Bauer : Spezialtiefbau führt zu Testzwecken Dichtwandelemente für Goldmine erstmals in geothermisch aktivem Untergrund aus

Lihir, Papua-Neuguinea - Auf der Vulkaninsel Niolam, der Hauptinsel der Lihir-Inselgruppe in Papua-Neuguinea, befindet sich eines der größten Goldvorkommen der Welt. Im Jahr 1982 entdeckt, wird hier seit knapp 25 Jahren das begehrte Edelmetall in Tagebau-Minen gewonnen - mittlerweile aus einer Tiefe von bis zu rund 300 m unter dem Meeresspiegel. Für eine geplante Erweiterung der Mine wird aufgrund der direkten Nähe zum Pazifischen Ozean eine wasserdichte Schutzwand um das neue Abbaugebiet benötigt. Die Planung sieht zu diesem Zweck ein 1,8 km langes Abdichtungsbauwerk mit einer Dichtwand vor, die in den geothermisch aktiven Untergrund bei Temperaturen von rund 150 °C bis in eine Tiefe von 60 m eingebunden wird. Die zwei wesentlichen Hauptfunktionen der Dichtwand: Das Abdichten des neuen Abbaugebiets bzw. des Tagebaus gegen Meer- und Grundwassereintritt durch die Dichtwand sowie der Schutz der Mine vor dem unmittelbaren Einströmen von Wasser in den Tagebau im Falle eines extremen Erdbebens - was zu einer Verflüssigung der Gründungssedimente und damit zum Versagen der Dichtwand führen würde.

Aufgrund der besonderen Lage der Mine auf der geothermisch aktiven Insel Lihir in Papua-Neuguinea wurde die BAUER Engineering PNG Ltd., eine Tochtergesellschaft der BAUER Spezialtiefbau GmbH, vom Auftraggeber Lihir Gold Limited, einem Mitglied der Newcrest Mining Group in Zusammenarbeit mit Klohn Crippen Berger (KCB) - Newcrests Berater für die Konstruktion des Abdichtungsbauwerks und der Dichtwand -, mit der Ausführung von zwei Test-Dichtwandelementen mit jeweils drei Schlitzwandlamellen bis in eine Tiefe von 55 m unter Geländeoberkante beauftragt. 'Zum ersten Mal in der Geschichte der Schlitzwandtechnik werden Dichtwandelemente in geothermisch aktiven Baugrundverhältnissen mit Bodentemperaturen zwischen 120 °C und 150 °C hergestellt', erklärt Gebhard Dausch, Projektleiter bei BAUER Engineering PNG Ltd. 'Bei den Arbeiten kamen Standard-Geräte in Kombination mit einem einzigartigen, durch Meerwasser gekühltem Suspensions-Zirkulations-System zum Einsatz - und das ohne spezielle Anpassung oder besonderen technischen Schutz der Bauer-Geräte gegen die zu erwartenden Temperaturen im Fundament.'

Die Arbeiten umfassten die Herstellung von insgesamt sechs Schlitzwandlamellen in zwei Dichtwandelementen. Alle sechs Lamellen wurden durch ca. 30-35 m lockere bzw. gesprengte Minenabfall-Gesteinsschüttung, bestehend aus feinem und grobem Boden, Kies, Geröll und Felsbrocken mit einem Durchmesser von bis zu 2-3 m, unterlagert von 15-20 m marinen Sedimenten, bestehend aus Schluff und Sand, sowie 5-10 m durch hohe Temperaturen stark verändertem vulkanischem Gestein, eingebracht. Fünf Lamellen wurden in einer Tiefe von 55 m unter Geländeoberkante in den vulkanischen Bodenschickten verankert, ein Panel erreichte eine Tiefe von 60 m. Zur Bestimmung der Temperatur und des elektrischen Widerstands im Beton wurden Bewehrungskörbe mit Temperatur-Sensoren und Multi-Ring-Elektroden in die Dichtwandelemente installiert. Zudem wurde um die Schlitzwandelemente ein Injektionskörper mittels Vorausinjektion hergestellt, um Suspensionsverlust oder ein Einstürzen des Frässchlitzes zu verhindern, und es wurde ein durch KCB vorgegebener Erd-Beton mit hohem Temperaturwiderstand eingebaut. Bei den Arbeiten kommen ein BAUER MC 128 Seilbagger mit BC 30 Fräseinheit, ein MC 96 Seilbagger mit Greifereinheit sowie ein BAUER BG 45 Bohrgerät mit doppelwandigem Bohrrohr zum Einsatz. Während der Schlitzwandarbeiten wird zusätzlich zu den üblichen Geräten eine spezielle Kühleinheit aus der Erdölbohrtechnik eingesetzt. Das erwärmte Bentonit durchströmt diesen 'Mud Cooler' und wird dabei wieder auf Umgebungstemperatur heruntergekühlt.

'Die Ausführung der Schlitzwandarbeiten in heißen Bodenschichten stellt eine extreme Herausforderung und eine neue Innovation im Spezialtiefbau dar', so Gebhard Dausch weiter. 'Niemand konnte die Temperaturentwicklung und deren Einfluss auf die Maschinen im Vorfeld voraussagen. Erst durch die Ausführung der Arbeiten wurden die Vorteile der Frästechnik in Kombination mit den besonderen Eigenschaften der Bentonitsuspension erkannt.' Der Arbeitsablauf spricht dabei klar für sich: Durch die Aufnahme des heißen Erd- bzw. Gesteinsmaterials in den Fräskasten der Fräse und das gemeinsame Weiterleiten mit der Bentonitsuspension zur Entsandungsanlage wirkt die Bentonitsuspension sowohl als Kühlung als auch als Isolierung. Durch die Zugabe von Frischbentonit in den Schlitz kühlt die nach unten zur Fräse strömende Suspension die Schlitzwandlamelle. Auch nach Erreichen der Endtiefe heizt sich die ausgeführte Schlitzwandlamelle nur sehr langsam wieder auf - so können der Einbau des Bewehrungskorbs und die anschließenden Betonierarbeiten ohne größeres Risiko für die Mitarbeiter ausgeführt werden.

Die Arbeiten der BAUER Engineering PNG Ltd. haben im September 2020 begonnen und wurden im April 2021 erfolgreich abgeschlossen.