Grubenwasserkanal Ibbenbüren nahezu fertiggestellt

Im Rahmen der Ewigkeitsaufgabe Grubenwasserhaltung der RAG Aktiengesellschaft wurde in Ibbenbüren ein 7,2 km langer Drainagetunnel (Bild 1) in Tübbingbauweise errichtet und 260 m Rohre in offener Bauweise zum Auslaufbauwerk verlegt, um Grubenwasser aus zwei ehemaligen Abbaugebieten dauerhaft abzuleiten. Erstmals erfolgte der maschinelle
Vortrieb mit zwei Variable-Density-Tunnelbohrmaschinen (VD-TBM) mit einem Innendurchmesser von nur 3,6 m (Bild 2). Herausfordernd waren dabei die komplexe, wechselnde Geologie, hohe Wasserdrücke und die eingeschränkte Zugänglichkeit im Bereich der TBM. Zudem wurde der Ringspalt bereichsweise mit Perlkies verblasen, um die Drainagefähigkeit zu gewährleisten.

Das anfallende Grubenwasser aus dem West- und Ostfeld des stillgelegten Steinkohlebergwerks wird über den neuen Grubenwasserkanal gesammelt und zur ebenfalls neuen Grubenwasseraufbereitungsanlage (die jedoch nicht Teil des Projektes ist) am westlichen Ende des Kanals geleitet. Zudem ist der Tunnelausbau dränierend über planmäßige Durchdringungen in Kombination mit einer wasserdurchlässigen Hinterfüllung aus Perlkies ausgebildet. Der Grubenwasserkanal weist von West nach Ost, vom Auslaufbauwerk und Startschacht (Bild 3) über den Mittelschacht (Bild 4) bis zum Schacht 1 (Schacht von Oeynhausen) eine minimale Steigung auf, damit das gesammelte Wasser frei bis zur Wasseraufbereitungsanlage fließen kann (Bild 5). Da die anfallenden Wässer des West- und
Ostfeldes eine unterschiedliche Mineralisation aufweisen und daher getrennt aufbereitet werden, werden sie im Grubenwasserkanal durch zwei getrennte Gerinne geleitet.

Der Grubenwasserkanal hat eine Gesamtlänge von rund 7400 m. Im Westen befindet sich die Übergabe zum Bestand, mit dem sogenannten Auslaufbauwerk. Es ist auf einer Länge von 260 m über DN3600-Rohre, die in offener Bauweise verlegt wurden, mit dem im Startschacht errichteten Übergangsbauwerk verbunden. Im Startschacht (siehe auch Bild 3) begann die erste Variable-Density-TBM den 3244 m langen Westvortrieb bis zum Mittelschacht. Zeitversetzt
startete dort die zweite VD-TBM den 3894 m langen Ostvortrieb (Bild 6). Der Tunnel weist bei einem Außendurchmesser von 4,5 m und einem einschaligen, 45 cm dicken Tübbingausbau einen Innendurchmesser von 3,6 m auf. In beiden Vortrieben wurden fünf Tübbingsteine plus Schlussstein eingebaut (Bild 7). In Teilbereichen der Vortriebe wurde eine 15 cm dicke Drainageschicht aus Perlkies eingebracht, und in den übrigen Abschnitten erfolgte die Ringspaltfüllung mit 2K-Mörtel. Daraus ergibt sich ein finaler Ausbruchdurchmesser von 4,8 m.

Der Tunnelvortrieb West startete im Januar 2023 am Auslaufbauwerk und erreichte den Mittelschacht im Juni 2024. Dabei betrug die Überdeckung zu Beginn des Vortriebs etwa 7 m über Tunnelfirste und am Zielschacht rund 65 m. Parallel dazu fanden im Mittelschacht die Arbeiten für den Start des Ostvortriebs im September 2023 statt. Im Februar 2025 erreichte die TBM Ost (Bild 8) ihr Ziel im Schacht 1. Im Westvortrieb wurde die gesamte TBM demontiert und aus dem Mittelschacht geborgen. Nach Beendigung des Ostvortriebs zog man alle Komponenten der TBM zurück in den Mittelschacht und demontierte sie. Nur der Schildmantel verblieb im Boden an Schacht 1.

Eine große Herausforderung stellten die anspruchsvollen und wechselnden Baugrundbedingungen dar. Es traten Muschelkalk, Zechstein und die aus Tonstein, Schluffstein, Sandstein sowie Konglomeraten vorliegenden Ibbenbürener Schichten mit Steinkohleeinlagerungen in Abschnitten auf. Insbesondere die Hydrogeologie variierte stark mit hohen Gebirgs- und Kluftwasserdrücken von bis zu 4 bar. Hinzu kamen starke, lokal auftretende Wasserzutritte. Insgesamt mussten zwei geologische Störzonen durchörtert werden. Der im Rahmen der Planung zu berücksichtigende Eintritt von Grubengas kam nicht vor.

Aus geotechnischer wie hydrogeologischer Sicht waren die beiden Vortriebe sehr ähnlichen Rahmenbedingungen ausgesetzt. Lediglich die ersten 500 m des Westvortriebs führten durch Lockergestein. Danach stand vor allem Hartgestein an.

Die beiden Variable-Density-TBM haben sich im Projekt bewährt. Allerdings konnten die geplanten drei Vortriebsmodi (siehe auch tunnel 5/2023) nicht umgesetzt werden, da statt des erwarteten lokalen und temporären Wasseranfalls in weiten Strecken Wasser auftrat. Die Perlkiesverblasung musste in Abstimmung mit dem Bauherrn auch in diesen Bereichen durchgeführt werden, um die geforderte Drainagewirkung des Tunnels zu garantieren. Der Perlkies wurde am obersten Punkt des Tübbingrings und an drei weiteren Positionen im oberen Bereich eingeblasen. Zudem wurde eine Rückschlagklappe eingebaut, um den Rückfluss und das Auswaschen des Perlkieses zu vermeiden.

Hinzu kam eine anspruchsvolle und wechselnde Geologie. Die Abrasivität war sehr hoch und die Werkzeuge litten unter hohem Verschleiß, was zu häufigen Werkzeugwechseln in beiden Vortrieben führte. Bei anfallendem Tonstein neigte das Material zur Verklebung. Die Veränderlichkeit des Ton­steins wirkte sich auf weitere Arbeitsabläufe aus und führte zu einer entsprechenden Beanspruchung der eingesetzten Zentrifugen.

Das im Rahmen der Planung zu berücksichtigende Grubengas konnte in der Ausführung nicht detektiert werden. Für diesen Fall war das gesamte System gekapselt, sodass man vorhandene Gase an der Separationsanlage hätte feststellen müssen.

Die Passage der sogenannten Alten Männer, also der ehemaligen Stollen und ausgekohlten Flöze, erfolgte problemlos. Es wurden nur wenige Hohlräume angetroffen, sodass sich die Hinterfüllung mit Mörtel im Rahmen hielt. Erwartet wurde nur lokal und temporär auftretendes Grundwasser und somit hätte es eine Entspannung des Wasserdrucks über die Zeit geben müssen.

Eine weitere Besonderheit ist die Größe der eingesetzten VD-TBM (Bild 9). Bei einem Innendurchmesser von 3,6 m und umfangreichen technischen Komponenten war der Platz für notwendige Arbeiten sehr eingeschränkt. Die Montage von Geräten, Wartungsarbeiten oder die Fehlerbehebung konnten nur erfolgen, indem teilweise andere Komponenten abgebaut wurden. Die beengten Verhältnisse waren eine zusätzliche
Herausforderung für das Personal. Hier ist eine ausgereifte Technik an die Grenzen des notwendigen Platzbedarfs gestoßen.

Eine Komponente der VD-TBM, die Slurryfierbox, welche das mittels Förderschnecke eingebrachte Material unter Zugabe der Suspension verflüssigt, erwies sich unter den Rahmenbedingungen vor allem im Ostvortrieb nicht immer als optimal. Aufgrund hoher Drücke – resultierend aus dem 70 m tiefen Startschacht – musste die Herrenknecht AG eine projektspezifische Abdichtung zwischen Schneckenauslass und Slurryfierbox entwickeln.

Herausfordernd war auch die Steuerung des Förderkreislaufs aufgrund der kleinen Maschine. Die Kombination aus großer Schachttiefe und kleinem Maschinendurchmesser führte zu sehr kurzen Reaktionszeiten bei Stützdruckschwankungen in der Abbaukammer, hervorgerufen durch das sehr geringe Pendelvolumen in der Druckkammer. Die TBM musste sehr feinfühlig gesteuert werden und reagierte extrem schnell auf Druckveränderungen.

Erheblichen Aufwand kostete es im Vortrieb Ost, den Förderkreislauf durch den 70 m tiefen Mittelschacht aufrecht zu halten. Der Verschleiß an den Pumpen, Maschinen und Leitungen stellte sich durch die hohen Drücke deutlich häufiger als normal ein. Schwierig wäre es bei Druckspitzen oder einem Ausfall des Förderkreislaufs geworden. Dieses Pro­blem wurde durch die Verwendung eines Notüberlaufs mit einem Steinfang gelöst. Darüber hinaus wurden Berstscheiben eingebaut, die den Volumenstrom reduzieren konnten. Diese zusätzlichen Komponenten waren allerdings sehr wartungsintensiv.

Der Bau des 70 m tiefen Mittelschachts mit einem Durchmesser von 30 m gestaltete sich schwierig, da im gesamten Bereich inhomogener Boden angetroffen wurde. Aus diesem Grund wurde nicht – wie zuerst geplant – gesprengt, sondern der Boden maschinell mit Baggern gelöst. Nach Einbau der Betonsohle, Vorbereitung für den Start der TBM Ost sowie Einfahrt der TBM West erfolgte nach Beendigung der Vortriebe und dem Einbau des Gerinnes in beiden Haltungen der Bau des Schachtbauwerks (Bild 10). Bis Mitte Juni 2026 wurden die Tübbinge der beiden Strecken mit verlegten Kanalrohren DN3600 und je zwei 1,50 m breiten Anschlussbauwerken in Ortbetonbauweise verbunden. Die letzten 30 m des Gerinnes wurden ebenfalls eingebaut. Schließlich werden eine Aufzugsanlage und diverse Einbauten hergestellt, und die Verfüllung der Baugrube mit etwa 52 000 m³ Boden findet bis Ende Oktober 2026 statt. Abschließend wird noch ein Betriebsgebäude gebaut.

Neben den Drainageöffnungen (Bild 11 + 12) wurden im Verlauf des Tunnels an insgesamt fünf Stellen diskrete Bohrungen angeordnet. Dazu wurde ein kleiner Bohrzug mit Ankerbohrgerät eingesetzt. Der Bohransatzpunkt musste dabei trotz der engen Platzverhältnisse rechtwinklig aus der Tunnelmittelachse gesetzt werden. Man verwendete eine kurze Lafette mit kurzen Bohrgestängen, um im Tunnel West die bis zu 15 m tiefen und im Tunnel Ost die bis zu 30 m tiefen Bohrungen durchführen zu können. Bei Tunnelmeter 1032 wurde der Dickenberger Stollen West angebohrt (siehe auch Bild 5), über den bisher das Grubenwasser gesammelt und abgeleitet wurde. Ebenfalls im Westfeld erfolgten an jeweils drei Orten zwei Bohrungen nach unten in die Alten Männer, stillgelegte kleinere Stollen. Insgesamt wurde im Westfeld neun und im Ostfeld zwei diskrete Bohrungen gesetzt.

Nachdem die diskreten Anschlüsse im Tunnel West gebohrt waren und der Vortrieb Ost voranschritt, begann der Einbau des Gerinnes vom Mittelschacht rückschreitend zum Auslaufbauwerk.

Mit der Fertigstellung des Westvortriebs begannen die Arbeiten zur Herstellung der Gerinne im westlichen Bereich. Nach Abschluss des Ostvortriebs startete der Bau der Gerinne in diesem Bereich (Tabelle 1). Anfang 2026 war das Gerinne Ost fertiggestellt. Zum Stand Mai 2026 fehlte nur noch der Lückenschluss zwischen beiden Strecken im Mittelschacht.

Für die West- und Oststrecke wurden zwei grundsätzlich unterschiedliche Gerinnetypen eingebaut (siehe auch Bild 7). Hinzu kommen noch insgesamt zehn verschiedene Variationen, etwa für die Kurvenbildung links und rechts, oder kurze und lange Elemente zum Abgleich mit den Tübbingfugen. Zudem gab es noch spezielle Elemente mit Aussparungen für die Zuleitung aus den Dränagen.

Der Einbau erfolgte mit einem eigens konstruierten, selbstfahrenden Gerinnezug (Bild 13 + 14), welcher aus drei einzelnen Hauptkomponenten (Bahnhof, Portalwagen mit zwei Krananlagen, Betoniereinheit) bestand. Zur Andienung von Beton und Gerinnefertigteilen wurden mehrere Züge eingesetzt. Auf dem Bahnhof mit Schreitwerk stand der Betonzug. Von hier wurde der Beton zur Betoniereinheit gepumpt. Über eine Betonschere erfolgte das Einbringen des Betons in die Bermen links und rechts sowie im Ostfeld ins Mittelgerinne. Die Fertigteile wurden mittels Unterlegplatten verschiedener Dicke auf die korrekte Höhe gesetzt und anschließend mit einem speziell entwickelten Mörtel ohne Zement untergossen. Dieser Versetzvorgang erfolgte in dem 40 m langen Portalwagen (Bild 15).

Im Regeleinbau (Ost) konnten durchschnittlich etwa 26,70 m Gerinne-Fertigteile und circa 26,70 m Beton für die Bermen hergestellt werden. Die Spitzenleistung in 24 Stunden belief sich auf 55 m gesetzte Fertigteile und 70 m Betoneinbau.

Nach Beendigung des Tunnelvortriebs West und dem Einbau der Gerinne vom Mittelschacht zum Startschacht wurde die 260 m lange Strecke in offener Bauweise ebenfalls mit Gerinnefertigteilen ausgebaut. Im Auslaufbauwerk erfolgt der Übergang vom Grubenwasser aus dem Gerinne in zwei Rohrleitungen DN800, welche später in einem offenen Gerinne zur Wasseraufbereitungsanlage verlaufen. Der Startschacht wurde beräumt, die Logistikebene ausgebaut und es erfolgte die Verbindung der Kanalrohre zum Tübbingtunnel in einem Ortbetonbauwerk, dem Übergangsschacht. Bis Ende 2026 sind hier alle weiteren Arbeiten abgeschlossen.

Nach Beendigung des Tunnelvortriebs im Osten und der diskreten Bohrungen begannen die Arbeiten an der in rund 100 m Tiefe liegenden Verbindungskaverne vom Tunnel zum Fuß von Schacht 1. Der mit gusseisernen Tübbingen gesicherte Fußbereich wurde 8 m hoch mit Ortbeton ausgebaut. Der 100 m tiefe Schacht hat einen bestehenden Durchmesser von 4,40 m, welcher nach dem endgültigen Ausbau noch 3,60 m beträgt.

Nachdem das alte Fördergerüst abgefangen wurde, werden die restlichen 90 m ab September 2026 vertikal in Tübbingbauweise hergestellt. Die Tübbingsäule besteht aus 25 cm dicken Elementen, die mit Mörtel hinterfüllt werden. Im Schachtkopfbereich erfolgt der Ausbau wieder in Ortbeton bis zur sogenannten Rasenhängebank, was der Geländeoberkante entspricht.

Nachdem noch bis Anfang 2027 zahlreiche Arbeiten in den verschiedenen Projektabschnitten erfolgen, ist die komplette Inbetriebnahme für den Sommer 2027 vorgesehen. Durch den Tunnel West läuft aktuell schon Grubenwasser. Die kostenintensive Grubenwasserhaltung mit Pumpen gehört somit der Vergangenheit an. Über den modernen Grubenwasserkanal wird in Zukunft das Grubenwasser des stillgelegten Steinkohlebergwerks Ibbenbüren gesammelt und nach der Aufbereitung dem natürlichen Kreislauf wieder zugeführt.