Die Bodenbewegungen im Kohlenrevier und deren Einfluß auf die Tagesoberfläche

319 Pages·1926·15.125 MB·German

by  Ingenieur A. H. Goldreich (auth.)

Die Bodenbewegungen im
Kohlenrevier und deren Einfluß
auf die Tagesoberfläche
Von
Ingenieur A. H. Goldreich
Mit 201 Figuren im Text
Berlin
Verlag von Julius Springer
1926
ISBN 978-3-642-50581-2 ISBN 978-3-642-50891-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-50891-2
Alle Rechte, insbesondere das der übersetzung
in fremde Sprachen, vorbehalten.
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1926
Vorwort.
Es sind nun bald zwanzig Jahre vergangen, seitdem ich als junger
Ingenieur die Senkungen auf der Bahnlinie Svinov-Vitkovice
Mor. Ostrav a-Pfivoz (Schönbrunn-Witkowitz-M.-Ostrau-Odf) fest
gestellt habe. Die Forschung nach der Ursache dieser Senkungen
auf der Hauptbahnlinie des Ostrau-Karwiner Steinkohlenrevieres hat
meine Aufmerksamkeit auf das technisch überaus interessante und
auch volkswirtschaftlich bedeutsame Problem der Bodenbewegungen
in Kohlenrevieren gelenkt. Als erste Frucht meiner langjährigen Unter
suchungen ist im Jahre 1913 mein Buch über "Die Theorie der
Bodensenkungen in Kohlengebieten"l) erschienen.
Ich kann mit einer gewissen Befriedigung feststellen, daß dieses
Buch der berufenen Fachwelt zu einer eingehenden öffentlichen Er
örterung über die Frage der bergbaulichen Beeinflussung der Tages
oberfläche Anlaß gegeben hat.
Knapp vor Ausbruch des großen Krieges sollte il} Fortsetzung
meines erwähnten Buches das nun vorliegende neue Werk erscheinen;
der Krieg hat die Herausgabe meiner neuen Arbeit um mehr als ein
Jahrzehnt verzögert. Bedeutsame und schwierige Fragen haben mich
inzwischen als Gutachter in den verschiedensten Bergbaugebieten be
schäftigt; große Interessenkollisionen und damit zusammenhängende
rechts- und volkswirtschaftliche Probleme haben meine Forscherarbeit
immer neu angeregt, sie haben mich immer dazu angeeifert, die Wahr
heit zu suchen oder ihr möglichst nahe zu kommen.
Der Krieg hat die wissenschaftliche Entwicklung des Boden
bewegungsproblemes wesentlich gestört; er hat eine Zeit gebracht, in
welcher ohne Rücksicht auf die Interessen des Schutzes der Tagesober
fläche der Kohlenabbau betrieben worden ist. Die Kohlengewinnung stand
im Vordergrunde des militärischen Interesses; der im Kriege betriebene
Kohlenabbau war häufig nicht nur vom rein bergmännischen Standpunkt
sondern, auch von jenem des Schutzes der Tagesoberfläche ein Raubbau.
Bald nach dem Kriege hat das große Interesse für den Schutz der
Tagesoberfläche wieder eingesetzt und auf politisch und wirtschaftlich
verändertem Boden werden nun die großen Fragen der Sicherheit der
Tagesoberfläche und der Schadenersatzleistungen des Bergbaues erörtert.
In meinem vor mehr als einem Jahrzehnt erschienenen Buche
über "Die Theorie der Bodensenkungen in Kohlengebieten" habe ich
die Eisenbahnsenkungen des Ostrau-Karwiner Steinkohlenrevieres be
sonders berücksichtigt und auch den Erfahrungen der verschiedensten
Bergbaugebiete meine Aufmerksamkeit gewidmet. In Fortsetzung
1) Die Theorie der Bodensenkungen in Kohlengebieten von Ing. A. H. Gold
reich. Berlin: Julius Springer, 1913.
IV Vorwort.
meiner Erörterungen über diese Theorie soll mein nun vorliegendes Buch
durch die Anführung interessanter Beispiele der Praxis dazu beitragen,
die dunklen Vorgänge im Innern der in den Kohlengebieten bewegten
Erdmassen und die obertägigen Folgeerscheinungen aufzuklären.
Das Buch soll ein Wegweiser sein für die Behandlung der schwieri.
ge'n Bergschadensfrage ; nicht schablonenhaft und nicht schematisch
kann in der Bodenbewegungsfrage ein Rezept entscheiden,
Unzählige Probleme eröffnen sich dem Forschergeist bei der Be
handlung der in den Kohlenbergbaugebieten bewegten Gebäude, Straßen,
Brücken, Eisenbahnen, Kanäle usw. Ausgedehnte Landschaften mit
großen Stadtgebieten kommen in die durch den Kohlenabbau erzeugten
Senkungsmulden zu liegen.
Die Frage des Kohlenabbaues unter verbauten Stadtgebieten
beschäftigt schon seit langer Zeit nicht nur die hierbei unmittelbar
interessierten Bergwerke, sondern auch die staatlichen und städtischen
Behörden, sie ist eine Frage des allgemeinen Interesses geworden.
Die hierbei in Betracht kommenden großen wirtschaftlichen Inter
essen mahnen den Fachmann zur besonderen Vorsicht; ohne Vorurteil
muß er alle möglichen Einflüsse im Kohlenrevier prüfen, welche außer
der bergbau4chen Einwirkung für die Bodenbewegungen und deren
nachteilige Folgeerscheinungen in Betracht kommen. Es ist erklärlich,
daß bei der Behandlung dieser schwierigen Fragen gegensätzliche,
oftmals unüberbrückbare Anschauungen der Sachverständigen zu Tage
kommen: in der durch die freie Forschung gebotenen Achtung vor
jeder entsprechend begründeten wissenschaftlichen Überzeugung liegt
oftmals die Quelle des Ausgleiches gegensätzlicher gutachtlicher Äuße
rungen. Wie im Leben im allgemeinen das Kompromiß den natur
notwendigen Weg der Menschen und Völker zeichnet, so ist es auch
bei den hier zu behandelnden schwierigen Aufgaben, die der mensch
liche Geist in ihren Einzelheiten oftmals nicht voll erfassen kann.
In dieser wichtigen Erkenntnis der Grenzen menschlichen Könnens
liegt der Urquell menschlicher Weisheit, sie schützt uns vor Über
hebung und mahnt uns zur Einsicht und Bescheidenheit.
Und so möge dieses Buch dem Zwecke dienlich sein, in den Geist
der schwierigen Materie einzudringen, die großen Richtlinien zu erfassen,
nach welchen die Lösung der gestellten Fragen versucht werden soll.
Es drängt mich nunmehr, allen in diesem Buche genannten Fach
männern, deren Werken ich äußerst lehrreiche Mitteilungen entnommen
habe, meinen ergebensten Dank zu sagen. Insbesondere fühle ich mich
verpflichtet, dem Erzgebirgischen Steinkohlen-Aktienverein
in Zwickau für die Überlassung des äußerst lehrreichen und um
fangreichen Materials bestens zu danken.
Ich danke schließlich der Verlagsbuchhandlung Julius Springer
in Berlin für die mühevolle Betätigung bei der Herausgabe dieses Buches.
Im April 1926.
Ing, A. H. Goldreich.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
I. Einleitung 1
II. Die wichtigsten mitteleuropäischen Steinkohlenbezirke 4
1. Das oberschlesische Steinkohlenbecken 4
2. Das rheinisch-westfälische Steinkohlenbecken .. . . . 4
3. Das Zwickauer Revier. . . . • _ . . • . . . . . . . 7
4. Das Ostrau-Karwiner Steinkohlenrevier . . . . . . . . 8
1. Das produktive oder flözführende Steinkohlengebirge 8
2. Das tertiäre Gebirge . . . • . 10
a) Erste Gruppe der Tertiären. . . . . . . . . . . 10
b) Zweite Gruppe der Tertiären . . . . . . . . . .. .. 11
c) Dritte Gruppe der Tertiären . . . . . . • . . . . . . . 11
d) Darstellung eines geologischen Querschnittes durch das Ostrau-
Karwiner Kohlengebirge . . . . . . . . . • . '. 11
III. Der Kohlenabbau (nach den Prof. F. Heise und F. Herbst) 13
A. Die Ausrichtung. • 13
1. Im Gestein . . . . 14
2. In den Lagerstätten 14
B. Die Vorrichtung. . 15
1. Die Strecken im Streichen 16
2. Strecken im Einfallen 16
C. Der Abbau. . . . . . • . 17
1. Abbauverfahren ohne Unterstützung des Hangenden.. 17
a) Der Pfeilerbau mit gleichmäßig fortschreitendem Verhieb 18
a) Der streichende Pfeilerbau .•.•..... . 18
ß) Der schwebende Pfeilerbau . . • . . . . . . . 19
y) Der diagonale Pfeilerbau . . • . . . . . . . . 19
b) Der Pfeilerbau in einzelnen Abschnitten (Bruchbau) 19
2. Abbauverfahren mit Unterstützung des Hangenden 21
a) Der Strebbau. . . . . . • 21
a) Der streichende Strebbau 22
ß) Der schwebende Strebbau 22
r) Der diagonale Strebbau . 22
b) Der Firstenbau • . . • . . 22
c) Der Stoßbau . . • • . . . 23
ce) Der streichende Stoßbau 23
ß) Der schwebende Stoßbau • 24
d) Der Pfeilerbau mit Bergeversatz . 24
e) Der vereinigte Streb- und Pfeilerbau . . . . 24
f) Besondere Ausbildung einzelner Abbauverfahren für die
Gewinnung mächtiger Lagerstätten . . • . . . 25
a) Der Scheibenbau . . . . . . . . . . . . . . 25
ß) Der Stoßbau auf mächtigen Lagerstätten . • . 25
y) Der Abbau in horizontalen Scheiben (Querbau) 26
VI Inhaltsverzeichnis.
Seite
g) Der Abbau mit Spülversatz 27
a) Der Pfeilerbau • . 31
ß) Der Querbau . . • . . 34
r) Der Stoß bau • . . • . 35
IV. Die Theorie der bergbanlichen Bodenbewegnngen in
KohJengebieten . . • . . . . . . . . 41
A. Die Theorie der Bodensenkungen 41
1. Aus einem Gutachten . . • • • • . 57
a) Der Befund . . . . . • . . . . • . • . . • . . • .• 57
b) Die Theorie des Gleichgewichtszustandes der Gebirgsmassen 58
a) Der natürliche Einfluß . . . . . . . . • • . . • " 59
ß) Der künstliche Einfluß. . . . . . . . • . . . . ., 64
1. Herstellung von Eisenbahnen, Straßen. Brücken usw. 65
2. Der Einfluß des bergbaulichen Betriebes . . . •. 65
r) Der natürliche und künstliche Einfluß in gemeinschaft-
licher Wirkung 71
c) Schlußfassung . . . 73
2. Aus einem Gutachten. 78
a) Der Befund. . . . 78
a) Die Baulichkeiten 79
ß) Der Bergbau . • 79
b) Das Gutachten. • • 80
c) Schlußfassung . • . . . . . . . ., •. .. .. 82
3. Gebirgsdruck mit besonderer Berücksichtigung des Steinkohlen-
bergbaues (nach Dr.-Ing. Nieß) • . • . . 85
4. Die Theorie von Ing. A. Novak . • . . . . . . . • . .' 89
B. Die Theorie der Bodenverschicbungen . . • . • . •. 97
1. Die Zonen der lotrechten Absenkungen und Verschiebungen 99
2. Die Berechnung der größten wagerechten Verschiebung 104
3. Untersuchungen der Bodenverschiebungen in den verschiedenen
Muldenquerschnitten .....•..........• 108
4. Einfluß des Abbaufortschrittes auf die Bodenverschiebungen 109
5. Die graphische Darstellung des Einflusses der Bodenver-
schiebungen . . . . . . • . . . . 110
6. Die Theorie von Korten. . . . . . . . . . . . . . . . . 112
C. Die Theorie der Bcdenspannungen .•.•.••••• 113
1. Die graphische Darstellung des Einflusses der Bodenpressungen
und Bodenzerrungen ..... '• •.. ' , . . . . . . 113
2. Untersuchungen über den Einfluß der durch die Entstehung
der Senkungsmulde eintretenden Bodenerweiterung . • • . 117
3. Einfluß des Abbaufortschrittes auf die Bodenverschiebungen
und Bodenspannungen .. ,...... . . . . . . . 120
4. Einfluß zweier henachbarter Abbaue auf die Tagesoberfläche 121
5. Einfluß der Kohlenschutzpfeiler auf die Tagesoberfläche • 125
a) Ausreichend bemessene Kohlenschutzpfeiler . . . . . . . 125
b) Ungenügend bemessene Kohlenschutzpfeiler . • . . . . . 131
c) Nachträglich erweiterte Kohlenschutzpfeiler . . . . . . . 133
6. Untersuchungen über den Abbau unter zu schützenden Bau-
werken .•...•.............•... 134
7. Der Abbau mehrerer übereinander gelagerter Flöze. . . . • 140
8. Der Einfluß des Flözfallwinkels auf die Größe des Schiebungs-
gebietes . . • • • • . . • . . . . 146
D. Die reine elastische Durchbiegung ••..••• , •. 149
Inhaltsverzeiohnis. VII
Seite
V. Maßnahmen zur Milderung der Bodenbewegungen . 150
1. Die Mitteilungen des Oberbergrates Buntzel . • . . . 154
2. Die Mitteilungen des Bergassessors Seidl . . • . • . . 167
3. Die Mitteilungen des Berginspektors Volmer • • . . . 169
VI. Zur Frage des Kohlenabbaues unter verbauten Stadt-
gebieten, Industrieanlagen und Verkehrswegen . 170
1. Der Kohlenabbau unter der Stadt Zwickau in Saohsen 170
a) Die Mitteilungen des Bergrates Illner . . . . . . . 172
b) Die Mitteilungen des Markscheiders B. Otto . . . . . .. 173
c) Die Mitteilungen des Bergverwalters Dipl.-Ing. Steinmayer. . 173
d) Entscheidung der Königlichen Amtshauptmannschaft zu Zwickau
und des Königlichen Bergamtes zu Freiberg über die Ge
nehmigung des Abbaues im Nordfelde des Erzgebirgischen
Steinkohlen -Aktien -Vereines . . . . . . . . . . . 182
2. Die Mitteilungen des Bergassessors Bäumer ... . . . . • . 195
3. Verschiedene Auskünfte aus dem rheinisch-westfälischen Stein
kohlenrevier . . . • . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 197
a) Außerung des Oberbürgermeisters Schmidt der Stadt Essen. 197
b) Außerung des Vereines für die bergbaulichen Interessen im
Oberbergamtsbezirk Dortmund . . . . . . . . . . . 198
c) Der Abbau unter der Stadt Gelsenkirchen • . . . . ". . 199
d) Der Abbau unter der Stadt Herne . .. ...... 203
e) Der Abbau unter dem Rhein-Herne-Dortmund-Ems-Kanal 204
4. Die Mitteilungen des Bergreferendars Puschmann. . . . . 211
VII. Einwirkungen des Kohlenabbaus auf die Tagesoberfläche 214
1. Die Bodenverschiebungen . . . . . . . . . . . . . . • . . . 214
a) Die Erfahrungen des Stadtvermessungsingenieurs Hillegaart . 214
b) Die Mitteilungen des Bergrates IIlner • . . . • . . . . . . 215
cl Die Erfahrungen der Landmesser Overhoff, Rothkegel und
Köndgen ................ 217
d) Die Mitteilungen vorn Ingenieur Sarnetzky. . 217
e) Die Erfahrungen im Ostrau-Karwiner Revier. 218
f) Die Erfahrungen im Aachener Kohlenbecken. 219
2. Die Bodenpressungen und Bodenzerrungen . . . 220
a) Die Erfahrungen des Ingenieurs Sarnetzky. . 220
b) Die Erfahrungen des DrAng. Franz Goetz. . 226
cl Die Erfahrungen des Dr.-Ing. Direktor Nolden 234
d) Die Erfahrungen im Ostrau-Karwiner Revier. 239
3. Die Emschergenossenschaft . . . . . . . . . . 242
VIII. Allgemeine Betrachtungen über die Sicherung obertägiger
Bauwerke gegen Bergbauschäden . . . . . . . . . 244
a) Die Beeinflussungen obertägiger Bauwerke innerhalb einer
Senkungsmulde . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 244
b) Die Beeinflussung obertägiger Bauwerke bei fortschreitendem
Abbau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
a) Der Abbaufortschritt in derselben Abbruchrichtung . . . . 251
ß) Der Abbaufortschritt in der entgegengesetzten Abbaurichtung 253
IX. Bemerkungen zur Frage des Kohlenabbaues unter der
Stadt Zwickau . . . . . . . . . . . . . . . . 270
1. Das Gutachten des Bergrates IIlner zu Görlitz 270
2. Bemerkungen zum Gutachten des Bergrates Illner . 278
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
3. Der Zwickauer Kohlenabbau unter Berücksichtigung der neuesten
Forschungen auf dem Gebiete der Bodenbewegungen im Kohlen-
revier ........•.....•....... 279
a) Einwirkltngen des bisherigen Kohlenabbaues auf die Tages-
oberfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
b) Voraussichtliche Einwirkungen des an der Grenze des Stadt
innern fortschreitenden Kohlenabbaues . . . . . . . . . . 281
c) Einwirkungen der Abbaue unter den zu schützenden Bauwerken 285
4. Folgerungen in Angelegenheit der Frage des Kohlenabbaues unter
der Stadt Zwickau . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
a) Der Abbau unter der ganzen inneren Stadt . . . . . 289
b) Der Abbau unter der inneren Stadt mit Ausnahme des Sicher-
heitspfeilers für die Marienkirche . . . . . . . . 292
c) Wirtschaftliche Erörterungen . . . . . . . 294
X. Berechnung der Pressungen und Zerrungen von Dr.
K. Lehmann .....•..•. 296
XI. Untersuchungen des Einflusses der bergbaulichen Boden
senkungen auf die Untergrundwasserverhältnisse von Prof.
Ing. Dr. B. Stoc es . . • . . . . . . . . • • . 297
a) Stehendes Grundwasser . . . . . . . . . 297
b) -Fließendes Grundwasser (Grundwasserstrom) 297
c) Oberirdischer Wasserstrom (Flußlauf) . . . 298
XII. Schlußbetrachtungen über die Feststellung von Berg-
schäden an Gebäuden . . . . . . . . . . . . . . . . 302
I. Einleitung.
Es ist die interessante Wechselwirkung zwischen Theorie und
Praxis, welche in gegenseitiger Förderung die großen .Fortschritte
der Technik bewirkt hat. Anders als in der Werkstätte des sein
Material auswählenden Technikers forscht der Fachmann auf dem
Gebiete der Bodenbewegungen ; er kann sein Material nicht schaffen
und nicht wählen, er muß mit vorhandenen, unabänderlichen Ver·
hältnissen rechnen. Der Forscher kann hier nicht Versuche an
stellen, er kann nur auf Grund langjähriger Erfahrungen für ge
wisse Verhältnisse die festgestellten obertägigen Folgewirkungen zu
Hilfe nehmen, um daraus schließen zu können, welche Vorgänge
im Innern der gewaltigen Erdmassen sich abgespielt haben können
oder müssen, um die Tagesoberfläche zu beeinflussen. Dem Forscher
auf dem Gebiete der Bodenbewegungen ist es also nicht möglich, die
Vorgänge in den Erdmassen versuchsmäßig zu überprüfen; er kann
weder im Laboratorium noch in der Praxis Versuche nach seinem
'Villen anstellen, um die sich immer wieder ändernden Bedingungen
und die Ergebnisse seiner Versuche zu überprüfen.
Bergdirektor Dr. Eckardt hat vor vielen Jahren einen solchen
Laboratoriumsversuch unternommenl), indem er in einem Glaskasten
die dort eingetretenen Bewegungen eingeschütteter Sandschichten be
obachtete, während er das Ausfließen der Sandschichten aus einer
Bodenöffnung - die das abgebaute Flöz darstellen sollte - bewerk
stelligte. Die großen Erdmassen, die bei der Erforschung der Boden
bewegungen in Bergbaugebieten in Frage kommen, können einem
Laboratoriumsversuch kaum einen akademischen Wert verleihen; ich
habe diesen Standpunkt in einer öffentlichen Erörterung auch ein
gehend behandelt 2). Hiervon soll noch an anderer Stelle näheres a us
geführt werden.
Wenn wir also die Schwierigkeiten in der Erforschung der Boden-·
beeinflussungen unterirdischer Abbaue - deren Zugänglichkeit meist
gar nicht mehr gegeben ist - erkennen, so gesellen sich noch die Er-
1) Der Einfluß des Abbaues auf die Tagesoberfläche von Dr. lug. A. Eckardt,
Zwickau, Glückauf 1914, Heft 12 u. 13.
2) Siehe Zeitschrift "Glückauf" 1914, Heft 29.
GoI d r eie h. Bodenbewegungen.
2 Einleitung.
schwernisse hinzu, welche sich durch das Hinzutreten verschiedener
anderer Einflüsse auf die Erdmassen ergeben. Es kann eine Erdmasse
durch Anschneiden wasserführender, zu Rutschungen geneigter Schich
ten in Bewegung geraten, sie kann bei eintretenden Substanzver
lusten sich auch senken und diese Erdmasse kann gleichzeitig auch
durch Kohlenabbaue beeinflußt sein. Es ergeben sich also die schwie
rigen Fragen des Anteiles verschiedener Ursachen an den
eingetretenen Bodenbewegungen und es ist auch die besonders
schwerwiegende Frage zu beantworten, welche Ursache zuerst die
Bodenbewegungen veranlaßt und vielleicht dadurch auch noch andere
Ursachen zur Auslösung gebracht hat.
Ist es schon schwierig, jede der verschiedenen möglichen Ur
sachen der Bodenbewegungen für sich allein festzustellen, so ent
steht nun noch die Frage, ob und in welcher Art diese Bewegungen
des Bodens die obertägigen Objekte beeinflußt bzw. beschädigt
haben.
Der Sachverständige muß aus den an den Bauwerken festge
stellten Schäden auf deren Ursache schließen; der Sachverständige
muß also· auch die Zusammenhänge der Bodenbewegungen
mit den statischen Vorgängen an den obertägigen Bau
werken erkennen. Zu diesem Behufe muß der Sachverständige
die statischen Vorgänge in den beschädigten Baukonstruktionen
ohne Rücksicht auf allfällige Bodenbewegungen erkennen; er muß
umsomehr die nachteilige Beeinflussung des Gleichgewichtszustandes
eines Bauwerkes verstehen, um die eingetretenen Schäden nach ihren
Ursachen trennen zu können.
Es wird die Frage oftmals auch erwachsen, ob der Sachverstän
dige überhaupt in der Lage ist, an einem beschädigten Bauwelke die
verschiedenen Schadensursachen zu erkennen.
Der Bergbau schafft im Erdreich Hohlräume und der den Berg
schaden beurteilende Techniker muß wissen, wie diese Hohlräume
geschaffen werden und welchen Zwecken sie dienen.
Der Gruben betrie b (Ausrichtung, Vorrichtung und Abbau),
soweit er eine Beeinflussung der Erdmassen, bzw. einen Substanz
verlust unmittelbar hervorruft oder mittelbar auslösen kann - dieser
spezielle Teil des Grubenbetriebes - muß in Theorie und Praxis dem
Sachverständigen bekannt sein.
Die für die Kohlengewinnung unmittelbar geschaffenen Hohl
räume sind veranlassend für die Auslösung von Bewegungen der über
diesen Hohlräumen befindlichen Erdmassen. Wir haben es also hier
mit statischen Aufga ben zu tun, welche mit der geologischen Be
schaffenheit der GebirgEmassen zusammenhängen.
Sowie der Bergbaubetrieb kann auch die Geologie nur als eine
Hilfswissenschaft im Bodenbewegungsproblem bezeichnet werden. Die
über den bergbaulieh erzeugten Hohlräumen hervorgerufenen Vorgänge
im Inneren der Erdmassen entziehen sich der Beobachtung, sie