Der Grundstein für die numerische Modellierung des Bergwerks ist gelegt. In den vergangenen
Monaten wurde am Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung an der Universität
Stuttgart ein Ansatz für ein auf physikalischen Prozessen basiertes numerisches Modell erarbeitet.
Das Model soll die Grundwasserströmungen in den gefluteten bergbaulichen Strukturen und dem
umliegenden Gestein abbilden. Die Grundidee ist, den zu modellierenden Bereich in zwei
gekoppelten Modellen zu simulieren: Einem dreidimensionalen Modell für die Strömungen im
Boden, in Felsklüften und in wiederverfüllten Abbaubereichen und einem darin eingebetteten
eindimensionalen Netzwerk für die Strömung in den Schächten und Strecken des Bergwerks. Eine
grundsätzliche und riesige Herausforderung wird die Kalibrierung des Modells sein, da viele Daten
benötigt werden und wenige zur Verfügung stehen.
Eine Besonderheit der Grube Neuhoffnung sind Thermalwassereintritte, die das Grubenwasser auf
ca. 26 °C erwärmen. Neben Thermalwasser bringen die Zuflüsse auch im Wasser gelöstes CO2 in
die Grube ein, das unter der Druckentlastung auf dem Weg zur Wasseroberfläche ausgast, d. h.
aufsteigende Gasblasen bildet.
Sowohl das im Wasser gelöste CO2 als auch die aufsteigenden Gasblasen sind für eine
numerische Nachbildung der physikalischen Prozesse von zentraler Relevanz und müssen
genauer erforscht werden. In einem ersten Schritt wurden dafür am 6. September 2024 Gas- und
Wasserproben für eine Kohlenstoffanalyse an der Wasseroberfläche genommen sowie ein CO2-
Sensor für die Bestimmung des im Wasser gelösten CO2 getestet.
CO2-Messungen mit Sensoren im Wasser sind grundsätzlich ein technisch extrem schwieriges
Unterfangen. Gängige Messverfahren verwenden intern Gassensoren, die das gelöste CO2 nach
Übergang in die Gasphase per Infrarotabsorption detektieren. Leider mussten wir feststellen, dass
die im Wasser gelöste CO2-Menge über dem mit dem aktuell verfügbaren Sensor messbaren
Bereich liegt. Dadurch bleibt uns eine nach der Tiefe aufgeschlüsselte CO2-Konzentration
zunächst verwehrt. Nichtsdestotrotz können die gesammelten Gas- und Wasserproben zusammen
mit einer zukünftig kontinuierlichen CO2-Messung in der Grubenluft direkt über der
Wasseroberfläche und einer genauen Bestimmung der Ausgasungstiefe einen besseren Einblick in
die Fließprozesse in den Schächten des Bergwerks geben.
Quelle: David Lipp, Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung an der Universität
Stuttgart