Schacht

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Der Schacht ist im Bergbau ein Grubenbau, mit dem die Lagerstätte von der Oberfläche (über Tage) her erschlossen wird. Schächte dienen dem Transport von Personen (Seilfahrt) und Material, der Förderung der Abbauprodukte sowie der Frischluftversorgung (Bewetterung).[1]

Schachtarten

Je nach den Eigenschaften oder der Nutzung eines Schachtes werden häufig folgende Bezeichnungen für Schächte verwendet:

  • Blindschacht - nicht zutage ausgehender Schacht zwischen zwei oder mehreren Sohlen. [2]
  • Einziehschacht - ein Schacht über den frische Luft in den Grubenbau einzieht.
  • Fahrschacht - ein Schacht über den Personen in den Grubenbau ein- und ausfahren.
  • Förderschacht - Schacht der zur Förderung genutzt wird.
  • Gebrochener Schacht - ein Schacht der auf einem Teil seiner Tiefe seiger und in einem anderen Teil tonnlägig ist.
  • Göpelschacht - ein Schacht der mit einem Göpel zur Schachtförderung ausgerüstet ist (im 18./19. Jh. von Menschen, Tieren, Wasser oder Dampf angetriebenes Fördergerät mit senkrechter Welle). [2]
  • Kunstschacht - in der 1. Hälfte des 19. Jh. gebräuchlicher Ausdruck für einen Schacht mit einer Wasserkunst oder Dampfmaschine zum Heben des Grubenwassers und/oder zum Fördern der Kohlen. [2]
  • Luftschacht - Schacht der der Bewetterung (Luftversorgung) des Grubenbaus dient. Auch Wetterschacht genannt.
  • Maschinenschacht - im 19. Jh. gebräuchlicher Ausdruck für einen mit einer Dampfmaschine ausgerüsteten Schacht. [2]
  • Seigerer Schacht - senkrechter Schacht.
  • Syndikatsschacht - neu geteufter Schacht, in dem nur für eine bestimmte Zeitdauer Kohlen gefördert wurden (= Fördernachweis), um dann vom Syndikat eine bestimmte jährliche Fördermenge zugeteilt zu bekommen. Danach wurde die Förderung im Schacht eingestellt und die zugeteilte Kohlenmenge in einem anderen Schacht der Gesellschaft gefördert. In Anwendung ab Gründung des Syndikats bis ca. 1930. Eine gleichartige Regelung galt für die Kokereien. [2]
  • Tonnlägiger Schacht - geneigter, schräger Schacht, der meist dem Einfallen des Flözes folgte (etwa ab 15° bis 75°).
  • Trotzschacht - Kohlenabbau von der Erdoberfläche bis in geringe Teufe, meist durch den Grundeigentümer ohne bergbehördliche Genehmigung; früher im Bereich Essen/Mülheim verbreitet. [2]
  • Wetterschacht - Schacht der der Bewetterung (Luftversorgung) des Grubenbaus dient. Auch Luftschacht genannt.

Schächte [3]

Im Süden des Ruhrgebietes gehen die Flöze meistens übertage aus. Daher sind hier die ersten Anfänge des Ruhrkohlenbergbaus zu finden. Die Lösung der Flöze erfolgte zunächst in Stollen, später auch in tonnlägigen Schächten, die im Einfallen des Flözes abgeteuft wurden.

Da man erkannte, dass die Kohlenflöze sich auch weit unter das Deckgebirge erstreckten, musste es im weiter nördlich gelegenen Gebiet senkrecht (seiger) durchgeteuft werden. Die erste Durchteufung des Deckgebirges war eine Pionierleistung von großer Bedeutung. Im Jahre 1831 begann Haniel mit dem Abteufen des ersten Mergelschachtes. Es war der Schacht "Franz" an der Westgrenze des Stadtbezirks Essen. Weil sein Querschnitt aber den Anforderungen der Fahrung, Förderung, Wasserhaltung und Wetterführung nicht genügte, kam er nicht in Förderung.

Als zweiter wurde der Schacht "Kronprinz von Preußen" von Haniel etwa 1000 m östlich von Schacht "Franz" abgeteuft und musste etwa 100 m Deckgebirge unter schwierigsten Verhältnissen durchsinken, bevor er das Steinkohlengebirge erreichte. Die Erkenntnisse und Erfahrungen beim Abteufen dieser beiden Mergelschächte waren so bedeutsam, dass nun (nach dem Jahre 1840) mit dem Abteufen von Schächten in größerer Zahl begonnen wurde.

Der günstigste Ansatzpunkt für einen neuen Schacht

Dabei trat zuerst die Frage auf, durch welche Überlegungen der günstigste Ansatzpunkt für einen neuen Schacht zu finden ist. Zu beachten sind

a) bei den Verhältnissen übertage

  1. die Grunderwerbskosten
  2. ausreichend freies Gelände für Tagesanlagen
  3. Besiedlungsmöglichkeiten
  4. günstige Verkehrsverbindungen
  5. Sicherheit vor Hochwassergefahr

b) bei den Verhältnissen untertage

die Lagerung der Flöze: Förder- und Wetterwege sollen möglichst kurz gehalten werden. Der Schacht muss also dort angesetzt werden, von wo aus der größte Lagerstättenvorrat unter geringen Abbauverlusten und mit möglichst kurzen Strecken aufgeschlossen werden kann. Wegen des kegelförmigen Schachtsicherheitspfeilers wählt man gern Sättel, die in Feldesmitte liegen.
Eine besondere Bedeutung hat ferner das Deckgebirge. Der Schacht wird dorthin gestellt, wo die geringste Deckgebirgsmächtigkeit erwartet werden kann. Vor allem soll möglichst vermieden werden, dass der Schacht beim Abteufen auf Fließsandschichten gerät, denn sie sind gefährliche Wasserzubringer.

Abteufen des Schachtes

Der Schacht kann auf verschiedene Art abgeteuft werden. Die einfachste ist das Abteufen von Hand mit Schießarbeit. Dabei werden die oberen Schichten mit Hilfe eines Greifbaggers abgehoben. Dann werden Spundwände eingelassen und die Abteufgerüste aufgestellt. Der Schacht wird nun durch Schießarbeit und durch Wegladen der gelösten Berge in Abteufkübel niedergebracht.

Wenn schwimmende Schichten zu erwarten sind, wird das Gefrierverfahren angewandt. In einem bestimmten Umkreis um den Schacht werden Bohrlöcher hergestellt, Doppelrohre eingelassen und untereinander verbunden und in diese eine durch die Verdampfung von Ammoniakwasser auf -40° gekühlte Lauge als "Kälteträger" hineingepumpt. Die Lauge entzieht dem umliegenden Gebirge die Wärme, so dass es gefriert. In dem gefrorenen Gebirge wird der Schacht von Hand mit Schießarbeit niedergebracht.

Weitere Verfahren sind

  1. das Abteufen im Senkschacht,
  2. das Zementierverfahren.

Beim Senkschachtverfahren dringt die geschlossene Schachtwandung als Ganzes in das Gebirge vor. Entsprechend dem Niedersinken wird die Schachtwandung übertage höher gebaut und somit fortlaufend verlängert. Das Eindringen des Senkschachtes in das Gebirge wird durch besondere Schneidschuhe bewirkt. Wird der Reibungswiderstand zwischen dem Gebirge und dem niedersinkenden Senkschuh zu groß, dann beschwert man übertage den gemauerten Kreisring, bzw. setzt auf ihm noch Pressen an. Die Anwendung des Senkschachtverfahrens ist auf weiches, mildes Gebirge beschränkt, das dem Schneidschuh ein Eindringen gestattet. In festem Gebirge, das der Schneidschuh nicht durchschneiden kann, ist das Senkschachtverfahren nicht anwendbar.

Beim Zementierverfahren wird eine Zementmischung durch Presspumpen in das Gebirge eingepresst. Dadurch wird erreicht, dass nach einer gewissen Zeit der Zement abbindet und Spalten und Risse verschließt. Dieses Verfahren wird in stark wasserführendem, aber standfestem Gebirge angewandt.

Ausbau des Schachtes

Im Normalfall wird der Schacht mit Mauerwerk ausgebaut. Alle 20...30 m wird im Gebirge ein Mauerfuß ausgeschossen und die Mauer hochgezogen. Ist das Gebirge schlecht, müssen die Mauerfußabstände geringer sein.

Eine andere Art der Schachtmauerung besteht darin, dass man in das Mauerwerk Ankerstangen einlässt und diese an ihrem unteren Ende mit einem kreisringförmigen, mit Eisenblech beschlagenen Eisenrahmen versieht. Bei diesem Verfahren wird in kürzeren Zeitabständen gemauert, und es braucht erst in größeren Abständen ein Mauerfuß angebracht zu werden.

In Schwimmsandschichten. baut man den Schacht mit "Tübbings" (Gusseisenringen) aus. Die einzelnen Ringteile - in Form von Kreissegmenten - werden zu einem vollen Ringteil zusammengesetzt und verschraubt und diese Schachtringe im Schacht untereinander eingebaut. Der gesamte Schachtausbau stellt dann ein geschlossenes, wasserdichtes Rohr aus Gusseisen dar. Je nach Lage der Verhältnisse werden die Ringe auch untergehängt. Bei großen Teufen und starkem Druck baut man vielfach zwei Tübbingsäulen ineinander; zwischen die Ringe wird Beton eingestampft.

Sohlenbildung

Um die Flöze zweckmäßig in mehrere nacheinander anzugreifende Abschnitte zu unterteilen, ist die Bildung von Sohlen erforderlich.

Hätten wir ungestörte, ganz flach gelagerte Flöze, dann könnten die Sohlen in einem Flöz aufgefahren werden. Das hätte den Vorteil, dass sofort Kohlen gefördert werden könnten. Nachteilig wäre dagegen, dass die Strecken beim Abbau sehr unter Druckwirkungen zu leiden hätten; die Unterhaltung würde dadurch verteuert. Außerdem würde die Wetterführung sehr erschwert.

Die Sohlen werden deshalb im Nebengestein aufgefahren. Der Sohlenabstand richtet sich nach dem Kohlenvorrat und der Lebensdauer der Sohle. Es wäre ein zu kostspieliger Aufwand, etwa für jedes Flöz eine besondere Sohle aufzufahren. Andererseits wird bei einem zu weiten Sohlenabstand der oberhalb anstehende Kohlenvorrat so groß, dass Richtstrecken und Querschläge nicht so lange offengehalten werden können, bis alle Kohlen abgebaut sind. In diesem Falle würde die Unterhaltung zu schwierig und vor allem zu teuer.

Man wählt deshalb den Sohlenabstand so, dass auf der Sohle etwa 10 bis 20 Jahre lang gefördert werden kann. Die zwischen zwei Sohlen aufgeschlossene Fördermenge sollte dementsprechend 5 bis 25 Millionen t betragen.

Siehe auch

Links

Quellen

  1. Wikipedia.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Joachim Huske: Die Steinkohlenzechen im Ruhrrevier. 3. Auflage, Selbstverlag des Deutschen Bergbau-Museums, Bochum 2006, ISBN 3-937203-24-9
  3. Alfred Funke: Merkblätter für den Bergmann. Lehrmitteldienst GmbH, Hagen 1955