Neben dem seismologischen Monitoring kann die geomechanische Stabilität eines Grubengebäudes durch eine Vielzahl gebirgsmechanischer Messungen erfasst werden. Unsere Arbeitsgruppe Geomechanik und Bergbau misst hierzu in Bergwerken regelmäßig die Gebirgsspannung und die konvergenzbedingten Deformationen in-situ. Unter Einarbeitung weiterer Daten wie zum Beispiel Oberflächensenkungen, der zeitlichen seismologischen Entwicklung oder geologischer Risse, erstellen die Geomechaniker umfangreiche gebirgsmechanische Zustandsanalysen des Gebirges. So entsteht wiederkehrend über die Jahre eine Art „Gesundheits-Check“ des Bergwerks, bei dem Veränderungen schnell erkannt und adressiert werden können. Auf Basis dieser Daten können auch Standsicherheitseinschätzungen und Risikobewertungen zu Altbergbaugruben, Lösungszuflüssen und Gaszutritten abgegeben werden. Zur Bergwerkssicherheit gehören auch geophysikalische Methoden wie z. B. das Firstradar, das eine Vorwarnung vor herabfallende Gesteinsschollen gibt. Zudem führt die K-UTEC Vorerkundungen im Zuge der bergmännischen Auffahrungen durch, um Zutritte von Gasen und Flüssigkeiten rechtzeitig zu erkennen.

Ihr Ansprechpartner für die Geomechanik: Christian Jakob, Christian.Jakobk-utec.de, Tel. 03632 610 174

Beim Bergbau und der Rohstoffverarbeitung fallen größere Mengen an Reststoffen an, die nicht wirtschaftlich nutzbar sind. Diese werden auf Halden abgelegt, die bis zu 200 Meter hoch sein können. Je nach Material, dürfen die Hänge der Halden einen bestimmten Winkel nicht überschreiten, um ihre Stabilität zu garantieren und Rutschungen zu vermeiden. Geomechaniker und Geotechniker der K-UTEC unterstützen Firmen bei der geotechnischen Berechnung und Dimensionierung der Halden. Unsere Geophysiker durchleuchten das Innere der Halden mithilfe von Schallwellenmesungen (Seismik), Strom (Geoelektrik) und Georadar, um Schwachstellen im Haldenkörper sowie Fließwege von Regenwässern frühzeitig zu erkennen und darauf reagieren zu können.

Ihr Ansprechpartner für die Geomechanik: Christian Jakob, Christian.Jakobk-utec.de, Tel. 03632 610 174

Ihr Ansprechpartner für die Haldentomographie: Sandro John, Sandro.Johnk-utec.de, Tel. 03632 610 172

Als Versatz wird das Ausfüllen untertägiger Hohlräume bezeichnet. Hierdurch werden bergbaueigene und bergbaufremde Reststoffe sicher im Bergwerk gelagert und gleichzeitig die Grube geomechanisch stabilisiert. Versetzte Strecken können nicht mehr einstürzen, und Senkungen an der Erdoberfläche oberhalb des Bergwerks werden verlangsamt oder sogar ganz gestoppt. Durch Versatz können Halden reduziert oder vermieden werden. Filterstäube aus Müllverbrennungsanlagen können in Salzbergwerken sicher versetzt werden. Eine klassische Win-Win-Win-Situation, denn die Müllverbrennungsanlagen können ihre Reststoffe abgeben, die Bergwerke erhalten Zusatzeinnahmen für ihren Betrieb, und die Biosphäre wird durch die Filterstäube nicht belastet. Die K‑UTEC besitzt viele Jahrzehnte Erfahrung im Versatz, sowohl im Spülversatz als auch im mechanischen Versatz. Zunächst analysieren wir im Labor die Reststoffe und erstellen Gutachten, ob sich diese Stoffe für einen Untertage-Versatz eignen. Dabei stufen wir die Abfälle entsprechend der Gefahrstoffverordnung ein.

Wir prüfen im Anschluss, ob ungewollte Reaktionen zwischen den zu versetzenden Stoffen und dem Wirtsgestein auftreten könnten, z.B. Wasserstoffgasbildung. Nur absolut sichere Stoffgemische dürfen Untertage. In einem weiteren Schritt entwickeln wir dann eine maßgeschneiderte Rezeptur für die Versatzstoff-Mischung für den Spül-, Pump-, Sturz- und Big-Bag-Versatz. Hier kommen zusätzliche Materialien hinzu, um die Reststoffe miteinander zu verbinden und die spätere Aushärtung zu unterstützen. Diese Zusatzmaterialien müssen möglichst kostengünstig und am Markt verfügbar sein. Hierzu beraten wir Reststoff-Produzenten und Untertagedeponien (UTD), führen Langzeitsicherheitsnachweise zur Einlagerung chemotoxischer Abfälle im Salzgestein durch und erstellen Umweltverträglichkeitsprüfungen. Die K‑UTEC entwickelt Rezepturen für Bergbaumörtel, Versatz- und Dammbaustoffe und stellt Nachweise zur bauphysikalischen Eignung von Abfällen und Versatzstoffen aus. Wenn es um Versatz geht, sind Sie bei der K‑UTEC auf jeden Fall richtig.

Ihr Ansprechpartner für den Versatz: Robert Quensel, Robert.Quenselk-utec.de, Tel. 03632 610 144

In immer mehr Projekten weltweit gibt es Beschränkungen zur Einleitung von Abstoßlaugen in Flüsse, Seen und Meere. Zum Teil sind „Zero Discharge“ Auflagen zu erfüllen, also die vollständige Vermeidung von nach außen abgegebenen Abwässern. In Hessen ist zudem das Verpressen von flüssigen Resten aus der Kaliaufbereitung in tiefen Gesteinsschichten untersagt. In all diesen Fällen ist ein kluges Fluidmanagement daher unerlässlich. Die K-UTEC berät Unternehmen bei der Einstapelung anfallender Prozesswässer in stillgelegten Gruben oder Grubenteilen. Dabei muss die chemische Zusammensetzung der Abstoßlaugen an die Gegebenheiten des empfangenen Altbergwerks angepasst werden, so dass keine unerwünschten Reaktionen oder geochmechanische Instabilitäten auftreten.

Ihre Ansprechpartnerin für die Untertagelagerung von Restlaugen: Annett Lindenau, Annett.Lindenauk-utec.de, Tel. 03632 610 149

Müllverbrennungsanlagen helfen mit, die Mülldeponien zu entlasten und erzeugen über Kraft-Wärme-Kopplung Fernwärme als auch Strom. Das bei der Verbrennung anfallende Rauchgas muss gereinigt werden. In der Abgasreinigung von Müllverbrennungsanlagen wird eine flüssige Salzsole erzeugt, in der Schwermetalle gebunden sind. Die K-UTEC unterstützt Anlagenbetreiber bei der Entsorgung und stofflichen Verwertung im Salzbergbau als Versatzmaterial.

Ihre Ansprechpartnerin für Salze aus Müllverbrennungsanlagen: Annett Lindenau, Annett.Lindenauk-utec.de, Tel. 03632 610 149

Was früher als Müll galt, kann mit etwas Know How heute zu Wertstoff werden. Einen Versuch ist es jedenfalls immer wert. Die Chemiker und Ingenieure der K-UTEC haben ein geschultes Auge, um in Bergbauabfällen nach Wertstoff zu fahnden. Manchmal muss ein Aufbereitungsverfahren nur leicht verändert oder ergänzt werden, um außer dem ursprünglichen Hauptprodukt auch ein zweites Nebenprodukt zu gewinnen. So griff die K-UTEC einer Saline im Alpenraum unter die Arme, als die Behörden das Einleiten der Abstoßlauge in einen See untersagten. Wir entwickelten für das Unternehmen einen Prozess, um aus dem flüssigen Abfall heute wertvolles Kalisulfat zu produzieren. Aus „Stroh“ „Gold“ machen, manchmal klappt es sogar. Wir unterstützen Bergwerke weltweit, um aus ihren Halden wertvolle Substanzen zurückzugewinnen. Das Konzept „Waste to Value“ reduziert die Reststoffmengen und erhöht die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Rohstoffgewinnung. In anderen Fällen geht es um die sinnvolle Weiterverwendung von Rückständen aus der Lithiumaufbereitung, einem aktuellen Boom-Thema. Das Lithium ist aus diesem Material bereits weitgehend extrahiert, wobei sich der Rest als Baustoff eignet. Zusammen mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickelt die K-UTEC hier aktuell geeignete Prozesse, um die Lithiumverarbeitung nachhaltiger zu machen.

Ihr Ansprechpartner für die Wertstoff-Rückgewinnung: Dittmar Lack, Dittmar.Lackk-utec.de, Tel. 03632 610 142

Bei der Betonherstellung existieren zwei wichtige CO₂-Quellen. Zum einen ist es der fossile Energieeinsatz beim Brennen des traditionellen Klinkers bei 1450°C, andererseits die CO₂-Entgasung bei der Entsäuerung des verwendeten Kalksteins. Beim Einsatz kalzinierter Tone hingegen können die CO₂-Emissionen in beiden Kategorien verringert werden. Der Klinkeranteil im „Limestone Calcined Clay Cement“ (LC3) ist stark reduziert und benötigt nur 800°C, um die Tone zu aktivieren. Dies spart sehr viel Energie. Zusätzlich können die Brenner noch elektrifiziert werden. Am Ende liegt ein „Low Carbon Concrete“ LC2 vor. Zur Herstellung des LC3 können verschiedene Rohstoffe verwendet werden. Die K-UTEC entwickelt gemeinsam mit Kunden und Forschungsinstituten Verfahren, um Rückstände aus der Lithiumaufbereitung im Sinne der Kreislaufwirtschaft für die nachhaltige Zementherstellung zu verwenden. Dies ist ein wichtiger Beitrag zur Rohstoffeffizienz und zum Umwelt- und Klimaschutz. Neben Bergbaureststoffen können hier auch andere mineralische Abfälle zum Einsatz kommen.

Ihr Ansprechpartner für CO₂-arme Baustoffe: Dittmar Lack, Dittmar.Lackk-utec.de, Tel. 03632 610 142

Das Versatzlabor der K-UTEC prüft auch Baustoffe für den konventionellen Übertage-Einsatz. Hier finden folgende Messungen statt: 1) Korngrößenverteilung durch Siebung, Laserpartikelanalyse und photooptische Analyse; 2) Rein-, Roh-, Schütt- und Stampfdichte, Dichte von Flüssigkeiten, Proctordichte; 3) Druck- und Zugfestigkeitsprüfungen; 4) E-Modul-Messung; 5) Druckverdichtungsverhalten (Kurz- und Langzeitversuche); 6) Oedometerversuch, Erstarrungsverhalten, Quell- und Schwindverhalten; 7) Rheologische Untersuchungen (Viskosität, Fließverhalten); 8) Messungen im Pumpversuchsstand (Rohrviskosimeter); 9) Bestimmung von Gasemissionen (Qualität, Quantität); 10) Klimatische Untersuchungen; 11) Abriebmessungen an Granulaten; 12) Statische Einzelkornfestigkeit.

Ihre Ansprechpartnerin für das Baustoffprüflabor: Annett Lindenau, Annett.Lindenauk-utec.de, Tel. 03632 610 149

Bergbau gibt es seit tausenden von Jahren. Zunächst waren die Bergwerke recht klein, nahmen dann aber während der Industrialisierung immer mehr an Größe zu. Zu manchen Zeiten hatte die Förderleistung oberste Priorität, ohne Rücksicht auf Umwelt und Gesundheit. Dies hat sich mittlerweile in den meisten Teilen der Welt geändert, zum Glück. Heute muss der Bergbau strenge Umweltrichtlinien einhalten und die Mitarbeitervor Gefahren schützen. Die K-UTEC begleitet Bergwerksbetreiber auf diesem Weg zu mehr Nachhaltigkeit. Wir entwickeln Lösungen, um Halden zu reduzieren oder ganz ohne sie auszukommen. Wir schlagen Konzepte vor, um Restlaugen aus der Aufbereitung zu minimieren, sinnvoll zu verwenden oder sicher im Untergrund zu verbringen. So können die Flüsse entlastet werden und die Produktion auch in trockenen Sommern bei niedrigen Flusspegelständen weiterlaufen. Die K-UTEC hilft bei der Renaturierung von Bergbaustandorten sowie der Rekultivierung von Halden. Alle Empfehlungen und Entscheidungen müssen gut überdacht sein. Denn am Ende muss ein guter Kompromiss gefunden werden zwischen Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit, Arbeitsplätzen, Umweltschutz und Dekarbonisierung.

Ihre Ansprechpartnerin für umweltverträglichen Bergbau: Monika Schönau, Monika.Schoenauk-utec.de, Tel. 03632 610 130

Das Kernenergiezeitalter ist in Deutschland im April 2023 mit der Abschaltung der letzten drei Kernkraftwerke vorerst zu Ende gegangen. Die in den letzten Jahrzehnten entstandenen radioaktiven Reststoffe müssen jedoch trotzdem sicher im Untergrund gelagert werden. Mit ihrer Expertise im Salzbergbau unterstützt die K-UTEC die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) bei ihren vielfältigen Aufgaben.

Ihr Ansprechpartner: Dittmar Lack, Dittmar.Lackk-utec.de, Tel. 03632 610 142

• Bergbautauglichkeitsgutachten zur Verwertung von industriellen Abfällen als Versatz
• Gutachterliche Bewertung von Abfällen zur Einlagerung in eine UTD

• Beratung von Versatzbergwerken und UTD hinsichtlich gefahrloser Verwertung und Beseitigung von Abfällen
• Langzeitsicherheitsnachweise zur Einlagerung chemotoxischer Abfälle im Salzgestein
• Beurteilung der Abfallidentität
• Erstellung von Sicherheitsdatenblättern und Betriebsanweisungen
• Einstufung von Abfällen entsprechend Gefahrstoffverordnung
• Umweltverträglichkeitsprüfungen

• Rezepturen für Versatzmaterialien für hydraulische und mechanische Verfahren (Spül-, Pump-, Sturz- und Big-Bag-Versatz)
• Erstellung verarbeitungstechnischer Kennwerte
• Nachweis der bauphysikalischen Eignung von Abfällen und Versatzstoffen
• Nachweis der Wirtsgesteinsverträglichkeit
• Bewertung und Untersuchung des Ausgasungsverhaltens
• Mörtelsysteme auf Basis unterschiedlicher Salzlösungen und Bindemittel (Schwerpunkt: MgO)
• Partikelfreie übersättigte Salzlösungen und Salzhydratschmelzen als Injektionsmedien
• Dammbaustoffe mit und ohne Expansionsvermögen
• Baustoffe mit Depotcharakter als Vorbauelemente für Dammbaustandorte

• Verwertung von bergbaueigenen/bergbaufremden Abfällen in Bergwerken und Kavernen (Spül- und Pumpversatz) sowie Abfällen im Sturz- und Big-Bag-Versatz 
• Herstellung von Versatzerzeugnissen sowie granulierten und kompaktierten Versatzstoffen
• Konzeptstudien, Basic Engineering, Process Design
• Erstellung von Antragsunterlagen für umweltrechtliche Genehmigungsverfahren
• Begleitung umweltrechtlicher Genehmigungsverfahren 
• Technologische Betreuung bei Inbetriebnahme von Versatzanlagen 
• Konzepte zur Errichtung von Abdichtungsbauwerken im Salinar
• Planung, Begleitung, Überwachung von Dammbauwerken

• Korngrößenverteilung durch Siebung, Laserpartikelanalyse und photooptische Analyse
• Rein-, Roh-, Schütt- und Stampfdichte, Dichte von Flüssigkeiten, Proctordichte
• Druck- und Zugfestigkeitsprüfungen
• E-Modul-Messung
• Druckverdichtungsverhalten (Kurz- und Langzeitversuche)
• Oedometerversuch, Erstarrungsverhalten, Quell- und Schwindverhalten
• Rheologische Untersuchungen (Viskosität, Fließverhalten)
• Messungen im Pumpversuchsstand (Rohrviskosimeter)
• Bestimmung von Gasemissionen (Qualität, Quantität)
• Klimatische Untersuchungen
• Abriebmessungen an Granulaten
• Statische Einzelkornfestigkeit