GLÜCKAUF
Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift
Mr. 51 21. D ezem ber 1929 65. Jahrg.
D er D ru ck auf den K ohlenstoß.
Von P r o f e s s o r . D r . - I n g . O. S p a c k e i e r , Breslau.
!n dem Bestreben, den G e b irg sd ru c k d er G e w in nung nutzbar zu m achen, hat m an sich bem üht, den Druck und alles, w a s ihn beeinflußt, nach Ursache, Größe und R ichtung zu erforsche n. Bisher ist es nicht gelungen, die M e inungen auf ein er einheitlichen Grundlage zu vereinigen. Die Arbeiten von T r o m p e t e r , v. W i l l m a n n , K o m m e r e l l , G i l l i t z e r , L a n g e c k e r u n d H a a c k , die ich m ite in a n d er in E in
klang zu bringen v ersucht h a b e 1, d ü rf te n darin ü b e r
einstimmen, daß sich rings um jed en A bb a u h o h lrau m große Zonen e n tsp a n n te n und dabei v e rfestigten G e steins befinden (von mir als T r o m p e te rs c h e Zone bezeichnet), w ä h re n d das übrige G e b irg e d er Teufe entsprechend u n te r d e r Last d e r ü b e rla g e rn d e n Schich
ten z u sa m m e ngepreßt ist und d a h e r ein »latentes A r
beitsvermögen« besitzt. F ü r die G r ö ß e dieses A rbeits
vermögens ist neben d er T e u fe im w esentlichen d e r Kämpferdruck bestim m end, d e r aus dem G e w icht der Massen über der T ro m p e te rs c h e n Zone an deren Rande entsteht. Beim V ortrieb d e r G ru b e n b a u e g e langt jedes G esteinteilchen aus dem G ebiet höchster Pressung in die e n ts p a n n te Z one; die dam it v e r b u n dene plötzliche E n ts p a n n u n g erg ib t D ru c k u n te r
schiede, die keine elastische F o r m ä n d e r u n g m eh r e r lauben; es tritt Z e r k lü f tu n g ein, die sich in d er Kohle als Drucklagenbildung g e lte n d macht. Am Schlüsse meines Aufsatzes habe ich ab e r an g e d e u te t, daß diese Druckunterschiede nicht allein f ü r den so g e n a n n te n Gang der Kohle e n ts ch e id en d sind. Einm al w e rden sie je nach der p e t r o g r a p h is c h e n E i g e n a rt des Flözes und seines N ebengesteins v erschiedene A u sw irkunge n ergeben, wobei S e k u n d ä r e rsc h e in u n g e n eine Rolle spielen; zum än d e rn sind auch die A b sen k u n g und Durchbiegung des H a n g e n d e n von erheblichem E in fluß, wie es von mir bereits d a r g e le g t w o rd e n i s t 2.
W ährend G illitze r dem D u rc h b ie g u n g sd ru c k neben dem K ä m p ferd ru c k am R ande d er T r o m p e t e r schen Zone w e n ig sten s eine bescheidene B edeu tu n g für die G ew innbarkeit d e r K ohle zuerkennt, lehnen Langecker und H a ack f ü r die von ihnen beobachteten Verhältnisse eine fü h l b a r e M itw irk u n g d er D u rc h biegung ab. N e u e rd in g s h a t O b e r b e r g r a t W e b e r so wertvolles B eo b ac h tu n g sm a te rial b e k a n n tg e g e b e n ', daß an einer W e lle n b e w e g u n g d e r Schichten infolge der Durchbiegung kein Zweifel m e h r bestehen dürfte.
Eine andere F r a g e ist, ob sie f ü r die G e w in n b a rk e it Bedeutung besitzt.
Der Zweck d e r fo lg e n d e n U n te r s u c h u n g e n ist, auf Grund von E in z e lb e o b a c h tu n g e n alle F a k to re n , die neben dem la ten ten A rb e itsv e rm ö g e n des G e b irg e s
1 S p a c k e i e r : D e r N u tz d r u c k als A b b au fo lg e, G lü c k a u f 1929, S. 461.
2 S p a c k e i e r : D ie s o g e n a n n te D ru c k w e lle , G lü c k a u f 1928, S. 873.
2 G lückauf 1929, S. 746.
u n d dem K ä m p ferd ru c k von Einfluß auf den N u tz druck sind, zu erfassen, wobei ich also b eso n d e rs die s e k u n d ä ren N utzw irk u n g en in d e r T r o m p e te rs c h e n Zone u n d die E inflüsse d er D u rc h b ie g u n g u n d A b
s e n k u n g des H a n g e n d e n betrachte, um den N u tz druck als R esultierende d er v erschiedensten Kräfte zu erklären.
S ek u n d ä rw irk u n g en in n erh alb der T r o m p ete rsc h e n Z on e.
F o l g e r u n g e n a u s d e r T h e o r i e d e r T r o m p e t e r s c h e n Z o n e .
Aus dem G ew icht d er h an g e n d e n G este in m a sse n u nd dem G e g en d ru ck des s ta rr e n Liegenden erg eb en sich w a a g re c h te Schubkräfte in R ichtung auf den A bbauraum . Bereits Kom m erell deutete in einer hier schon w i e d e rh o lt w ied e rg eg e b en en Zeichnung1 solche S chubw irkungen an. Das »latente A rbeitsverm ögen«
des G e b irg es bewirkt, daß die G este in m a sse n in der N a c h b a rs c h a ft d er G ru b e n b au e, also b e so n d e rs das F löz und die u n m itte lb a r benachbarten Schichten in d er F irste und Sohle, das Bestreben haben, das e n t
s p an n te G estein innerhalb d er T r o m p e te rs c h e n Zone in den A b b a u h o h lra u m hineinzuschieben. Je g r ö ß e r d er D ruck u n m itte lb a r a u ß e rh a lb dieser Zone ist, desto g r ö ß e r w ird das Bestreben d er w a a g re c h te n W a n d e r u n g sein. Ih r w ird die F estig k eit des Gesteins, die in n e rh a lb der T ro m p e te rs c h e n Zone w eit g r ö ß e r als a u ß e r h a l b davon ist, W id e r s ta n d entgege nsetze n.
B estim m end f ü r die H o riz o n ta lb e w e g u n g e n sind d a n a c h :
1. der Druck unm ittelbar au ße rhalb der T r o m peterschen Zone, beeinflußt a ) durch die natürlichen V erhältnisse des G e b irg es im ganzen, wie Teufe, G e wicht d e r G este in m a sse n und tektonische L age rung, b) durch den vom B erg m an n g e fü h rte n Abbau, im b e so n d e rn die F o rm und G r ö ß e d er dabei erzeu g ten T ro m p e te rs c h e n Zone, die den K ä m pferdruc k auf den K o h len sto ß b estim m t;
2. die natürliche B eschaffenheit des F lözes und seines u n m itte lb a re n H a n g e n d e n u n d Liegenden, w o bei das V erhalten desselben G esteins se h r verschieden sein wird, nämlich a) außerhalb der T r o m p e te rs c h e n Zone u n t e r h o h e m D r u c k viel b ild sam er als die G esteine u n se rm Auge erscheinen, b ) innerha lb der T r o m p e te rs c h e n Zone e n t s p a n n t , also druckfrei, u nb ild sam , spröde , zum Bruch geneigt.
G e ra d e diese U nterschiede im V e rhalten d er G e steine bedeuten einen fü r die B eurteilu n g aller A bbau
fr a g e n s e h r w ichtigen G esichtspunkt. Es ist zwecklos, das V e rhalten des G e ste in s etw a auf G ru n d d er im L ab o rato riu m erm ittelten Kennziffern, wie denen d er Druck- und Z ugfestigkeit, beurteilen zu w ollen,
L G lü c k a u f 1928, S. 713, A b b . 2 ; 1929, S . 500, A b b . 16.
solange man w e d er den im Stoß vorhandenen Druck noch die Kennziffern des Gesteins bei diesem h o h e n D ruck kennt. Leider liegen auch kaum E r gebnisse expe rim en teller U n tersuchungen von G e steinen bei s eh r hohen Drücken vor. Man bedenke, d aß einer Teufe von 600 m bei einem spezifischen G ew icht des G esteins von 2,5 bereits ein natürlicher Druck im u n g e stö rte n G ebirge von 1 50 at entspricht, und daß d er K äm pferdruck durch die Massen des über dem A bbauraum h ängenden Gesteins auf ein M eh rfach e s davon zu veranschlagen ist.
F e r n e r muß man dazu folgendes berücksichtigen:
Setzt m an einen G e steinprobew ürfel in üblicher Weise zweiseitig u n te r Druck, so w ird er zunächst eine elastische F o rm ä n d e r u n g erfahren, d. h. kürzer, aber breiter w erden, wobei er nach A ufhebung des Druckes in seine alte F o rm zurückkehrt. W ird die Elastizitäts
grenze überschritten, so tritt schnell Zerstörung ein.
G anz an d e rs v erhält sich ein allseitig gepreßter W ü rfel, z. B. innerhalb einer gepreßten Flüssigkeit.
Die elastische F o r m ä n d e r u n g kann n ur in K om pres
sion bestehen. Z e r s tö r u n g in gleicher W eise wie beim ersten W ü rfel ist nicht möglich. Dafür wird der W ü rfe l bei ausreichender S teigerung des Druckes plastisch w erden. Bei d er A ufhebung des Druckes nim m t er sein altes Volumen, nicht aber seine Form w ied e r ein; bei d er E xpansion kann er wie der Dampf in d er Maschine Arbeit leisten. Das erste Beispiel ist auf die G esteine innerhalb, das zweite auf die G esteine au ß e rh a lb der T ro m p ete rsch en Zone a n w endbar.
N achgew iesen ist die Plastizität sowohl von Salzen als auch von M a rm o r u n ter hohem Druck1.
B ergm ännische B eobachtungen lehren, daß auch eine Reihe von G esteinen des Kohlengebirges, besonders Kohle selbst und m anche Schiefer, unter hohem Druck eine gew isse Bildsamkeit zeigen. H i l g e n s t o c k 2 hat die u n te r Druck u n erw arte t hohe Elastizität, also die Z usam m endrückbarke it der Kohle, nachgewiesen.
Manche Gesteine, z. B. Sandstein, Q uarzit und E ru p tive, scheinen ihr Volumeii und ihre Form auch unter höchsten Drücken w enig zu verändern. Es m ag d ahin
g estellt bleiben, ob die E x p an sio n sk ra ft der einzelnen Gesteine, gew isse rm aßen ihr aktives Arbeitsvermögen, fü r den B ergm ann am wichtigsten ist, oder ob das P la stisc hw erde n einzelner Schichten, die zwischen starren, p ressenden Schichten, z. B. Sandsteinen, ein
gek lem m t sind, ein passives Arbeitsverm ögen gerade dieser Schichten erzeu g t; jed enfalls ergibt sich die seh r w ichtige Tatsache, daß das l a t e n t e A r b e i t s v e r m ö g e n aller einzelnen Schichten verschieden ist
\ I /
¡S ch iefer '^ F r. H oh/e
\ 'S a n d stein
Sandstein —
Schiefer
z. / \ /
Abb. 1 und 2. A rb e itsv e rm ö g en w e c h se ln d e r Gesteinschichten.
\
1 R i n n e , J a h r b .M in e r . 1903, S. 160; 1904, S. 114; M i I c h , O e o l.R d s c h . 1911, S. 145; v o n K a r m a n , F o r sc h .- A rb . V .d . 1. 1912, H . 118.
2 G lü c k a u f 1909, S. 1857.
u nd daß d esha lb d er g egen den M antel d er T r o m p e te r
schen Zone a u s g e ü b te H o riz o n ta ld ru c k in einzelnen Schichten verschieden w irk sa m sein m uß. In den Abb. 1 und 2 kennzeichnen die Dichte und Länge der Pfeile die H ö h e des v o rh a n d e n e n Arbeitsvermögens.
In Abb. 1 liegt über d er Strecke eine feste Sandstein
bank und d a r ü b e r fo lg e n ein u n b a u w ü rd ig e s F löz und Schieferschichten. Das F lö z u n d die hangenden Schiefer w e rden von d e r s ta rr e n S andsteinschicht an d er E n ts p a n n u n g in die Strecke hinein gehindert. Sie stehen u n te r hohem seitlichem Druck und besitzen da
her auch innerhalb d er T r o m p e te rs c h e n Zone noch ein erhebliches latentes A rbe itsve rm ögen. Dieses wirkt sich durch einen senkrechten Druck au f die trennende Sandsteinbank aus, die selbst n u r eine geringe Vo
lu m e n v e rm e h ru n g benötigt, um e n t s p a n n t und hart zu sein. Die Strecke zeigt d a h e r keinen Firstendruck, so
lange die S and stein p latte u n v e rle tz t ist. Im Augen
blick des Bruches d er P latte, d er nach den Gesetzen d er F e stigkeitslehre an den beiden Streckenstößen au ftreten muß, legt sich nicht nur ihr G ew icht auf die S treckenzim m erung, son d ern die geb ro ch en e Platte wird auch durch das A rb e itsv e rm ö g en d e r hangen
d e m Schichten so lange herein g ed rü c k t, bis deren aus
reichende E n ts p a n n u n g u n d V e rfe stig u n g eingetreten ist. Dann g e h t d er F irste n d ru ck zurück und die Zim
m eru n g braucht n ur noch das G e w icht des gelösten G esteins zu tragen. In Abb. 2 liegen Schieferschichten u n m ittelba r über der Strecke. H ier ste h t die Strecken
firste also von vornherein u n te r Druck. Die Schiefer
schichten w e rden so lange in die Strecke hineinwan
dern und sie zerdrücken, bis sich die hängendere Sandsteinschicht, die d er A b senkung nicht folgt, selbst trägt, g e w isse rm aß en eine Brücke üb er d er Strecke bildet und dam it den Schieferschichten ihren Druck und ihr A rb e itsv e rm ö g en nim mt. D ann tritt hier Ruhe ein.
Über einem g ro ß e n A bbauraum ist die Durch
b iegung d er H a n g en d - und Liegendschichten immer so erheblich, daß dam it R aum fü r eine Entspannung g esc hafft wird. Auch die S an d stein lag e in Abb. 1 wird sich hier so stark durchbiegen, daß dem obern Flöz g e n ü g e n d Raum f ü r eine zur V e rfestig u n g aus
reichende Volum en V erm ehrung g eboten ist. Mit der Zunahm e der A b b a u fläch e n g rö ß e w ird also eine V e rm in d e ru n g des A rb e itsv e rm ö g en s d e r Schichten in d er T ro m p e te rsc h e if Zone verbunden se in : Der Fir
sten- und S ohlendruck m uß n a c h l a s s e n , wenn sich das Abbaufeld entwickelt.
Sind Schichten b e so n d e rs g ro ß e n Arbeitsver
m ögens in u n m itte lb a re r N a c h b a rsc h a ft des gebauten Flözes v o rh a n d en , so w ird diese E n ts p a n n u n g trotz g r o ß e r T ro m p e t e r s c h e r Zone u n v o lls tä n d ig bleiben, wenn man nicht fü r au sre ic h e n d e E n ts p a n n u n g s m ö g
lichkeit infolge d er D u rc h b ie g u n g der tren n e n d en ent
spannten Schichten so rg t. Dieser Fall tr i t t besonders im Liegenden ein, w o d a s G e w icht der M assen dem Ausweichen in den A b b a u ra u m e n tg e g e n ste h t, statt es zu u n terstütze n. »Arbeitende« Schichten, besonders un g eb a u te N ebenflöze, m ache n sich daher, namentlich im Liegenden, o ft u n a n g e n e h m bem erkbar.
Da die T ro m p e t e r s c h e Zone etw as über den O r t stoß im Flöz, h in ü b e rg r e ift — nach Langecker z. B.
auf d er G ru b e H a u s h a m u m 0,5 m, so daß die Kohle
im Stoß auf 0,5 m T iefe e n ts p a n n t ist —, befindet
sich diese e n t s p a n n t e und dabei o ft zerklüftete Kohle
zwischen dem a rbeitenden Teile des Flözes und dem Hohlraum des Abbaus. Der W id e rsta n d , d er dem Vorschieben des S toßes in den Abbau durch das a r beitende F löz en tg e g e n ste h t, ist die V erw ac h su n g der entspannten Kohle mit den Schichten des H a n g e n d e n und Liegenden bzw. die R eibung dag e g en . Im Flöz spielt danach nicht allein die p e tro g ra p h isc h e E ig e n art der Kohle fü r die A u sw irk u n g des Druckes eine Rolle. Cdatte Ablösen, wie sie z. B. h ä u fig von d ü nnen Bergemitteln g ebildet w erden, können die D ruc k
wirkung völlig v erän d ern , so daß nicht n u r die v e r
schiedenen Flöze, s o n d ern auch die einzelnen Bänke eines Flözes g an z verschiedenes V erhalten zeigen.
P r a k t i s c h e B e o b a c h t u n g e n ü b e r H o r i z o n t a l b e w e g u n g e n .
Über B eobachtungen, w elche die T atsache seit
licher W a n d e ru n g d er Schichten beweisen, habe ich in meinen erw äh n ten Aufsätzen bereits berichtet. Bei jedem allm ählichen Q uellen d er Sohle und d e r F irste tritt ein H e rein w an d e rn des G esteins in die Strecke ein, wobei eine Einzellage, die zu v o r in g e r a d e r Linie vom rechten zum linken Stoß verlief, n a c h h e r die beiden ändern Seiten eines Dreieckes über d ieser alten Grundlinie, also m it denselben E ckpu n k te n im Stoß bildet. Diese V e rlä n g e r u n g d er E inzellage im Gestein beweist klar eine M a te r ia lz u fu h r aus dem Stoß.
Durch das N achdrücken des a rbeitenden G esteins wird die Schicht v o rw ä rtsg e sc h o b e n , so daß neue Gesteinteile aus d er A rbeitszone in das G ebiet der teilweise e rfolgte n E n t s p a n n u n g in d er T ro m p e te r- schen Zone geraten. Um die b isher geb rach ten Bei
spiele aus dem polnisch-oberschlesischen, böhm ischen
ru n g d e r M äc htigke it nach der S treckenm itte hin, e rfa h re n . Die Schieferschichten g e h ö r e n d er Zone der obern F e ttk o h le an.
Ein g u te s Beispiel fü r das verschiedene V erhalten d er einzelnen Schichten bietet die in Abb. 4 w i e d e r gege b en e A ufn a h m e vom N a chreißen einer G r u n d strecke der 4. Sohle (420 m ) des Flözes 21 d er F u c h s gru b e in W a ld e n b u rg . Das f a s t 3 m m ächtige F löz
S a r ä s c fj/e fe r
Abb. 3. S chieferung u n d V e r f o r m u n g d e s H a n g e n d e n beim Nachreißen eines Q u e r s c h l a g e s auf d e r Z ec h e S achsen bei Hamm. Die w e iß e Linie b e z e i c h n e t die u r s p rü n g l ic h e
L ag e d e r S chichten.
und sächsischen S teinkohlen- sowie dem alpinen P ech
kohlenbergbau auch d u rc h ein solches aus dem r h e i
nisch-westfälischen B ergbau zu erg ä n z e n , gebe ich Abb. 3 wieder. Das Bild s t a m m t von d er Zeche Sachsen bei H a m m u n d ist beim W ie d e ra u f w ä ltig e n des H a uptque rschlage s d e r 2. S ohle ( 9 5 0 m T e u fe ) nach Norden a u f g e n o m m e n w o rd e n . Die u r s p r ü n g liche Lage der S chieferschichten w a r fa s t s ö hlig. Jetzt erkennt man, wie die einzelnen S chich tlag en eine beinahe radiale S te llu n g zum M itte lp u n k t d e r Strecke hin einnehmen. Die Schichten d e r F ir s te haben also eine starke V e r lä n g e r u n g , v e rb u n d e n mit V e rm in d e
r v e ic h e r S c h ie fe r
Abb. 4. N a c h re iß e n einer völlig v e r d r ü c k te n G ru n d s tr e c k e auf d e r F u c h s g r u b e , W a ld e n b u rg .
ist du rc h eine B ergelage in 2 Bänke g eteilt und von w e c h se lla g e rn d e n T onschiefern u n d Sandschiefern überdeckt. An der beobachteten Stelle befand sich ein a lte r Bruch, der sich in d er üblichen spitzen F o rm , wie sie auch L ü t h g e n beschrieben h a t 1, nach oben hin verlief. Die Kohle sowohl als auch die weichen Schiefer d er Bergem ittel w aren bruchfrei in die Strecke h in ein g eq u o llen ; das Liegende hatte sich etw as g ehobe n, so daß die alte Strecke verfü llt war.
N u r die Sandschiefer des H a n g en d en hatten sich nicht b e w e g t; o b erhalb der alten Strecke stand der Bruch offen. O ffe n b a r fehlte dem Sandschiefer das no tw en d ig e A rbeitsverm ögen.
Ein klassisches Beispiel wie ich es nennen m öchte — fü r die E n ts te h u n g d er T ro m p e te rs c h e n Zone u n d fü r das verschiedene V erhalten d er G e steine in ihr veranschaulichen die Abb. 5 und 6, die ich einem H inw eis von O b e rb e rg r a t S c h l a t t m a n n verdanke. Die Skizzen sind am 20. S eptem ber 1929 auf d er Zeche G eneral B lum enthal 3/4 bei R eckling
hausen a u fg e n o m m e n w o rd e n . Infolge d er Z u sa m m e n le g u n g d er F ö r d e r u n g von zwei Schachtanlagen w ird hier ein alte r Q u e rsch lag , d er H a u p tw e t te r strecke w e rd e n soll, von 8 auf 20 m- lichten Q u e r schnitts erw eitert. D er Q u e rs c h la g w a r dank der
Z w eckm äßigkeit d er Z im m e ru n g zur Ruhe gekom m en, so d aß sich die T ro m p e te rs c h e Zone deutlich a u s bilden konnte. Da die E rw e ite ru n g des Q u e rsch n itte s an m e h re re n Stellen gleichzeitig erfolgte, konnte ich 3 A rb e itso rte beobachten. Die Schiefer- u n d S a n d schieferschichten rings um die Strecke hatten sich
Abb. 5 u n d 6. S ch a le n f ö rm ig e A b lö s u n g e n in d e r T r o m p e t e r s c h e n Z o n e auf d e r Zeche G e n e ra l B lum enthal.
1 L ü t h g e n : S te m p e llo s e A b b a u s tr e c k e n , ein B e itra g z u r G e b irg s - d r u c k b e h e r r s c h u n g , G lü c k a u f 1929, S. 393.
u n a b h ä n g ig von d er Schichtung in einzelne Schalen aufgelöst, so daß regelrechte, fast kreisförm ige D rucklagen entstanden w aren. Die Dicke der einzel
nen Schalen b e tru g etwa 2 0 -3 0 cm. 2 m tief in den Stoß hinein reichte diese deutlich sichtbare Trom peter- sche Zone. Die Schichtung ließ sich nur noch bei g e n a u e r B eobachtung erkennen. Die Flöze und die ihnen benachbarten weichen Schieferpacken waren d a g e g en von dieser Z e rtrü m m e ru n g nicht betroffen w orden. Sie hatten sich plastisch von der Seite her
Abb. 8. D ru c k sc h ie f e r u n g des Mittelflözes durch Baue im U n terflö z des M a sarykscha chtes.
h erbeigeschaffte H in terp a ck u n g sb erg e — bestanden aus klingendem , festem Schiefer. Dieselbe Schicht im Stoß w a r jedoch völlig z e rm ü rb t und in weiche, dünne P lättchen a u fg e lö st w orden.
Eine g ute G elegenheit, das verschiedene Arbeits
v erm öge n d er einzelnen G esteine und die sich daraus e rg eb en d e n w a ag re c h te n W a n d e ru n g e n zu beobachten,
hatte ich auf einer S tudienreise durch das Steinkohlen
becken von P ilsen im S eptem ber 1928. Die d o rt vor
h andenen 3 Flöze liegen in flachen M ulden unter einem m ächtigen flözleeren K arbonm assiv, das ganz überw iegend aus festen S andsteinen besteht. Die 3 Flöze fo lg en z. T. dicht a u f e in a n d e r und sind durch Tonschieferm ittel, n u r örtlich auch durch Sandsteine voneinander g etre n n t. B esonders das Schiefermittel zwischen Mittel- u n d U nterflöz, m eist g u t 2 m mäch
tig, örtlich nur 0,8 m, vereinzelt a lle rd in g s auch bis
6'ar/c/ste/nS c h ie fe r
iliffe/fi.
OöeröM ß e rg e r?
ü/ife/f/
UnferöM Sergem.
U n fe rfi.
Abb. 7. V erschiede nes Verhalten des gleichen G estein s im Bruchstü ck und im Stoß.
in die T ro m p ete rsch e Zone oberhalb der Strecke hineingepreßt, bis die E n tsp a n n u n g weit genug f o r t g eschritten war. Die D rucklagen des Schiefers setzten in d er Kohle und in dem liegenden weichen Packen nicht fort, ein Zeichen dafür, daß keine völlige, aber eine allm ähliche E n t sp a n n u n g stattgefunden hatte.
Abb. 5 ist an einer Stelle, an der sich die alte Strecke im Schiefer befand, Abb. 6 an einer ändern aufg en o m m en w orden, wo sie im Sandschiefer stand.
Im d ritten beobachteten Ort, das im festen Sandstein lag, w a r die schalenförm ige Ablösung nur unm ittel
bar am Stoß schwach erkennbar, ein Beweis für die erheblich g rö ß e re W id ersta n d sk raft, aber auch fü r das g eringe re A rbeitsverm ögen des Sandsteins.
Wie dasselbe Gestein u nter verschiedener Be
a n sp r u c h u n g sein Aussehen und seine Eigenschaften wechselt, zeigt Abb. 7, die sich im G asflam mkohlen- flöz E d er Zeche Lohberg in 754 m Teufe beim N ach
reißen einer G ru n d stre ck e ergeben hat. Über dem 1,8 m m ächtigen F löz liegen 10 m festen Schiefers, d arüber fo lg t Sandstein. Die F irste hatte sich a u s gew ölbt, so daß die abgeplatzten Stücke auf der Zim
m eru n g lagen. Diese Stücke — es w aren nicht etwa
Abb. 9 und 10. V o r r ic h tu n g im Mittel- u n d Unterflöz des Ju b il ä u m s s c h a c h te s .
40 in, ist im F elde des M asa ry k sc h a c h te s der W est
böhm ischen B erg b a u -A . G. d a f ü r bekannt, daß es frisch erschlossen und im G e b irg sz u s a m m e n h a n g un
gew öhnlich plastisch ist, in Strecken noch stark zum Q uellen neigt, im Abbau d a g e g e n als v öllig verändert erscheint, aber leicht zu einem w ü rfe lig e n G rus zer
bröckelt. H ier läßt sich deutlich erkennen, wie in den T ro m p e te rsc h e n Zonen um die Strecken nur teil
weise E n t s p a n n u n g eintritt, w ä h re n d diese über und u n te r einem g e n ü g e n d entw ickelten Abbaufeld voll
stän d ig ist.
Im Südfelde des M asa ry k s c h a c h te s ist das Ober
flöz ganz, das M ittelflöz g rö ß te n te ils verhauen, so daß d er Abbau im U n terflö z um g eh t. Abb. 8 gibt eine A ufnahm e aus einer Schw ebenden im Unterflöz u n te rh a lb eines B ran d feld es im M ittelflöz wieder, das als R estpfeiler anstan d . D er d ad u rch bedingte hohe Druck löste ein starkes A rbe itsv e rm ö g en d er hangen
den Schichten aus und d rückte die Strecke zusammen, so daß ein N a chreißen d er F irs te e rfo rd e rlic h wurde.
Abb. 8 zeigt, wie sich das schiefrige B ergem ittel nach d er Mitte d er Strecke hin v e rjü n g t, w ä h re n d sich die Kohle des M ittelflözes u n te r d eutlicher Schieferung stark verdickt. Das aus Sandschiefer bestehende Liegende ist nur w e n ig hochg e q u o lle n . M an erkennt liier deutlich, daß die Kohle des M ittelflözes das g rö ß te A rb e itsv e rm ö g en besitzt und d a h e r auch bei weitem die g rö ß te n seitlichen W a n d e ru n g e n ausge
fü h r t hat.
Eine g an z äh n lich e B eobachtung aus dem Felde des b en achbarten Jubiläu m ssch ac h te s veranschau
lichen die Abb. 9 und 10. H ier liegt das Mittelflöz in zwei Bänken, w as beim A u ffah re n d er Strecke u n bekannt war. Das O b e rflö z ist durch ein starkes Mittel a b g e tr e n n t und k o m m t hier nicht in Betracht.
Beim S trec k e n a u ffa h re n e r g a b sich d a ra u s das Bild in Abb. 10. Beim N a ch reiß e n d er F irste stellte sich heraus, daß sich die 0,6 m stark e O b e rbank bis auf 1,2 m M ächtigkeit z u sa m m e n g esch o b en , das Berge
mittel d a g e g e n seine M äc htigke it im allgem einen beibehalten hatte und rechts am Stoß in einer Auswalz
zone g erisse n w a r (Abb. 10).
B ewegungen d e r Kohle im Liegenden zeigen die Abb. 11 und 12. Sie sind in einem schw ebenden A u f
hauen des U n te rflö z e s a u f g en o m m en w o rd e n , das unter alten streichenden Strecken des M ittelflözes h e r führte. U n te r je d e r solchen Strecke nahm die M äc h tig keit des U n terflö zes zu, und zw ar desto m ehr, je schwächer das B ergemittel w ar. Eine starke H o c h pressung des schw achen Mittels (Abb. 11) e rg ab eine kurze, scharfe A u sb au c h u n g des U n terflö zes nach oben, wobei dieses bis zu 3,4 m M ächtigkeit erreichte.
Abb. 11 und 12. M ä c h ti g k e its ä n d e r u n g e n d e s U nterflöze s durch Baue im Mittelflöz des Ju b ilä u m ss c h a c h te s.
Bei einer Stärke des M ittels von m e h r als 2 m t r a t eine ausgedehntere, aber flac here A u fw ö lb u n g des U n t e r flözes ein, die im m erhin die M äc htigke it auf 3 m anschwellen ließ. Die u rsp rü n g lic h e M ächtigkeit d ürfte 2,3 m betra g en haben, die hier infolge von M a te r ia l
abw anderung in die A u sbauc hungen hinein auf 2,1 m vermindert war. Das Liegende fo lg te in jedem Falle nur wenig. B eachtensw ert an den B eobachtungen ist, daß die Kohle als d u rc h a u s fest und u n z e rs tö rt erschien, daß sie ihre F o r m ä n d e r u n g e n also in einem plastischen Zustand erfahren haben m ußte.
Ein Beispiel d afü r, daß d er Schiefer des B erg e
mittels ein ebenso h o h es und vielleicht noch etw as größeres Arbeits- und V e r f o rm u n g s v e r m ö g e n besitzt als die Kohle, zeigt Abb. 13. Das N o rd w e s tfe ld des Masarykschachtes befindet sich in V orrichtung. Alle 3 Flöze stehen noch an. D er G e b irg sd ru c k ist d aher stark. Beim A u ffah re n d er erste n Strecke in frischem Felde kom m en o f t Knalle und B ergschüsse vor, so daß die Leute vor O r t mit S chutzbrille arbeiten müssen. Im O r t s t o ß bilden sich deutliche D rucklagen, die allein ein Arbeiten m it d e r Keilhaue erlauben.
Zum Schutz d e r V o rrich tu n g sstreck e n vor dem Z u
quellen hat sich fo lg e n d e s V e rfah ren als zw eckm äßig erwiesen. Z unächst w ird n u r im 1,7 m m ächtigen Oberflöz a u f g e fa h re n und dabei die 0,2 m starke Lettenschicht an d er F irs te m itg e n o m m e n , so daß der feste Sandstein frei liegt. Ist die Strecke etw a 60 m mit Rutsche v o r w ä rts g e trie b e n w o rd e n , so h a t sich der aus Abb. 13 ersichtliche Z ustand e r g e b e n : von 1,9 m
S a n d s te in
Abb. 13. D r u c k b e s e i t i g u n g d u r c h V o r t ri e b von S trecken nur
im
O b e r fl ö z u n d N a c h n a h m e des L ie g en d en .S trecke nhöhe sind infolge Q u e llen s d er Sohle noch etw a 0,8 m v o rh a n d en . Dieses Q ue llen d e r S ohle b e r u h t auf d e r seitlichen W a n d e r u n g des B e rg e m ittels, das hier m e h r M aterial aus dem S toß in die Strecke hineinschiebt als das M ittelflöz. N u n m eh r w ird das Liegende bis zur Sohle des M ittelflözes n a c h gerissen, so d aß eine Strecke von 4 m H ö h e entsteh t.
D am it ist die g ew ünschte Ruhe im G e b irg e erreicht.
D er V o rg a n g e r k lä rt sich fo lg e n d e rm a ß e n aus der T ro m p e te rs c h e n Z one: Das g r ö ß t e A rbe itsv e rm ö g en
— m a g dabei das aktive o d e r das passive im o ben an g e d e u te te n Sinne überw iegen — besitzt die S chiefer
schicht; es w irk t sich im Q uellen d e r Sohle aus. Die dad u rch bew irkte M a teria len tzieh u n g seitlich im Stoß fü h r t zu einer weit au sg reifen d e n A b sen k u n g des h a n g e n d e n Sandsteins. Dieser b e d a rf n u r einer ganz g e rin g e n D u rc h b ieg u n g und V o l u m e n v e r g rö ß e r u n g , um sein A rb e itsv e rm ö g en zu verlieren und sich selbst zu trag e n . E r »überbrückt« die Strecke nac h dem A u s
druck P a r k e r s 1. D amit sind auch die seitlichen Stöße d e r Strecke entlastet, die T ro m p e te rs c h e Zone reicht seitw ärts v e rh ä ltn ism ä ß ig weit in den S toß hinein.
In fo lg e d ess en ist dieser verfestig t u n d ein V o rw ä rts w a n d e rn d e r S treckenstöße verhütet. Eine so breite T r o m p e te rs c h e Zone m uß auch e n ts p re ch en d tief in das Liegende eingreifen, so daß das Einsenken der Strecke in die M ittelbank nicht nur innerha lb d e r Zone bleibt, s o n d e rn die verbleibende e n tsp a n n te G e ste in m asse g e n ü g e n d W id e r s ta n d g egen das A rb e its v e rm ö gen d e r M ittelbank besitzt.
Ein g u tes Beispiel f ü r die V e rfestig u n g d er Schich
ten m it z u n e h m e n d e r Abbaufläche, also mit V e rg rö ß e r u n g d e r T ro m p e te rs c h e n Zone, bietet d e r von mir bereits beschriebene B ruchbau im Bereich des O stra u - K arw iner Bezirks2 und ebenso d e r B ruchbau im P il
sen e r Revier. Im frischen F elde quellen hier die A bbaustrecken so schnell zu, daß ihre Länge durch die N o tw e n d ig k e it d e r F ö r d e r u n g mit S c h ü ttel
ru ts c h e n b e g ren zt ist. Die A bbaufelder in Pilsen haben d esh a lb bei 50 m streich e n d er Länge o ft w e n ig e r als 20 m, m an ch m a l n u r 1 2 - 1 4 m flache H ö h e . Die A bbaustrecken w e rd e n schw ebend a u f g e fa h ren , d er Abbau e r fo lg t im Einfallen bei s t re ic h e n dem Verhieb in 2 - 3 m breiten Feldern. Im Abbau ist das Q u e lle n d er Sohle kaum zu beobachten.
Den em pfindlichsten P u n k t des A bba uverfa hrens stellen infolge des erheblichen Q uellens d er Sohle die streichenden Strecken dar, die w ä h re n d des Abbaus im Teilfelde f ö r d e r f ä h i g bleiben m üssen.
Das lä ß t sich nicht erreichen, ob w o h l in ihnen söhlige S c h ü tte lru tsc h e n f ö rd e r u n g u m g e h t, d e r Q u e r schnitt also klein sein kann. Die streichenden Strecken m üssen w ä h re n d d er Abbauzeit des T e il
feldes — o ft m e h rm a ls — a u f g e w ä ltig t w erden.
Man p fle g t dabei nicht die alte Strecke nac h zunehm en, s o n d ern eine neue Strecke daneben im F löz au fzu fa h ren . Das geschieht nicht allein der K o h le n g e w in n u n g w e g e n : m indestens ebenso a u s sc h la g g e b e n d ist die E r f a h ru n g , d aß das Q uellen d e r Sohle nachläßt, w e n n m an, a n s ta tt au fzuw ältigen, daneben neu au ffäh rt. Ist so zum zweiten M ale au fgew ältigt, d. h. die dritte Strecke aufgefahren w o rd e n , so hat das Quellen ein Ende, das G e b ir g e ist b e r u h ig t: die T ro m p e te rs c h e Z o n e ist g ro ß g e n u g
' C o ll. E n g g . 1928, S. 380; G lü c k a u f 1929, S. 464.
2 G lü c k a u f 1929, S. 467.
g ew o rd en , ihr Inhalt ist genügend verfestigt, um dem A rbeitsverm ögen der außerhalb befindlichen M assen W id e rsta n d zu leisten.
H ier h andelt es sich offenbar um ganz dieselben E rscheinungen wie bei dem im westdeutschen Stein
k ohlen b erg b au bew ährten sogenannten Breitauffahren, bei dem man beiderseits einer ü ru n d s tre c k e im Flöz einige M eter Kohle herausnim m t und die »Strecke in Versatz stellt«. Bei der beschränkten Ausdehnung des V ersatzfeldes t rä g t sich das H a ngende zum großen Teile selbst; nur ein kleiner Teil seiner Last pflegt auf dem Versatz zu liegen. Damit sind gute V oraussetzun
gen fü r die Bildung einer T rom peterschen Zone g e schafft. Die Strecke liegt in ihrer Mitte, also an der Stelle der g rö ß te n W id e rsta n d sk ra ft des Gesteins.
Falsch ist es, nur an einer Seite der Strecke die Kohle herauszunehm en und Berge einzubringen, denn dann liegt die Strecke am Rande der Trom peterschen Zone, wo H a n g en d es und Liegendes nicht völlig entspannt sind und wo die benachbarte, arbeitende Kohle den en tsp an n te n Kohlenstoß hereinzuschieben sucht.
Von d er hier d argelegten Regel der zunehmenden Verfestigung der Gesteine im Abbau mit dem Vor
rücken des Stoßes finden sich gelegentlich scheinbar Ausnahm en. In den Strebbauen der westdeutschen Bergbaubezirke w erden die Abbaustrecken dem K ohlenstoß des W agenw echsels wegen oft um 1 5 - 2 0 m vorausgetrieben. Dann kom m t es vor, daß die Strecken innerhalb der Kohle einwandfrei offenstehen, w ährend im Versatz ein Quellen der Sohle o d e r der Stöße, gelegentlich auch der Firste beginnt. Diese E rscheinung ist meines Erachtens in d er Art des üblichen Versatzes begründet. Beider
seits d er Strecken w erden feste Bergemauern, ver
stärk t durch Holzkasten, aufgeführt, während hinter ihnen nur locker geschütteter Versatz eingebracht wird. Die F olge davon ist, daß die Last des hangen
den G ebirges durch diese B ergemauern beiderseits der Strecken ganz besonders auf das Liegende wirkt, und daß infolgedessen die darin vorhandenen weichen Schichten erneut Arbeitsverm ögen erhalten. Es bleibt nur eine T ro m p ete rsch e Zone um die Abbaustrecke, die aber von beiden Seiten u n ter heftigen söhligen Druck gerät, um so mehr, als der lockere Versatz hinter der B ergem auer einen g r o ß e m Widerstand gegen das Ausweichen des Gesteins nach dieser Seite bietet als die Abbaustrecke. Ratsam ist es daher, die Strecken so tief in das Liegende einzureißen, daß arbeitende Schichten herausgenom m en werden. D a
durch w ird dem Q uellen des Liegenden vorgebeugt, so daß nur ein Vordrücken der Stöße übrigbleibt.
Auch das kann g em ildert werden, wenn man zwischen den zum Schutze d er Strecke gezogenen Bergemauern und dem übrigen Versatz einen unversetzten Raum offenläßt, so daß das von d er B ergem auer gepreßte Gestein nach beiden Seiten hin ausweichen kann. Der g rö ß te E rf o lg wird aber erreicht, wenn es gelingt, das H a n g e n d e g leichm äßig abzusenken und die ganze Fläche des Versatzes gleichm äßig am T ra gen des H a n g e n d e n teilnehm en zu lassen. Die günstige W ir
k u n g von H olzpfeilern an Abbaustrecken beruht auf ihrer g r o ß e m N achgiebigkeit geg e n ü b er den Berge
m auern, durch welche die gew ünschte gleichmäßige A bsenkung des H a n g en d en erleichtert und eine Kon
zentration des Druckes auf die Streckenstöße ver
m ieden wird.
Auf dem A rb e itsv e rm ö g en und d er E ntsp an n u n g des G ebirges b e ru h t auch die o f t beobachtete T a t sache, daß das Anbauen o d e r die M itg ew in n u n g eines Bergepackens am H a n g e n d e n o d e r Liegenden den G a n g d er Kohle beeinflußt. L a n g e c k e r bringt d a fü r ein kennzeichnendes Beispiel aus d er o b erb ay e
rischen P echkohle, au f das ich bereits in einem fr ü h e m A ufsatz1 hingew iesen habe. Schiebt sich zwischen das F löz u n d das feste Liegende ein weicher Bergepacken ein, d er a n g e b a u t w ird, so vermindert sich d e r G a n g d e r K ohle stark. M itg e w in n u n g des Bergepackens s tellt den G a n g d er Kohle wieder her.
Nach dem V o rste henden leuchtet es ein, d aß die Bank ein gewisses A rb e itsv e rm ö g en auch in d er T r o m p e te r schen Zone behält, so la n g e sie u n v e rle tz t an steh t und eine zweiseitige P r e s s u n g im Sinne d er Abb. 1 erfährt, besonders, w enn die Stem pel sie am Ausweichen in den A bbauraum hindern. Die Schicht beh ä lt dann eine gewisse Plastizität, sie setzt den F o rm ä n d e ru n g e n durch den G e b irg sd ru ck den kleinsten W iderstand e n tg eg e n , so daß sich die B ew e gungen in ihr allein vollziehen. Je g r ö ß e r die E x p a n s io n s k ra ft dieser Schicht ist, desto m eh r w ird die Kohle von ihr g e preßt, desto lan g s am e r und a llm ä h lic h e r g e h t ihre E n t sp a n n u n g vor sich. Die Z e r tr ü m m e ru n g d er Kohle (D r u c k la g e n b ild u n g ) h ö rt d a h e r auf. Da nur geringe Massen bew egt w e rd en m üssen, dam it die Expansion des G ebirges Raum findet, bra u ch t das Q uellen des Liegenden dem bloßen Auge kaum sichtbar zu werden.
Daneben dü rfte fü r das F e s tw e rd e n d e r Kohle in diesem Falle auch d e r D u rc h b ie g u n g s d ru c k weiterhin in B etracht kom m en, auf den ich zurückkom m e. Mit
gew in n u n g des B ergepackens f ü h r t zu einer Ver
ä n d e ru n g d er T ro m p e te rs c h e n Zone u n d einer der Kohle völlig e n tsp re ch en d e n E n t s p a n n u n g des Berge
packens, so daß beide vom arbeitenden G e b irg e gleich
m äßig vorgeschoben w erden.
Eine bekannte E rsc h e in u n g ist, daß ein N achfall
packen o hne Schw ierigkeiten a n g e b a u t w e rd e n kann, wenn man V orsorge trifft, d aß e r völlig unverletzt bleibt. Ist aber irgendw o ein Bruch g efallen, so hält es äu ß e rst schwer, w ieder zum Anbau dieses Packens zu kom m en. Der V o rg a n g e r k lä rt sich aus g an z äh n lichen Erscheinungen. S o la n g e die Schicht völlig unverletzt ist, steht sie u n t e r einer gew issen P ressung und besitzt ein e n tsp re ch en d e s M aß von Zähigkeit im Sinne der Abb. 1 und 2, um so m ehr, als sorg fä ltig e Z im m e rung ein Ausweichen in den A bbauraum ver
hindert. Ein g efallen er Bruch g e n ü g t, um eine völlige E n t sp a n n u n g herbeizuführen und die Schicht spröde zu machen. Dabei ist das A rb e itsv e rm ö g en solcher Schiefer hinter dem Stoße g ro ß . An der G re n z e von g epreßtem zu e n ts p a n n te m Schiefer tritt d ah e r, ganz entsprechend d er Kohle in H a u sh a m nach Langecker, eine starke Z e r tr ü m m e ru n g als F o lg e d e r stärkern E n ts p a n n u n g ein. Mit dem F allen eines B ruches im
Abb. 14. S ta u c h u n g e n un d Ü b e r s c h i e b u n g e n des H a n g e n d e n .
1 G lü c k a u f 1929, S . 461.
N a c h f a l l p a c k e n is t
d a h e r sogleich ein Spröde- und
B r ü c h i g w e r d e n s o w i e d e rBeginn einer söhligen
S c h u b w i r k u n g v e r b u n d e n , d e m e i n eZ e r tr ü m m e ru n g
s c h n e ll f o l g t .Auf derselben U rsache b e r u h t die S ta u ch u n g des unmittelbaren H a n g e n d e n o d e r Liegenden über bzw.
unter dem A bbauraum , die zu Überschiebungen führt, wie sie Abb. 14 w iedergibt. Die E rs c h e in u n g ist besonders im rheinisch-w estfälischen Bezirk so oft zu beobachten, d aß es keines S onderbeispieles bedarf.
Die Dachschicht besitzt in diesem Falle au ß e rh alb der T ro m p e te rs c h e n Zone g ro ß e s A rbeitsverm ögen, ist aber über dem A bbauraum e n ts p a n n t und so v er
festigt, daß m an sie als sp rö d e bezeichnen kann. Dem Herauspressen d e r Schicht aus dem K ohlenstoß setzt der Versatz W id e r s ta n d entg eg e n . D a h e r tr i t t vor dem Versatz eine S ta u c h u n g d er D achschicht ein, die zu Überschiebungen auf den v o rh a n d e n e n Klüften, meist also auf den S c hlattm a nnschen Rissen führt.
Dieselbe E rs c h e in u n g ist am Liegenden zu beobachten.
Die bisher a n g e fü h rte n B eobachtungen beziehen sich auf das N ebengestein einschließlich d er ihm e in gelagerten u n g e b a u te n Flöze. W ie diese Schichten in ihrem Verhalten bei W echsel des D ruckes und daher in ihrem A rb e itsv e rm ö g en a u ß e ro rd e n tlic h v er
schieden sind, so zeigen auch die in Bau befindlichen Flöze und so g a r die einzelnen Bänke desselben Flözes oft ganz verschiedenes V erhalten. Einem S te in k o h le n bergmann sa g t man nichts N eues mit dem Hinweis, daß bei bankiger A b la g e ru n g eines F lözes d e r G a n g der einzelnen F lözbänke und die B ildung d er D ru c k lagen in diesen B änken stark v o n e in a n d e r abweichen.
In mächtigen F lözen su ch t sich d e r H a u e r die günstigste Lage als Schram heraus und holt die übrigen Bänke nach. Da*ß diese E rsc h e in u n g e n aber mit den H o riz o n ta lb e w e g u n g e n als F o lg e des A rbeits
vermögens der rü c k w ä rtig e n Flözteile Zusam m en
hängen, sollen einige Beispiele zeigen.
Das besonders k ennzeichnende Beispiel von den Steinkohlengruben bei K la d n o in Böhm en, w o die 3 m mächtige s chiefrige U n te rb a n k von d e r Seite in alle Strecken hineinquillt, o h n e d aß Z e r s tö r u n g ein- tritt, habe ich f r ü h e r bereits e r w ä h n t 1. Die m assige Oberbank zeigt diese E rs c h e in u n g nicht. Ein ä h n liches Beispiel k o n n te ich au f d e r H ein itzg ru b e in Oberschlesien beobachten. Das V aleskaflöz, eins der starken Flöze d e r M u ld e n g ru p p e , h a t hier 6 m Mächtigkeit, die u n te rn 3 m geschichtet, die obern 3 m massig. Im N o rd f e ld e b e f u h r ich einen alten Bremsberg in d er U n te rb a n k , d e r zur W e tt e r v e r b i n dung nötig ist u n d d e sh a lb in einem 45 m breiten Sicherheitspfeiler inm itten des Alten M an n e s steht.
Seit zwei J ah ren ist das F eld a b g e b a u t u n d die F ö r derung eingestellt. Seitdem h a t sich d e r B re m sb e rg durch langsam es, v ö llig b ru c h freie s Vorschieben um etwa 1 m v ersch m älert. Aber auch die m assige O b e r bank hat B ew e g u n g e n a u s g e f ü h r t , d e n n am S toß des Bremsberges k o n n te m an, d a sich die O b e rb a n k etw as ausgewölbt h atte, einen sch a rfe n Absatz an d er Grenze beider Bänke erk e n n e n , indem die U n te rb a n k mit glatter F lä ch e s t u f e n f ö r m ig v o r s p r a n g ; a lle rd in g s machte der Absatz n u r e tw a 15 cm aus, w ä h r e n d er bei völliger S ta rrh e it d e r O b e rb a n k 50 cm hätte b e fragen m üssen. Im G e g e n s a tz zu diesem l a n g s a m e n und bruchfreien V orrücken s t e h t das V erhalten des-
1 G lü ck au f 1928, S. 873.
selben F lözes im frischen Felde. Im O rtb e trie b e b e findet sich auch die Kohle d er U n terb an k u n te r s t a rk e r S p annung. Man h ö rt ein lautes Krebsen und ein d a u e rn d e s Arbeiten des G ebirges. Dabei bilden sich D ruc klagen im O rts to ß m eist etw as diag o n al zur S treckenrichtung, an der linken Stoßseite m eist r e c h t w inklig zu denen an d er rechten. Im Abbau g e h t die D ru c k la g e n b ild u n g stark zurück; im m erhin ist die U n terb an k noch m ürbe und leicht gew innbar, w ä h re n d die O b e rb a n k dem B ohrer und dem S p re n g s to ff e r heblichen W id e rs ta n d entgegensetzt. Man erk en n t hier deutlich die W irk u n g d er zunehm enden G rö ß e und W i d e r s ta n d s k r a f t d er T ro m p e te rs c h e n Zone, die aber in den beiden F lözbänken verschiedene W i r kungen ausübt. O ffe n b a r ist e n tw e d e r das aktive o d e r das passive A rbe itsve rm ögen d er U n terb an k g r ö ß e r als das d er O berbank.
Ein Beispiel aus dem O stra u -K a r w in e r Bezirk zeigen die Abb. 15 und 16. Die Skizzen dazu sind im A ugust 1928 im F löz 19 auf dem J o h an n s c h ach t des G ra fe n Larisch-Mönnich bei Karwin in 330 m Teufe a u fg e n o m m e n w orden. Es h a n d e lt sich um fo lg en d e s P r o f i l :
H a n g e n d e s : fe ste r dickbankiger Schiefer in Lagen von 0,5 m
O b e rb a n k : 0,5 m, fest, schlechtenfrei, mit g lattem Ablösen oben und unten
M itte lb a n k : 1 , 1 - 1 , 3 m mit deutlichen g ro ß e n D ruc k
lagen und kleinen Schlechten rechtw inklig dazu, beide u n ter 45° zum Streichen
B e r g e m i t t e l: mit K ohlenstreifen, nicht v e rw ertba r, 0,5 m
U n te r b a n k : 1,8 m, hart, ohne jede L agenbildung L iege ndes: 1 m weicher, quellender, d a r u n te r fester
Schiefer.
D as F lö z w ird im Bruchbau zurückgebaut. Z u
nächst g e w in n t man die Mittelbank, die leicht h erein kom m t, u n d holt d a n n die feste O b e rbank h erunte r.
Ist m an so 4 6 m v o rw ä rtsg e k o m m e n , so w ird die s e h r fe ste U n te rb a n k n a c hgenom m en. Von irg e n d w elchem Q ue llen d er Kohle o d e r des Liegenden ist nichts zu beobachten. In den in v o ller M ächtigkeit von rd. 4 m a u f g e fa h re n e n V orrich tu n g sstreck e n ist das V erhalten des F lözes gan z anders. N ach kurzer Zeit ist d e r Zustand der Abb. 15 und bald d anach der d e r Abb. 16 erreicht. Die V e rän d eru n g en beginnen
Abb. 15 u n d 16. U n tersc h ied lich e s Q u ellen d e r einzelnen F lö z b ä n k e auf d em J o h a n n s c h a c h t, K arw in.
also im quellen d e n Liegenden und in d er M itte l
bank. Die letztg en a n n te schiebt zuerst oben vor,
w o ihr die g la tte A blösungsfläche g egen die O b e r
bank B e w e g u n g sfre ih e it g ew äh rt. Sobald jedoch das
q u ellen d e Liegende das B ergem ittel in B ew egung
b rin g t, v e r ä n d e r t sich das Bild und der u n tere Teil
d e r M itte lb a n k rückt schneller voran. Die s o n st feste
U n te r b a n k l ä ß t sich vom q u ellende n Schiefer völlig
z e rm ü rb e n u n d bildet m it ihm ein echtes G e m e n g e,
w ä h re n d das Bergemittel zw ar auch vorschiebt, abei doch eine g rö ß e re F estigkeit bewahrt. Erst nac 3 - 4 m a l i g e m N achreißen der Sohle hören die Be
w e g u n g e n auf. Da der quellende Schiefer nur 1 m M ächtigkeit hat, muß er erhebliche M aterialzutuhr weit aus dem Stoß erhalten, um die Strecke 3 - 4 m a l auf über 2 m H öhe zudrücken zu können. Das Bei
spiel zeigt nicht nur das verschiedene Verhalten des Flözes in Strecken und im Abbau, sondern auch, \o i allem an d er Mittelbank, die starke Verformbarkeit der Kohle, deren F o rm ä n d e r u n g mit den äußern Verhältnissen wechselt.
Daß mit dem Hineinschieben der Kohlenbänke in die G rubenbaue eine V olum enverm ehrung als Erfolg d er E n t s p a n n u n g verbunden ist, zeigt Abb. 17
r
Abb. 17. V o lu m e n v e rm e h r u n g der Kohle auf dem T ie fb a u sc h a c h t d e r W itkow itz er Gesellschaft.
nach einer Aufnahm e im Tiefbauschacht der W itko
witzer H üttenw erke zu M ährisch-Ostrau. Die Abbil
d u n g gibt ein halbes Profil durch den untern Teil einer im Flöz 7 hochgebrachten Schwebenden, a, b und e sind die 3 Bänke dieses m ehr als 1 m mächti
gen Flözes, durch Bergemittel von 3 - 5 mm Dicke voneinander g e tre n n t; d und c sind Schieferpacken, von denen d so fo rt m itgewonnen w erden muß. Die Bänke b und c sind m ehr als a , und zwar um etwa 0,25 m, in die Strecke hereingeschoben; c ist stark, b wenig, a g a r nicht zerklüftet. Die Bank b ist aber nicht n u r vorgequollen, sondern hat sich auch an der freien Oberfläche um m ehrere Zentimeter gehoben.
Ähnliche Beobachtungen sind im Ruhrbezirk, im W a ld e n b u rg e r und in ändern Bergbaugebieten häufig zu machen.
W echselnde D rucklagenbildung in den einzelnen Bänken eines F lözes zeigen die Abb. 18 und 19 vom Louisschacht d er W itkow itzer Gesellschaft, und zwar aus dem sogenannten unbenannten Flöz der 3. Sohle (375 m ). Abb. 18 en tstam m t dem obern Ende eines Aufhauens. Als »Sklag« wird eine gestreifte Schiefer
kohle bezeichnet. Mit dem Abstand von der O ber
strecke w erden die D rucklagen undeutlicher, und bei
Abb. 18 und 19. D ru c k la g en in versc h ied e n en Flözbänken auf dem L o uissc hac ht d e r W i tk o w itz e r Gesellschaft.
r '
etw a 3 m E n t f e r n u n g hören sie auf. Hier ist also die G renze d e r T ro m p e te rsc h e n Zone um die obere S ohlenstrecke anzunehm en. W ä h re n d aber die Lagen in Abb. 18 ihre N e ig u n g zum Einfallen beibehalten,
wechseln sie diese im Falle der Abb. 19 erheblich.
H ier haben sich der Sklag und die U nterbank aus
gekeilt. Die B eo b ac h tu n g läßt b eso n d e rs bei Abb. 19 verm uten, daß diese eig en a rtig en E rscheinungen nicht allein auf u n m itte lb a re D ru c k w irk u n g en zurück
zuführen sind, s o n d ern daß hier W a n d eru n g e n
Abb. 20. N a c h re iß e n eines Q u e r s c h l a g e s auf d e r F u c h s g r u b e bei W a l d e n b u r g .
in R ichtung d er F lö z fläc h e m itg e w irk t haben. In Abb. 19 dü rfte z. B. das Bergemittel am schnellsten g e w a n d e rt sein, w o d u rc h auch in d er Kohle ein Vor
quellen der m ittlern Flözteile v e ra n la ß t w o rd e n ist.
Daß man dieses V orquellen am Streckenstoß nicht m ehr beobachten kann, e r k lä rt sich aus dem Herein
bröckeln d er e n tsp an n te n Kohle.
W elchen E in flu ß die söhlige S chichtenwanderung infolge d er S chleppung hat, bew eist Abb. 20, die beim N achreißen des Q uerschlagqg 3 W e ste n d er 3. Sohle auf d er F u ch sg ru b e au fg e n o m m e n w o rd e n ist.
Der Q u e rs c h la g stand an d er gezeichneten Stelle größtenteils noch im Sandstein, hatte aber in der F irste bereits Schieferton. Dicht d a r ü b e r befanden sich zwei kleine, durch ein Bergem ittel getrennte Flöze. Beim N achreißen e rg ab sich, daß sich die Kohle, das B ergemittel und d er liegende Schieferton bruchfrei in die Strecke hineinge
drückt hatten, daß d a g e g e n d er Sandstein beider
seits d er Strecke, o ff e n b a r infolge von Schleppung, stark zerklüftet war. T ro tz seiner S ta rrh e it hatte er sich in die Strecke v o rg e sch o b en und dabei an Mächtigkeit eingebüßt. Das Bild läßt erkennen, daß der Sandstein zunächst u n ter Z e rrw irk u n g gestanden und dabei d ru c k la g en äh n lich e Risse erhalten hatte, dann aber durch den Druck d e r obern Schichten ver
dichtet und dabei w e iter z e rtrü m m e rt w o rd e n war.
Söhlige W a n d e ru n g e n des G esteins w e rd en auch durch die B erg sc h ad en leh re bewiesen, in d er man allgem ein mit B ew e g u n g en in d er R andzone nach der Baufeldm itte rechnet. Die bek a n n te n Ü berzugw irkun
gen durch allm ähliches A usklingen einer Senkung a u ß e rh a lb des A bbaufeldes sind, falls keine offenen B ruchspalten en tsteh e n , n u r möglich, wenn einzelne Schichten an M ächtigkeit verlieren, wenn also eine M a te r ia lw a n d e r u n g aus dem R andgebiet um das Abbaufeld in dieses selbst hinein stattfindet. Dasselbe e rgibt sich aus den B eo b ac h tu n g en von M a r b a c h über das seitliche W a n d e r n von S ch äc h te n 1. S elbst
verständlich n ehm en die Schichten an dieser W a n d e ru n g nicht g le ic h m ä ß ig teil, s o n d ern einzelne unter
1 G lü c k a u f 1921, S. 1057.
'*06erbJn/f / / / ~f~
\ \ \ \ 2 . y w e k / / / 7 ! 1 / n 2
9 ^ C/hferban/f\ \ \ \ \ ( Ö
Druck plastische Schichten stellen den Ausgleich her.
Mit am stärk sten von allen G esteinen des K a rb o n gebirges ist die Kohle v e rform bar. D a h e r w e rd en sich söhlige W a n d e r u n g e n g ro ß e n A usm aßes aus dem Randgebiet in das Abbaufeld hinein g e r a d e in den Flözen beobachten lassen. Das ist tatsächlich d e r Fall.
Der grö ß te Druck p fle g t in S icherheitspfeilern v o r handen zu sein, um die rin g s h e ru m a b g e b au t w orden ist, ohne daß die G e b irgssc hichten abgerissen sind, z.B. in Schachtsicherheitspfeilern. D er F ranzose M o r i n 1 berichtet z. B. über A usw a lz ungen im Flöz Francois d er G ru b e Liévin, dessen M ächtigkeit sich innerhalb des Schachtsicherheitspfeilers infolge von Abbauwirkung s eh r plötzlich von 1,2 auf 0,8 m v e r minderte. Dabei w u rd e n die 3,5 m breiten F ö r d e r strecken innerhalb des Sicherheitspfeilers auf 1,5 m Breite z u sa m m e ngedrückt. In einem än d e rn Fall tra t nach dem selben B erich te rstatte r bei einem Abbau von Flözen in d er G e sa m tm ä c h tig k e it von 6 - 7 m Kohle rings um den S ch achtsicherheitspfeiler eine V er
kürzung des Schachtes um 2,5 m ein, obgleich die Flöze im S icherheitspfeiler nicht a b g e b au t w urden.
An den Z erstö ru n g en d er S c h a c h tm a u e ru n g ließ sich deutlich w a h rn eh m en , d aß die B ew e gungen in erster Linie in den Flözen e r fo lg t w a ren . Auf d er Königin- Luise-Grube bei H in d e n b u r g h atte ich im Jah re 1928 Gelegenheit, einen ähnlichen Fall zu beobachten. H ier ist das Heinitzflöz mit 4 - 5 m M äc htigke it bis an einen Sicherheitspfeiler abgebaut. 40 m d a r ü b e r sollte nac h
träglich das etw a 1,3 m m ächtige B ro jaflö z g ew onnen werden. Es ergab sich, d aß dieses F löz an d e r G renze des Sicherheitspfeilers u n te r M itw irk u n g von zwei Verwerfungen um 2,5 m in das Liegende g esc h le p p t worden war. Nach d er f r ü h e m m arkscheiderischen Messung hatte das F löz an dieser Stelle 1,15 m Mächtigkeit gehabt, die im Sicherheitspfeiler allm äh lich auf 1,3 m zu n e h m e n sollte. Bei m einer Be
fahrung am 20. April 1928 stellte ich die M äc h tig keit innerhalb des S ic herhe itspfeile rs mit 0,8 m fest, während sie im ab g e su n k en en Teil etw as über 1,15 m hinausging. A bgesehen von dem Fall Liévin, wo die Bewegung g e b i r g s s c h la g a rtig e r fo lg te , h a n d e lt es sich überall um eine g an z allm ähliche, dem Auge deshalb meist verborgene V e rä n d e ru n g . S o rg fä ltig e r e Beob
achtung der M ächtigkeit, als sie bisher m eist üblich ist, würde sicherlich zahlreiche w e itere Beispiele bei- bringen. Vom B erg m an n ist die M äc htigke it seiner Flöze bisher selten a u fg eze ic h n et und n a c h g ep rü ft worden, weil er mit einem n a c h trä g lic h e n W echsel nicht gerechnet hat.
Zum Beweis d e r u n t e r Druck hohen P lastizität der Kohle sow ie m an ch e r Schiefer und ihrer d a durch bedingten Fähigkeit zu seitlicher W a n d e r u n g (passives A rb e its v e rm ö g e n ) sei schließlich kurz auf die Arbeiten von E. S e i d l hingew iesen, d er au f G ru n d von B eobachtungen bei d e r M a t e r ia l p r ü f u n g mit dem Hereinquellen d e r plastisch en Schichten in alle bei geologischen G e b ir g s b e w e g u n g e n e n tste h e n d e n H ohl- räume rechnet. Abb. 21 gib t ein kennzeichnendes Beispiel aus den S eidlschen Arbeiten w i e d e r 1.
Als E rg e b n is d ieser B eo b ac h tu n g en d ü rfte der Nachweis e r b r a c h t sein, d a ß H o riz o n ta lb e w e g u n g e n des Gebirges in den A b b a u rau m hinein zusa m m e n
1 Rev. in d . m in . 1926, S. 331.
2 S a c h s u n d S e i d l : Ö r tli c h e r M a s se n a u sg le ic h in T e c h n ik un d G e o logie, N a tu rw is se n sc h a fte n 1925, S. 1036.
mit M ä c h tig k e its ä n d e ru n g e n einzelner Schichten in g ro ß e m A usm aße stattfinden, daß aber ihre V o ra u s b e s tim m u n g recht schw ierig ist, weil ihr A u sm aß von seh r viel verschiedenen M om enten b ee influßt wird.
Z u sa m m e n fa ss e n d lä ß t sich sagen, daß ihre p rim ä re U rsa che im (aktiven o d e r p assiven) A rbe itsv e rm ö g en des G e b irg es a u ß e rh a lb d e r T ro m p e te rs c h e n Zone zu suchen ist, das die e n ts p a n n te n G esteine innerha lb
T
Abb. 21. W a n d e r u n g von Kohle in te k to n isc h e H o h lr ä u m e nach Seidl.
