Hydro-mechanisch gekoppelte visko-elasto-plastische Simulationen für den Salzbergbau

Geotechnische Problem- und Fragestellungen befassen sich zunehmend mit der komplexen Interaktion unterschiedlicher physikalischer Prozesse. Ein Beispiel sind hydro-mechanische Wechselwirkungen, die in verschiedenen Anwendungsbereichen eine große Rolle spielen (Hydraulic Fracturing, Bewertung von Barriereintegrität, Böschungsanalysen, etc.). Numerische Simulationen helfen dabei, umfangreiche multiphysikalische Vorgänge abzubilden. Zur hinreichend genauen und effizienten Bearbeitung kann es jedoch sein, dass die Anwendung eines einzelnen spezialisierten Softwarepaketes nicht ausreicht und nur Softwarekopplungen Abhilfe schaffen. Die vorliegende Arbeit erweitert die geomechanische Komplexität einer hydro-mechanischen Kopplung auf visko-elasto-plastisches Materialverhalten im Salinar. Betrachtet werden langandauernde und großräumig induzierte Fluidbewegungen in den durch Volumenkonvergenz charakterisierten lösungserfüllten Abbauen in einem generischen Kali- bzw. Steinsalzbergwerk. Zur Bearbeitung der Problemstellung wird eine grundlegende Methode zur Kopplung der numerischen Codes FLAC3D und Ansys Fluent entwickelt, detailliert vorgestellt und verifiziert. Unterschiedliche Modellszenarien in Bezug auf die initiale Fluidverteilung simulieren eindrucksvoll das Strömungsverhalten im generischen Grubenmodell unter Ausbildung eines freien Fluidspiegels oder eines Überdrucks im eingeschlossenen Fluid. Die Ergebnisse werden umfassend analysiert und das Potenzial zu Effizienzsteigerung durch die Softwarekopplung aufgezeigt.Geotechnical problems and questions are progressively dealing with complex interactions of different physical processes. An example is hydro-mechanical coupling playing an important role in various research topics and applications (e.g. hydraulic fracturing, assessment of barrier integrity and slope analysis). Numerical simulations help to model extensive multi-physical processes. However, for an accurate and efficient processing, using a single specialized numerical code may not be sufficient and solutions can be obtained only with software couplings. The presented work extends the geomechanically complexity of a hydro-mechanical coupling by visco-elasto-plastic material behaviour in salt formations considering long-lasting and large-scale induced fluid flow within solution-filled cavities in a generic potash or rock salt mine, due to volume convergence. For solving this problem, a basic method for coupling the numerical codes FLAC3D and Ansys Fluent is developed, presented, and verified in detail. Different model scenarios in respect to initial fluid saturation are simulating the fluid flow in the generic mine model, depicting either a free fluid surface or an excess pressure in the trapped fluid. The results are analysed, and the potential for the increase of efficiency through the software coupling of FLAC3D and Ansys Fluent is demonstrated

Crystal structure of the complex of 2,4,6-triethyl- 1,3,5-tris[(4-methyl-1H-indazol-1-yl)methyl]- benzene with NH4PF6

The complex of 2,4,6-tri­ethyl-1,3,5-tris­[(4-methyl-1H-indazol-1-yl)meth­yl]­benz­ene with ammonium hexa­fluorophosphate, C39H42N6·NH4+·PF6−, crystallizes in the monoclinic space group P21 with two mol­ecules of the receptor, two NH4+ and two PF6− ions in the asymmetric unit. In each of the complexes the ammonium ion resides in the cavity of the receptor mol­ecule and is fixed in its position by three N—H⋯N bonds, while the remaining hydrogen atom of the cation acts as a bifurcated binding site for N—H⋯F bonding to the counter-anion. The crystal is composed of one-dimensional supra­molecular aggregates extending along the a-axis direction

Thermoschock- und korrosionsbeständige wärmedämmende Werkstoffverbunde auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen für den Einsatz im Stahluntergussverfahren: Abschlussbericht

Gegenstand des Projektes war die Erforschung eines innovativen Werkstoffkonzeptes für feuerfeste Steine, wie Rohr- und Kanalsteine, die im Stahluntergussverfahren eingesetzt werden. Durch die Kombination eines feuerfesten, wärmedämmenden Werkstoffs auf der Basis von Reisschalenasche (RSA) mit einer Aluminiumoxid- oder aluminiumoxidreichen, über Flammspritzen erzeugten Beschichtung sollten sowohl exzellente wärmedämmende Eigenschaften als auch eine hohe Beständigkeit gegenüber chemischen Wechselwirkungen mit der Stahlschmelze erreicht werden. Für RSA-Substrate wurde eine ausreichende Feuerfestigkeit mit einer starken nicht-linearen Dehnung festgestellt. Flammgespritzte Schichten auf Basis von Aluminiumoxid wurden umfangreich charakterisiert. Die hergestellten Werkstoffverbunde zeigten eine gute Hochtemperaturstabilität sowie Thermoschockbeständigkeit. In Kooperation mit dem Industriepartner wurden mittels Flammspritzen funktionalisierte Kanalrohrstein-Prototypen erfolgreich mit Stahlschmelze beaufschlagt. Die erstarrten Stahlblöcke wurden hinsichtlich ihrer Population nicht-metallischer Einschlüsse mit Hilfe einer neu entwickelten Routine (automatisierter Rasterelektronenmikroskopie) inkl. umfassender detaillierter und statistischer Auswertung charakterisiert. Die Ergebnisse der Abgussversuche zeigten sogar eine leicht geringere Einschlusspopulation im Stahl nach Kontakt mit dem neuentwickelten Werkstoffverbund im Vergleich zum Schamotte-basierten Referenzmaterial. Das Projekt wurde von 2021 bis 2024 an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (Projektnummer 456277449) und erfolgreich beendet.:1 Allgemeine Angaben 1 2 Zusammenfassung / Summary 1 3 Wissenschaftlicher Arbeits- und Ergebnisbericht 3 3.1 Ausgangsfragen und Zielsetzung des Projektes 3 3.2 Beschreibung der projektspezifischen Ergebnisse und Erkenntnisse 3 4 Veröffentlichte Projektergebnisse 10 4.1 Publikationen mit wissenschaftlicher Qualitätssicherung 10 4.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 10 4.3 Patente 11The aim of the project was to investigate an innovative material concept for refractory bricks, such as runner bricks, which are used in the steel ingot casting process. By combining a refractory, heat-insulating material based on rice husk ash (RSA) with an alumina or alumina-rich coating produced by flame spraying, both excellent heat-insulating properties and high resistance to chemical interactions with the molten steel were expected. For RSA substrates, sufficient refractoriness with strong non-linear elongation was found. Flame-sprayed coatings based on alumina were extensively characterized. The material composites produced exhibited good high-temperature stability and thermal shock resistance. In cooperation with the industrial partner, functionalized runner brick prototypes by means of flame spraying were successfully exposed to molten steel. The solidified steel blocks were characterized with regard to their population of non-metallic inclusions using a newly developed routine (automated scanning electron microscopy), including comprehensive detailed and statistical evaluation. The results of the casting tests even showed a slightly lower population of inclusions in the steel after contact with the newly developed composite material compared to the fireclay-based reference material. The project was funded by the German Research Foundation (DFG) from 2021 to 2024 at the Technische Universität Bergakademie Freiberg (project number 456277449) and was successfully completed.:1 Allgemeine Angaben 1 2 Zusammenfassung / Summary 1 3 Wissenschaftlicher Arbeits- und Ergebnisbericht 3 3.1 Ausgangsfragen und Zielsetzung des Projektes 3 3.2 Beschreibung der projektspezifischen Ergebnisse und Erkenntnisse 3 4 Veröffentlichte Projektergebnisse 10 4.1 Publikationen mit wissenschaftlicher Qualitätssicherung 10 4.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 10 4.3 Patente 1

Forschungssoftware im Kontext von Open Science

Forschungssoftware ist ein zentraler Bestandteil wissenschaftlicher Arbeit, der gut dokumentiert, öffentlich zugänglich und reproduzierbar sein sollte. Initiativen wie die FAIR4RS-Principles, Software Heritage oder die neuen DFG-Förderprogramme und NFDI-Dienste in Deutschland fördern die nachhaltige Nutzung, Entwicklung und Anerkennung von Forschungssoftware. Neben dem Überblick zum Thema stellen wir in dieser Ausgabe auch die international genutzte Forschungssoftware OpenGeoSys (OGS) vor, zu deren Hauptentwicklern Mitarbeiter des Instituts für Geotechnik der TU Bergakademie Freiberg gehören

Disilanes with Pentacoordinate Si Atoms by Carbon Dioxide Insertion into Aminodisilanes: Syntheses, Molecular Structures, and Dynamic Behavior

The insertion of carbon dioxide into the Si–N bonds of aminodisilanes ((RR′N)nMe3–nSi)2 affords carbamoyloxydisilanes ((RR′NC(O)O)nMe3–nSi)2. Some of the obtained insertion products feature pentacoordinate silicon atoms in the solid state and in solution, with two carbamoyloxy moieties bridging the Si–Si bond. The aminodisilanes and their insertion products were extensively analyzed, including single-crystal X-ray structure analyses. The temperature dependence of the higher coordination was investigated using variable temperature NMR experiments

Management of a quarry, waste stockpile & surrounded forests to a sustainable CO2 sink and biodiverse ecosystem: A guideline for a mining company in the alpine region

This study focuses on the environmental impacts of quarrying and emphasizes sustainable land management to mitigate greenhouse gas emissions and support biodiversity. It aligns with the Paris Agreement and Sustainable Development Goals (SDGs), focusing on responsible resource extraction and ecosystem restoration. Key legislation, such as the Mineral Resources Act and EU Nature Restoration Law, guides sustainable practices for habitat conservation. After quarrying, land is rehabilitated through recultivation (for agricultural or forestry use) or renaturation (restoring natural ecosystems). Forests, especially in Austria, are highlighted for their significant role in carbon sequestration. Management approaches like proforestation, reduced-impact logging, and “Proforestation Light” maximize carbon storage and biodiversity. Biodiversity monitoring assesses the health of ecosystems affected by quarrying, with restored sites benefiting both climate and ecological stability. The study uses advanced methods, including terrestrial laser scanning and ArcGIS, to analyze quarry and forest data, enabling accurate CO₂ sequestration calculations. The OMYA quarry case study illustrates how reclaimed lands can enhance carbon absorption and support biodiversity. Overall, rehabilitated quarries can contribute to climate goals and sustainable development when managed with a focus on ecological health.:I. TABLE OF CONTENTS 1 INTRODUCTION XII 1.1 DANKSAGUNG XII 1.2 MOTIVATION 1 1.3 RESEARCH QUESTIONS 3 1.4 DESIGN OF THE STUDY 4 1.5 GREENHOUSE GASES & THE GREENHOUSE EFFECT 5 1.6 THE PARIS AGREEMENT & THE SUSTAINABLE DEVELOPMENT GOALS 7 1.7 LEGISLATION 9 1.7.1 Mineral Resources Act 9 1.7.2 Fauna Flora Habitat Directive 10 1.7.3 Nature Conservation Act 11 1.7.4 The Forest Act 13 1.7.5 EU Nature Restoration Law 14 1.8 RECULTIVATION, RENATURATION & OPEN PIT MINING 16 1.8.1 Recultivation 17 1.8.2 Renaturation 17 1.8.3 Usage forms of former quarries 18 1.8.4 Open Pit Mining 20 1.8.4.1 Advantages & Disadvantages of open pit mining 21 1.8.4.2 Waste rock dumps & backfillings 25 1.9 FORESTS & FOREST MANAGEMENT APPROACHES 27 1.9.1 Forests in Austria 27 1.9.2 Different Tree Types in Austria 27 1.9.3 CO₂ sequestration of forests 38 1.9.4 Forest Restoration 38 1.9.5 Sustainable Forest Management 40 1.9.6 Proforestation 42 1.9.7 Reduced Impact Logging 45 1.9.8 Ecosystem Reclamation Approach 45 1.9.9 The “Proforestation Light” approach 47 1.10 BIODIVERSITY 50 1.10.1 Biodiversity Monitoring 50 1.10.2 Relationship between Biodiversity & Quarries 54 2 RESEARCH METHODOLOGY 55 2.1 TERRESTRIAL LASER SCANNING 56 2.2 METHODOLOGY OF LASER SCAN IN THE CASE STUDY QUARRY 57 2.2.1 ArcGIS 66 2.2.2 Sampling 68 2.3 THE CO₂ CALCULATION 73 2.4 CARBON SEQUESTRATION POTENTIAL OF OMYAS FORESTS 76 3 THE CASE STUDY 79 3.1 OMYA – QUARRY & SURROUNDINGS 79 3.2 RESEARCH QUESTIONS & CONCLUSION 85 3.2.1 Research Question 1 85 3.2.2 Research Question 2 87 3.2.3 Research Question 3 90 3.2.4 Research Question 4 92 3.2.5 Research Question 5 93 3.2.6 Conclusion 97 4 SOURCE DIRECTORY 100 5 APPENDIX 10

Qualitative Contributions to Evolutionary Equations

The theory of evolutionary equations traces back to Prof. Rainer Picard in 2009, when he introduced this general Hilbert space-approach to partial differential equations. Evolutionary equations form a unified model for a plethora of partial differential equations, including many classical equations. This theory provides, amongst many other results, a powerful, very general well-posedness theorem. This thesis introduces and analyzes a concept of duality for evolutionary equations with the aim to establish concepts of control theory in the setting of evolutionary equations. Secondly, homogenization in the sense of convergence in the Schur topology, as introduced by Prof. Marcus Waurick in 2018, is studied in the framework of evolutionary equations. A homogenization theorem that allows for systematic computation of the limits is proven and showcased. Thirdly, a gap in a proof of a central result concerning the Schur topology is closed

Abschlussbericht zum Verbundprojekt: SalVE Machbarkeitsstudie zur Anwendbarkeit von Niedertemperatur-Salzschmelzen für Verschlussmaßnahmen von Endlagern für radioaktive Abfälle im Wirtsgestein Salz

Salzschmelzen werden seit Jahrzehnten als potenzielle Abdichtungs- oder Verfüllmaterialien für ein Endlager radioaktiver Abfälle im Wirtsgestein Steinsalz betrachtet. Sie bestehen aus reinen oder gemischten Salzen, die über ihre Schmelztemperatur erhitzt werden, um am entsprechenden Ort vergossen zu werden. Dabei wird ein Anbinden an das umgebende Gebirge mit Erstarren zu einem monolithischen Körper ohne nennenswerte Porosität erwartet, sodass ausschließlich Festkörperdiffusion und damit ein vollständiger Einschluss der Radionuklide gewährleistet wird. Im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie SalVE wird die Anwendbarkeit von Salzschmelzen im geotechnischen Barrieresystem für ein Endlager im Wirtsgestein Salz geprüft, indem zunächst die Anforderungen an das Endlager zusammengefasst sowie der Kenntnisstand zu Salzschmelzen bewertet wurde. Entsprechend den Randbedingungen für das Endlager wurden Niedertemperatur-Salzschmelzen (Fp zwischen 100 und 200°C) mit günstigen Eigenschaften (über Endlager-relevante Eigenschaftskriterien) identifiziert, und zwar das System NaCl-AlCl3, nachrangig das System KCl-CuCl. Neben experimentellen Untersuchungen zum Schmelz- und Erstarrungsverhalten, Reaktivität, Festigkeiten, Permeabilität u.a., wurden erste Großkonzepte zur Herstellung und Verbringung abgeleitet einschließlich der Bewertung des Gefährdungspotential. Aus der abschließenden Synthesebewertung leitet sich ab, dass Niedertemperatur-Salzschmelzen kein Anwendungspotential als Element eines geotechnischen Barrieresystems aufweisen. Ihre chemischen und erstrarrungsbedingten Eigenschaften, insbesondere Reaktivität und Permeabilität, führen zu keiner Erhöhung des Sicherheitsniveaus eines Endlagers, wie es mit bisher in Verschlusskonzepten vorgesehenen Verschlusselementen bereits besteht - im Gegenteil.Molten salts have been considered for decades as potential sealing or backfilling materials for the disposal of radioactive waste in the host rock salt. They consist of pure or mixed salts that are heated above their melting temperature to be poured at the appropriate location. They are expected to bond to the surrounding rock and solidify to form a monolithic body without any significant porosity, ensuring only solid-state diffusion and thus complete containment of the radionuclides is guaranteed. This SalVE feasibility study examines the applicability of molten salts in the geotechnical barrier system for a repository in the host rock salt by first summarising the requirements for the repository and evaluating the state of knowledge on molten salts. In accordance with the boundary conditions for the repository, low-temperature molten salts (Fp between 100 and 200°C) with favourable properties (via repository-relevant property criteria) were identified, namely the NaCl-AlCl3 system and, secondarily, the KCl-CuCl system. Alongside experimental studies on melting and solidification behaviour, reactivity, strength, permeability, etc., initial large-scale concepts for preparation and transport were derived, including an assessment of the hazard potential. The final synthesis assessment resulted in the conclusion that low-temperature molten salts have no application potential as an element of a geotechnical barrier system. Their chemical and solidification-related properties, in particular their reactivity and permeability, do not lead to any increase in the safety level of a repository, as is the case with the sealing elements already provided for in sealing concepts - on the contrary

Aktivitäts- und Stabilitätsuntersuchungen kupferbasierter Feststoffkatalysatoren zur Methanolsynthese aus CO2/H2 im Gas- und Flüssigphasenprozess

In der vorliegenden Arbeit wurde das Desaktivierungsverhalten von Cu/ZnO/Al2O3-Katalysatoren sowohl im flüssigphasenunterstützten als auch im gasphasenbasierten CO2-Hydrierungsprozess zu Methanol und CO systematisch untersucht. Der Aktivitätsverlust wurde u. a. auf das Kristallitwachstum von Cu und ZnO zurückgeführt. Dieser Prozess findet aufgrund des wasserinduzierten Sinterns statt. Zur Inhibierung der Desaktivierung wurden zwei Strategien verfolgt: Erstens wurde der Cu/ZnO/Al2O3-Katalysatoren mangandotiert. Dies resultierte in kleineren Kristalliten, einer erhöhten Kupfermenge an der Oberfläche und verbesserter Sinterresistenz bei Anwesenheit von Wasser. Allerdings zeigte sich keine signifikante Steigerung der Langzeitstabilität, was teilweise auf die Bildung von Mangancarbonat und dessen mögliche Blockierung aktiver Zentren zurückgeführt wurde. Zweitens wurde die Verwendung von Lösungsmitteln mit hohem Dipolmoment als Inhibitoren der Wasseradsorption am Katalysator untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Anwesenheit bestimmter Flüssigkeiten das Kristallitwachstum während der CO2-Hydrierung reduzieren können. Stark adsorbierende Lösungsmittel führten nicht nur zu einer Stabilitätssteigerung, sondern auch zur partiellen Vergiftung des Katalysators. Ein Additivgemisch aus Propylencarbonat und Methanol vereinte die stabilisierenden und aktivitätsfördernden Effekte erfolgreich und führte zu erhöhter Methanolausbeute bei gleichzeitig verbesserter struktureller Stabilität des Katalysators im Langzeittest

Der Einsatz von multispektralen Satellitenbildern im Geomonitoring von nachbergbaulichen Prozessen

Die Arbeit befasst sich mit dem Einsatz multispektraler Satellitenbilder im Geomonitoring von Prozessen, die nach der Beendigung des Bergbaus in Bergbauregionen auftreten. Die Untersuchungen wurden am Beispiel der Zeche Prosper-Haniel im deutschen Ruhrgebiet durchgeführt, die im Jahr 2018 geschlossen wurde. Diese Region, ein Symbol der deutschen Kohleindustrie, ist geprägt von komplexen Umweltproblemen wie Bodendeformationen, hydrologischen Veränderungen und der Degradation der Vegetation. Die vorgestellten Analysen basieren auf der Nutzung ausgewählter Gruppen von Fernerkundungsindikatoren, darunter Vegetationsindizes wie GLI, GNDVI, GRNDVI, NDGI, NDVI, Norm_G, Norm_NIR und Norm_R sowie Wasserindikatoren wie MNDWI, MSR, NDWIGao und NDWIMcFeeters. Diese Indikatoren wurden auf Basis von Satellitendaten der Landsat-Mission berechnet. Die Bilder wurden in GIS-Systemen verarbeitet, was detaillierte Untersuchungen der Umweltveränderungen über längere Zeiträume ermöglichte. Zudem wurde eine Methodik zur Nutzung von Drohnen für die Validierung der Satellitendaten sowie Algorithmen des maschinellen Lernens zur Automatisierung der Datenanalyse entwickelt. Ziel der Arbeit war es, einen umfassenden Ansatz für die Überwachung von Prozessen nach der Schließung von Bergwerken zu entwickeln, der den Anforderungen des Umweltschutzes und der nachhaltigen Bewirtschaftung postindustrieller Gebiete gerecht wird. Die Ergebnisse zeigen, dass Fernerkundungsindikatoren effektiv zur Überwachung von Veränderungen der Bodenoberfläche in Bergbauregionen eingesetzt werden können. Dies ermöglicht die Bewertung von Umweltveränderungen und die Reduzierung negativer Auswirkungen des Bergbaus durch die Planung von Rekultivierungsmaßnahmen. Die Arbeit bietet zudem Empfehlungen für die zukünftige Entwicklung von Monitoring-Tools, einschließlich eines stärkeren Einsatzes von Drohnentechnologie und fortschrittlichen Datenanalysemethoden.:Inhaltverzeichnis Vorwort 4 Zusammenfassung 5 Abstract 6 Streszczenie 7 Inhaltverzeichnis 8 Abbildungverzeichnis 10 Tabellenverzeichnis 14 Abkürzungsverzeichnis 16 Formelverzeichnis 19 Anlageverzeichnis 20 1. Einleitung 22 2. Stand der Wissenschaft und Technik 24 2.1 Charakterisierung von Umwelteinflüssen bergbaulicher Tätigkeiten 24 2.2 Umweltmanagemetsystemen 42 2.3 Analyse von Monitoringmethoden für nachbergbauliche Prozesse 44 2.3.1 Klassisches geodätisches Monitoring 44 2.3.2 Umweltmonitoring 46 2.3.3 Terrestrische Sensorik 49 2.3.4 Fernerkundung mittels Satelliten 51 2.3.5 Fernerkundung mit UAV 69 2.3.6 Systematisierung und vergleichende Analyse der Methoden in Hinblick auf die Anforderungen zum Bergbaulichen Monitoring. 71 2.4 Geodatenmanagement für Geomonitoring im Nachbergbau 73 2.5 Defizitanalyse 76 2.6 Ziele der Arbeit und Forschungsfragen 78 3. Anforderungsanalyse für ein nachbergbauliches Monitoring am Beispiel des BW Prosper-Haniel 80 3.1 Geographie 80 3.2 Landbeckung 83 3.3 Wasserwirtschaft 85 3.4 Geologie 87 3.5 Hydrogeologie 90 3.6 Tektonik 92 3.7 Bergwerk Prosper-Haniel 94 3.7.1 Abbaugebiete 96 3.8 Bodensenkungen in Forschungsgebiet 98 4. Methodik 99 4.1 Auswahl die Testgebiete 101 4.2 Charakteristik des Satellitenbildes 103 4.2.1 Mission Landsat 105 4.3 Bilderfassung 108 4.4 Preprocessing 109 4.5 Fernerkundungsindikatoren 111 4.5.1 Vegetationsindikatoren 112 4.5.3 Wasserindikatoren 116 4.6 Die Benutzung GIS Software zur Berechnung fernerkundliche Indikatoren 119 4.7 Validierung der Ergebnisse 122 4.7.1 Drohnenbefliegungen 122 4.7.2 Mobile GIS 124 5. Beschreibung der Ergebnisse 125 5.1 Vegetationsindikatoren 125 5.2 Wasserindikatoren 150 6. Interpretation der Ergebnisse 163 6.1 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 1 163 6.2 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 2 170 6.3 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 3 178 6.4 Interpretation die Ergebnisse von Testgebiet 4 186 7. Ausblick 196 8. Zusammenfassung 198 9. Literaturverzeichnis 204 10. Anlagen 241The study examines the application of multispectral satellite imagery in geomonitoring post-mining processes occurring in regions affected by the cessation of extraction activities. The research focuses on the Prosper-Haniel mine in Germany's Ruhr region, which ceased operations in 2018. This region, historically symbolic of the German coal industry, faces significant environmental challenges, including ground deformations, hydrological changes, and vegetation degradation. The analyses presented in this study rely on selected groups of remote sensing indicators, including vegetation indices such as GLI, GNDVI, GRNDVI, NDGI, NDVI, Norm_G, Norm_NIR, and Norm_R, as well as water indicators like MNDWI, MSR, NDWIGao, and NDWIMcFeeters. These indicators were calculated using satellite data from the Landsat mission and processed in GIS systems, facilitating detailed, long-term environmental change assessments. Furthermore, the study developed a methodology for employing drones to validate satellite data and machine learning algorithms to automate data analysis. The primary objective of this research was to establish a comprehensive framework for monitoring post-mining processes, addressing environmental protection priorities and the sustainable management of post-industrial landscapes. The findings demonstrate that remote sensing indicators are highly effective for monitoring surface changes in mining regions. This enables the evaluation of environmental transformations and supports the mitigation of mining-related impacts through strategic reclamation planning. Additionally, the study offers recommendations for advancing monitoring tools, emphasizing the integration of drone technology and sophisticated data analysis techniques.:Inhaltverzeichnis Vorwort 4 Zusammenfassung 5 Abstract 6 Streszczenie 7 Inhaltverzeichnis 8 Abbildungverzeichnis 10 Tabellenverzeichnis 14 Abkürzungsverzeichnis 16 Formelverzeichnis 19 Anlageverzeichnis 20 1. Einleitung 22 2. Stand der Wissenschaft und Technik 24 2.1 Charakterisierung von Umwelteinflüssen bergbaulicher Tätigkeiten 24 2.2 Umweltmanagemetsystemen 42 2.3 Analyse von Monitoringmethoden für nachbergbauliche Prozesse 44 2.3.1 Klassisches geodätisches Monitoring 44 2.3.2 Umweltmonitoring 46 2.3.3 Terrestrische Sensorik 49 2.3.4 Fernerkundung mittels Satelliten 51 2.3.5 Fernerkundung mit UAV 69 2.3.6 Systematisierung und vergleichende Analyse der Methoden in Hinblick auf die Anforderungen zum Bergbaulichen Monitoring. 71 2.4 Geodatenmanagement für Geomonitoring im Nachbergbau 73 2.5 Defizitanalyse 76 2.6 Ziele der Arbeit und Forschungsfragen 78 3. Anforderungsanalyse für ein nachbergbauliches Monitoring am Beispiel des BW Prosper-Haniel 80 3.1 Geographie 80 3.2 Landbeckung 83 3.3 Wasserwirtschaft 85 3.4 Geologie 87 3.5 Hydrogeologie 90 3.6 Tektonik 92 3.7 Bergwerk Prosper-Haniel 94 3.7.1 Abbaugebiete 96 3.8 Bodensenkungen in Forschungsgebiet 98 4. Methodik 99 4.1 Auswahl die Testgebiete 101 4.2 Charakteristik des Satellitenbildes 103 4.2.1 Mission Landsat 105 4.3 Bilderfassung 108 4.4 Preprocessing 109 4.5 Fernerkundungsindikatoren 111 4.5.1 Vegetationsindikatoren 112 4.5.3 Wasserindikatoren 116 4.6 Die Benutzung GIS Software zur Berechnung fernerkundliche Indikatoren 119 4.7 Validierung der Ergebnisse 122 4.7.1 Drohnenbefliegungen 122 4.7.2 Mobile GIS 124 5. Beschreibung der Ergebnisse 125 5.1 Vegetationsindikatoren 125 5.2 Wasserindikatoren 150 6. Interpretation der Ergebnisse 163 6.1 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 1 163 6.2 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 2 170 6.3 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 3 178 6.4 Interpretation die Ergebnisse von Testgebiet 4 186 7. Ausblick 196 8. Zusammenfassung 198 9. Literaturverzeichnis 204 10. Anlagen 241Praca dotyczy zastosowania multispektralnych obrazów satelitarnych w geomonitoringu procesów poeksploatacyjnych, które zachodzą w regionach górniczych po zakończeniu działalności wydobywczej. Badania przeprowadzono na przykładzie kopalni Prosper-Haniel w niemieckim Zagłębiu Ruhry, zamkniętej w 2018 roku. Region ten, będący symbolem niemieckiego przemysłu węglowego, charakteryzuje się złożonymi wyzwaniami środowiskowymi, w tym deformacjami gruntu, zmianami hydrologicznymi oraz degradacją roślinności. Przedstawione analizy opierają się na wykorzystaniu wybranych grup wskaźników teledetekcyjnych, takich jak wskaźniki wegetacyjne: GLI, GNDVI, GRNDVI, NDGI, NDVI, Norm_G, Norm_NIR, Norm_R oraz wskaźniki wodne: MNDWI, MSR, NDWIGao czy NDWIMcFeeters, które obliczono na podstawie danych satelitarnych z misji Landsat. Obrazy te przetworzono w systemach GIS, co umożliwiło szczegółowe badanie zmian w środowisku w długoterminowej perspektywie czasowej. Opracowano również metodykę wykorzystania dronów do weryfikacji danych satelitarnych oraz algorytmów uczenia maszynowego do automatyzacji analizy danych. Celem pracy było stworzenie kompleksowego podejścia do monitorowania procesów zachodzących po zakończeniu eksploatacji górniczej, z uwzględnieniem potrzeb ochrony środowiska oraz wymagań zrównoważonego zarządzania terenami poprzemysłowymi. Wyniki badań wskazują, że wskaźniki teledetekcyjne mogą być skutecznie wykorzystywane do monitorowania zmian powierzchni terenu w regionach górniczych, co umożliwia ocenę zmian środowiskowych oraz redukcję negatywnego wpływu działalności górniczej poprzez planowanie działań rekultywacyjnych. Praca dostarcza także rekomendacji dotyczących przyszłego rozwoju narzędzi monitoringu, w tym większego wykorzystania technologii dronów i zaawansowanych metod analizy danych.:Inhaltverzeichnis Vorwort 4 Zusammenfassung 5 Abstract 6 Streszczenie 7 Inhaltverzeichnis 8 Abbildungverzeichnis 10 Tabellenverzeichnis 14 Abkürzungsverzeichnis 16 Formelverzeichnis 19 Anlageverzeichnis 20 1. Einleitung 22 2. Stand der Wissenschaft und Technik 24 2.1 Charakterisierung von Umwelteinflüssen bergbaulicher Tätigkeiten 24 2.2 Umweltmanagemetsystemen 42 2.3 Analyse von Monitoringmethoden für nachbergbauliche Prozesse 44 2.3.1 Klassisches geodätisches Monitoring 44 2.3.2 Umweltmonitoring 46 2.3.3 Terrestrische Sensorik 49 2.3.4 Fernerkundung mittels Satelliten 51 2.3.5 Fernerkundung mit UAV 69 2.3.6 Systematisierung und vergleichende Analyse der Methoden in Hinblick auf die Anforderungen zum Bergbaulichen Monitoring. 71 2.4 Geodatenmanagement für Geomonitoring im Nachbergbau 73 2.5 Defizitanalyse 76 2.6 Ziele der Arbeit und Forschungsfragen 78 3. Anforderungsanalyse für ein nachbergbauliches Monitoring am Beispiel des BW Prosper-Haniel 80 3.1 Geographie 80 3.2 Landbeckung 83 3.3 Wasserwirtschaft 85 3.4 Geologie 87 3.5 Hydrogeologie 90 3.6 Tektonik 92 3.7 Bergwerk Prosper-Haniel 94 3.7.1 Abbaugebiete 96 3.8 Bodensenkungen in Forschungsgebiet 98 4. Methodik 99 4.1 Auswahl die Testgebiete 101 4.2 Charakteristik des Satellitenbildes 103 4.2.1 Mission Landsat 105 4.3 Bilderfassung 108 4.4 Preprocessing 109 4.5 Fernerkundungsindikatoren 111 4.5.1 Vegetationsindikatoren 112 4.5.3 Wasserindikatoren 116 4.6 Die Benutzung GIS Software zur Berechnung fernerkundliche Indikatoren 119 4.7 Validierung der Ergebnisse 122 4.7.1 Drohnenbefliegungen 122 4.7.2 Mobile GIS 124 5. Beschreibung der Ergebnisse 125 5.1 Vegetationsindikatoren 125 5.2 Wasserindikatoren 150 6. Interpretation der Ergebnisse 163 6.1 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 1 163 6.2 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 2 170 6.3 Interpretation der Ergebnisse von Testgebiet 3 178 6.4 Interpretation die Ergebnisse von Testgebiet 4 186 7. Ausblick 196 8. Zusammenfassung 198 9. Literaturverzeichnis 204 10. Anlagen 24