книги / Technologie des Kali - und Steinsalzbergbaus

Voraussetzung hierfür ist, daß der Versatz mindestens in einer Höhe eingebracht wird, die zwei Drittel der Höhe der Abbaukammern erreicht.

5.4.Abbauverfahren

Die heute im Kalibergbau der Deutschen Demokratischen Republik üblichen Abbau­ methoden sind im Laufe von Jahrzehnten entwickelt worden. Sie haben sich unter Beachtung der jeweils gemachten Erfahrungen vervollkommnet, ohne daß genaue gebirgsmechanische Kenntnisse vorhanden gewesen wären.

Die noch junge Wissenschaft der Gebirgsmechanik hat auch bisher noch nicht zu Möglichkeiten geführt, durch rechnerisch-mathematische Arbeiten die Abbaumaße, wie Kammerbzw. Pfeilerbreiten, für die einzelnen Kaligruben genau festzulegen. Grundsätzlich muß deshalb festgestellt werden:

Der seit über 100 Jahren übliche allgemeine Kammerbau im Kalibergbau wird auch in Zukunft noch das vorherrschende Abbauverfahren sein. An seiner stän­ digen Verbesserung wird gearbeitet.

Die beim Kammerbau entstehenden erheblichen Abbauverluste müssen im Interesse der Sicherung des Grubengebäudes gegen Wassereinbrüche in Kauf genommen wer­ den. Nach den heute herrschenden Gebirgsdrucktheorien, die als Arbeitshypothesen die Auswirkungen des Gebirgsdruckes beherrschen lernen sollen, ist das Zusammen­ wirken einer Gewölbeund Plattenbildung über den Abbauhohlräumen als wahrschein­ lich anzunehmen. Die Übertragung der Last des Hangenden auf die zwischen den Ab­ baukammern stehenden Salzpfeiler hat die Bildung eines Gewölbes zur Folge. Nach einiger Zeit wird sich ein weiteres Gewölbe mit größerer Ausdehnung über einzelne Abbaureviere bilden und schließlich ein Hauptgewölbe über ein gesamtes in sich flächenmäßig abgeschlossenes Abbaufeld. Beobachtungen dieser Art sind in Abbauen älterer Gruben, besonders bei steiler und halbsteiler Lagerung, wiederholt gemacht worden.

Man muß unbedingt vermeiden, daß der Scheitel des ebengenannten Hauptgewölbes in die wasserführenden Schichten über dem jüngeren Steinsalz hinaufragt.

Der vollen Tragfähigkeit der stehenbleibenden Salzpfeiler kommt deshalb eine große Bedeutung zu. Je breiter man die Kammern wählt, um so breiter müssen auch die Salzpfeiler werden, um eine Überbelastung zu verhüten.

Aus dem bisher Gesagten ergeben sich 4 Hauptbedingungen für die Wahl der richti­ gen Abbaumethode im Kalibergbau:

a) Die Abbaumethode muß so gewählt werden, daß ein absoluter WasserabSchluß ge­ währleistet ist.

o)Die physikalischen Eigenschaften der Salzgesteine, d. h. des Kalilagers und der un­ mittelbaren hangenden und liegenden Schichten, sind zu berücksichtigen. Starker Firstfall ist zu vermeiden.

c)Ein vorzeitiges Zusammenbrechen von Firsten oder größeren Abbauflächen ( Gebirgsschlüge) muß ausgeschlossen sein.

d)Wirtschaftliche Erwägungen, wie z. B. Bestrebungen nach Verminderung der Ab­ bauverluste, können bei der Wahl der Abbaumethode nur dann eine Rolle spielen, wenn die sicherheitlichen Erfordernisse des zukünftigen Grubenbetriebes in jeder Be­ ziehung berücksichtigt werden.

Der Kammerbau hat seine ersten Entwicklungsstufen im Staßfurter Bezirk durch­ gemacht. Diese ältesten Kalisalzbaue der Welt in der halbsteilen Staßfurt-Lagerstätte wurden nicht versetzt. Man kannte nicht die Auswirkungen, die große Abbauhohl­ räume verursachen können. So kam es neben gebirgsschlagähnlichen Erschütterungen schließlich bis zum Jahre 1900 zum Ersaufen fast sämtlicher Kaliwerke auf dem Süd­ flügel des Staßfurter Sattels. Laugen waren durch den Hauptanhydrit von der zuerst ersoffenen Anlage Leopoldshall durchgetreten und hatten die benachbarten Gruben nacheinander zum Erliegen gebracht. Später wurde ein als Firstenkammerbau bezeich­ n te r Versatzbau eingeführt, der jahrzehntelang als führende Abbaumethode Geltung hatte und in seinem Grundprinzip bei halbsteiler Lagerung auch heute noch ange­ wendet wird. Die mit dieser Methode gewonnenen Erkenntnisse waren auch richtung­ weisend für die später erschlossenen Kalisalzreviere am Südharz und an der Werra.

Beim Kammerbau mit Versatz bei steiler Lagerung wurde zunächst das Lager mit einer Untersuchungsstrecke dicht am Hangenden oder Liegenden verfolgt. Vom lie­ genden Steinsalz aus wurde später eine Richtstrecke aufgefahren. Schließlich wurde zunächst mit einem Einbruchsort das Lager in voller Abbaubreite unterfahren, nach­ dem von der Richtstrecke aus entsprechende Verbindungsquerschläge hergestellt waren (Bild 5/16). Dann begann das Drücken der Firste mit schräg nach aufwärts ge­ richteten Bohrlöchern, wobei gegen den Salzton eine Salzbank bis 4 m Stärke ange­ baut stehenblieb. Die endgültige Bauhöhe wurde verschieden gewählt, sie schwankte zwischen 10 und 40 m. Die Hauer standen auf dem hereingeschossenen Haufwerk und bohrten den nächsten Abschnitt. Durch dieses abschnittsweise Hereingewinnen war eine gute Beherrschung der Firste gewährleistet, was beim Carnallit besonders wichtig ist. Die zuletzt hereingeschossenen Absätze blieben zur Magazinierung liegen, da gerade in den ersten Jahrzehnten des Kalibergbaues der Versand von Kalidünge­ mitteln sehr saisonbedingt war. Schließlich wurden als Versatzmaterial Steinsalz aus den Vorrichtungsstrecken oder Fabrikrückstände eingebracht. Aber das Einbrin­ gen des Versatzes war verhältnismäßig

(1) obere Teilstrecke, (2) untere Teilstrecke, (3) Blind­ schacht, (4) Abbauquerschläge

^ 2 5 m

(1) Fördersohle, (2) Teilsohlcn,

Profil und Seigerriß das Schema einer derartigen Abbaumethode, die als Großfirstenbau bekannt wurde.

Allerdings trat der erhoffte Erfolg in bezug auf Verminderung der Grubenbetriebs­ kosten nicht ein. Man entschloß sich deshalb Mitte der dreißiger Jahre einen ver­ satzlosen Abbau zu beginnen.

5.4.2.Steilfirstenbau

Im Jahre 1935 wurde im Berlepsch-Maybach-Schacht bei Staßfurt erstmalig der Steil­ firstenbau erprobt, der heute noch angewendet wird.

Grundprinzip dieses Verfahrens ist es, die gesamte flache Höhe des Lagers zwischen einer unteren und oberen Hauptsohle von einem am Hangenden aufgefahrenen Rollloch aus nach dem Liegenden zu im Strossenbetrieb hereinzugewinnen. Zur besseren Zugänglichkeit werden auch hier 1 oder 2 Teilsohlen aufgefahren, die das ganze Lager in dem zum Abbau vorgesehenen Umfang in möglichst gleichmäßige Bauabschnitte unterteilen.

Wegen des fehlenden Versatzes wurde die Firstenbreite gering gehalten und die Pfei­ lerstärke relativ groß gewählt. Die Abbaukammem (Firsten) erhielten eine streichen­ de Breite von 12 m, eine der Lagermächtigkeit entsprechende Tiefe von 25 bis 30 m und eine dem Abstand der beiden Hauptsohlen entsprechende Höhe (flache Länge) von 160 m. Die Pfeiler zwischen den Abbaukammern waren 12 m breit.

Bild 5/18 zeigt in räumlicher Darstellung das Schema des Staßfurter Steilfirstenab­ baues mit dem zur Lokomotivförderstrecke hin abgeknickten Bunker.

Bild 5/18. Stcllflrstonbau von Staßfurt (nach Fox)

(I) obere Hauptsohle, (2) Tcilsohle, (3) Tcilsohlc,

(4) untero Hauptsohlc und Lokomotivfürdcrstrecke, (5) llollochstrcckc, (0) Fahrrolloch zum Bunkerzugang, (7) Bunkerzugang, (8)Rolloch,

(9) Abbauqucrschlag, (10) strossender Verhieb, (II) aufgefahrene Steilfirste

Der Abbau wird dadurch eingeleitet, daß in der Mitte der Kammer am Hangenden des Lagers ein Rolloch bis zur oberen Hauptsohle aufge­ fahren wird. Hierfür setzte man in den Jahren nach 1945 eine speziell entwickelte Rollochbohrmaschine ein.

Die Rollöcher werden später nach beiden Seiten hin trichterförmig bis

zur vorgesehenen Abbaubreite erweitert. Dadurch erzielt man den eigentlichen Ein­ bruch, d. h. die Vergrößerung des Rollochs, und anschließend kann die Gewinnung, das Strossen, beginnen. Es besteht darin, daß stufenartige Absätze in Höhen von ungefähr 3 m senkrecht nach unten abgebohrt und abgeschossen werden. Der her­ eingewonnene Carnallit fällt infolge der steilen Stellung der Firste nach unten bis in den Bunker und wird über den Rollochverschluß in Förderwagen abgezogen. Die ge­ samte Abbauförderung wird somit eingespart.

Die im Steilabbau arbeitenden Hauer müssen gegen Absturz durch Anseilen und Sicherheitsgurte gesichert sein.

Bild 5/19 zeigt im Profil noch einmal den strossenden Verhieb.

In Abständen von 1000 bis 1500 m sind zwischen den oberen und unteren Hauptsoh­ len Schrägaufzüge zur Personenbeförderung und zum Transport von Material aufge­ fahren. Sie verhindern das anstrengende Aufsteigen auf Treppen oder das Klettern auf Fahrten bzw. die Herstellung von Blindschächten. Der Aufzug arbeitet eintrümig mit Gegenlast. Das Fördergestell

läuft mit Rädern auf Schienen, die auf Einstrichen auf der Sohle verla­ gert sind. Das Gestell faßt 20 Perso­ nen in 4 treppenförmig übereinander­ liegenden Plattformen (Bild 5/20).

Durch Einführung dieses Abbauver­ fahrens konnte seinerzeit die Stille­ gung des Staßfurter Carnallitbergbaues vermieden werden. Die Ab­ baukostenverringerten sich um mehr als 50 %. Das gleiche gilt für die

Bild 5/19. Schematlsclios Profil dos Stollflrstonbauos

(1-3) Teilsohlen, (4) Hauptförderstrecke,

(5)Bunkerabzugsstrecke, (0) Bunkerzugangsstrecko

Bei günstigen geologischen Verhältnissen setzt man die Förderstrecke so an, daß sich nach erfolgter Auffahrung die Schrapper um 180° drehen lassen, so daß sie dann in entgegengesetzter Richtung die nächsten Abbaulängen in Angriff nehmen können. Dabei entsteht bei relativ geringen Montagekosten für Schrapperaufstellungen eine Betriebskonzentration, die sich positiv auf die Förderwagenlenkung in den einzelnen Revieren auswirkt.

Bei der Bemessung der Abbauund Pfeilerbreiten sind neben der Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften der Gesteinsarten vor allem die Teufe der Gruben­ baue und der jeweilige Stand der Versatzarbeiten entscheidend. Immer wiederkehren­ de Beobachtungen haben bewiesen, daß die Gebirgsdruckerscheinungen im Salzberg­ bau um 700 m Teufe erheblich zunehmen. In höheren Lagen treten sie nicht sonder­ lich stark in Erscheinung, unter 700 m Teufe muß man aber entweder die Pfeiler ver­ stärken oder die Abbaukammern schmaler ansetzen. Dabei sollte die Breite der Pfeiler nicht geringer gewählt werden als die Bauhöhe der Abbaukammern.

Die Bedeutung des Versatzes bei der geschilderten Abbaumethode liegt darin, daß neben den Interessen der Grubensicherheit ein schnell und dicht eingebrachter Ver­ satz breitere Abbaukammern und schwächere Pfeiler gestattet als ein versatzloser Betrieb unter gleichen Bedingungen.

Da sämtliche Kaligruben auch auf engstem Raum eine Vielzahl voneinander ab­ weichender Besonderheiten aufweisen, muß die endgültige Wähl der Abbauund Pfeilerbreiten sich diesen örtlichen Verhältnissen anpassen. Die nachfolgend schema­ tisch aufgeführten Hauptkennziffern des Kammerbaus aller Südharzgruben beweisen, wie verschieden Abbauund Pfeilerbreiten unter Berücksichtigung der jeweiligen ört­ lichen Verhältnisse gewählt worden sind. Dabei ist aber zu beachten, daß diese Maße ausschließlich auf bergmännischer Erfahrung, nicht auf mathematischen Berechnun­ gen beruhen (Siehe Tabelle 4).

Die Gruben des VEB Kaliwerk Volkenroda/Pöthen sind die tiefsten Kaligruben der Welt. Wegen der erheblichen überlagernden Gesteinsmassen werden große Anforde­ rungen an die Abbauführung gestellt. Das gewählte Verhältnis Abbaubreite:Pfeilerbreite 4:3 ist deshalb verständlich und richtig.

Die Grube des VEB Kaliwerk „Thomas Müntzer“ hatte in den letzten Jahren unter einer etwas unglücklichen Abbauführung der Vergangenheit zu leiden. Zahlreiche Tonbrüche aus den hangenden Partien erschwerten den Betrieb. Das Verhältnis zwischen Kammerund Pfeilerbreite ist deshalb auch hier trotz der relativ hohen A b­ bauverluste verständlich.

In den Gruben des VEB Kaliwerk „Karl Marx“ , Sollstedt, sind unterschiedliche Be­ dingungen vorhanden. Der Betrieb der Grube Sollstedt wurde erst nach 1945, und zwar zunächst versatzlos aufgenommen. Die Schwestergrube Kraja hat schwierigere Verhältnisse zu überwinden. Es sind früher Mächtigkeiten bis zu 14 m Abbauhöhe vorhanden gewesen, und hier zeigte sich, daß die 6 m breiten Pfeiler nicht in allen Fällen den Anforderungen gewachsen waren. Es kam neben starken Schalenablö­ sungen vereinzelt zu Firstenzusammenbrüchen. Dieses Beispiel zeigt noch einmal den Einfluß der Bauhöhe auf die Bemessung der Pfeilerbreiten.

Der VEB Kaliwerk,,Glückauf“ , Sondershausen, besitzt flächenmäßig das ausgedehn­ teste Grubenfeld im Südharz. Der Betrieb geht seit nahezu 70 Jahren ununterbro­ chen um. Die gewählten Abbaumaße mit 5 m Pfeilerbreite sind bis in die heutige Zeit aufrechterhalten worden, obwohl zeitweise der Spülversatz in Rückstand gera­ ten war.