohlerevier wurden eine Vielzahl von Braunkohletagebauen stillgelegt und rekultiviert. In den locker gelagerten und überwiegend aus sandigem Boden bestehenden Kippen kam es im Zuge des Grundwasseranstieges seit ca. 2006 zu einer erheblichen Anzahl von Bodenverflüssigungsereignissen. Diese stellen eine Gefährdung für Personen dar und führten daher zu Sperrungen der Kippenflächen. Das Ziel der Arbeit war es, das Risiko für Personenschäden durch Bodenverflüssigungsereignisse auf Innenkippen des Lausitzer Braunkohlereviers zu ermitteln. Die Ergebnisse bilden eine Möglichkeit, Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit auf der Kippe angepasst zu planen und damit eine bessere gesellschaftliche Akzeptanz zu erreichen. An Beispielen wird in der Arbeit dargestellt, wie der Grad der Gefährdung von Personen durch unterschiedliche Prozesse ermittelt und dargestellt werden kann. Die einfachen physikalischen bzw. empirischen Zusammenhänge bilden die Grundlage zur Ermittlung des Risikos, das Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß eines Bodenverflüssigungsereignisses berücksichtigt. Der Prozess der spontanen Bodenverflüssigung auf Kippen wird beschrieben. Es wird herausgearbeitet, dass die Auswirkungen eines Bodenverflüssigungsereignisses wesentlich von der Gestalt der Geländeoberfläche und der Lage des Grundwasserspiegels relativ zur Geländeoberfläche abhängen. Für die Geländemorphologie wird die Maßgeblichkeitszahl als Kenngröße genutzt, um zusammen mit dem Grundwasserflurabstand eine empirische Abhängigkeit der Auswirkungen eines Bodenverflüssigungsereignisses zu begründen. Mit diesen Ergebnissen wird auf Basis eines digitalen Geländemodells und eines Grundwassermodells eine Gefährdungskarte abgeleitet. Durch die räumliche Auswertung der Gefährdungskarte und einer angenommenen Zahl von Personen, die auf der geplanten Nutzung der Kippen beruht, wird das kollektive Risiko für Personenschäden berechnet. In die Berechnung geht auch die Eintrittswahrscheinlichkeit von Bodenverflüssigungsereignissen ein, die tagebaubezogen auf Grundlage von Auswertungen von digitalen Geländemodellen im Zeitraum von 2006 bis 2018 ermittelt wurde. Das ermittelte Risiko durch Bodenverflüssigung wird mit Risiken des Alltags verglichen. Darauf aufbauend wird ein Grenzrisiko vorgeschlagen. Die Ergebnisse werden interpretiert und es wird eine Empfehlung abgegeben, wie mit dem ermittelten Risiko umgegangen werden kann. / In the Lusatian lignite mining area, a large number of opencast lignite mines were closed down and recultivated. In the loosely stored tips, which mainly consist of sandy soil, a considerable number of soil liquefaction events have occurred in the course of the groundwater rise since approx. 2006. These represent a hazard to persons and therefore led to the closure of the tipping areas. The aim of the work was to determine the risk of personal injury caused by soil liquefaction events on inner tips of the Lusatian brown coal mining area. The results provide an opportunity to plan actions to improve safety on the dump and thus achieve better social acceptance. The paper uses examples to illustrate how the degree of risk to people posed by different processes can be determined and represented. The simple physical and empirical correlations form the basis for determining the risk which takes into account the probability of occurrence and the extent of damage of a soil liquefaction event. The process of spontaneous soil liquefaction on tips is described. It is worked out that the effects of a soil liquefaction event depend essentially on the shape of the terrain surface and the position of the groundwater level relative to the terrain surface. For the terrain morphology, the significance number is used as a parameter in order to establish an empirical dependence of the effects of a soil liquefaction event together with the groundwater level. With these results, a hazard map is derived on the basis of a digital terrain model and a groundwater model. By spatial evaluation of the hazard map and an assumed number of persons based on the planned use of the tips, the collective risk of personal injury is calculated. The calculation also includes the probability of soil liquefaction events occurring, which was determined on the basis of evaluations of digital terrain models in the period from 2006 to 2018. The calculated risk from soil liquefaction is compared with everyday risks. Based on this, a limiting risk is proposed. The results are interpreted and a recommendation is given on how to deal with the identified risk.

Der Zusammenbruch der DDR-Energiewirtschaft kostete in den 1990er Jahren über 90 Prozent der Kohlearbeitsplätze. Die Energiewirtschaft in Sachsen hat den abrupten Strukturwandel hinter sich. Vor uns steht die zweite Veränderung in den Energieregionen. Der Braunkohleausstieg kommt. Wovor die sächsische CDU/SPD Staatsregierung noch die Augen verschließt, wird unaufhaltsam und Schritt für Schritt Realität. Wir wollen aber, dass die Veränderungen diesmal nicht abrupt kommen, sondern für jeden planbar.

Recently observed cumulation of unexpected collapses of slope-distant waste dumps in lignite mining areas of eastern germany re-initiated research of soil liquefaction. Especially it turned the question of internal initials that correspond to water rise. Parallel to laboritory tests and field experiments a micromechanical model should be developed, which can reproduce processes in the soil during saturation. In first approximation a partly saturated soil consists of two phases: the soil particles and the pore fluid. For micromechanical modeling a coupling of discontinuum particles) and continuum (fluid) is required. The soil particles can be simulated with the Discrete-Element-Method (DEM). For the pore fluid, which is assumed to be a mixture of liquid and gaseous fractions, Pore scale model with Finite Volumes (PFV) is used. At low water content liquid bridges (meniscii) arise between the particles that cause an apparent cohesion. The effect of the meniscii is considered by a correspondingly contact law in the DEM model. During the saturation of a soil both, cohesive effect and fluid bulk modulus, are reduced. In addition buoyancy acts on the particles during the process. The micromechanical modeling approach has the advantage, that just a few model parameters are needed. The numerical model shows pore fluid pressures during saturation process, that leads to a reduction of effective stress. It is investigated how much the reduction is regarding porosity, degree of saturation, stress conditions and grain shape. Furthermore the influence of model parameters as well as hydromechanics is investigated. The investigations are completed with another series of experiments under special conditions like integration of macropores, horizontal fixed model boundaries and abrupt saturation.

Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen des BMBF-geförderten Projektes "Luft- und bodengestützte spektrometrische Untersuchungen zur Differenzierung reaktiv veränderter Braunkohlentagebaugebiete in Mitteldeutschland" (Vorhaben 02 WB 9667/5) als Kooperation zwischen dem GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Gesellschaft für Angewandte Fernerkundung (GAF) und dem Umweltforschungszentrum Leipzig/Halle GmbH (UFZ) angefertigt. Grundidee des Projektes war es, die durch spektrometrische Erfassungsmethoden der Fernerkundung erhaltenen Überfliegungsdaten mittels konventioneller petrographischer, mineralogischer und geochemischer Analytik zu kalibrieren. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag dabei in der Charakterisierung der hydro- und geochemischen Veränderungen in den Kippensedimenten des im mitteldeutschen Raum südlich von Leipzig aufgeschlossenen Braunkohlentagebaus Zwenkau. Zu diesem Zweck wurden die Kippensedimente in Abhängigkeit des Schüttungsalters und der Lagerung untersucht sowie die spezifischen Merkmale der Kippenwässer und Bodengase erfaßt, um die im Kippenkörper ablaufenden chemischen, petrographischen und gefügemäßigen Veränderungen sowie die Wechselwirkungen zwischen den Sedimenten, Wässern und Bodengasen zu beschreiben. Schließlich wird ein Modell zur zeitlichen Entwicklung der Abraumförderbrückenkippe, beginnend bei ihrer Verkippung bis hin zu einem Alter von etwa 20 Jahren, vorgestellt, welches die beobachteten Erscheinungen bezüglich der auftretenden endogenen und exogenen Wechselwirkungsfaktoren gut erklärt. / This thesis was prepared in cooperation with the GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ), the Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), the Gesellschaft für Angewandte Fernerkundung (GAF), and the Umweltforschungszentrum Leipzig/Halle (UFZ) in frame of the project "Airborne and laboratory spectroscopic studies for differentiation of reactively alterated lignite mining pits in Central Germany" (No. 02 WB 9667/5) which was gratefully supported by the Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF). The major idea of the project was to achieve a calibration of the spectroscopic data acquired by the remote sensing though the results obtained from conventionally petrographical, mineralogical and geochemical analyses. The main goal of this thesis was the characterization of the hydro- and geochemical alterations in the conveyor bridge dump of the open lignite mining pit Zwenkau which is located in the Central Germany District southern of Leipzig. Therefore, dependent on their ages in terms of dumping and their surface-near locations the dump sediments were investigated and the specific properties of the different types of dump water and soil gases were acquired as well in order to describe the ongoing chemical, petrographical and structural alterations and interactions between the sediments, the water and the soil gases in the conveyor bridge. Finally, a model of the chronological development of the overburden sediments starting from their spilling up to an age of about 20 years is proposed which well explains the observed phenomena regarding the appearing endogenous and exogenous interaction factors.

Recently observed cumulation of unexpected collapses of slope-distant waste dumps in lignite mining areas of eastern germany re-initiated research of soil liquefaction. Especially it turned the question of internal initials that correspond to water rise. Parallel to laboritory tests and field experiments a micromechanical model should be developed, which can reproduce processes in the soil during saturation. In first approximation a partly saturated soil consists of two phases: the soil particles and the pore fluid. For micromechanical modeling a coupling of discontinuum particles) and continuum (fluid) is required. The soil particles can be simulated with the Discrete-Element-Method (DEM). For the pore fluid, which is assumed to be a mixture of liquid and gaseous fractions, Pore scale model with Finite Volumes (PFV) is used. At low water content liquid bridges (meniscii) arise between the particles that cause an apparent cohesion. The effect of the meniscii is considered by a correspondingly contact law in the DEM model. During the saturation of a soil both, cohesive effect and fluid bulk modulus, are reduced. In addition buoyancy acts on the particles during the process. The micromechanical modeling approach has the advantage, that just a few model parameters are needed. The numerical model shows pore fluid pressures during saturation process, that leads to a reduction of effective stress. It is investigated how much the reduction is regarding porosity, degree of saturation, stress conditions and grain shape. Furthermore the influence of model parameters as well as hydromechanics is investigated. The investigations are completed with another series of experiments under special conditions like integration of macropores, horizontal fixed model boundaries and abrupt saturation.:Einleitung Literaturauswertung Numerische Modellierung Modellstudien Ergebnisauswertung Zusammenfassung Extended summary