Abbautechnologien im Mansfelder Kupferbergbau


Die Abbautechnologien im Mansfelder Kupferbergbau sind anschaulich beschrieben in der 1963 erschienenen Broschüre

DIE KUPFERSCHIEFERLAGERSTÄTTE IN DER SANGERHÄUSER MULDE 

Die komplette Broschüre (Verfasser G. Jankowski, W. Remus u.a.) ist als pdf-Datei in unsere Seite eingebunden. Hier ist der Abschnitt "Abbau" wiedergegeben, der die wesentlichen im Revier im Tiefbau angewendeten Technologien beschreibt.


Abbau

Unter Abbau versteht man die planmäßige Gewinnung nutzbarer Mine­ralien. Nach dem Auffahren der Sohlen - Strecken und der Flachen (im Kupferschieferbergbau zur Ausrichtung zählend) beginnt man mit dem Abbau, da die Strecken und Flachen auf dem Flöz aufgefahren sind und damit die Vorrichtung der Lagerstätte im eigentlichen Sinne entfällt. Nachdem der Abbau ein Stück zu Felde gegangen ist, werden zur Er­leichterung und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit Bremsberge und Ab­baustrecken im bereits abgebauten Feld nachgeschossen.

DER MANSFELDER STREBBAU MIT BOGENFÖRMIGER VERHAULINIE UND AUSNUTZUNG  DES   GEBIRGSDRUCKES ZUM ABBAU

Als die günstigste Abbauart des geringmächtigen Kupferschieferflözes ist seit altersher der Strebbau entwickelt worden. Man versteht hierunter ein Abbauverfahren mit einer mehr oder weniger langen Abbaufront. Der Strebbau ist nur unter besonderen Bedingungen anwendbar und von verschiedenen  Faktoren  abhängig. Die Lagerstätte muß möglichst flachgelagert und nicht zu mächtig sein, das Hangende aus geschlossenen und festen Gebirgsschichten bestehen. Der Strebbau im Kupferschiefer unter­scheidet sich vom Strebbau anderer Bergbauzweige (Steinkohle) mit einer geraden Verhaulinie durch eine bogenförmige Verhaulinie. Es wird wie im Steinkohlenbergbau schwebende, streichende und fallende Verhiebrichtung mit Versatz angewendet. Der Mansfelder und Sangerhäuser Kupferschieferbergbau ist das klassische Beispiel für die bergmännische Gewinnung des Flözes im Strebbau mit Ausnutzung des Gebirgsdruckes. Das Flöz läßt sich schwer mit dem Druckluft-Abbauhammer allein aus dem Schichtverband und vom Nebengestein trennen und gewinnen. Daher nutzt seit Jahrhunderten der Mansfelder Bergmann den Gebirgsdruck, d. h. den Nutzdruck (Kämpferdruck) auf den Abbaustoß zur Zertrümme­rung des Flözes aus, um es damit leichter und möglichst rein zu gewin­nen. Der Kämpferdruck ist entsprechend den Erkenntnissen der Gebirgsmechanik eine Funktion der Druckgewölbeausbildung, d. h. der Teufe, Streblänge und Strebbogenform, sowie der Hangendschichten (Abb.: 9 Durchbiegen der Hangendschichten).

Abb. 9

Mit der bogenförmigen Abbaufront wird erreicht, daß der Gebirgsdruck der hangenden Schichten gleichmäßig auf die Flözkante im Abbau wirkt. Durch die Krümmung des Strebbogens wird der Gebirgsdruck reguliert. Früher wurde das Hangende über dem Flöz nur soweit hereingeschos­sen, daß man genügend Berge für den Vollversatz zur Verfügung hatte. Heute beträgt die Strebhöhe 80 cm. Dadurch wird dem vor Ort Arbeiten­den die Gewinnung etwas erleichtert. Es fallen aber mehr Berge an. Sie können nicht restlos im Bergeversatz untergebracht, sondern müssen zu Tage gefördert und mit Hilfe der Seilbahn zur Bergehalde befördert wer­den. Der Ausbau des Strebraumes erfolgt überwiegend in Holz (Stempel mit Unterzügen und Türstöcken), Neuerdings werden Versuche mit Leichtmetallstempeln durchgeführt, mit dem Ziel, eine (stempelfreie Ab­baufront für die Mechanisierung der Gewinnungsarbeiten zu erhalten. Die Einführung einer geraden Strebfront, die eine vorteilhaftere Mecha­nisierung der Gewinmungs- und Förderarbeiten ermöglicht, ist teilweise schon erfolgt.

DIB STREBENTWICKLUNG BIS  ZUM  VOLLENTWICKELTEN ABBAUFLÜGEL

Im Mansfelder Kupferschieferbergbau wird seit 1930 der Strebbau mit abgesetzten Stößen und flach bogenförmiger Verhaulinie angewendet. Der Anhieb (Beginn des Abbaues) erfolgt in der Sohlenstrecke und zwar oberhalb sowie unterhalb derselben, als bohnen- oder nierenförmiger Abbauraum (Abb.: 10 Strebenentwicklung).

Abb. 10

Die feine Lette wird mittels Abbauhammer soweit als möglich ausgeschrämt. Die darüber liegenden Flözlagen werden dann infolge des Gebirgsdruckes gängiger und eben­falls mit dem Abbauhammer gewinnbar. Anschließend gewinnt man durch Bohr- und Schießarbeit die hangenden Berge herein. Allmählich beginnt sich die Fäule über dem freigelegten Raum des Anhiebes vom Zechsteinkalk zu lösen, sie biegt sich durch. Da sie gebräch ist, kann sie leicht aus dem Schichtverband abreißen. Um aber nun den einsetzenden Gebirgsdruck zu erhalten, wird die freigelegte Fäule durch Holzausbau und Versatz gesichert.

Im Versatz wird die Fahrt ausgespart, sie bildet den Zugang zum Streb. Ist durch den fortschreitenden Abbau eine Fläche von 25 m streichender Länge und 30 m in schwebender Richtung abge­baut, wird der erste Strebbogen abgesetzt, indem die in diesem Bogen arbeitende Brigade - meist 6 Mann - sich von nun an mit dem Abbau schwebend ins Abbaufeld bewegt. Mit dem Streichenden Abbau beider­seits der Sohlenstrecke wird der Gebirgsdruck aus der Strecke genom­men und auf die Strebkante verlagert. Damit wird die Standfestigkeit der Strecke erhöht. Ist durch den Abbaustreifen beiderseits der Sohlen­strecke abermals eine streichende Länge von 25 m erreicht, dann erfolgt das Absefzen des zweiten Strebbogens, der dem ersten nunmehr in schwebender Richtung folgt. Durch Fortschreiten des Abbaues in der Streichrichtung ist nach jeweils 25 m Vortrieb das Absetzen weiterer Strebbögen möglich. So entsteht der Strebbau mit kurzen, abgesetzten Stößen bei einer bogenförmigen Verhaulinie.

DIE VORRICHTUNG DES FLÖZES

Wie bereits geschildert, folgt im Kupferschieferbergbau die Vorrichtung dem Abbau. Die Abbaubrigaden mit normalerweise 6 Mann je Brigade erhalten einen Strebbogen von 25 m zugewiesen. Die Schiefern (Erz) und die überschüssigen Berge werden in Hunten (niedrige Förderwagen, die das Fördergut aus den 80 cm hohen Abbauen herausfördern) durch die Strebfahrt zur Sohlenstrecke abgefördert, wo das Fördergut aus den Hun­ten in die Förderwagen umgeladen wird. Die Strebfahrt liegt in der Mitte des Strebbogens und hat eine Breite von 2 m und ist bis zu einer Länge von 80 m wirtschaftlich. Daher werden vom Bremsberg aus in schwe­benden Abständen von 80 m (Abb.: 12 Vorrichtung-Grundriß) streichende Abbaustrecken aufgefahren. (Bin Bremsberg ist eine zur Abwärtsförderung dienende schiefe Ebene mit 2 Gleisen auf dem einen Gleis fährt ein beladener Wagen abwärts und zieht dabei an einem Seil einen leeren Wagen auf dem anderen Gleis nach oben. Um den vollen Wagen etwas abbrem­sen zu können, wird das ablaufende Seil über eine Bremsscheibe geführt). In Bremsbergen sowie Abbaustrecken kann Förderung mit Förderwagen umgehen, da diese Förderwege   in   entsprechend   großen   Querschnitten aufgefahren werden. In den Abbaustrecken werden Sturzbühnen einge­baut, die das Entleeren der Hunte in die Förderwagen beschleunigen und dem Bergmann die Arbeit erleichtern. Früher mußten die Hunte von Hand umgestürzt und das Haufwerk von der Streckensahle mit der Schau­fel in die Förderwagen geschaufelt werden. Das Auffahren von Brems­bergen und Abbaustrecken erfolgt im bereits abgebauten Feld mit Hilfe von Bohr- und Schießarbeit. Das anfallende Gestein muß zu Tage geför­dert werden.

DIE  HEUTIGE GEWINNUNG UND ABBAUFÖRDERUNG

Gewinnungsarbeiten sind diejenigen bergmännischen Arbeiten, die den Zweck haben, das Erz aus seinem natürlichen Schichtenverband zu lösen, so daß es nach über Tage gefördert werden kann. Wir unterscheiden heute im Kupferschieferbergbau vom Stand der mechanisierten Gewin­nung her folgende Arten:

1.   Hunte-Streb

2.   Plattenband-Streb

3.   Einschienenförderer-Streb

4.   Geradstreb

Der HUNTE-STREB ist die seit vielen Jahren unverändert gebliebene Gewinnungs- und Abbaumethode im Kupferschiefer. Hier ist im Gegensalz zum Plattenband, Einschienenförderer und Geradstreb kein mechanisier­tes Gerät (außer Bohr- und Abbauhammer) im Einsatz, sondern hier steht der Bergmann mit seiner ganzen Kraft im Mittelpunkt des Ab­baues, während in den mechanisierten Streben eine körperliche Erleichte­rung für den Bergmann und eine größere Leistung erzielt werden. Ein Huntestreb wird je nach der Länge mit einer bis zu vier Brigaden be­legt. Die Brigade besteht aus 2 Häuern, 2 Füllern, einem Trecker und einem Stürzer. Der erste Häuer ist der Brigadeleiter. Er trägt die Ver­antwortung für Strebtsicherheit und die Erfüllung des Brigadeplanes. Die Strebarbeit setzt sich aus folgenden Hauptarbeitegängen zusammen:

1.   Beräumen des Strebes

2.   Stellen des Strebausbaues

3.   Einbringen des Bergversatzes

4.   Gewinnung der Erze

5.   Ladearbeit und Äbbauförderung

6.   Abbohren der Dachberge

 

BERÄUMEN   DES   STREBES

Bei Beginn der Schicht ist der Streb mit hereingeschossenen Dachber­gen angefüllt. Der Strebstoß und das Strebdach werden zuerst mit dem Fäustel von losen Gesteinsschalen beräumt, d. h. sie werden herein­gewonnen.

EINBRINGEN   DES   BERGEVERSATZES   (HANDVOLLVERSATZ)

Nach dem Beräumen versetzen die Häuer die hereingeschossenen Berge mittels kurzstieliger Handschaufel im rückwärts entstandenen Strebhohl­raum. Der Versatz ist bis dicht unter das Hangende (Dach) zu führen. Damit das Hangende sich fest auf den Versatz auflegen kann, d. h. daß der Versatz einwandfrei das über dem Strebraum hangende Gebirge tragen kann, müssen die Bergestücke zu Mauern aufgeschichtet werden. Auf keinen Fall dürfen Hohlräume innerhalb des Versatzes geduldet werden. Der Bergeversatz darf höchstens 2,5 m vom Strebstoß entfernt sein. Die hereingeschossenen Berge können nicht restlos im Streb versetzt werden (Schüttung des Gesteins). Etwa 50 Prozent des tauben Gesteines müssen daher abgefördert werden.

STELLEN  DES  STREBAUSBAUES

Nachdem der Bergeversatz eingebracht bzw. die restlichen Berge abge­fördert worden sind, muß der Abbau gegen hereinbrechende Gesteins­schalen durch Einbringen des Ausbaues gesichert werden. Verwendung finden Holzstempel mit Unterzug. Wenn erforderlich, sind Türstöcke zu stellen, die größerem Gebirgsdruck Widerstand leisten. Überhängende Dachberge am Strebstoß werden durch Kopfstempel, unterschrämte Stöße durch entsprechend kurze Bolzen gesichert. Die Stempeldichte beträgt je 2 m2 Flözfläche einen Stempel.

GEWINNUNG DES ERZES

Nach dem Einbringen des Ausbaues beginnt die Gewinnung des Flözes mittels Abbauhammer. Die Häuer beginnen von der Strebfahrt aus mit dem sogenannten „Schiefern hacken". Mit dem Abbauhammer werden die Flözlagen bis in die „gültige" Flözhöhe unter Ausnutzung der Druck­lagen (Lagen, die durch den Gebirgsdruck entstanden sind) hereingewon­nen (gültige Flözlagen-Kupfergehalt über 6 kg je Tonne). Diesen Arbeitsvorgang bezeichnet man mit Hackarbeit. Bei der Herein­gewinnung des Erzes ist darauf zu achten, daß der Strebbogen an allen Stellen gleichmäßig tief unterhackt ist, da sonst der Gebirgsdruck un­gleichmäßig auf die Strebkante wirkt und damit eine Leistungsminderung bei der Gewinnung eintritt.

LADEARBEITEN  UND  ABBAUFÖRDERUNG

Das Wegfüllen des Haufwerkes (Erz und Berge) erfolgt gleichzeitig mit den Gewinnungsarbeiten durch die Füller. Die Hunte werden im Streb mit Bergen bzw. getrennt von diesen mit Schiefern (Erz) mittels kurzstieliger Schaufeln beladen. Auf wirklich genaue Trennung von Bergen und Schiefern ist zu achten. Ein pausenloser Ablauf dieser Förderung ist erforderlich. Die Abbauförderung umfaßt das Abfördern des Hauf­werkes aus dem Streb bis zum Bremsberg. Der Trecker zieht die mit Erz oder Bergen gefüllten Hunte aus dem Streb bis zum Anschlagpunkt an der Fahrt. Durch die Fahrt hindurch werden die Hunte mit Hilfe von Preßluft- oder Elektrohaspeln (Windwerke mit Seil) auf Gleisen mit 50 cm Spurweite bis zur Sturzbühne gezogen. Über eine kurze schiefe Eben? gelangt der Hunt auf die Sturzbühne, von welcher er in den darunter­stehenden Förderwagen entleert wird. Ein Strebhunt hat einen Raum­inhalt von 175 Liter entsprechend 225 kg Haufwerk. Ein Förderwagen nimmt den Inhalt von drei Strebhunten auf. Der Hunt selbst besteht aus Gestell und Huntekasten, welcher vom Gestell abgehoben werden kann und außerdem kippbar darin verlagert ist. Das Gestell besteht aus einem eisernen Rahmen mit vier Rädern. Zwecks Abtransportes der Hunte vom Streb aus zur Abbaustrecke können sich Trecker und Stürzer über eine eigens zu diesem Zwecke angelegte Signaleinrichtung verständigen. Nach­dem der Strebhunt vom Stürzer über die Sturzbühne in den Förderwagen entleert worden ist, wird er durch denselben mit Hilfe des Haspels dem Streb wieder zugeführt. Ist ein Förderwagen gefüllt, wird er vom Stür­zer durch die Abbaustrecke bis zum Anschlagspunkt am Bremsberg ge­schoben. Hier werden die Förderwagen an das Seil geschlagen (ange­hängt) und zur Sohlenstrecke abgefördert, von wo aus sie zum Schachte gelangen.

ABBOHREN DER DACHBERGE

Gegen Schichtende ist der Streb von Erz und Bergen freigefördert, so daß mit dem Bohren der kurzen Bohrlöcher in die Dachberge mit Hilfe des Preßluft-Bohrhammers begonnen werden kann. Die Bohrlochtiefe hängt davon ab, wie weit im Laufe der Schicht das Flöz unterschrämt und her­eingewonnen wurde. Der Schießmeister ladet darauf die Bohrlöcher mit Sprengstoff und zündet sie, nachdem die Belegschaft den Streb verlassen hat, an. Nach erfolgter Zündung lösen sich die Berge aus dem Gesteins­verband und fallen auf die Strebsohle. Die nachfolgende Schicht beginn! dann wieder mit dem hier unter 1- 6 geschilderten Arbeitsgängen (Abb.: 11, Arbeitsrhythmus vor Streb).

MECHANISIERUNG   DER   GEWINNUNGSMETHODE

In den letzten Jahrzehnten hat sich in der Arbeitsweise des Bergmanns in bezug auf die Gewinnungsmethode und das Abbauverfahren nichts grundsätzliches geändert. Erst in den letzten Jahren begann man mit Versuchen zur grundsätzlichen Mechanisierung und Rationalisierung von Gewinnungsmethode und Abbauverfahren, die dank einer guten Zusam­menarbeit von Bergmann und Bergtechniker, zu großen Erfolgen führte. Ein bestimmender Faktor zur Erfüllung der Produktionspläne in unserer Wirtschaft ist die Steigerung der Arbeitsproduktivität. Um dieses Ziel zu erreichen wurde

1.   Plattenbandanlage und

2.   Einschienenförderer für den Strebbau entwickelt, sowie

3.   Geradstreb mit Schrappanlage erprobt.

PLATTENBANDANLAGE (PLATTENBAND-STREB)

Im Jahre 1950/51 wurde der Gedanke zur Entwicklung dieser Platten­band-Anlage von „Helden der Arbeit" Tille und vom Brigadeleiter Himpel aufgegriffen und durch ihre Initiative die Realisierung vorwärts ge­trieben. Die erforderliche bogenförmige Abbaufront des Strebes erschwert den Einsatz geeigneter Mechanisierungsgeräte. Die entwickelte Platten­bandanlage erlaubt nunmehr den Einsatz folgender Geräte:

Plattenband als Strebförderungsmittel.

Gummiband als Bandbergfördermittel.

Elektrische Schaltanlage

Das Strebfördermittel besteht aus eisernen Platten, die in der Mitte durch angeschweißte Augen und Bolzen zusammengehalten werden und wie ein Gummiband auf Transportbändern, endlos laufen. Durch diese Anordnung der Platten wird der Einsatz dieses Plattenbandes für Horizontalkurven von r = 45 - 60 m möglich. Das Band läuft in einem Fahrgerüst, welches mit Stahlblechen verkleidet ist.

Das gesamte Fahrgerüst ist 35 m lang, 0,45 m breit und 0,27 m hoch. In jeder der beiden Strebhälften wird ein solches Plattenband eingebaut, welches an der Fahrt (jetzt Bandfahrt genannt) auf ein Gummiband aus­ladet, welches seinerseits das Haufwerk bis zur Sohlenstrecke befördert und dort direkt in die Förderwagen ausschüttet. Die Gummibandanlage ist mit 500 mm breiten Gummigurtbändem in muldenförmiger Anordnung ausgerüstet. Es arbeitet wie alle bekannten Transportbänder. Die Band­fahrt von 80 cm Höhe wird ähnlich wie die Bremsberge beim Hunte­streb durch die Vorrichtung auf etwa 2 m erhöht.

An einer Plattenband-Anlage arbeiten heute in einer Schicht etwa 18 bis 20 Mann. Mit Einführung der Anlage und des Einschienenförderers ist neben der Steigerung der Arbeitsproduktivität erreicht worden, daß die schwere körperliche Arbeit des Hunte-Trecks beseitigt wurde, da der Füller das Haufwerk nun auf das Band schaufelt und das Erz oder die Berge jetzt mechanisch bis zur Sohlenstrecke transportiert. Die Gewin­nung des Erzes erfolgt jedoch noch genau so wie im Huntestreb, durch Hackarbeit.

EINSCHIENENFÖRDERER-STREB

Der Einschienenförderer besteht aus einem seitlich kippbaren Gefäß von 130 Liter Inhalt und einer Schiene aus Doppel-T-Stahl. Das Fördergefäß läuft auf dieser Schiene und wird gegen seitliches Kippen durch Rollen, welche am Steg der Schiene entlanggeführt werden, festgehalten. Es können mehrere Fördergefäße zusammen gekoppelt werden. Mit Hilfe eines Windwerkes werden die Gefäße durch ein Seil aus dem Streb her­aus und wieder hineingefahren. Die Entleerung erfolgt auf ein Gummi­band, welches das Haufwerk bis zur Sohlenstrecke und damit bis in die Förderwagen transportiert. Die Fahrgeschwindigkeit des Einschienen­förderers ist gegenüber dem Trecken bedeutend höher. Die Gewinnung des Erzes erfolgt auch hier noch wie im Huntestreb.

DER  GERADSTREB

Da sich die bogenförmige Verhaulinie besonders hemmend auf die Me­chanisierung der Abbauförderung auswirkt, wurde der Gedanke einer Geradstellung der Verhaulinie aufgegriffen. Bisher konnte durch die bo­genförmige Stellung des Abbaustoßes der auf das Flöz wirkende Gebirgsdruck bei der Hereingewinnung äußerst vorteilhaft ausgenutzt werden. Mit dem Abbauhammer allein würde man keine großen Leistungen mehr zu erwarten haben. Die Arbeitsproduktivität würde absinken. Sie soll aber im Gegenteil erhöht werden. Deshalb muß man zu einer neuen Schießmethode übergehen, die nun die Arbeit des Gebirgsdruckes zu übernehmen hat. In das Flöz werden mit Hilfe eines für das jetzt er­forderlich werdende Äbbohren des Kupferschieferflözes entwickelten Bohrgerät in bestimmten Abständen Löcher gebohrt, welche mit Spreng­stoff geladen, abgetan (abgeschossen) werden. Das auf diese Art herein­gewonnene Haufwerk wird nun mittels Schrappergefäß über eine Schrapperbühne gezogen, von wo es durch eine Öffnung in der genannten Bühne (auf ein Gummiband) fällt.

Abb. 11

 

Abb. 12

Naturgemäß ist mit Einführung der neuen Schießmethode mit einer stärkeren Verunreinigung des Erzhaufwerkes zu rechnen, während bei der Hackarbeit das Flöz ohne Bergebeimischungen gewonnen werden kann. Eine direkte Verhüttung des durch diese Schieß­arbeit im Geradestreb gewonnenen Haufwerkes ist nachfolgend nicht möglich. Es muß ein neues Aufbereitungsverfahren entwickelt werden. Da die Arbeitsproduktivität jedoch eine erhebliche Steigerung erfährt, wird sich der Geradstreb mehr und mehr durchsetzen. Nach dem Weg­schrappen des Haufwerkes werden die Dachberge mittels eines für diesen Zweck entwickelten Bohrgerätes abgebohrt und ebenfalls durch Schieß­arbeit hereingeschossen. Ein Teil der Berge wird durch Schußwirkung von selbst in den Versatzraum befördert, so daß nur ein Teil der Berge durch Schaufelarbeit versetzt werden muß. Die überschüssigen Berge werden dann ebenfalls mit dem Schrapper abgefördert, wie zuvor das nutzbare Haufwerk. Bei der Schrapparbeit im Geradstreb kann so vorgegangen werden, daß in einer Schicht eine Strebhälfte gebohrt und geschossen wird, während die andere Hälfte leergeschrappt wird. Eine Schrapper­anlage dient zum Fördern von losem Gut in nahezu waagerechter Rich­tung. Sie besteht aus einem stählernen, rahmenförmigen Schrapperkasten - auch Schrappergefäß genannt - mit einer Schneide oder Greiferfingern an seiner Stirn und dem Schrapperhaspel (Windwerk), der ihn mit Hilfe von Seilen bewegt. Wird der Kasten mit dem sogenannten Vollseil über das Fördergut gezogen, so gräbt er sich in dieses ein, füllt sich und be­fördert das Haufwerk zur Schrapperbühne, wo es durch eine Öffnung auf das darunter durchlaufende Gummi-Transportband zur Sohlenstrecke befördert wird. 

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