Lehrbuch der Bergbaukunde mit besonderer Berücksichtigung des Steinkohlenbergbaues

827 Pages·1932·40.646 MB·German

by  Dr.-Ing. eh. F. Heise, Dr.-Ing. eh. F. Herbst (auth.)

Lehrbuch der
Bergbaukunde
mit besonderer Berücksichtigung
des Steinkohlenbergbaues
Von
Dr.-Ing. eh. F. Reise und Dr.-Ing. eh. F. Herbst
Professor und Bergschuldirektor a. D. Professor und Direktor der Bergschule zu ßochum
Zweiter Band
Fünfte
vermehrte und verbesserte Auflage
Mit 86~ Abbildungen im Text
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1932
Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung
in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1932 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1932
Softcoverreprint ofthe bardeover 5th edition 1932
ISBN 978-3-662-35678-4 ISBN 978-3-662-36508-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-36508-3
Aus dem Vorwort zur ersten Auflage.
Eine umfassende Darstellung des gesamten Gebietes der Bergbaukunde
würde, falls sie wirklich mit einigem Recht vollständig genannt werden
sollte, bei dem heute so reichhaltig gewordenen Stoffe die Arbeit eines
Menschenlebens bedeuten und doch nachher nicht voll befriedigen, weil
die rastlos fortschreitende Technik ihre Bearbeitung in einem Lehrbuche
nach dessen Fertigstellung längst überholt haben würde. Das Ziel, das
wir uns bei der Herausgabe des vorliegenden Lehrbuches gesteckt haben,
ist unter Berücksichtigung des Wortes "bis dat, qui cito dat" bedeutend
bescheidener gewesen, sowohl was die Auswahl, als auch was die Be
handlung des Stoffes betrifft. In erster Hinsicht haben wir das Gebiet in
zweifacher Weise eingeengt, indem wir einmal uns im wesentlichen auf den
deutschen Bergbau beschränkt und sodann dort, wo besonders Rück
sicht auf Lagerstättenverhältnisse zu nehmen war, allein den Steinkohlen
bergbau ausführlich, den Braunkohlen-, Erz- und Salzbergbau dagegen
nur in einigen bezeichnenden Beispielen behandelt haben. Für die Art
der Bearbeitung aber war maßgebend, daß das Buch nicht für den fertig
ausgebildeten Fachmann, sondern als Einführung in die Bergbaukunde für
den Bergschüler und Studierenden der Bergwissenschaften dienen soll.
Insbesondere ist die Rücksicht auf den Unterricht in der Bergbaukunde
an der großen Bochumer Bergschule mit ihren fast 700 Schülern die erste
Veranlassung zur Entstehung des Buches gewesen und demgemäß in erster
Linie für seine Ausgestaltung bestimmend geworden.
Hieraus ergaben sich als Richtpunkte: Hervorhebung des Wichtigen,
Bleibenden und wissenschaftlich Feststehenden; kritische Sichtung und
Durcharbeitung des Stoffes; ~verhältnismäßig kurze Behandlung der bau
lichen Einzelheiten, die dem Wechsel mehr oder weniger unterworfen sind.
Eine ganz besondere Sorgfalt wurde )m Hinblick auf den Zweck des
Buches den Abbildungen zugewandt. Hauptsächlich sind schematische
Darstellungen, die das Wesen der Sache unter Fortlassang der den Über
blick erschwerenden, baulichen Einzelheiten zur Anschauung bringen,
bevorzugt.
Wenn wir das Buch in so reicher Fülle mit eigens für unseren Zweck
angefertigten Zeichnungen ausstatten konnten, so schulden wir hierfür der
Westfälischen Berggewerkschaftskasse Dank, die uns ihre Zeichen
kräfte zur Verfügung stellte. Die meisten Abbildungen sind von der ge
schickten Hand des berggewerkschaftlichen Zeichners Herrn Haibach zu
Bochum angefertigt. Entsprechend dem Zwecke des Buches sind manche
Abbildungen für den mündlichen Unterricht mit Buchstaben versehen,
ohne daß auf diese im Texte Bezug genommen ist.
Die Hinweise auf Literaturstellen haben wir nach Möglichkeit be
schränkt, weil ja das Buch kein eigentliches Nachschlagewerk sein soll.
Bochum-Aachen, im September 1910.
Reise. Herbst.
I*
Vorwort zur ilinften Auflage.
Wenn in dem Vorwort zu der im November 1929 abgeschlossenen
sechsten Auflage des ersten Bandes des Lehrbuchs der Bergbaukunde gesagt
werden konnte, daß noch keine neue Auflage so weitgehend umgearbeitet
werden mußte wie die vorliegende, so gilt das in noch höherem Grade für die
hiermit der Öffentlichkeit übergebene fünfte Auflage des zweiten Bandes.
Die Neubearbeitung hat mehr oder weniger jeden Abschnitt betroffen.
Der Abschnitt "Grubenausbau" mußte dem Fortschritt unserer Er
kenntnisse von den Gebirgsbewegungen Rechnung tragen und die ver
besserten Verfahren des nachgiebigen Ausbaues sowie des Ausbaues in Profil
eisen und Formsteinen behandeln.
Im Abschnitt "Schachtabteufen" sind, abgesehen von kleineren Er
gänzungen und Umarbeitungen, neu berücksichtigt worden: das Grundwasser
Absenkungsverfahren, die mit dem Honigmannsehen Schachtbohrverfahren
in der Ausführungsweise der Westrheinischen Tiefbohr-und Schacht
bau G. m. b. H. erzielten Erfolge, ferner das Verfahren von Francois und
das chemische Verfestigungsverfahren von Dr. Joosten.
Ganz besonders aber ist der Abschnitt "Förderung" umgestaltet worden.
Haben doch vielleicht Dreiviertel aller Betriebsverbesserungen, die infolge der
rasch fortschreitenden Umstellung auf den maschinenmäßigen Betrieb in den
letzten Jahren eingeführt worden sind, sich auf dem Gebiete der Förderung
abgespielt! Insbesondere sind es 'drei Teilgebiete, die eine besondere Behand
lung erforderten: die Bandförderung im Abbau- und Streckenförderbetriebe,
die Förderung auf den Teil- und Abbaustrecken mit Schlepperhaspeln und
Kleinlokomotiven und die verschiedenen Verfahren der maschinenmäßigen
Einbringung des Bergeversatzes. Der Abschnitt "Lokomotivförderung"
mußte durch die inzwischen neu eingeführte Diesellokomotive ergänzt
werden. Im einzelnen mußten außerdem die Bestrebungen im Sinne einer
Zunahme der Förderwagengröße und der leistungsfähigen Ausgestaltung der
Blindschachtförderung, sowie die Fortschritte der Gefäßförderung im Betriebe
der Blindschächte sowohl wie auch der Hauptförderschächte Berücksichtigung
finden. Der Abschnitt über die Förderseile ist von dem Leiter der Seilprüf
stelle der Westfälischen Berggewerkschaftskasse, Herrn Dipl.-Ing. Hermann
Herbst, neu bearbeitet worden. Wir danken ihm auch an dieser Stelle
herzlich für seine wertvolle Hilfe.
In den Abschnitt "Wasserhaltung" sind insbesondere die Ergebnisse
der Trüm pelmannschen Untersuchungen auf wasserwirtschaftlichem Gebiete
und die neueren Ausführungen der Kreiselpumpenanlagen aufgenommen
worden.
Vorwort zur fünften Auflage. V
Unter "Grubenbrände" sind die neuzeitlichen Brandbekämpfungsmittel
auf Grund des in- und ausländischen Schrifttums, insbesondere auch der
Erfahrungen auf Zeche Rad b o d, berücksichtigt worden.
Der Abschnitt "Atmungs- und Rettungsgeräte" mußte entsprechend
der schnellen Entwicklung auf diesem Gebiete völlig umgearbeitet werden.
In allen Abschnitten wurde auf die Vervollständigung der Kosten
angaben besonderer Wert gelegt.
Die Ergebnisse der Normungsarbeiten wurden, namentlich im Abschnitt
"Förderung", nach Möglichkeit berücksichtigt.
Leider hat sich infolge des Hinzutretens ganz neuer Unterabschnitte
und infolge der reichen weiteren Ausgestaltung der bereits vorhandenen tech
nischen Hilfsmittel eine nicht unerhebliche Vergrößerung des Umfanges
ergeben, obwohl wir nach Möglichkeit Veraltetes gestrichen und uns einer
knappen Sprache befleißigt, auch mit Rücksicht auf die inzwischen erschienenen
Bücher von J. Maercks und Dr. H. und C. Hoffmann die in das Gebiet
der Mechanik und Maschinenlehre hinübergreifenden Ausführungen gekürzt
haben. Die Zahl der Abbildungen ist von 694 auf 864 gestiegen, von denen
etwa 300 neu aufgenommen worden sind. Auf die sorgfältige Durcharbeitung
der neu in Auftrag gegebenen Abbildungen, bei der wir uns wieder der be
währten Kraft unseres mit dem Buche in langjähriger treuer Hilfsarbeit
verwachsenen Herrn G. Haibach erfreuen durften, haben wir wie früher
besondere Sorgfalt verwandt.
Die rastlos weiter arbeitende Technik im Bergbau und in der für sie
arbeitenden Maschinenindustrie hat uns bei der Neubearbeitung viel Mühe
gemacht, und der mit dem Buche von früher her vertraute Leser wird ganze
Teile kaum wiedererkennen. Wir haben diese Arbeit gern geleistet in dem
gehobenen Empfinden, auch in unserem Buche von dem mit ungebrochener
Gewalt einherflutenden mächtigen Strome deutscher Kraft Kunde geben zu
können.
Berlin-Bochum, im Januar 1932.
Reise. Herbst.
Inhaltsverzeichnis.
Sechster Abschnitt.
Grubenausbau.
I. Der Grubenansban in Abbaubetrieben und Strecken aller Art.
SeitP
A. Wesen, Bedeutung und Arten des Grubenausbanes . 1
a) Allgemeine Bedeutung des Grubenausbaues 1
1. Aufgaben des Grubenauslilaues.
b) Gebirgsdruck ....... . 3
2. Vorbemerkung. - 3. Die verschiedenen Gebirgsarten und ihre wichtigsten
Eigenschaften. - 4. Verhalten der unverfestigten Gebirgsarten. - 5. Verhalten
der verfestigten Gebirgsarten. - 6. Gebirgsdruck und Teufe. - 7. Beeinflussung
des Gebirgsdruckes durch gebirgsbildende Vorgänge.-8. Gebirgsdruck und Abbau.
- 9. Gebirgsdruck und Streckenbetrieb. - 10. Gebirgsdruck und Fallwinkel. -
11. Beeinflussung des Gebirgsdruckes durch die Art der Herstellung der Hohlräume.
c) Arten des Grubenausbaues. . . . . . . . . . 17
12. Vorbemerkung. -13. Anpassung des Ausbaues an die Druckerscheinungen.-
14. Ausbaustoffe. - 15. Dauer des Ausbaues. -16. Verschiedenartige Stützung
des Gebirges durch den Ausbau.- 17. Arten der auszubauenden Hohlräume. -
18. Nachfolgender und voreilender Ausbau.
B. Die verschiedenen Arten der Ausfiibrnng des Ausbaues 21
a) Der Ausbau in Holz . . . . . . . . . 21
1. Allgemfinrs 21
19. Die für den Ausbau verwandten Holzarten. - 20. Beschaffung und Bear
beitung des Holzes. - 21. Längsteilung von Holzstempeln. - 22. Holzwirtschaft
,unter Tage. - 23. Gewinnung und Verwertung von Abfallholz. - 24. Erforder
liche Eigenschaften der Grubenhölzer. - 25. Beeinflussung der Holzeigenschaften
durch die besonderen Verhältnisse. - 26. Eigenschafteil der bergmännisch wich
tigen Holzarten.- 27. Fäulniserscheinungen beim Holz.- 28. Bekämpfung der
Fäulniserscheinungen. - 29. Allgemeine Beurteilung der Tränkungsverfahren.
- 30. Tränkflüssigkeiten. - 31. Tränkverfahren. - 32. Kosten der Tränkung und
die mit ihr zu erzielenden Ersparnisse.
2. Einfacher Holzausbau (Stempelausbau) . . . . . . . . 38
33. Allgemeines. - 34. Anwendung und Ausführung des einfachen Stempelausbaues.
- 35. Nachgiebiger Stempelausbau.-36. Angespitzte und angeschärfte Stempel.
-37. Ausbau mit Spreizen oder Streben.-38. Stempelausbau mit Biegungsbean-
spruchung.
Inhaltsverzeichnis. VII
Seite
3. Zusammengesetzter Holzausbau . . . . . . . . 45
39. Vorbemerkung.-40. Holzpfeiler.-41. Türstockzimmerung.-42. Vergleich
der beiden Türstockarten. - 43. Abarten der Türstockzimmerung. - 44. Neben
aufgaben der Türstockzimmerung. - 45. Verbindung zwischen den einzelnen Tür
stöcken. - 46. Nachgiebige Türstockzimmerung. - 47. Kosten des Türstock
ausbaues.-48. Geviertzimmerung. - 49. Knie-und Polygonaus bau.-50. Schal
holzzimmerung.-51. Schalholzzimmerung im Abbau.-52. Schalholzzimmerung
in Strecken.-53. Verzug bei der Schalholzzimmerung.-54. Nachgiebige Schal
holzzimmerung. -55. Der Ausbau mit Firstenbänken in Flözstrecken. -56. Über
gänge und Verbindungen zwischen Türstock-und Schalholzzimmerung.-57. Zim
merung in Strecken über offenen Räumen.-58. Kosten der Schalholzzimmerung.
- 59. Die Schwalbenschwanzzimmerung.
4. Voreilender Ausbau (Getriebe- und Abtreibezimmerung). . • . 66
60. Wesen des voreilenden Ausbaues. - 61. Getriebe- oder Abtreibezimmerung;
Allgemeines. - 62. Firstengetriebe. - 63. Streckengetriebe und Vertäfelung. -
64. Vortreibezimmerung im Abbau. - 65. Vortreiben der Pfähle. - 66. Unter
stützung der Pfähle. - 67. Abtreiben in zwei Abschnitten. - 68. Vortreibe
zimmerung und Verhieb. - 69. Vorpfändung im Streckenbetriebe.
b) Der Ausbau in Eisen . . . . . . 75
70. Vorbemerkung.
1. Einfacher Eisenausbau . . . . . . . . . . . 75
71. Anwendungsgebiet und Erfordernisse. - 72. Starre Stempel. - 73. Nach
giebige Stempel.-74. Beurteilung der eisernen Stempel. Kosten. - 75. Vorbau
stempel.
2. Zusammengesetzter Eisenausbau . . . . . . . 81
76. Türstockausbau in Eisen. - 77. Nachgiebiger Eisentürstockausbau. -
78. Kappenausbau in Eisen. - 79. Kniegelenk- und Vieleckausbau in Eisen. -
80. Kosten des eisernen Türstock- und Kappenausbaues. - 81. Ausbau mit Ge
stellen. - 82. Ersparnismöglichkeiten beim eisernen Türstock- und GestellausbalL
- 83. Kosten des eisernen Gestellausbaues. - 84. Vollständig geschlossener (rohr
artiger) Ausbau in Eisen.
c) Ausbau in Stein . . . . . . . . . . . . 95
85. Bedeutung des Ausbaues in Stein.
1. Mauerung . . . . . . . . . . . . . 95
a) Allgemeines über Baustoffe und Ausführung der Mauerung 95
86. Baustoffe. - 87. Bruchsteine. - 88. Kunststeine. - 89. LuftmörteL -
90. WassermörteL - 91. Erzielung besonderer Eigenschaften bei Zement und
Beton. - 92. Mörtelmischungen. - 93. Magnesiazement. - 94. Ausführung der
Mauerung im allgemeinen.
ß) Ausführung der Mauerung im einzelnen . . . . ... 105
95. Formen der Mauerung. - 96. Einfache Anwendungen der Grubenmauerung. -
97. Schwierigere Ausführungen der Grubenmauerung.-98. Gestängeverlagerung.
-99. Verfahren bei der Herstellung der Mauerung. -100. Verbindungen zwischen
Mauerung und Eisen- oder Holzausbau. - 101. Nachgiebige Mauerung. -
102. Kosten der Mauerung.
2. Betonausbau . . . . . . . . . . . . . . 116
103. Überblick.
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
01:) Einfacher Betonausbau ...•.•.•••. 116
104. Betonmischungen. - 105. Ausführung des Betonausbaues. Allgemeines. -
106. Lehrgerüste. -107. Einbringen des Betons. -108. Nachgiebige Ausführung
des Betonausbaues. - 109. Das Spritzbetonverfahren. - 110. Der Ausbau in
Betonsteinen. - 111. BetonstempeL - 112. Kosten des Betonausbaues.
fJ) Eisenbetonausbau . . . . . • . . • . . . . 124
113. Bedeutung des Eisenbetons. -114. Herstellung des Eisenbetons. -115. All
gemeines über die Ausführung des Eisenbetonausbaues. - 116. Ausführungs
beispiele für den an Ort und Stelle eingestampften Eisenbetonausbau gewöhn
licher Art. -117. Verbundausbau nach Breil. -118. Nachgiebigkeit beim Eisen
betonausbau.-119. Der Eisenbetonausbau in fertigen Teilstücken. -120. Kosten
des Eisenbetonausbaues.
3. Allgemeines über die Ausbauarten in Stein . . . . . . . 135
121. Vergleichender Rückblick.
C. Allgemeine Gesichtspunkte für die Verringerung der Stein·
und Kohlenfallgefahr . . . . . . . . . . . 136
122. Einige Ratschläge der Stein- und Kohlenfall-Kommission. - 123. Verhüten
oder Verringern gefährlicher Druckerscheinungen. - 124. Vorsichtsmaßregeln
beim Ausbau selbst. - 125. Besondere Maßregeln gegenüber überhängenden
Massen. - 126. Maßnahmen allgemeiner Natur. - 127. Verbauregeln.
II. Der Schachtausbau . 142
128. Vorbemerkungen.
A. Der Ausbau mit Gevierten und schmiedeeisernen Ringen
mit Verzug .............. 143
a) Der Geviertausbau in Holz ..•...•.. 143
129. Allgemeines. - 130. Ganze Schrotzimmerung und Bolzenschrotzimmerung. -
131. Anwendbarkeit, Kosten.
b) Der Profileisenausbau ....•..••.. 146
132. Einleitende Bemerkungen. - 133. Ausbau rechteckiger Schächte. - 134. Aus-
bau runder Schächte.
B. Geschlossener Ansbau von Schächten • . . . . . . 150
a) Die Mauerung •..•........ 150
135. Einleitende Bemerkungen. - 136. Steine und Mörtel. - 137. Mauerungs
Absätze. -138. Mauerfüße. -139. Ausführung der Mauerung. -140. Wasserdichte
Schachtmauerung. -141. Die Benutzung von Bühnen bei der Schachtmauerung.
- 142. Das Mauem von einer schwebenden Bühne aus. - 143. Segmentweise Aus
mauerung. -144. Nachgiebige Schachtmauerung. -145. Leistungen und Kosten.
b) Der Ausbau in Beton und Eisenbeton .••••.. 160
146. Vorbemerkungen.-147. Vorläufige Schachtauskleidung mit Spritzbeton.-
148. Ausführungsarten des endgültigen Schachtausbaues in Beton. - 149. Aus
führungsbaispiele für Formsteine. - 150. Ausführungsbeispiele für eine Stampf
betonwand mit Formstein-Verschalung. -151. Ausführungsbeispiel für eine unter
gehängte Formstein-Verschalung mit Gußbeton-Ausfüllung. -152. Ausführungsbei
spiele für eine mit Lehrgerüst hergestellte Stampfbetonwand. -153. Der Brei I sehe
Verbundausbau. - 154. Nachgiebigkeit des Betonausbaues. - 155. Rückblick
auf die verschiedenen Ausbauarten.
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
c) Gußringausbau (Küvelage) .......... 172
156. Einleitende Bemerkungen. - 157. Englischer und deutscher Gußringausbau.
- 158. Keilkränze. - 159. Herrichtung des Keilkranzbettes. - 160. Das Legen
und Verkeilen des Keilkranzes. - 161. Doppelter Keilkranz. - 162. Sonstige Ab
dichtungen von Keilkränzen.- 163. Verstärkungsringe, Tragkränze.-164. Der
Einbau und das Verkeilen der englischen Gußringteile. - 165. Die Dichtung des
deutschen Gußringausbaues. - 166. Der Einbau der deutschen Gußringe von unten
nach oben. -167. Der obere Anschluß. -168. Das Unterhängen der Gußringe.-
169. Anschluß der Unterhänge-Gußringe an den unteren Keilkranz. - 170. Be
währung der Unterhänge-Gußringe. -171. Vergleich des englischen und des deut
schen Gußringausbaues. -172. Die Beanspruchung• n des Gußringausbaues und die
dagegen angewandten Mittel. -173. Die Druckbeanspruchung durch gleichmäßigen
Wasser- und Gebirgsdruck und die Wandstärke der Gußringe.-174. Die in ein
zelnen Ringen durch ungleichmäßigen Gebirgsdruck auftretenden Biegungs
beanspruchungen.-175. Die sonstigen Beanspruchungen.-176. Der Gußring
ausbau unter besonders schwierigen Verhältnissen: Gußringe für große Teufen. -
177. Doppelte Gußringsäulen. - 178. Gußringe aus Stahlguß. - 179. Schluß
bemerkung.
Siebenter Abschnitt.
Schachtabteufen.
1. Vorbemerkung.
I. Das gewöhnliche Abteufverfahren . 191
A. Das Abteufen ohne besondere Vorkehrungen . 191
a) Einleitende Bemerkungen . . • • • . . 191
2. Allgemeines. - 3. Überblick über die für das Abteufen erforderlichen Tages
anlagen.
b) Die Abtaufarbeit ............ 194
4. Ausführung der Gewiunungsarbeit. - 5. Die Sprengarbeit. Bohrhämmer und
Bohrer. - 6. Die Tiefe der Bohrlöcher und das Ansetzen der Schüsse. -
7. Die Zündung der Schüsse. - 8. Abloten des Schachtes.- 9. Schichten- und
Arbeitseinteilung. Belegung. Leistungen. - 10. Gedinge.
c) Einrichtungen für die Förderung .•...•.. 199
11. Fördergerüst. - 12. Abteuffördermaschine. - 13. Fördergefäße. - 14. Ent
leerung der Kübel. - 15. Führungseile. -16. Die Spannlager und ihre Anordnung
im Verhältnis zu den Mauerabsätzen. - 17. Führungschlitten.
d) Die sonstigen Betriebseinrichtungen. • 206
18. Bewetterung. - 19. Beleuchtung. - 20. Fahrung.
e) Leistungen und Kosten . . . . . • • ... 209
21. Leistungen. - 22. Kosten.
f) Das Weiterabteufen von Schächten unterhalb einer im Betrieb
befindlichen Sohle . . . . . . . . .... 210
23. Das Weiterabteufen von Schächten mit Benutzung von Aufbrüchen.-24. Das
Weiterabteufen von Schächten ohne Benutzung von Aufbrüchen.
B. Abteufen von Hand im schwimmenden Gebirge . • . . 215
25. Einleitung.