книги / Technologie des Kali - und Steinsalzbergbaus

Ausnutzungsfaktor von etwa 90 % anzunehmen, d. h., die errechneten Förderleistun­ gen sind mit 0,9 zu multiplizieren. Die verbleibenden 10 % entfallen auf Reparatur­ arbeiten, Seilprüfungen, unerwartete Seilfahrten oder kurzzeitige Betriebsstörungen.

Die zukünftige Entwicklung der Schachtfördereinrichtungen im Salzbergbau der DDR wird von folgenden Hauptmerkmalen bestimmt werden:

Bei neuen Förderschächten sind Schachtdurchmesser von mindestens 7 m vorzu­ sehen.

Die Fördergeschwindigkeit soll entsprechend der Teufe zwischen 12 und 18 m/s liegen.

Die Nutzlast der Gefäße muß bei größeren Teufen mindestens 16 t betragen. Sie kann in bestimmten Fällen bis 2 0 1 ansteigen. Der Gefäßquerschnitt soll zur Scho­ nung der Bodenund Seitenwände ein Verhältnis von Länge zu Breite wie etwa 1,5:1 haben.

Der Seildurchmesser des Förderseiles soll 70 mm nicht überschreiten. Entsprechend den bestehenden Vorschriften erhalten dann die Treibscheiben (Koepe-Scheiben) Durchmesser um 7 m.

Bei großen Fördermengen und längeren Förderwegen sind auch für die Zukunft Vier­ seilfördermaschinen mit Fördertürmen vorgesehen.

Außerdem müssen bei Neuanlagen die Fragen des Mannschaftstransportes (Seilfahrt), des Materialtransportes (besonders des Bergbausprengstoffes) und die wichtigen zur Grubensicherheit zählenden Faktoren der Wetterführung und des Spülversatzes sehr genau überlegt werden. Die Hauptforderung muß bleiben:

Der Hauptschacht soll nur der reinen Förderung dienen. Alle anderen Aufgaben sind auf dem Nebenschacht durchzuführen.> Für die Übertageanlagen, wie Kaue, Lampenstube, Magazin, Materiallagerplatz usw., muß aus diesem Grunde die Lage des Nebenschachtes bestimmend sein. Hauptförderschächte sollten als einziehende, Nebenschächte als aus- ziehende Hauptwetterwege dienen.

Berechnung des Geschwindigkeitsdiagrammes einer Fördermaschine:

Es sind folgende Werte gegeben:
Schachtteufe 687 m,
Gestellförderung mit 2 Etagen,	0,8 m/s
b1 Beschleunigung beim Anfahren
b2 konstante Geschwindigkeit	15,4 m/s
b3 Verzögerung beim Bremsen	0,8 m/s
Umsetzzeit einschl. Wagenwechsel	25 s

Die Gesamtfahrzeit für ein Förderspiel errechnet sich wie folgt:

a) Anfahrzeit tx = b2:bx = 15,4:0,8			=	19,3 s
b) Fahrweg (b2	■t j :2 =	(15,4 •19,3): 2	=	149 m
c) Verzögerungszeit t3 =		b2:b3 = 15,4:0,8	=	19,3 s
d) Fahrweg (b2	t3):2 =	(15,4 •19,3): 2	=	149 m

Danach ergibt sich bei 687 m Schachtteufe und den gegebenen Geschwindigkeiten ein Fahrweg von je 149 m für die Beschleunigungsund für die Verzögerungsperiode. Es bleibt also für die Fahrt b^i konstanter Geschwindigkeit ein Weg von 687 — (2 •149) = 389 m übrig.

Die dafür erforderliche Zeit beträgt t2 = 389:15,4 = 25,2 s.

Die Gesamtdauer für ein Förderspiel beträgt demnach

tx Beschleunigungsperiode	19,3 s
t2konstante Geschwindigkeit	25,2 s
t3 Verzögerungsperiode	19,3 s
Umsetzzeit	25,0 s
	88,8 s

Die mögliche Gesamtzügezahl pro Stunde beträgt demnach

3600 s :88,8 s = etwa 40,5 Züge.

Bei einer Nutzlast der Förderwagen auf beiden Etagen von insgesamt 4 1 ist mit dieser Schachtförderung eine Förderleistung möglich von

Q = 40,5 •4 = 162 t/h

Die notwendigen elektrischen Leistungen einer Schachtfördereinrichtung ergeben sich aus dem Leistungsdiagramm, das rechnerisch nach folgender Formel überprüft wird:

J =	N - T		kW s für direkt gekoppelten Motor
	rj • 102
_		Nutzlast •Teufe
	Schachtwirkungsgrad •102			«
=	nach obigem Rechenbeispiel			= 33670 kW s

Zur Wiederholung und Vertiefung

1.Zählen Sie die wichtigsten zur Schachtförderung gehörenden Ausrüstungen auf und erläutern Sie ihre Bedeutung!

2.Erklären Sie den Unterschied in der Ausbildung des Füllortes bei Gestellund.bei Gefäßförderung!

3.Zeichnen Sie den Grundriß eines Füllortes für etwa 2500 t/Tag Förderhöhe mit Seilfahrtbetrieb und Gestellförderung! Beachten Sie das notwendige SpeicherV o ­ lumen zwischen Streckenund Schachtförderung!

4.Welche Aufgaben müssen neben dem reinen Förderbetrieb in den Schachtröhren noch bewältigt werden ?

5.Entwerfen Sie den Grundriß von zwei Schachtscheiben, von denen die eine einen reinen Gefäßförderbetrieb (etwa 10000 t/Tag), die andere eine Gestellförderung (2500 t/Tag) einschließlich Spülversatz und Materialtransport berücksichtigen soll.

6.Ermitteln Sie an einem Rechenbeispiel den Einfluß der Umsetzzeiten bei dreietagiger Gestellförderung auf den Wirkungsgrad der gesamten Schachtförderein­ richtung!

7.Errechnen Sie den Salzanfall in m3 und t eff, der in unmittelbarer Schachtnähe bewältigt (versetzt) werden muß, wenn im Füllort einer zukünftigen Gefäßför­ derung die Hohlräume für Vorbunker, Zwischenfördermittel und Meßtaschen aus­ geschossen werden müssen! Richten Sie sich in der Größenordnung nach der Zeichnung Bild 9/12!

8.Welches sind die Hauptgründe für die Automatisierung von Schachtförder­ anlagen?

9.Entwerfen Sie ein Leuchtschaltbild für eine Gefäßförderung!

10.Nennen Sie die Größenordnung der Kennzahlen künftiger Neuanlagen der Schachtfördereinrichtungen im Kalibergbau der DDR, wie Schachtdurchmesser, Fördergeschwindigkeit, Nutzlast, Leistung des Fördermotors, Seildurchmesser usw!

11.Eine Gefäßförderung mit 9 1 Nutzlast hat einen Gesamtfahrweg von 840 m und eine mittlere Geschwindigkeit von 14 m/s. Das Füllen des Gefäßes dauert 16 s. Wieviel Tonnen kann die stündliche Förderleistung betragen?

12.Das neue Oberseil einer Gestellförderung von 376 m Länge hat sich um 75 mm gedehnt.

Wie groß ist die prozentuale Dehnung?

13.Greifen Sie aus untenstehendem Tachographenstreifen die Zeiten ab für

a Beschleunigungsperiode

bZeit der konstanten Geschwindigkeit

cVerzögerungsperiode

dUmsetzen.

min -----------►

Errechnen Sie die prozentualen Anteile dieser Einzelzeiten an der Gesamtzug­ zeit.

10. Der Grubenausbau im Salzbergbau

Es zählt zu den vorteilhaften Besonderheiten des Salzbergbaus, daß man hier Hohl­ räume jahrzehntelang ohne Ausbau offenhalten kann. Die Salzgesteine sind zwar ge­ gen Druckauswirkungen nicht widerstandsfähiger als andere Gesteine, aber die teil­ weise Plastizität des Salzes führt nur zu einem allmählichen Zuwachsen der Hohl­ räume und nicht zu sofortigem Bruch.

Man hat deshalb in den Strecken der Salzgruben früher auf jeden Ausbau verzichtet, mußte aber in den letzten Jahren starke Berauberkolonnen einsetzen, um Firstfall zu vermeiden. Da besonders die Hauptförderstrecken mehrere Jahrzehnte lang in Be­ trieb bleiben müssen, sollte man in Zukunft rechtzeitig einen vorbeugenden Ausbau einbringen, um Unfälle zu verhüten.

10.1.Besondere Bedeutung des Schachtausbaus im Salzbergbau

Wenn bisher dem Ausbau in Strecken und Abbaukammern keine besondere Aufmerk­ samkeit gewidmet werden mußte, so gilt für den Ausbau der Schachtröhre das Gegen­ teil. Die überragende Bedeutung des Schachtausbaus ergibt sich aus der Notwendig­ keit des absolut dichten Abschlusses gegen zufließende Wasser aus den verschiedensten Horizonten des Deckgebirges und des Salinars (Schichten des Salzgebirges).

Von einem sorgfältigen und sicheren Schachtausbau hängt in Steinund Kali­ werken der Bestand ganzer Grubenfelder ab.

Es muß erreicht werden, daß die Schachtröhre in ihrer ganzen Länge immer dicht ge­ halten wird. Tropfwasser, die im Schachtinneren auftreten, können im Sumpf zu gro­ ßen Auswaschungen führen.

Schon beim Schachtabteufen ist deshalb der Ausbau gewissenhaft und sorgfältig ein­ zubringen. An das Ausbaumaterial selbst werden hohe Anforderungen gestellt.

10.1.1.Schachtausbau im Deckgebirge und in wasserführenden Schichten

Eine vollständige Abdichtung ist durch Holzoder Mauerausbau nicht zu erreichen. Aus den Abteufberichten vieler Kalischächte geht hervor, daß bei bestimmten Hori­ zonten des Deckgebirges (Plattendolomit des Werragebietes, Rogensteinbänke im Südharz) Zuflüsse von mehreren Kubikmetern je Minute auftreten. Schächte in sol­ chen Schichten erhalten Tübbingausbau (vgl. „Allgemeine Bergbaukunde“ S. 103ff.). Die Tübbingsäule darf sich nicht auf den eigentlichen wasserführenden Horizont be­ schränken. Wenn ein wasserdichter Abschluß garantiert werden soll, muß die Säule einige Meter in standsicheres und trockenes Gestein, d. h. Steinhalz oder Hauptanhy­ drit, hineingeführt werden.

Die einzelnen Tübbingsegmente sind mit starken Flanschen und Versteifungsrippen versehen und werden miteinander verschraubt und durch Bleieinlagen abgedichtet. Seit mehreren Jahren werden Tübbings vom VEB Walzengießerei Coswig in hervor-

Bild 10/1. Kastentübbing (Doppoltübblng), eingebaut In der Zone des Flattondolomlts dos Schachtes II „Marx Engels“ Im VEB Kalikombinat Werra

ragender Qualität geliefert. Die Wandstärken erreichen eine Dicke bis zu 150 mm, wobei die Stärke mit wachsender Schachtteufe zunimmt.

Die in anderen Bergbauzweigen teilweise benutzten Doppeltübbings mit Zwischen­ füllung von Beton sind im Kalibergbau nicht verwendet worden. Beim Abteufen des Wetterschachtes II im Objekt „Marx-Engels“ des VEB Kalikombinates Werra (vgl. Kap. 4) wurden in Teufen von 553 m bis 662 m Kastentübbings besonderer Bauart eingebracht, die sich bisher gut bewährt haben. Wegen der hohen Masse dieser Tüb­ bings werden ihre Teile nur in einer Höhe von 1 m hergestellt (Bild 10/1).

Beim Einbau sind die Tübbings besonders sorgfältig mit Bleieinlagen gegeneinander abzudichten. An die Qualität des Bleis werden hinsichtlich Reinheit und Zusammen­ setzung hohe Anforderungen gestellt, die durch Analysen ständig zu überprüfen sind. Die Tübbingschrauben, die die einzelnen Segmente und Ringe miteinander verbinden, stellen Schwächezonen dar, da in den Schraublöchern zusitzende Wässer am leichtesten eindringen können. Die Abdichtung der Schrauböffnungen ist deshalb von besonderer Bedeutung.

Sehr wichtig ist außerdem die gewissenhafte Pikotage der Tübbingsäulen mit ihren Keilkränzen. Das Nachpikotieren muß von den Schachthauern in regelmäßigen Ab­ ständen vorgenommen werden. Es gehört in den Arbeitsplan jeder Schachtkolonne.

Entscheidend für die Standsicherheit des Schachtes und das Vermeiden von Wasser­ zuflüssen ist die sorgfältige Betonhinterfüllung der Tübbingsäule. Zwischen dem Gebirgsstoß und dem gußeisernen Ausbau muß eine innige Verbindung hergestellt wer­ den, um eine einseitige Druckauswirkung zu vermeiden. Jeder Tübbingring besitzt deshalb mehrere Vergußlöcher, die ebenfalls wieder mit Blei abgedichtet werden müssen.

Der Nachteil des Tübbingausbaus liegt in seiner Empfindlichkeit gegen Temperatur­ schwankungen. Bei großer Kälte werden deshalb Wasseraustritte nie ganz zu vermei­ den sein. Nur durch dichten und festen Betonausbau hinter der Tübbingsäule läßt sich dem weitgehend entgegenwirken. Fehler und Nachlässigkeiten, die man sich in dieser Hinsicht schon beim Schachtabteufen zuschulden kommen läßt, sind beim spä­ teren Förderbetrieb nicht mehr zu beseitigen und können zu erheblichen Störungen oder sogar zum Verlust des Grubenbetriebes und der Lagerstätte führen.

Es ist immer wieder versucht worden, anstelle des sehr material-intensiven Gußausbaus für die Schachtröhren Walzstahlringe zu verwenden. Die große Festigkeit des Stahles ermöglicht gegenüber dem Guß eine Materialeinsparung. Die einzelnen ge­ walzten Segmente können zusammengeschweißt werden und dadurch einen absolut dichten Ausbau darstellen. Der heutige hohe Stand der Schweißtechnik vermeidet die Erzeugung ungünstiger Spannungszonen an den Schweißnähten, an denen der spä­ tere Gebirgsdruck angreifen könnte. Der Hauptnachteil von Stahltübbings liegt aber in der großen Korrosionsanfälligkeit, die in allen Salzschächten erheblich ist. Der immer vorhandene Salzstaub löst sich in den Schachttropfwässern und verwan­ delt diese in aggressive Laugen. Ihren Einwirkungen ist Stahl auf die Dauer nicht ge­

wachsen. Die Widerstandsfähigkeit der gußeisernen Tübbings gegen Korrosion ist er­ heblich größer.

Die Versuche, Stahltübbinge nach dem Schachtinneren zu mit einem Kunststoff­ mantel zu verkleiden, haben sich in der Praxis auf die Dauer nicht durchsetzen können. Sie bedeuten außerdem eine erhebliche zusätzliche Verteuerung des Ausbaumaterials.

10.1.2.Schachtausbau im Salzgcbirgo

Im Salzgebirge wird normalerweise Mauerwerk als Ausbaumaterial eingebracht. Je nach der Teufe ist dabei ein zwei oder drei Stein starker Verband üblich. Die Steine müssen kalkund rißfrei sein und hohe Druckfestigkeit besitzen. Schon vor dem Abteufen sollte man rechtzeitig eine sorgfältige Auswahl unter den möglichen Mauer­ steinarten treffen und nur hartgebrannte Klinker mit mindestens 350 kp/cm2 Druck­ festigkeit auswählen. Ein einwandfreier Zementmörtel ist Voraussetzung für einen dichten Ausbau.

Schächte oder Schachtteile, die in Stahlbeton stehen, haben sich nicht bewährt. Die aggressiven Schachtwässer haben im Laufe der Jahre Teile des Betons zerstört und anschließend die Armierungseisen angefressen. Reparaturen in derartigen Schachttei­ len sind schwierig, langwierig und kostspielig. In neuerer Zeit wird versucht, im Salz­ gebirge reine Betonschächte niederzubringen. Die Anforderungen an den Beton und die gewissenhafte Einhaltung des erforderlichen Mischungsverhältnisses sind hoch, da auch hier die Korrosion berücksichtigt werden muß.

10.1.3.Scliachtcrhaltung

Da Schächte eine sehr hohe Lebensdauer haben müssen und sie außerdem ständig besonders stark beansprucht werden, ist ihre systematische Instandhaltung eine der wichtigsten Aufgaben der Betriebsüberwachung. Dabei gilt folgender Grundsatz:

Bei Schächten, in denen zweischichtige Förderung umgeht, muß die dritte Schicht den Schachthauern zur Verfügung stehen; bei dreischichtigem Förderbe­ trieb sind alle Sonnund Feiertage unbedingt für Schachtreparaturen freizu­ halten. Dabei kommt es besonders auf vorbeugende Maßnahmen an.

Beim Abteufen der meisten Kaliund Steinsalzschächte in den Jahren um 1900, in denen seit Jahrzehnten mehr oder weniger ununterbrochen gefördert wird, ist in sehr vielen Fällen wenig sorgfältig gearbeitet worden. Im Konkurrenzkampf der einzelnen Konzerne gegeneinander kam es darauf an, die Schachtröhren schnell bis in das Kali­ lager niederzubringen, um die begehrten „Quoten“ zu erhalten (vgl. Kap. 1). In sol­ chen Schächten waren in den folgenden Jahrzehnten immer wieder umfassende Re­ paraturen notwendig, die neben Förderausfall hohe Kosten verursachten.

Aus der Vielzahl des zur Verfügung stehenden Materials zeigen die Bilder 10/2, 10/3 und 10/4 an zwei Beispielen die besonderen Schwierigkeiten bei Schachtreparaturen im Salzbergbau.

Bild 10/2 gibt in einer Skizze einen Teil des in Mauerwerk stehenden, inzwischen auf­ gegebenen Schachtes Wilhelmshall I im Bezirk Magdeburg wieder. Der Schacht wurde von 1889 bis 1892 geteuft und war Quotenschacht. Er zählt heute zu den zahlreichen stilliegenden Schachtanlagen des Kaliund Steinsalzbergbaus der DDR. Um 1950 wurden Schäden im Mauerwerk festgestellt, die sich schnell vergrößerten. Die in Bild 10/2 wiedergegebenen Zerstörungen sind in den offiziellen Schachtakten unter dem 12. 3. 1958 wie folgt wörtlich beschrieben:

Schnitt A -A

N

*

Ulld 10/2. Zerstörtes Mauerwerk Im Schacht Wilhclmshall 1 mit ausgewaschenen Ilohlrüumcn hinter der Schächtröhre

„Bei der am 10. 3. 1958 durchgeführten Schachtbefahrung wurde festgestellt, daß die Ausdehnung des Bruches 4 m unterhalb der 210-m-Sohle bis rund 4 m oberhalb der 436-m-Sohle reicht und stellenweise 3 m breit ist. Das Steinsalz liegt frei. Teile des MauerWerkes hängen fast frei. Es ist zu befürchten, daß diese noch abstürzen werden. Die Seilfahrt wurde sofort gesperrt. Die Auswaschungen hinter der Mauer betragen 1,50 m .“

Die Bilder 10/3 und 10/4 zeigen das Füllort der 455-m-Sohle des Schachtes Aschers­ leben IV. Der Schacht verzeichnete zeitweise Wasserzuflüsse bis zu 800 1/min, die das Füllort völlig unterwuschen. Ausbaumaterial, Schienen, Mauerteile brachen bis zum Schachtsumpf durch; das Mauerwerk der Schächtröhre wurde an vielen Stellen zer-

Bild 10/3. Füllort der 4G5-m-Sohle dos Schachtes Ascherslobon IV. Die strichpunktierte Linie begrenzt die Flllcho der Auslaugungszono

(1) Schachtröhro, (2) Schachtumfahrung, (3) ausgewaschene und stark verbrochene Füllortfläche, (4) Holzausbau auf der Vollwagenseite mit Richtungspfeil gegen die Schächtröhre (vgl. Bild 10/4)

Tonbrüchen, weil die hangenden Lagerpartien dünnbankig sind und von zahlreichen Tonlösern durchsetzt werden. Bild 10/5 zeigt die Zergliederung des Kalilagers in Einzelbänke geringer Mächtigkeit. Insgesamt sind in dieser Grube weit über 100 Ton­ brüche gefallen. Diese erschweren den Gewinnungsund Abförderbetrieb und haben in einigen Fällen zur Stundung der Abbaukammern gezwungen, weil der Salzton nicht mit gefördert werden darf.

Die Tonbrüche und die Steinfallgefahr in den Versatzfeldern machen es verständlich, daß der ausbaulose Betrieb in den weiträumigen Kammern der Steinsalzund Kali­ gruben besonderen sicherheitstechnischen Bestimmungen unterliegt.

Der Auszug aus der Unfallstatistik der Kaliindustrie der DDR 1961 zeigt, daß die Unfälle durch Steinfall zahlenmäßig nur einen kleinen Anteil an der Gesamtunfallzahl ausmachen. Bei den tödlichen Unfällen liegt der Anteil von etwa 23 % an der Gesamt­ zahl der tödlichen Unfälle aber sehr hoch. Fast immer ist hier unsachgemäßes oder oberflächliches Berauben als Grund ermittelt worden.

10.2.1.Ausbau in Kammcrhälscn und Strcckcnkrcuzcn

Kammerhälse und Streckenkreuze erzeugen durch meist rechtwinklig zueinander ste­ hende Trompetersehe Zonen besonders schwierige Spannungsverhältnisse im Gebirgsverband. Sie müssen deshalb durch Ausbau sorgfältig gesichert werden, zumal sie lange Zeit offen stehenbleiben.

Beim Abbaubetrieb mit Schrapperförderung ist in diesem Zusammenhang das Ein­ fallen der Schichten und das Gesamteinfallen der jeweiligen Abbaukammern zu be­ achten. Die durch die Schrapperförderung evtl, auftretend'en Seileinschnitte in der Firste des Kammerhalses können eine erhöhte Steinfallgefahr hervorrufen. In mehre­ ren Gruben des Südharzbezirkes ist bei wechselhaftem Einfallen deshalb die Sicherung der Firste in den Kammerhälsen obligatorisch.

Bei gebrächem Hangenden sollte an Streckenkreuzen und auch in Maschinenräumen, die jahrelang offenbleiben müssen, ein Ausbau eingebracht werden. Dies trifft beson­ ders dort zu, wo während des Betriebes durch Einwirkung feuchter Wetter der Stein­ fall verstärkt auftreten kann.

10.2.2.Ausbau in Hauptfördcrstrcckcn

Hauptförderstrecken müssen in Salzgruben jahrzehntelang betriebsfähig bleiben. In ihnen werden die großen Entfernungen der einzelnen Gewinnungsbetriebspunkte vom Förderschacht mit Seilbahnen, Lokomotivbetrieb oder Gummitransportbändern überwunden. Sie können als Hauptschlagadern des Grubenbetriebes bezeichnet wer­ den. Jede Betriebsleitung muß deshalb darauf achten, in den Hauptförderstrecken Störungen und damit Förderausfälle zu vermeiden.

In den bisher ausbaulos aufgefahrenen und betriebenen Strecken waren in der Vergangenheit zahlreiche Berauberkolonnen eingesetzt. Sie mußten Schalenbildungen an Firste und Stoß beseitigen und Beschädigungen der Fördereinrichtungen ver­ hindern.

Damit die Arbeitsproduktivität erhöht werden kann, muß versucht werden, die Be­ rauberarbeiten auf ein Minimum zu beschränken. Das ist möglich, wenn man die Hauptförderstrecken rechtzeitig vorbeugend ausbaut. Dabei gilt der Grundsatz: Je schneller, desto besser.