Im Herzen des Ruhrgebietes in Essen (NRW) liegt das Gelände der Zeche Zollverein, ein bis 1986 aktives Steinkohlebergwerk, das inoffiziell auch „Eifelturm des Ruhrgebiets“ genannt wird. Seit 2001 ist die Zeche Zollverein Unesco-Weltkulturerbe und zählt damit auch offiziell zu den bedeutendsten Kulturgütern der Welt. Im Zuge der Planung der Verfüllung der Schächte II und XII auf Zeche Zollverein kam Thyssen Schachtbau 2018 auf Schwing mit der Bitte um ein Beton-Förderkonzept zu.
Die Schächte sollten aus Gründen der Standsicherheit verfüllt werden. Ebenfalls musste jedoch weiterhin die Möglichkeit bestehen, das durch den Bergbau Grubenwasser weiterhin dauerhaft vom Grundwasser trennen zu können. Hierzu werden Hüllrohre in den Schacht, welcher ringsum mit Beton verfüllt wird, eingelassen. So kann das Grubenwasser über Hochdruckpumpen jederzeit aus dem Schacht gepumpt werden.
Insgesamt werden so ca. 95.000 m³ Beton gepumpt, wovon 55.000 m³ auch Schacht XII und weitere 40.000 m³ auf Schacht II entfallen. Die Verfüllung der Schächte sollte bei laufendem Museumsbetrieb stattfinden, höchsten Sicherheitsanforderungen entsprechen und möglichst in die Landschaft des Weltkulturerbes passen. Hierzu waren zahlreiche Maßnahmen erforderlich, die in mehreren Jahren Planungsleistung durch Thyssen Schachtbau und Schwing realisiert wurden.
Insbesondere für die Verfüllung von Schacht XII ergaben sich besondere Anforderungen. So sollte die übertägige Betonförderung von der Pumpstation bis zur Übergabestation am Schacht mit einer stationären Betonpumpe über eine 150 Meter lange Förderleitung erfolgen.
In der Pumpstation wurde eine SP 2800 E, eine stationäre Betonpumpe mit 132 kW elektrischer Antriebsleistung und einem maximalen Betonförderdruck von 108 bar, installiert. Auch für die Verfüllung von Schacht II wurde eine SP 2800 E gesetzt.
Aus Lärmschutzgründen für den Museumsbetrieb bekamen die Stationärpumpen Schalleinhausungen. Das Förderleitungskonzept beinhaltet, dass bei eventuellen Komplikationen in jedem Fall eine Redundanz gegeben ist und auch die Reinigung oder Betonage-Abbruchkonzepte im Hinblick auf die Rückförderung des Betons zur Pumpstation wirtschaftlich ermöglicht werden. Zudem darf für den Fall einer defekten oder beschädigten Förderleitung kein austretender Beton das Gelände des Weltkulturerbes verschmutzen oder die Besucher gefährden.
Realisiert wurde dies mit einer 3-strängigen Betonförderleitung sowie 2 Versorgungsleitungen für Druckluft und Wasser. Die gesamte Förderleitung wurde in sogenannten „Rohrleitungswannen“ eingehaust und zu Wartungszwecken mit Öffnungsklappen zugänglich gemacht. Ebenfalls wurden aus Lärmschutzgründen Dämmelemente innerhalb der Rohrleitungswannen eingebaut. Die Pumpstation wurde so konzipiert, dass von der elektrisch angetriebenen stationären Betonpumpe SP 2800 E durch alle 3 Betonförderleitungen Beton gepumpt werden kann. Zur Verringerung der Förderleitungsverschleißes war dies eine sinnvolle Lösung, welche durch die Anordnung von insgesamt 4 Rohrweichen realisiert wurde. So sollen im Zuge des Gesamtprojektes an Schacht XII durch jeden Strang der Förderleitung ca. 20.000 m³ Beton gepumpt werden.
Es entstand ein aufwendiger „Betonförderschaltplan“, welcher jegliche Szenarien abdeckt. Auch das Zurückfördern des Betons in einen Förderleitungsgalgen wurde so ermöglicht. So kann der Beton im Notfall auch zurück in den Betonmischer gepumpt werden.
Die Verfüllung der Schächte erfolgt mittels selbstverdichtenden Betons (SVB), da der Betoneinbau in 1000 Meter Tiefe mittels extern zugeführter Verdichtungsenergie durch Rüttler unmöglich ist. Ebenfalls soll der Beton bei der Abwärtsförderung in den Schacht nicht entmischen und so das bestmögliche Einbauergebnis erzielen.
Im Vorfeld der Ausführung dieses Projektes wurden unter Anwesenheit aller beteiligten Firmen inklusive dem Auftraggeber Ruhrkohle AG einige Pumpversuche durchgeführt.
Absicht war die Erkenntnis von Pumpbarkeit und dem individuellen Reibwert des vorgesehenen Betons. Der Reibwert faktorisiert den Widerstand des Betons in der Förderleitung und ermöglicht eine Extrapolation des Betondrucks auf die Dimensionen eines Betonpump-Vorhabens.
Die Pumpversuche lieferten jede Menge Aufschluss, wodurch im Nachgang dieser Versuche der Beton immer weiter optimiert werden konnte. Ergebnis ist ein aufwendiger selbstverdichtender Beton (SVB) der Betongüte C30/37 mit einem Größtkorn von 8 mm. Hinsichtlich der Pumpbarkeit erzielt der Beton nach mehrfacher Optimierung beste Ergebnisse. Die Betonpumpen fördern den Beton mit einer Geschwindigkeit von ca. 60 m³/h über eine Distanz von 150 Metern. Jede Betonage verfüllt durchschnittlich 6,50 Meter des Schachtes. Das entspricht 31-33 Fahrmischer a 7,5-10 m³ Beton, in Summe 232-247 m³. Angeliefert wird der Beton von der BAV aus Herne und der AVG aus Gelsenkirchen.
„Wir sind stolz gemeinsam mit unserem Partner Thyssen Schachtbau und allen weiteren beteiligten Firmen für die Ruhrkohle AG und das Land NRW an einem solch spannenden Projekt teilnehmen zu können. Für uns als ortsansässiges Unternehmen aus Herne ist dies ein Referenzprojekt. Wir haben kurze Wege zu Baustelle und die Zusammenarbeit symbolisiert den Zusammenhalt des Ruhrgebietes“
Dennis Feldbrügge, Projektingenieur
