In der vorliegenden Arbeit wurde die Eintretenswahrscheinlichkeit von Tagesbrüchen und das Risikomanagement am Beispiel von Rohrleitungen in tagesbruchgefährdeten Gebieten des Mitteldeutschen Braunkohlenreviers umfassend beleuchtet. Im ersten Schritt wurden die Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Überwachungs- und Sicherungsmaßnahmen analysiert. Es wird gezeigt, dass kein Überwachungsverfahren in der Lage ist, das unmittelbare Bevorstehen eines Tagesbruchs hinreichend genau zu prognostizieren. Die Verfahren können in der Regel nur Hinweise geben, die dann durch einen Spezialisten zu interpretieren sind. Die vorgestellten Sicherungsverfahren sind zwar teilweise in der Lage, den Tagesbruch oder seine Auswirkungen auf Rohrleitungen auf ein ungefährliches Maß zu senken. Jedoch sind diese Verfahren meist in der flächendeckenden Anwendung viel zu teuer. Um solche Verfahren nur noch punktuell an den größten Gefährdungsschwerpunkten einsetzen zu müssen, ist eine zuverlässige Bewertung der Eintrittswahrscheinlichkeit eines Tagesbruchs notwendig. Mit der Methodik der Spezifischen Bruchwahrscheinlichkeit kann erstmals die Eintrittswahrscheinlichkeit von Tagesbrüchen in einem Grubenfeld quantifiziert werden, worin auch die wesentliche wissenschaftliche Bedeutung der Arbeit liegt. Die Entwicklung von praktischen Zahlenwerten ermöglicht es, das Tagesbruchrisiko objektiv zu quantifizieren und somit die sicherheitstechnische Zulässigkeit der geplanten Oberflächennutzung zu bewerten.

Die Nutzung von Flächen mit künstlichen oder natürlichen Hohlräumen im Unter- und Baugrund ist mit erhöhten Risiken behaftet, weil Bauwerke durch unerwünschte Deformationen des Baugrundes in Mitleidenschaft gezogen werden können. Zur theoretischen Analyse eines Tagesbruchvorganges über einen zusammenbrechenden Hohlraum in praktischen Aufgabenstellungen auf Standorten mit mehreren Schichten kann die ”Allgemeine Hohlraum-Bruchmassen-Bilanz-Methode” mit einer stark eingegrenzten Anzahl von Eingangsparametern genutzt werden. In einer rechnerischen Tagesbruchprognose können sowohl die Eingangsgrößen der theoretischen Modellierung eines Tagesbruchvorganges als auch die Größe prognostizierter Tagesbruchvolumina als Zufallsvariable angesehen werden. Die Random-Set-Theorie bietet eine praktikable Möglichkeit, die stochastische Natur des Tagesbruchvorganges mit einem begrenzten rechnerischen Aufwand theoretisch zu fassen. Die berechneten Tagesbruchvolumina und die zugehörigen Eintrittswahrscheinlichkeiten können als Grundlage der Risikobewertung von zu schützenden Objekten herangezogen werden. / The use of sites with artificial or natural openings in the underground includes an elevated technical risk, as constructions can be constrained due to unplanned deformations of the subsoil. To the theoretical analysis of pothole subsidence in practical settings on a layered site, the ”General Failure Mass Volume Balance Method”can be applied with a low number of input parameters. Both the input values of a theoretical model for pothole subsidence analysis and the volume of prognosed surface failures can be regarded as random variables. The randomset- theory offers a practical solution to include the stochastic nature of the pothole subsidence process into a theoretical model with limited required computational effort. The prognosed volumina and the corresponding probabilities of occurrence can be used for a risk analysis of protected objects on sites with expected pothole subsidence.

Die Nutzung von Flächen mit Altbergbau oder mit natürlichen Hohlräumen im Unter- und Baugrund ist mit erhöhten Risiken behaftet, dass Bauwerke durch unerwünschte Deformationen des Baugrundes in Mitleidenschaft gezogen werden. Eine typische Versagensart ist die Entwicklung von Tagesbrüchen oder Erdfällen, wobei sich Massen in Richtung von Hohlräumen im Unterund und Baugrund verlagern und auflockern. Die Umlagerung von Massen setzt sich solange fort, bis sich ein statisches Gleichgewicht einstellt und eine weitere Fortpflanzung des Bruchvorganges verhindert oder stark reduziert. Die Ermittlung der Versagenswahrscheinlichkeit an einem gegebenen Standort wird nach dem Konzept der geometrischen Wahrscheinlichkeit vorgeschlagen. Die Größe entstehender Tagesbrüche wird dabei als eine Zufallsvariable betrachtet. Die berechneten Versagenswahrscheinlichkeiten können als Grundlage der Risikobewertung von zu schützenden Objekten herangezogen werden. / The use of sites over old mining regions or with natural openings in the ground includes an elevated technical risk, as constructions can be constrained due to unplanned deformations of the subsoil. Typical failure modes include pothole subsidence or earthfalls, when failing soil masses are displaced and loosened stepwise toward a collapsing opening in the ground. The displacement process continues until a stable static equilibrium is reached and a further propagation of displacements is prevented. The determination of the failure probability on a given site due to pothole subsidence is recommended based on the concept of geometric probabilities, considering the subsidence volume as a probabilistic quantity. The failure probabilities can be used for a risk analysis of protected objects on sites with expected pothole subsidence.

Die Nutzung von Flächen mit Altbergbau oder mit natürlichen Hohlräumen im Unter- und Baugrund ist mit erhöhten Risiken behaftet, dass Bauwerke durch unerwünschte Deformationen des Baugrundes in Mitleidenschaft gezogen werden. Eine typische Versagensart ist die Entwicklung von Tagesbrüchen oder Erdfällen, wobei sich Massen in Richtung von Hohlräumen im Unterund und Baugrund verlagern und auflockern. Die Umlagerung von Massen setzt sich solange fort, bis sich ein statisches Gleichgewicht einstellt und eine weitere Fortpflanzung des Bruchvorganges verhindert oder stark reduziert. Die Ermittlung der Versagenswahrscheinlichkeit an einem gegebenen Standort wird nach dem Konzept der geometrischen Wahrscheinlichkeit vorgeschlagen. Die Größe entstehender Tagesbrüche wird dabei als eine Zufallsvariable betrachtet. Die berechneten Versagenswahrscheinlichkeiten können als Grundlage der Risikobewertung von zu schützenden Objekten herangezogen werden. / The use of sites over old mining regions or with natural openings in the ground includes an elevated technical risk, as constructions can be constrained due to unplanned deformations of the subsoil. Typical failure modes include pothole subsidence or earthfalls, when failing soil masses are displaced and loosened stepwise toward a collapsing opening in the ground. The displacement process continues until a stable static equilibrium is reached and a further propagation of displacements is prevented. The determination of the failure probability on a given site due to pothole subsidence is recommended based on the concept of geometric probabilities, considering the subsidence volume as a probabilistic quantity. The failure probabilities can be used for a risk analysis of protected objects on sites with expected pothole subsidence.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Eintretenswahrscheinlichkeit von Tagesbrüchen und das Risikomanagement am Beispiel von Rohrleitungen in tagesbruchgefährdeten Gebieten des Mitteldeutschen Braunkohlenreviers umfassend beleuchtet. Im ersten Schritt wurden die Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Überwachungs- und Sicherungsmaßnahmen analysiert. Es wird gezeigt, dass kein Überwachungsverfahren in der Lage ist, das unmittelbare Bevorstehen eines Tagesbruchs hinreichend genau zu prognostizieren. Die Verfahren können in der Regel nur Hinweise geben, die dann durch einen Spezialisten zu interpretieren sind. Die vorgestellten Sicherungsverfahren sind zwar teilweise in der Lage, den Tagesbruch oder seine Auswirkungen auf Rohrleitungen auf ein ungefährliches Maß zu senken. Jedoch sind diese Verfahren meist in der flächendeckenden Anwendung viel zu teuer. Um solche Verfahren nur noch punktuell an den größten Gefährdungsschwerpunkten einsetzen zu müssen, ist eine zuverlässige Bewertung der Eintrittswahrscheinlichkeit eines Tagesbruchs notwendig. Mit der Methodik der Spezifischen Bruchwahrscheinlichkeit kann erstmals die Eintrittswahrscheinlichkeit von Tagesbrüchen in einem Grubenfeld quantifiziert werden, worin auch die wesentliche wissenschaftliche Bedeutung der Arbeit liegt. Die Entwicklung von praktischen Zahlenwerten ermöglicht es, das Tagesbruchrisiko objektiv zu quantifizieren und somit die sicherheitstechnische Zulässigkeit der geplanten Oberflächennutzung zu bewerten.:1. Einleitung 2. Vorgehensweise und Abgrenzung 3. Grundlagen 4. Überwachungsmaßnahmen 5. Sicherungsmaßnahmen 6. Modell der Spezifischen Bruchwahrscheinlichkeit und Anwendungsbeispiele 7. Risikomanagement 8. Ansätze zur Weiterentwicklung 9. Zusammenfassung Literatur Anlagen

Die zu bearbeitende Aufgabe ist darauf ausgerichtet, das zur Prognose und Deutung von Erdfällen wichtige Grundlagenwissen zu erweitern und mit Hilfe der neu gewonnenen Erkenntnisse einige wichtige konkrete Probleme der Erdfallentstehung zu diskutieren. Dabei stützen sich die Untersuchungen auf die regionale Verkarstungs- und geologische Situation in der Mansfelder Mulde. Die Untersuchungsergebnisse werden erweiternd diskutiert (Verkarstung im Sangerhäuser Revier, Effektivität geophysikalischer Überwachungen, Möglichkeiten und Grenzen der Erdfallprognose und -deutung).