Erfahrungsbericht zum Steinkohlenbergbau in Mosambik: Die Republik Mosambik ist ein schwach entwickeltes Agrarland mit einer bescheidenen Verarbeitungsindustrie, vorwiegend in den Hafenstädten, und einer Infrastruktur, die viele Wünsche offenlässt. Reich ist das Land an unterschiedlichen Rohstoffen. Neben Vorkommen an NE-Metallen, Tantal, Halbedelsteinen und Erdöl sind die umfangreichen Steinkohlenlagerstätten vor allem in der Provinz Tete am Sambesi zu nennen, die jedoch bis zum Ende des 20. Jahrhunderts nur in sehr bescheidenem Umfang erschlossen waren.

Neben dem Austausch über die neuesten Entwicklungen im Markscheidewesen und den angrenzenden Fachgebieten stand zum Geokinematischen Tag 2016 vor allem das Jubiläum des emeritierten Professors für Markscheidewesen der TU Bergakademie, Dr.-Ing. habil. Jürgen Fenk, im Mittelpunkt.

Die Endlagerbranche steht vor einem tiefgreifenden Wechsel. Die bisherigen Organisationseinheiten DBE mbH, ASSE GmbH, Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) werden neu sortiert und in der neugegründeten Bundes-Gesellschaft für Endlagerung verschmolzen. Eine neue Genehmigungsbehörde, das Bundesamt für Kerntechnische Entsorgungssicherheit (BfE) wird geschaffen. Im Ergebnis dieser Neustrukturierung gibt es eine klare Aufgabentrennung zwischen Regulator und Operator. Darüber hinaus führt die Zusammenlegung der bisher verteilten Aufgaben vom Bauherr und ausführender Baufirma zu Synergieeffekten und einer größeren Umsetzungskompetenz in den Endlagerprojekten. Die neue Bundes-Gesellschaft für Endlagerung (BGE) wird sowohl in der Tiefe als auch in der Breite ihre Aktivitäten jede der bisher bestehenden Organisationen übertreffen und daher eine höhere Schlagkraft haben.

Der verantwortungsbewusste Umgang mit alt- und nachbergbaulichen Strukturen umfasst den Aufbau und die Entwicklung eines Risikomanagementsystems. Aktuelle Informationen über die Stabilität der bergbaulichen Objekte, ihren Zustand und mögliche Auswirkungen auf die Tagesoberfläche werden durch ein Monitoringprogramm bereitgestellt. Der Beitrag behandelt die Zusammenhänge zwischen den bergbaulichen Elementen/ Objekten, den Ereignissen an der Tagesoberfläche, den zu messenden Parametern und den heute zur Verfügung stehenden Monitoringverfahren. In einem besonderen Fokus stehen alle Verfahren, deren Potentiale als besonders untersuchungswürdig eingestuft werden. Dazu zählen insbesondere die Daten des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus. Die bisher gewonnenen Erfahrungen bei der Verschneidung der radarinterferometrischen, multi- und hyperspektralen Daten u.a. der Sentinel-Satelliten, mit den Ereignissen an altund nachbergbaulichen Elementen werden beschrieben. Neben der Analyse von Bodenbewegungsprozessen kommt den Veränderungen des Bodenwassergehaltes, der Vitalität der Vegetation und der Landnutzung eine besondere Bedeutung zu. / The responsible handling of old- and post-mining structures encompasses the installation and the development of a risk management system. Up-to-date information about the mining objects` stability, their condition and possible effects to the ground surface are provided by a monitoring program. This contribution deals with the contexts between the mining objects, the effects to the ground surface, the parameters to be measured and the currently available monitoring methods. The methods which are recognized as extraordinary useful, shall be emphasized within this paper. Among these, the data of the European Earth observation program Copernicus are of a special interest. The to date gained experiences by merging of radar interferometrical, multi- and hyperspectral data with the old- and post-mining elements are being described. Besides the analysis of ground movement processes the variations of soil water, the vegetation’s vitality and the land use are focussed.

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.

Der Abbau der Uranerzlagerstätte Schlema-Alberoda von über Tage bis in eine Teufe von 2000 m und die anschließende Flutung führten zu Einwirkungen auf die Tagesoberfläche u.a. in Form von Senkungen, Hebungen, Horizontalverschiebungen und seismischen Entspannungen. Im Grubenteil Oberschlema entstand durch intensiven Abzug des Eigenversatzes aus dem Firstenstoßbau ein Bruchkörper (sog. Deformationsgebiet), der einen ca. 3,3 km² großen Senkungstrog mit Senkungen bis 6 m, mehrere hundert Meter lange Erdrisse und eine ca. 30 Jahre anhaltende Nachsenkungsphase mit Senkungen bis 3 cm/a verursachte (abbaubedingte Bodenbewegungen). Infolge der abbaubedingten Bodenbewegungen, der Vielzahl von tagesnahen Grubenbauen und daraus entstandener Tagesbrüche, musste der Kurort Oberschlema fast vollständig abgebrochen werden. Das ca. 25 ha große, als Deformationsgebiet bezeichnete Gelände wurde eingezäunt. Nach 1994 entstand in diesem Gebiet ein Kurpark. Mit der Stilllegung der Grube Schlema-Alberoda begann die Flutung. Ab 1998 wurde auch der Bruchkörper geflutet. Entsprechend der bisher beobachteten Bodenbewegungen reagiert der Bruchkörper und das relativ standfeste umgebende Grubengebäude unterschiedlich auf die Flutung. Über dem Bruchkörper wurden Schieflagen um 4 mm/m, Verschiebungen über 15 cm, Zerrungen bis 6 mm/m und Pressungen bis zu 5 mm/m ermittelt. Über dem Grubenteil Niederschlema-Alberoda konnten mit den bis Oktober 2016 durchgeführten Nivellements flutungsbedingte großflächige Hebungen bis 12 cm nachgewiesen werden. Ursache der Hebungen sind Dehnungen des durchbauten Gebirgskörpers bis in eine Teufe von ca. 1000 m. In dem Beitrag wird das für die Beobachtung und Interpretation der geomechanischen Auswirkungen der Flutung der Grube durchzuführende Monitoring sowie einige Ergebnisse vorgestellt.

Concrete is a predominant construction material due to several advantages; however, the pure cementitious composites have shown quasi-brittle behavior with undesirable typical large cracks under tensile loading conditions. Thus, the addition of a small volume of short fibers is a well-known strategy to increase the ductility and toughness of cementitious matrices besides optimization of the crack opening. Strain-hardening cement-based composites (SHCCs) is a particular class of fiber-reinforced concretes (FRCC) that can develop controlled multiple cracks while subjected to incremental tensile loading conditions. However, a proper composition design, especially concerning fiber and bond properties, still follows a trial and error approach. This work presents a newly developed model to simulate SHCC at the meso-scale level. This model is based on Finite-Element-Method and allows for nonlinear behavior for cement matrix, fiber material, and bond laws. Concerning three complexities of target FRCC, i.e., crack formation in the cement matrix, a large number of explicit fibers with arbitrary random distribution, and fibers’ interaction with the cement matrix via the bond, extra features are added to standard FE consist of: • Further development of the Strong Discontinuity Approach (SDA) to model discrete cracking of continuum elements on the element level • Discretization of single fibers by truss elements with truss nodes independently placed of continuum nodes • Connecting SDA elements to explicit truss elements by particular bond elements. In this research study, first, theoretical basics and special implementation issues were described. Later, this newly developed model was calibrated with several simple configurations. The bond law utilized in the simulation was derived from single fiber pullout test and calibrated with several analyses. In the next step, 2D SHCC dumbbell specimens under tensile loading condition were simulated, and a series of numerical case studies were performed to assess the quality, credibility, and limitations of the numerical model. It should be noted that cracking patterns could not be directly compared to experimental cracking patterns as the simulation model’s current state is deterministic by random material properties that influence the experimental specimen behavior. Taking the effect of random field and other simplifying assumptions into account, the simulation model seems to describe enumerated SHCC behavior at an acceptable level. In summary, a further base is given for the target-oriented design of FRCC material composition to reach the given objectives of material properties. The concepts and methods presented in this study can simulate short and thin polymer fibers in a random position and steel fibers and structures with long reinforcement in a regular arrangement.

After the excavation of a cut slope ongoing deformations on the slope surface can often be measured. These deformations can be induced due to various processes and can also be used as an indicator of slope stability. If the reasons for the deformations are known, selective stabilization methods can help to decelerate, or stop, the movements. The potential for the recognition of displacement patterns in excavated slopes is studied in this dissertation. In the laboratory, the analysis of displacement patterns due to various processes is difficult as identical initial test conditions can hardly be reproduced. Furthermore, measurements of displacements can only be conducted to a limited degree. Therefore, numerical calculations using the finite element method were applied to simulate excavation processes and analyse the displacements. In addition, a suitable mathematical model has to be used to represent the stress-strain behaviour during the unloading process. Three different advanced constitutive soil models were chosen to calculate an excavation process of an idealized slope assuming drained conditions: - elasto-plastic Modified-Cam-Clay model - rate-independent hypoplastic model according to Masin - rate-dependent visco-hypoplastic model according to Niemunis Before conducting the excavation simulation, the soil parameters of the constitutive models were calibrated by means of numerical element tests, depicting the stress paths of conventional laboratory tests. Within the literature, those conventional laboratory tests are recommended for the determination of parameters for the constitutive models. A parameter set for the visco-hypoplastic model was chosen from literature. The parameters were adapted for the remaining models. Thus, all three models predicted approximately the same stress-strain behaviour during conventional laboratory tests. Despite the correlations during the element tests, the constitutive models predicted different displacements during the calculation of the excavation of an idealized slope under drained conditions. Thereupon, load-controlled triaxial compression tests were conducted reproducing the characteristic stress paths during an excavation process. At the same time, numerical calculations were carried out to reproduce the triaxial compression tests, and the measured and calculated displacement behaviour was compared. Different processes such as pure unloading due to excavation, excavation in overconsolidated soil, excavation coupled with consolidation, excavation coupled with previous ground water lowering and consolidation as well as the influence of creep effects were considered in the analysis of the displacement patterns during an excavation. It can be stated that the evaluation of displacements and changes in displacements in a single point on the slope surface cannot provide sufficient information about a certain physical process. Only the combination of displacement paths at different survey points will lead to a reliable conclusion. Thus, representative displacement patterns for different processes are recognizable during and after the excavation, which can be used for the identification. During the numerical simulation of an in-situ model test, where a slope was brought to failure by excavation, the calculated displacements were analysed for identifiable displacement patterns. It can be stated that despite different slope systems, consistencies were found within characteristic survey points. These points can be used to identify patterns within the displacement contours.

In diesem Beitrag wird die Entwicklung der nordsuchenden Vermessungskreisel in Deutschland kurz dargestellt. An Beispielen werden Anwendungsgebiete und technische Parameter diskutiert und aktuelle Geräte mittlerer Genauigkeit vorgestellt. Zuletzt werden neue Technologien und die möglichen Anwendungen dieser Technologien beschrieben. / This article briefly describes the development of the north-seeking gyros in Germany. Examples of application areas and technical parameters are discussed and current medium-precision devices are presented. Finally, new technologies and possible applications of these technologies are described.

Supporting environmental monitoring with remote sensing data considerably increases cost effectiveness and reliability of traditional, manual solutions. Additionally, by means of automation, it bears the potential to prevent contaminations or disasters through the availability of timely and spatially dense data. To this end, we investigate the possibility to monitor gas and oil pipelines of a storage cavern by using optical, multi spectral data from the Copernicus Sentinel 2 satellites. Due to a lack of known disasters/contaminations, we resort to a monitoring approach based on statistical outliers. First results demonstrate the general capability of our approach to detect contaminations and generate warnings.