книги / Technologie des Kali - und Steinsalzbergbaus

reichen der Feldesgrenze nsw., Einsatz zahlreicher erfahrener Spezialisten bei Repa­ raturen.

Hauptnachteil aber bleibt die Tatsache, daß die V 3001 nur einen Streckenquerschnitt von 3 m schneidet (Bilder 6/19 und 20). Für Förderstrecken, die später große Roh­ salzmengen bewältigen sollen, ist dieser Durchmesser zu klein. Auch für Wetter­ strecken reicht er nicht in allen Fällen aus, weil große Wettermengen in dem engen Streckenquerschnitt mit viel zu hoher Geschwindigkeit bewegt werden müßten.

Zur Vermeidung dieses Nachteils kann man entweder zwei parallel verlaufende Strecken auffaliren oder eine Maschinenstrecke durch Schießarbeit auf den gewünsch­ ten Querschnitt nachreißen. Damit sind aber zusätzliche Kosten und Zeitverluste verbunden, die den Vorteil der schnellen maschinellen Auffahrung wieder ver­ mindern.

Trotz aller Nachteile ist die maschinelle Streckenauffahrung besonders innerhalb der geologischen Erkundung ein wichtiges Mittel, in entfernt liegende Vorratsblöcke vor­ zudringen. Dabei kommt es in erster Linie auf Schnelligkeit und sorgfältige Be­ musterung der erkundeten Salzarten an.

6.2.2.Möglichkeiten maschineller Gewinnung im Abbau

Versuche zur vollmechanisierten maschinellen Gewinnung sind in allen Kalibergbau­ bezirken der Welt unternommen worden. Der deutsche Kalibergbau hatte dabei auf Grund der großen Härte seiner Salzgesteine besondere Schwierigkeiten zu über­ winden.

Die Streckenvortriebsmaschine kann - zumindest in ihrer jetzigen Form - nicht als Abbau-Gewinnungsmaschine verwendet werden. Sie ist in ihrer Gesamtheit zu un­ beweglich. Der erreichte Kurvenradius reicht für den bei uns üblichen Kammerbau nicht aus. Auch macht die Verspreizung der Maschine, die beidseitig im festen Salz­ stoß erfolgen muß, Schwierigkeiten. Schließlich müßte aus dem Abbau das Abförder­ problem besonders gelöst werden. Unebenheiten im Lagerhorizont könnten ebenfalls nicht berücksichtigt werden, so daß mit einer Verschlechterung der K 20-Prozente im Rohsalz gerechnet werden muß. Der letzte Nachteil tritt allerdings bei allen mecha­ nischen Gewinnungsverfahren auf.

In melneren Bergbaubezirken wurde versucht, an Stelle des fräsenden und brechen­ den Arbeitsprinzips mit schlagenden Abbaumaschinen Erfolge zu erzielen. Auch im Kalibergbau der DDR sind derartige Forschungsarbeiten durchgeführt worden. Die Arbeiten sind erfolgreich verlaufen. Nachteilig hat sich allerdings der relativ hohe Meißelverbrauch und der große Kraftbedarf der Maschine ausgewirkt. Beides ist auf die Härte des Salzgesteins in den deutschen Kalilagerstätten zurückzuführen.

Bei weicheren Salzen, in denen keine Einschlüsse von Anhydrit oder Kieserit vorhan­ den sind, konnten schlagende Abbaumaschinen im Dauerbetrieb mit zufriedenstel­ lendem Erfolg eingesetzt werden. Im französischen Kalirevier des Elsaß laufen in Gru­ ben mit geringer Lagermächtigkeit (bis zu 2 m) die „Anderson-Maschinen“ (Bild 6/21). Es handelt sich um ein auf englischen Patenten beruhendes Schlagaggregat, dessen zwei mit Meißeln besetzte Walzen mit einer Winde am Stoß entlanggeführt werden. Im Elsaß ist dafür ähnlich wie im Steinkohlenbergbau ein Strebbau mit Ausbau und an­ schließendem bewußtem Zubruchwerfen des Hangenden eingeführt worden. Diese Abbaumethode ist jedoch im Kalibergbau der DDR nicht möglich. Ein weiterer Nach­ teil der Anderson-Maschine besteht im Anfall eines sehr feinkörnigen Haufwerkes, das den Schlammanteil in der KCl-Fabrik unangenehm erhöhen kann.

In den letzten 10 Jahren wurde in den USA der Continuous Miner, eine vollmechani­

bohrens mit der Schnellfrequenzbohrmaschine zum Zwecke des Kanoneneinbruches oder der Herstellung eines Schlitzes hat einen schnellen Abbaufortschritt mit hohem Salzanfall pro Gewinnungsbetriebspunkt ergeben.

Das Problem in den Gewinnungsbetrieben liegt deshalb in der DDR gar nicht so sehr bei der Einführung neuer Maschinen um jeden Preis, sondern vielmehr in der schnellen Abförderung des vor Ort anfallenden Haufwerkes.

6.3.Wirtschaftlicher Vergleich zwischen Bohrund Schießarbeit und maschineller Gewinnung

Es wurde erwähnt, daß der Bohrund Schießbetrieb wegen der hohen Einsatzkosten für Sprengstoffe und Zündmittel eine ökonomisch ungünstige Gewinnungsmethode darstellt.

Es ist aber ein vielverbreiteter Irrtum, anzunehmen, daß der Einsatz von Gewinnungs­ maschinen die reinen Betriebskosten verringern könnte. Aus vielen Betriebsversu­ chen, auch aus Erfahrungen des Auslandes ist bekannt geworden, daß Gewinnungs­ maschinen sogar bei gut bearbeitbaren Salzgesteinen wegen ihrer hohen Anschaffungs­ kosten, der in großem Umfange notwendigen Unterhaltungsarbeiten und des damit verbundenen Einsatzes von Spezialisten zu einer sehr starken Belastung der Gruben­ selbstkosten führen. Trotzdem wird dieser Nachteil in Kauf genommen, weil der Ein­ satz von Gewinnungsmaschinen bei gute;r Arbeitsorganisation eine Einsparung von Arbeitskräften zur Folge haben kann.

Vollständige Kostengegenüberstellungen zwischen dem Bohrund Schießbetrieb und maschinellen Gewinnungsverfahren im. Kaliund Steinsalzbergbau der DDR fehlen, da reine Gewinnungsmaschinen hier nicht vorhanden sind. Vergleichszahlen können deshalb nur aus der Streckenauffahrung angegeben werden.

Im Durchschnitt des Jahres 1961 betrugen die spezifischen Kosten aller mit Vor­ triebsmaschinen aufgefahrenen Strecken 155,58 DM/m. Die mit Bohrund Schieß­ betrieb aufgefahrenen Strecken kosteten dagegen im Durchschnitt 183,68 DM/m. In der Streckenauffahrung ist also der Einsatz von Streckenvortriebsmaschinen wirt­ schaftlicher. Dieser Vorteil dürfte in den kommenden Jahren durch weitere Verbes­ serungen in der Technik des maschinellen Streckenauffahrens günstiger werden.

6.4.Gewinnung von Steinsalz durch Aussolvcrfalircn

In mehreren Gruben der DDR wird Steinsalz in fester Form bergmännisch gewonnen. Wegen der notwendigen Reinheit des Speisesalzes werden dabei fast ausschließlich Horizonte des jüngeren Steinsalzes abgebaut. Hierbei zeichnen sich die Grubenbe­ triebe im Raum um Bernburg und Aschersleben aus, die z. Z. in qualitätsmäßiger Hinsicht unsere wichtigsten Steinsalzlieferanten sind.

Die bergmännischen Arbeiten unter Tage in einer Steinsalzgrube unterscheiden sich nicht von denen in Kaligruben. Die etwas geringere Härte des Steinsalzes gestattet gegenüber dem Hartsalz die Erreichung größerer Bohrfortschritte, einen geringeren Bohrschneidenbedarf und eine größere Vorgabe beim Bohrund Schießbetrieb. Sonst aber bestehen keine nennenswerten Unterschiede, so daß grundsätzlich auf alle ein­ schlägigen Kapitel verwiesen werden kann, in denen die Technologie des Kaliberg­ baues beschrieben ist.

Im Jahre 1961 haben die Steinsalzgraben der DDR etwa 1870000 t festes Steinsalz gewonnen und gefördert. In der Perspektive ist vorgesehen, eine Fördermenge dieser Größenordnung beizubehalten. Der Betrieb der vielen kleinen Gruben mit geringer Kapazität soll aber eingestellt und dafür ein leistungsfähiges, zentral gelegenes Stein­ salzbergwerk projektiert und gebaut werden. Dieser Großbetrieb wird seine endgül­ tige Förderkapazität ungefähr im Jahre 1970 erreichen.

Der Steinsalzbedarf der Industrie ist jedoch in den letzten Jahren mengenund quali­ tätsmäßig immer mehr gewachsen. Aus diesem Grunde hat man sich entschlossen, die Gewinnung von Sole aus festem Steinsalz über die jetzige Kapazität der Aussolbetriebe hinaus zu erhöhen.

Bei der Gewinnung von NaCl-Solen durch Auslaugung von Lagerstätten des jüngeren oder älteren Steinsalzes handelt es sich um eine Trennung des löslichen Salzes von den unlöslichen Bestandteilen, wie Gips, Anhydrit oder Ton. Diese Bestandteile ver­ bleiben nach entsprechender Absitzdauer der Sole gleich als Versatz in der Grube. Daher ist es möglich, auch Steinsalz geringerer Qualität durch Aussolbetriebe mit wirtschaftlichem Erfolg zu nutzen.

Es gibt heute mehrere Aussolverfahren, deren Anwendungsmöglichkeiten von den Verhältnissen der Lagerstätte und vom Verwendungszweck der gewonnenen Sole ab­ hängig sind.

Grundsätzlich muß festgestellt werden, daß die Aussolverfahren zur Gewinnung von NaCl-Sole eine Sonderstellung im Gewinnungsbetrieb einnehmen. Sie haben mit Fra­ gen der Technologie des Kaliund Steinsalzbergbaus nur wenig Berührungspunkte. Die Aussolverfahren sind in den nachfolgenden Ausführungen deshalb auch nur kurz erläutert, wobei bewußt auf zahlreiche Einzelheiten verzichtet worden ist.

Aus der Vergangenheit sind besonders das Spritzverfahren und das Standverfahren übernommen worden. In der Perspektive unserer Steinsalzerzeugung wird die Ge­ winnung von Sole durch Tiefbohrlöcher von über Tage aus die beherrschende Stellung einnehmen. Spritzund Standverfahren haben gemeinsam den Nachteil, daß sie er­ hebliche Ausund Vorrichtungsarbeiten voraussetzen, denn die Solegewinnung erfolgt dabei von bergmännischen Räumen aus im Grubenbetrieb. Süßwasser wird über Rohr­ leitungen durch Düsen an das Steinsalz gespritzt, das sich allmählich auf die ge­ wünschte Konzentration aufsättigt.

Das z. Z. größte deutsche Solebergwerk ist die Grube Plömnitz, die zum Kaliwerk Friedenshall bei Bernburg gehört. Die dort gewonnene Sole wird in die Sodafabrik Bernburg zur Weiterverarbeitung gepumpt.

Die Kammern (Solörter) wurden in der Grube Plömnitz wie folgt hergestellt: Die Mächtigkeit des anstehenden Steinsalzes machte die Untergliederung in mehrere Teil­ sohlen von je 14 m Abstand notwendig. Von den Teilsohlen wurden Abteilungsquer­ schläge zu den Solörtern angelegt. Die Solörter erhielten durch das Standverfahren eine Höhe von 9 m, eine Bfeite von 20 m und eine Länge von 80 bis 100 m, wobei Salzpfeiler von 10 m zwischen den einzelnen Örtern verblieben. Ein Teilgrundriß ist in Bild 6/25 wiedergegeben.

Die Nachteile der in umfangreichem Maße notwendigen Ausund Vorrichtung, zu der neben den erforderlichen Strecken auch noch Blindschächte gehören, werden durch den teuren Einsatz weit verzweigter Rohrleitungsnetze und die relativ hohen Ener­ giekosten für den Pumpbetrieb nach über Tage vergrößert.

Um diese Nachteile zu vermeiden, vor allem aber auch um Arbeitskräfte einzusparen, werden die Steinsalzgruben Angersdorf bei Halle und Berlepsch bei Staßfurt in den nächsten Jahren das Aussolverfahren durch Tiefbohrlöcher von über Tage einführen. Die Zuführung von Süßwasser mit dem Ziele einer planmäßigen Auslaugung erfolgt

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durch eine Doppelrohrleitung von über Tage (Bild 6/26). Man bohrt tief in die Lager­ stätte hinein, schließt das Bohrloch gegen das Deckgebirge sicher ab und leitet so viel Wasser ein, daß es das Bohrloch dauernd füllt und die Bohrlochstöße im Salz angreift. Das Bohrloch erweitert sich dadurch nach unten zu einem Kessel, dem man eine große Breite geben kann. Erfolgreich verlaufene Versuche in der Sowjetunion und in Ru­ mänien haben ergeben, daß die Gesamtausbeute eines Bohrlochs vergrößert werden kann, wenn durch eine dritte Rohrtour eine wasserabstoßende Flüssigkeit einge­ drückt wird. Hierfür wird in den meisten Fällen ö l benutzt, das leichter ist als Wasser und sich mit diesem nicht vermischt. Das ö l sammelt sich auf dem Wasser und schützt dadurch die Firste des Kessels vor Angriffen. Die Auslaugung kann somit nur an den ölfreien Seitenstößen vor sich gehen.

Die nachfolgende Rechnung soll zeigen, welche großen Mengen an gesättigter ver­ wertbarer NaClSole aus einem derartigen Bohrloch gewonnen werden können, wobei besonders auf den geringen Arbeitskräftebedarf hingewiesen wird.

Bei den in Staßfurt vorhandenen Mächtigkeiten im älteren Steinsalz kann ein Solort (Sol-Zylinder) folgende Abmessungen erhalten:

Das gibt bei einer Dichte von 2,0 t/m3 für Steinsalz 18800001 NäCl.

Von dieser Gesamtmenge je Sol-Zylinder sind bestimmte Verluste abzusetzen für

c)Verluste durch die im endgültigen Zylinder verbleibende Sole, die gleichzeitig als Versatz wirkt (diese Solmenge, umgerechnet

Das vorgesehene Aussolverfahren ist so eingestellt, daß durch das eingeführte Süß­ wasser im Sol-Zylinder eine Radiuserweiterung von etwa 10 cm in 24 Stunden erreicht wird, d. h.

Wenn angenommen wird, daß stündlich eine Fördermenge von 85 m3 benötigt wird (entsprechend einem für Staßfurt ausgearbeiteten Projekt), ergibt sich:

85 m3/h entsprechen 27 t/h (1 m3 Sole = 0,313 t NaCl).

Zur Verfügung stehen bei D — 100 etwa 7500 m2 Lösefläche,

Danach können aus einem Sol-Zylinder der oben angegebenen Abmessungen an ge­ sättigter Sole gefördert werden

* 8esamt = 85 0 ^ * 2 4 h = 2200 Ta§6 = etwa 6 Jahre

Für den Dauerbetrieb einer solchen Anlage sind an Arbeitskräften in 24 Stunden 3 Pumpenwärter und 2 Handwerker notwendig.

Unter Gewinnung verstehen wir das Herauslösen des nutzbaren’Gesteins aus dem Gebirgsverband. Im Salzbergbau ivird hierzu die Bohrund Schießarbeit und in beschränktem Umfang auch die maschinelle Gewinnung benutzt.

Mit elektrischen Drehbohrmaschinen werden vor Ort Löcher nach bestimmten Schemata abgebohrt, mit Sprengstoff besetzt und danach in entsprechender Reihenfolge abge­ schossen.

Jeder Hauer im Salzbergbau ist gleichzeitig Schießhauer. Er muß eine sorgfältige Ausbil­ dung erhallen und besonders im Umgang mit Sprengstoff erfahren sein.

Bei der Gewinnung kommt es auf ein reibungsloses Ineinandergreifen aller Einzelarbeits­ abschnitte des Bohrern und Schießens an. Dabei müssen die geologischen Bedingungen jeder Grube so berücksichtigt werden, daß eine möglichst hohe Arbeitsproduktivität er­ reicht wird.

Im Abbau richtet sich die Gewinnungsorganisation hauptsächlich nach der bauwürdigen Höhe (Mächtigkeit) des Kalilagers. Danach wird entweder das steile oder das flache Drücken der Firste gewählt. - Im Streckenvortrieb haben erfahrene Hauer zahlreiche spe­ zielle Schnellvortriebsmethoden eingeführt. Neben der Anwendung des Fächersatzes hat sich dabei das Parallelbohrverfahren mit den verschiedensten Methoden des Kanonenein­ bruchs bewährt. Gute Leistungen in der Streckenauffahrung sind ab 1960 mit Vortriebs­ maschinen erzielt worden. Die Maschine V 3001 kann bei reibungsloser Organisation ihres Einsatzes bis zu 3000 m im Jahr auffaliren. - Möglichkeiten der maschinellen Ge­ winnung im Abbau scheiterten bisher am Fehlen geeigneter Ausrüstungen und an der Härte des Gesteins.

Im Steinsalz wird sich der gelenkte Aussolbetrieb mit Tiefbohrlöchern durchsetzen. Die gewomiene NaCl-Sole geht zur Weiterverarbeitung in die chemische Industrie.

Zur Wiederholung und Vertiefung

1.Begründen Sie die Notwendigkeit der Anwendung von Bohrund Schießarbeit im Salzbergbau!

2.Welche Härtegrade besitzen unsere Salzgesteine?

^3. Erklären Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen den normalen Drehbohr­ maschinen und den Schnellfrequenzmaschinen!

4.Wie errechnet sich die Arbeitsleistung einer Bohrschneide? Aus dieser Leistung ergibt sich die Forderung nach Besatz der Schneiden mit Hartmetallplättchen. Um welches Material handelt es sich dabei? Wie hoch ist die Lebensdauer von Bohrschneiden ?

5.Erläutern Sie den Begriff „Fächersatz“ und begründen Sie die Vorund Nachteile dieser Bohrmethode!

6.Welche Unterschiede bestehen zwischen dem Drücken der flachen und dem Drücken der hohen Firste? Bei welchen Bedingungen werden diese Verfahren an­ gewandt?

7.Welche Sprengstoffarten werden in unseren Salzgruben eingesetzt; wie unter­ scheiden sie sich ?

8.Warum ist in den meisten Kaligruben die elektrische Fernzündung eingeführt worden ?

9.Neben dem Brückenzünder sind an vielen Betriebspunkten ms-Zünder mit Erfolg eingesetzt worden. Erklären Sie die Vorteile der ms-Zünder gegenüber normalen Zündern!

10.Die Leistungen im Bohrund Schießbetrieb sind von zahlreichen Faktoren ab­ hängig. Zählen Sie die wichtigsten dieser Faktoren auf und erläutern Sie ihre Be­ deutung !

11.Wie sollen die Zeitmessungen in der Gewinnung durchgeführt werden?

12.Nennen Sie die wichtigsten Bestimmungen der technischen Sicherheit und des Arbeitsschutzes über den Transport, die Lagerung und den Umgang mit Spreng­ stoffen und Zündmitteln! Begründen Sie diese für Ihre Sicherheit ausschlagge­ benden Bedingungen!

13.Beschreiben Sie den grundsätzlichen Unterschied in technischer und ökonomischer Hinsicht zwischen maschineller Streckenauffahrung und Auffahrung mit Bohrund Schießbetrieb!