GLÜCKAUF
Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift
Mr. 50 14. D ezem ber 1929 65. Jahrg.
Druck und G e b ir g s b e w e g u n g beim A bbau des m ächtigen Lignitflözes d er G r u b e G e o r g in Falkenau.
Von B e r g i n g e n ie u r Z. P e i t h n e r , Lanz in Böhmen.
Die
G e b irg sd ru ck ersch ein u n g en als F o lg e von
Abbauwirkungen s in dn e u e rd in g s im F ach s c h rifttu m
häufig erörtert w o r d e n ,wobei sich die B etrachtungen
besonders a u fdie D ru c k w irk u n g e n in w e n ig m äch
tigen F löz en e r s t r e c k thaben. Der G e b irg sd ru c k w ird
hier vielfach p r a k tis c ha u sg e w erte t, indem m an den
Abbau so füh rt, d a ßd e r au ftre te n d e Druck die M ine
ralien, z. B.
die
K o h le ,gebräch m acht u n d dadurch
ihre H e r e i n g e w i n n u n ge r le ic h te rt1.
Die W irkungen des G e b ir g s d ru c k e s äu ß e rn sich aber nirgends gleich, da jed e M in e ra lla g e rs tä tte ihre geologisch-petrographischen E ig entüm lichkeiten hat.
Während man also in den g e rin g m ä c h tig e n Flözen unterümständen einen D ruck b e g rü ß t, d e n S p a c k e l e r 2 als Nutzdruck bezeichnet, ist in den m ächtigen B ra u n kohlenflözen N o rd b ö h m e n s j e d e r D ruck beim Abbau eine störende B egleiterscheinung, weil d e r so g e n a n n te Landdruck die Strecken auf viele .Meter längs der Abbaufront zum V erbrechen b rin g t und infolgede sse n kostspielige A ufw ältig u n g s- und E rh a ltu n g s a rb e ite n die Gestehung belasten. Die dem n o rd w e stb ö h m isch e n Braunkohlenbezirk eig en tü m lich en V erhältnisse sind von P a d o u r im > F ührer durch das nordw est- böhmische Braunkohlenrevier« beschrieben w o rd e n , und die darin n ie d e rg e le g te n E r f a h r u n g e n bilden die Grundlage der a u f g e s te llte n R egeln zur Ver
meidung des lästigen G e b irg sd ru c k e s, w ozu als F o l g e erscheinung auch die P feilersc h ü sse zu rechnen sind.
Viele Vorgänge beim V erbrechen des D eckgebirges sind aber noch u n g e k l ä r t geblieben, weil sie nicht beobachtet w erden k ö n n e n ; d a h e r haben sich die Nachteile des G e b ir g sd ru c k e s nie g a n z beseitigen lassen, zumal da m an em pirisch a u fg e s te llte Regeln nur unter B erüc ksic htigung d er örtlichen V er
hältnisse und E r f a h r u n g e n mit Nutzen anw en d en kann. Zur tunlichsten V e rm e id u n g d e r schädlichen Druckwirkungen g ilt es, die V o rg ä n g e beim N ie d e r
gehen der Schichten über a u s g e k o h lte n F lözen genau zu erforschen. Das übliche A b b a u v e rfa h re n im Falkenauer Bezirk ist d e r K a m m erb ru ch b a u , und zwar mit einm aligem Verhieb in w e n ig e r m ächtigen und stockwerkförmig m it zwei bis drei V erhieben in mächtigen Flözen. N a c h s te h e n d soll n u r die W i r k u n g der letztgenannten A bbauw eise auf das u m g e b e n d e Gebirge behandelt w e rd e n .
Die G ebirg sb ew eg u n g e n info lg e des Verbrechens von Abbauen u n d die d a m it z u sa m m e n h ä n g e n d e n
1 K e g e l: G e g e n s e itig e B e e in f lu ss u n g von G e b ir g s d r u c k u n d A b b a u , Jahrb. Sachsen 1928 S. 6 1 ; D ie G e w i n n b a r k e it , J a h r b . S a c h se n 1928, S. 8S , L an g eck er: G e b irg s d r u c k e r s c h e in u n g e n im K o h le n b e r g b a u , e r lä u te r t an k r Grube Hausham in O b e r b a y e r n , B. H . J a h r b . 1928, S . 25.
'S p a c k e i e r : D e r N u tz d r u c k a ls A b b a u fo lg e , G lu c k a u f 1929, S. 461.
D ruc kersc heinungen hängen, abgesehen von der M ächtigkeit des Flözes und d er H ö h e d er Ü be rlage
rung, von den p e tro g r a p h is c h -g e o lo g is c h e n E ig e n schaften des G ebirges ab, wobei auch den tektonischen S tö ru n g e n eine g ro ß e B edeutung zukom m t. Zum Ver
s tän d n is d e r w eitern A u sfü h ru n g e n sei d a h e r kurz au f das K ohlenflöz und seine Ü b e rla g e ru n g ein g e g a n g e n 1.
F l ö z v e r h ä l t n i s s e .
D as Lignitflöz d er F a lk e n a u e r M ulde h a t eine M ächtigkeit von 1 5 - 3 0 m ; die Kohle ist von w e c h se ln d er F estigkeit, m eist aber als fe st zu bezeichnen. Bis zum 8. M eter vom H a n g e n d e n w ird sie in gleichen A bständen von drei w enige Zentim eter dicken Letten
s t r e i f e n 2 durchzogen. Beim erw äh n ten 8. M eter be
fin d et sich ein stä rk e re r Lettenstreifen, d er im O sten d er M ulde in der Regel an M ächtigkeit zunim m t und w e g en seines gleichm äßigen A uftretens eine gute Leit
schicht bildet. U nterhalb davon m ehren sich die L etten
s treife n ein lag eru n g en , bis sie gegen das Liegende hin die Kohle u n b a u w ü rd ig m achen. Infolge dieser Z u
s a m m e n s e tz u n g ist die F estig k eit des Flözes in bezug auf die B earbeitung mit dem Gezähe in senkrechter und w a a g re c h te r A u sd eh n u n g sehr schw ankend. Sie h ä n g t auch von den feinverteilten T o n e in la g e ru n g e n ab, die sich durch den h ö h ern A sch e n g eh alt gew isser F lözteile bem erk b ar machen, und zw ar w ird die Kohle bis zu einem gew issen G ra d e fester, je to n h a ltig e r sie ist, v o ra u sg esetzt, daß sie ihren gew öhnlichen W a s s e r g e h a lt hat, denn mit zun e h m e n d er Feuchtigkeit v e r
lieren die G esteine, wie man an T onen selbst beo b a ch tet, ihre Festigkeit.
D ort, w o das F löz im Tiefbau g ew o n n en w erden m uß, b e ste h t das H a n g e n d e aus einem festen, g r a u b lauen Schieferton — hier als Letten bezeichnet — mit deutlich a u s g e p r ä g t e r Schichtung aus verschieden m ächtigen B änken; d a rü b e r f o lg t d er b lätterige Cy- p risschiefer von g e r in g e re r Festigkeit. Die Über
l a g e r u n g d er H angend sch ich ten bis zum Rasen b eträ g t bei d er tie fb a u m ä ß ig zu gew in n e n d en L ag e rstätte 30 bis w e it über 100 m. Die F estigkeit d er L etten
schichten nim m t nach d e r Tiefe zu . Die tertiären Schichten sind natürlich nicht so verfestig t wie die d e r alte rn F o r m a tio n e n ; in fo lg ed e sse n zeigen sie ein a b w eichendes V erhalten bei d er B e a n sp ru ch u n g auf Druck, Z u g u n d Biegung, und die V o rg ä n g e beim
> G lü c k a u f 1926, S. 70 3 ; 1927, S. 1647.
2 U n te r L e tte n v e rs te h t m a n n a c h d e m ö rtlic h e n S p ra c h g e b ra u c h alle T o n e u n d S c h ie fe rto n e , d ie b is h e r k e in e te c h n isc h e V e rw e n d u n g g e fu n d e n
h a b e n . ,
3 P a d o u r : F ü h r e r d u rc h d a s n o rd w e s tb ö h m is c h e B ra u n k o lu e n re v ie r , S. 382.
1722
G l ü c k a u fNr. 50
Verbrechen über H o h lrä u m e n sind anders als bei den altern F orm ationen, z. B. beim Karbon.
Im Lignitflöz von Falkenau bilden die Letten
streifen ebenso wie im B rüxer Bezirk die sogenannten Abschichten, an denen sich die Kohle beim Strecken
vortrieb o d e r im Abbau leicht loslöst, jedoch nicht in so a u sg e p räg tem Maße wie dort. F aserkohlen
einlagerungen treten öfter im hangenden Teil des Flözes auf und können ebenfalls Abschichten bilden;
das V orkom m en der F aserkohle ist jedoch sehr u n re gelm äßig und beschränkt sich auf ganz flache Streifen von einigen Millim etern im Querschnitt.
H ä u fig er ist die Kohle über einer solchen Schicht besonders fest und bildet dann ausgezeichnete Decken in den Kammern.
D a s V e r b r e c h e n d e r A b b a u r ä u m e .
Beim Zubruchgehen eines ausgekohlten Abbaus bricht der graublaue Letten in g roße n Blöcken ab, wenn es gelingt, eine g ro ß e Fläche auf einmal durch Abschießen freizulegen; ist nur eine kleine Fläche in d er Decke des Abbaus offen, so blättert der Letten zunächst in kleinern Stücken ab, bei gleichzeitigem Abdrücken der stehengelassenen Simse und Schutzdecken, um dann bei zunehmender G rö ß e der freigelegten Decke rascher in g ro ß e m Stücken nachzubrechen. Die Zeit, bis ein Hohlraum völlig au sgefüllt wird, ist ganz verschieden. Je größer die G rundfläche des Abbaus ist, desto rascher erzielt man natürlich einen vollständigen Verbruch und bei q uadratischer o d e r runde r Form der Grundfläche eher als bei rechteckiger und länglicher.
Den V organg des Verbrechens eines Abbaus hat P ro fe ss o r R z i h a ' bereits im Jahre 1882 wie folgt gekennzeichnet: »Wird ein Gebirge unterhöhlt, so muß es nach den physikalischen Gesetzen der Schwere in dem Maße sinken, wie die Schwere kräftiger wird als die Kohäsion; ist letztere g rö ß e r als die Schwere, so erfo lg t kein Niederbruch.« W e nn nun beim letzten Abbauabschnitt eine Kammer so weit ausgekohlt w orden ist, daß man die bis zu 2 m mächtige Schutz
decke entw eder durch Rauben der Zimmerung oder durch Abschießen niederlassen kann, so sollen die d arüberlage rnden Schichten sofort niederbrechen und in möglichst kurzer Zeit den H oh lra u m gänzlich aus
füllen. U nter der Annahme, daß keine zusätzlichen Drücke vorhanden sind, w erden die Schichten nach
einander die Kohäsion und die Biegungsfestigkeit überwinden und infolge des Eigengewichtes herab
fallen. Da die Kohle unm ittelbar unter dem H angen
den in d er Regel fest ist, bildet sie eine gute Schutz
decke o d e r Bergfeste gegen die darüberlagernden Schiefertone, die sich schon durch ihr viel größeres spezifisches Gewicht, 2,5 g egenüber 1,2-1,4 d er Kohle, an den Schichtflächen rascher loslösen, da ja die Kohäsion an solchen im Letten und auch in der Kohle viel kleiner ist als in gleichartigen Ab
lagerungen.
Der g ro ß e Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen Letten und Kohle sowie die geringere B iegungsfestigkeit des Lettens gegenüber der Kohle w erden mit dazu beitragen, daß die Hohlräume in d er Kohle viel länger offenstehen als im Schieferton.
Zur K lärung dieser F rag e sind an Schieferton und
Kohle B iegungsversuche mit n achstehendem Ergebnis angestellt w orden.
Die S c h iefe rtonproben s ta m m te n aus dem un
m ittelbaren H a n g e n d e n des Lignitflözes, also aus den meist verfestigten L ettenschichten. Die Versuche fanden n ur an frisch geb ro ch en e n Stücken statt und ergaben z. B. f o lg e n d e B iegungsfestigkeiten: 12,6;
11,7; 7,8; 14,1; 9,8; 8,9 k g / c m 2, d . s . ungefähr 10,8 k g /cm 2 im Mittel. Die B iegungsfestigkeiten der Kohle dagegen w a re n 14,4; 18,2; 17,1; 18,7; 14,8;
17,0; 18,4; 12,6, w o ra u s sich ein M ittelw ert von u n g e fä h r 16,4 k g /c m 2 errechnet. Selbstverständlich erfolgte die B ea n s p ru c h u n g se n k re c h t zur Schich
tung. Die P robestücke w u rd e n aus dem ganzen Profil des F lözes e n tn o m m en . Da jedoch die Kohle nicht eine so g leichartige M asse d a r s te llt wie etwa der Schieferton, so n d e rn aus s e h r verschiedenen K ohlenarten z u sa m m e n g esetzt ist, h ä n g t die Biege
festigkeit auch von deren jew eiligem Anteil ab1. Mit Ausnahme der F aserk o h le , d eren Biegungsfestigkeit nicht g e p r ü ft w e rden kann, weil sie n u r in Streifen von wenigen M illim etern Dicke v orkom m t, sind an den verschiedenen K o hlena rten Biegungsversuche vorgenom m en w orden, w ovon einige Beispiele in der nachstehenden Übersicht a n g e f ü h r t sind.
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17,32 10,2 19,9 11,7
3 8,9 — 14,2
4 10,4 — —
5 8,6 — —
62 13,7 — —
7 6,4 — —
8 6,8 — —
93 8,5 8,5
104 21,5 21,8 9,3
11 12,4 19,4 10,3
12 — 20,1 9,6
135 — 8,1 8,1
14 — 16,4
M ittelw e rt 10,9 17,9 11,7
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1 M it sch w a c h en L ig n itsc h ic h te n . — 2 M it G la n zk o h len sc h ich te n . — 8 K le in e re r T eil M a ttk o h le , g r ö ß e r e r L ig n it. — 4 K le in e re r T eil M attkohle, g r ö ß e r e r G la n z k o h le .— 5 Je z u r H ä lfte L ig n it u n d G la n zk o h le.
Nach P a d o u r 2 e r h ä lt der Verbruch über einem ; 1 Abbau im Deckgebirge eine g lo ckenförm ige, para- boloidische F o rm (Abb. 1), entsprechend der Trom- peterschen Zone nach Spackeier, vorausgesetzt, daß die Deckschichten g e n ü g e n d mächtig sind, denn im ändern Falle e n ts te h e n P ingen und Tagebrüche, so -s ; daß bei d er R asenoberfläche der paraboloidische
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1 R z i h a : B o d e n se n k u n g e n in fo lg e B e rg b a u b e tr ie b e s , Ö . Z. B. H W es 1882, S. 27.
A b b . 1. Bildung g lo c k e n fö rm ig e r B ru c h k ö r p e r ü b e r a u s g e k o h l t e n A bbauen.
1 A p f e l b e c k : B e iträ g e z u r S y ste m a tik d e r K o h len , B . H . Jah rb . 1926.
Bd. 74, S. 28.
2 a. a .O . S. 382.
sein uni]
Jet dic,
teilen, t : f e H¡
14. D ezem b er 1929
G l ü c k a u f1723
Bruchkörper a b g e sch n itte n w ird und sich an dessen Stelle eine E in se n k u n g zeigt. In einer Reihe r e g e l mäßig a u sg e k o h lte r Abbaue treten n u r d ann ähnliche Bruchformen im H a n g e n d e n auf, w enn die S chutz
pfeiler genü g e n d stark sin d ; sch w ä ch t m an sie d a gegen mit Rücksicht au f ein gutes A usbringen, so geh t
ein V e r b r u c h in den ä n d e rn über, und das v e r b ro c h e n e G e b ir g e v e rh ä lt sich wie m ä c h tig a u f g e s c h ü tte te s Material, in dem jed e S p a n n u n g fehlt, so daß n u r d a s E i g e n g e w ic h t d e r M a s se als G e b ir g s d r u c k auf die U n te rla g e w irke n kann. Eine s c h a d lo se T e u f e gib t es w e g e n d e r g e r in g e n Ü b e r l a g e r u n g in d e r t e r tiä r e n F o rm a tio n von F alk en au nicht.
ErörteiHf^ntT’'*'
d e r G e b i r g s d r u c k e r s c h e i n u n g e n . Die in d en G r u b e n r ä u m e n au ftreten - Abb. 2. den D rü c k e k ann , m an n u r d o r t fest- Druckwirkung stellen, w o sie so g r o ß w e rd e n , d a ß sie eines an einer ¡n d e r Kohle o d e r in d e r Z i m m e r u n g Lettenschicht V e r ä n d e r u n g e n h e r v o r r u f e n . Solche a Kditen6" D m e k e r s c h e in u n g e n h a b e n verschiedene L-arnorc U rsa ch en und sollen an B eispielen er-
P ' klärt w e rd e n .
Befindet sich eine Strecke im u n te rn Flözteil, der, wie erwähnt, zahlreiche L etten stre ifen enth ält, so kann sich an einer Abschicht in n erh a lb d e r s p a n n u n g s losen Zone ein K o h le n k ö rp e r loslö se n und du rc h sein Eigengewicht auf die Z im m e ru n g d rüc ken (Abb. 2), oder eine Strecke befindet sich u n te r zwei sich k re u z e n den Verwerfern (Abb. 3), wobei d e r Keil zwischen diesen und der S treckenfirste au f die Z im m e ru n g drückt, weil er mit d e r ü b rigen K ohle keinen Z u
sammenhang hat.
In diesen beiden F ällen g e n ü g t es meist, die ü b liche Zimmerung zu v e r stä rk e n o d e r den lo sg elö sten Kohlenkörper zu e n tfe rn e n u n d den H o h lr a u m mit
Altholz auszufüllen; die schädlichen W i rk u n g e n sind damit behoben, weil n u r das E ig e n g e w ic h t eines l o s gelösten K ohlen k ö rp ers die Z im m e ru n g belaste t hat.
Befindet
sich eine Strecke in d e r N ähe des
Hangenden(Abb. 4), so kann, w enn nicht eine g e nügend große B e rg fe s te stehenble ibt, ein so g r o ß e r
Druckentstehen, d a ß A usbau in H o lz nicht m e h r zu widerstehen v erm a g . Je s c h m a le r die Strecke g e
triebenwird, d e sto g e r i n g e r b ra u c h t die B ergfeste
ausKohle zu sein u n d u m g e k e h r t. In vielen F ällen
genügtselbst d e r dich teste H o lz a u s b a u nicht, und
manmuß zur A u s m a u e r u n g aus Ziegel- o d e r B eto n
formsteineng re ifen , d en n eine d e r u n a n g e n e h m s te n
Eigenschaftendes H a n g e n d l e t t e n s ist, d a ß e r selbst
bei kleinen fre ig e le g te n F lächen in kurzer Zeit g ro ß e n D ruck erzeugt.
Auch im n o rd w e stb ö h m isch e n B raunkohlenbezirk v e rste h t m an u n te r prim ärem Druck den jen ig e n , d er durch das E ig enge w icht h erv o rg e ru fe n w ird o d e r dem G e birge selbst innew ohnt, en tsp re ch en d dem »latenten Arbeitsverm ögen« nach L a n g e c k e r 1, w ä h re n d man
\ v T '
Zone s/er/re/7 Ori/c/fes
Abb. 4. Druckwirkung auf eine Strecke in der Nähe des Hangenden.
als se k u n d ä re n Druck alle jene D ru c k ersc h ein u n gen bezeichnet, die durch G e b irg sb e w e g u n g e n im G e fo lg e des Abbaus a u s g e lö s t w erden. Die bisher a n g e fü h rte n Beispiele von D ruc k w irk u n g en fallen u n te r den prim äre n Druck im g e n a n n te n S inne; sie haben mit dem durch S chollenbew egung e ntstande nen Druck, dem Landdruck, nichts zu tun, denn dieser w ird n u r du rc h den Abbau a u s g e lö s t und ist som it als s e k u n d ä re r Druck aufzufassen. W ä h re n d den zuerst e r w ä h n te n D ruckerscheinungen n ur gerin g e örtliche B e d e u tu n g zukom m t, ist d er durch die G e b ir g s b e w e g u n g infolge des Abbaus e n tstan d e n e Landdruck von g ro ß e m Einfluß auf die W irtscha ftlic hkeit des Betriebes.
Da im B raunkohlenbezirk von F alkenau die Schichten n u r an den M u ld e n rä n d e rn etw as a u f g e richtet und gen e ig t sind, im übrigen aber nahezu s ö h lig liegen, k ann m an a n n e h m e n , daß das Einfallen auf die B ru chw irkungen keinen Einfluß a u s ü b t; es kann d a h e r bei den fo lg e n d e n B etrac h tu n g en u n b e rücksichtigt bleiben.
In Abb. 1 ist d e r g ü n s tig ste Zustand des en d g ü ltig verb ro ch e n en Alten M annes eines au sg e k o h lte n F lö z teiles d a rg e s te llt, wobei die Schutzpfeiler bis zur g r ö ß te n technischen M öglichkeit als g esc hw ächt g e d a c h t sind. In diesem Falle ist das H a n g e n d e über dem Alten M ann gänzlich z e rtrü m m e rt und ohne jeden Z u s a m m e n h a n g . In fo lg e d essen können sich G e birgs- s p a n n u n g e n nicht über die B ruchgrenze bei d er Linie A - B hin au s fo rtp fla n zen , wobei u n te r B ruchgrenze o d e r Bruchlinie die V erbindungslinie aller zu Bruch g e g a n g e n e n Abbaue v ersta n d en w ird, d. h. die G renze zwischen d er gänzlich z e rtrü m m e rte n und d er u n g e s tö rte n A b lag e ru n g , u n ter d e r A nnahm e, daß d er Verbruch s e n k re c h t e r fo lg t ist.
B efinden sich in diesem Flözteil Strecken o d e r so n st H o h lrä u m e , z. B. b egonnene A u sw eitungen fü r den n äc h ste n Abbau, so stehen diese n u r u n te r dem e r w ä h n te n p rim ä re n Druck, d e r praktisch g a r nicht zur G e l tu n g kom m t. Bei d er A n o rd n u n g der Abbaue in einer g erad en , u n u n te rb ro c h e n e n F ro n t w ird sich d ieser g ü n stig ste Z ustand kaum erreichen
1 L a n g e c k e r : G e b irg s d ru c k e r s c h e in u n g e n im K o h le n b e r g b a u , e r lä u te rt a n d e r G ru b e H a u sh a m in O b e rb a y e r n , B. H . J a h rb . 1928, S. 25 ; D ie N u tz b a r m a c h u n g d e s G e b irg s d ru c k e s fü r d ie K o h le n g e w in n u n g , G lü c k a u f 1928, S. 1409.
Abb. 3. Druckwirkung eines von Verwerfern begrenzten
keilförmigen Kohlenkörpers.
l a s s e n , d e n n e in v o l l s t ä n d i g e r V e r b r u c h im e n g e r n S i n n e b e d e u t e t d e n E i n t r i t t d e s G l e i c h g e w i c h t e s in d e n v e r b r o c h e n e n , n i e d e r g e g a n g e n e n E r d s c h i c h t e n , d a s sic h n u r a l l m ä h l i c h e i n s t e l l t . D ie A n o r d n u n g d e r A b b a u e w i r d b e s o n d e r s d a n n s c h w i e r i g e r , w e n n zu e i n e r g r o ß e n F ö r d e r u n g ein e n g b e g r e n z t e s G r u b e n f e l d g e h ö r t , w o m a n g e z w u n g e n ist, d ie A b b a u e n ä h e r a n e i n a n d e r z u r e i h e n , u m d ie L e i s t u n g s f ä h i g k e i t e n t s p r e c h e n d h o c h z u h a l t e n . Im ä n d e r n F a l l e ist die L ö s u n g n a t ü r l i c h r e c h t e i n fa c h .
D ie n i e d e r b r e c h e n d e n S c h i c h t e n e r l e i d e n eine A u f l o c k e r u n g , d ie sic h n a c h o b e n h in v e r g r ö ß e r t , d a die F a l l h ö h e i m m e r m eh'r a b n i m m t , bis s c h lie ß lic h d e r H o h l r a u m g a n z a u s g e f ü l l t w e r d e n k a n n . D ie E r m i t t l u n g d e s V e r m e h r u n g s - o d e r A u f l o c k e r u n g s k o e f f i z i e n t e n is t in E r m a n g e l u n g m e ß b a r e r U n t e r l a g e n s c h w i e r i g . N a c h d e n E r f a h r u n g e n b e im E i s e n b a h n b a u g i b t R z i h a > d i e s e n K o e f f i z i e n t e n f ü r S c h ie fe r, M e r g e l , L e t t e n m it a 0 ,0 5 a n ; j e d o c h ist d i e s e Z i f f e r f ü r d ie V e r h ä l t n i s s e b e im B r u c h b a u n ic h t a n w e n d b a r , d a j a ein T e i l d e r M a s s e n w i e d e r z u s a m m e n g e p r e ß t w i r d .
A u f d ie g e l o c k e r t e n M a s s e n k ö n n e n sich n u n z u n ä c h s t d ie u n v e r b r o c h e n e n h ö h e r n S c h ic h te n l a g e r n , d ie b is z u e i n e r g e w i s s e n G r e n z e e l a s t i s c h g e n u g s in d , u m sic h a u f d ie n a c h g i e b i g e n , g e l o c k e r t e n M a s s e n z u s e n k e n , o d e r d ie H o h l r ä u m e e i n e Z e i t l a n g fre i ü b e r k r a g e n , w o b e i sie sic h a b b i e g e n k ö n n e n . An d i e s e r S t e l l e sei a u f d i e . B e o b a c h t u n g e n K e g e l s 2 h i n g e w i e s e n , d e r in d e r s e l b e n g e o l o g i s c h e n F o r m a t i o n d ie D u r c h b i e g u n g v o n K o h l e n s c h i c h t e n b e o b a c h t e t h a t, w o b e i d ie h ö h e r e S c h i c h t d i e u n t e r e ü b e r k r a g t , so d a ß s ic h e in g e w ö l b e a r t i g e r H o h l r a u m b i l d e t u n d m it d e r w a c h s e n d e n f r e i t r a g e n d e n F l ä c h e d ie B i e g u n g s b e a n s p r u c h u n g s t e i g t .
In A b b . 5 h a b e ich v e r s u c h t , d e r a r t i g e V o r g ä n g e s c h e m a t i s c h w i e d e r z u g e b e n , u n d z w a r d e r Ü b e rsic h t u n d D e u t l i c h k e i t h a l b e r s t a r k ü b e r t r i e b e n . Ist d a s V e r b r e c h e n d e s H a n g e n d e n n o c h im G a n g e , so s a g t m a n ,
» d e r A l t e M a n n i s t n o c h u n r u h i g « . In d i e s e m F a l l e ist in e i n e m d a n e b e n b e f i n d l i c h e n A b b a u V o rs ic h t g e b o t e n , w e i l d u r c h d ie E r s c h ü t t e r u n g e n n a c h b r e c h e n d e r S c h i c h t e n K o h l e n f a l l g e f a h r b e s t e h t . Die n i e d e r b r e c h e n d e n M a s s e n k ö n n e n a l te , v e r b r o c h e n e T e i le w i e d e r a u f l o c k e r n u n d z u m N a c h r o l l e n o d e r N a c h s c h i e b e n in o f f e n e K a m m e r n v e r a n l a s s e n , so d a ß ä h n l i c h w i e b e i m A u s l a s s e n vo n G e t r e i d e a u s S p e i c h e r n a n d e n S e ite n , a l s o im v o r l i e g e n d e n F a l l e g e g e n d e n u n v e r r i t z t e n G e b i r g s s t o c k , g r o ß e D r ü c k e a u f t r e t e n k ö n n e n , d ie zu S p a n n u n g s a u s l ö s u n g e n z. B L in G e s t a l t v o n P f e i l e r s c h ü s s e n , p lö tz lic h au f -
t r e t e n d e n , s c h u ß ä h n l i c h e n E r s c h ü t t e r u n g e n , f ü h r e n , j e d o c h n u r s o l a n g e , w i e e i n e B e w e g u n g im A lten M a n n s t a t t f i n d e t . W e n n a u c h s o l c h e E r s c h e i n u n g e n v o n k u r z e r D a u e r s i n d u n d s e l t e n V o r k o m m e n , k ö n n e n sie d o c h D r u c k w i r k u n g e n in d e n u m l i e g e n d e n S t r e c k e n v e r u r s a c h e n . S e l b s t v e r s t ä n d l i c h h ä n g t ein v o l l s t ä n d i g e s V e r b r e c h e n a u c h u n m i t t e l b a r v o n der H ö h e d e r Ü b e r l a g e r u n g a b ; m i t d e m E n t s t e h e n von P i n g e n ist d i e s e r V o r g a n g b e e n d e t . Ü b e r s c h r e i t e t die D u r c h b i e g u n g d e r f e s t e n S c h i c h t e n d i e E l a s t i z i t ä t s g r e n z e , s o b r e c h e n s ie a b u n d v e r u r s a c h e n d a d u r c h T : E r s c h ü t t e r u n g e n , d i e s i c h e b e n f a l l s a l s P f e i l e r s c h ü s s e ä u ß e r n k ö n n e n , u n d d i e s i c h , i m m e r s c h w ä c h e r w e r d e n d , in d e n f e s t e n K o h l e n s t o c k f o r t p f l a n z e n , w o b e i in A b b a u e n o d e r in S t r e c k e n m e h r o d e r w e n ig e r g r o ß e r S c h a d e n a n d e r Z i m m e r u n g e n t s t e h t .
D ie sic h a b b i e g e n d e n S c h i c h t e n v e r h a l t e n sich w ie ein e i n s e i t i g e i n g e s p a n n t e r B a l k e n o d e r eine P l a t t e , d e r e n g r ö ß t e B e a n s p r u c h u n g in d ie Linie A -B in Abb. 5 f ä l l t . D ie d u r c h d a s A b b i e g e n e n t s t e h e n d e n S p a n n u n g e n w e r d e n ü b e r d i e L in ie A - B in d a s feste S c h i c h t e n g e f ü g e ü b e r t r a g e n u n d b r e i t e n s ic h ü b e r eine g r ö ß e r e F l ä c h e a u s . J e g r ö ß e r d i e ü b e r h ä n g e n d e freie F l ä c h e , d e s t o g r ö ß e r w i r d n a t ü r l i c h d e r d a d u r c h ü b er
t r a g e n e D r u c k . In ä h n l i c h e m S i n n e s a g t E c k a r d t 1, d a ß d i e j e n i g e n S c h i c h t e n a m m e i s t e n ü b e r d e n Abbati h i n a u s W i r k u n g e n a u s z u ü b e n v e r m ö g e n , d ie Z u g k r ä f t e n bei a u s g i e b i g e r D e h n u n g s m ö g l i c h k e i t bis zu e i n e m g e w i s s e n G r a d e g e w a c h s e n s i n d ; h in sichtlich d e r B i e g u n g s m ö g l i c h k e i t e n v o n T o n g e s t e i n e n sei auf d e n A u f s a t z v o n O b e r s t e - B r i n k 2 h i n g e w i e s e n .
I s t d ie F e s t i g k e i t d e r K o h l e g r o ß g e n u g , u m dem D r u c k z u w i d e r s t e h e n , s o t r e t e n in d e n in d i e s e m F lö z te il b e f i n d l i c h e n S t r e c k e n k e i n e m e r k l i c h e n D ru c k w i r k u n g e n a u f . ln v i e l e n F ä l l e n w i r d j e d o c h der D r u c k s o g r o ß , d a ß d i e o f f e n e n H o h l r ä u m e in der K o h l e n i c h t s t a n d h a l t e n ; B r ü c h e in d e r Z im m e r u n g , K o h l e n n a c h f a l l b is z u m g ä n z l i c h e n V e r b r e c h e n der se’
S t r e c k e n u n d v o r z e i t i g e s E i n g e h e n d e r A b b a u e sind d i e F o l g e . Is t j e d o c h d i e K o h l e u n v e r r i t z t , s o wider- a s t e h t sie d e r v e r m e h r t e n S p a n n u n g , d a i h r d e r Raum f e h l t , sic h a u s z u d e h n e n o d e r d e m D r u c k a u s z u w e i c h e n , a b e r e s t r e t e n K o h ä s i o n s ä n d e r u n g e n a u f . M a n hat b e o b a c h t e t , d a ß in e i n i g e n F ä l l e n d i e K o h l e in u n m i t t e l b a r e r N ä h e d e r B r u c h g r e n z e b e i m A l t e n Mann g ä n z l i c h z e r t r ü m m e r t w a r , o b w o h l k e i n e Vorbau- A: - s t r e c k e n v o r h a n d e n w a r e n . E i n h i e r a u f g e t r e t e n e r L a n d d r u c k h a t in d i e s e m F a l l e d a s G e f ü g e d e r Kohle v o l l e n d s z e r s t ö r t . D i e s e Z e r t r ü m m e r u n g d e s G e f ü g e s ..
k a n n u n t e r U m s t ä n d e n , d i e z. B. v o n d e r F e s ti g k e it . d e r K o h l e a b h ä n g e n , b i s w e i t u n t e r d e n e r s t e n Abbau- a b s c h n i t t h e r a b r e i c h e n , w o r a u f n o c h n ä h e r einge- . g a n g e n w i r d . Z e r m ü r b u n g o d e r Z e r t r ü m m e r u n g der K o h l e , a l s o K o h ä s i o n s m i n d e r u n g e n , s i n d a u c h von K e g e l 15 f e s t g e s t e l l t w o r d e n , d e r s ic h a l s e r s t e r mit d e n V e r h ä l t n i s s e n im n o r d w e s t b ö h m i s c h e n B r a u n k o h l e n g e b i e t b e f a ß t h a t .
W e n n d u r c h d i e s e n D r u c k D e c k e n r i s s e e n t s te h e n , so li e g t d ie U r s a c h e d a r i n , d a ß e n t w e d e r zu v ie le o d e r zu g r o ß e S t r e c k e n a u f g e f a h r e n w o r d e n s i n d , w o d u r c h sich eine u n g e n ü g e n d e U n t e r l a g e z u r A u f n a h m e der D r u c k s p a n n u n g e n e r g i b t . O h n e H o h l r ä u m e k ö n n en keine D e c k e n r i s s e e n t s t e h e n . B e f i n d e t s ic h e i n e S trecke
1 G lü c k a u f 1913, S. 353.
- O b e r s t e - B r i n k : D as W e s e n d e s B e w e g u n g s v o rg a n g e s bei Boden
senkungen infolge von E in w irk u n g e n d e s B e rg b a u s , G lü c k a u f 1929, S. 121. ’t t ^ .
3 K e g e l , G lückauf 1929, S. 505. “"gibt«
I.Zorte ZZone dZon^
‘/?=Druc/rrer/ei/ungs/inie
Abb. 5. Ü b e r tr a g u n g der Druckwirkungen auf das b e n a c h b a rte feste Schichtengefüge
14. Dezember 1929
G l ü c k a u f1725
in einem Flözteil, d e r u n te r diesem Druck g estanden hat, im Vortrieb, so ist die
G e w i n n u n g s a r b e i t z w a rleicht, e rfo rd ert aber s tärk e re Z im m erung, die oft erneuert w erden m uß. Die Linie A - B in Abb. 5 ist die Grenze, wo eine A bbiegung d er Schichten stattfinden kann und wo die S pan n u n g en in die feste Schichtenfolge ü b e r tr a g e n w erden, und zw ar
so,daß bei der Linie A - B die g rö ß te n S p an n u n g en herrschen, die nach dem P u n k t I hin allm ählich a b fa lle n ; hier ist eine merkliche D ru c k w irk u n g nicht m eh r v o r
handen. Die Linie I - I I I stellt die D ru c k v e rte ilu n g s linie dar. Die Länge zwischen I und II ist seh r v e r
schieden und h än g t von so vielen U m stä n d e n ab, daß man dafür keine bestim m te
Z a h lnennen kann. Sie gibt den D ruckw irkungsbereich wieder, d er sich nach den Beobachtungen im
F a l k e n a u e rLignitflöz u n ter Umständen auf weit m e h r als 50 m e r s tr e c k t1. Kom m t die Schichtenscholle durch irgendeinen U m s ta n d e n d gültig zur Ruhe, so kann d e r Druck tro tz einer d a u e r n den Abbiegung au fh ö ren . B ew e g u n g und D ruc k
wirkungen hängen innig zusam m en, mit ändern Worten, die sich als D ru c k w irk u n g e n ä u ß e rn d en sekundären S pannungen sind u n m itte lb a re F o l g e erscheinungen von g ro ß e n Schichten- o d e r S chollen
bewegungen. Es ist z. B. bekannt, daß stark e D ru c k wirkungen innerhalb des Bereiches d er D r u c k s p a n nungen in Vorbaustrecken nach einer l a n g e m Be
triebsunterbrechung v o lls tä n d ig a u f h ö rte n u n d erst dann wieder auftraten, w enn die A b b a u fro n t um eine oder zwei Abbaureihen v o rg e sc h ritte n war.
Den W irkungsbereich d er D r u c k s p a n n u n g e n kann man nach den äußern M erk m a le n in den Strecken in drei allmählich ineinander ü b e rg e h e n d e Zonen e in teilen. Erste Zone: Die Kappe w ird an den Stempel sichtbar angedrückt und in d e r Mitte g ek n ick t; die Stöße brechen aus und m üssen w ie d e r h o l t mit Schwarten verschalt w e rd en . A llm ählich b richt die Kappe. Zweite Z one: Brechen d e r Kappen und Stempel, Nachdrücken d e r K ohlenschichten in der Firste, stärkerer N achfall d e r F irst- und S toßkohle.
Dritte Zone: G änzlicher V erbruch d e r Strecke und Wiederverbrechen bei ern e u te m Ausbau. E r h a l t u n g s arbeiten sind in der d ritten Zone w egen des stetigen Druckes oft zwecklos. S e lbstverständlich treten nicht immer alle drei hier g e n a n n te n D ruckerschei- nungen gleichzeitig a u f ; zuw eilen w irken sie sich auch in allen drei Zonen m ild e r aus. U n te r U m stä n d e n kann der Druck n ur die W irk u n g e n d e r ersten und zweiten Zone verursachen.
Die bisher b esp ro c h e n e n U rsa ch en des L an d druckes gelten n u r u n t e r d e r A n n a h m e einer fast söhligen, u n gestörten A b la g e ru n g . T re te n V e r w e r f e r auf, so beeinflussen sie den W irk u n g s b e re ic h d er S p a n nungen ganz erheblich, wie zwei Beispiele (Abb. 6
A b b . 6. V e r s c h i e d e n e B e e i n f lu s s u n g
^e s J D ru c k w ir k u n g s b e re ic h e s d u r c h zwei V e r w e r f e r . ' Steinkohlengebirge als Z o n e n d e r S c h le c h te n b ild u n g g e k e n n zeichnet ( 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).
und 7) zeigen m ögen. Auf alle Fälle stellt j e d e r Ver
w e rfe r eine G re n ze d er S p a n n u n g s ü b e r tr a g u n g dar, und im Sinne Kegels können B i e g u n g s b e a n sp ru c h u n gen nicht über tektonische T re n n s p a lte n f o r tg e p fla n z t
Abb. 7. A b s c h w ä c h u n g d e r D ru c k w irk u n g d u rc h einen von de r A b b a u f r o n t a b g e n e i g te n V erw erfe r.
w erden. B efindet sich eine solche innerhalb des W irk u n g sb e reich e s einer G e b irg ssp a n n u n g , so reichen deren W irk u n g e n n ur bis zum Verwerfer, w enn dieser
„ g eg e n die A bba u fro n t zu g en e ig t ist. Befindet sich noch ein V e rw erfer au ß e rh alb des W irk u n g sb e reich e s (V2 in Abb. 6), so kann er den W irk u n g sb e reich d er S p an n u n g en bis über die n orm ale G renze hinaus v e rlä n g e rn ( I " - I I ) . In diesem Falle w irk t das E ig enge w icht der d a rü b e rla g e rn d e n Schichten mit, die beim V erw erfer den Z u sa m m e n h a n g mit dem übrigen G e birge v e r
lieren. In Abb. 7 ist d er V erw erfer Vj eingezeichnet, d e r von d e r F r o n t a b ge neigt verläuft und d a h e r den W irk u n g sb e reich nicht abgrenzt, sondern die W irk u n g n u r a bsc hw ächt ( I'— II). Ein dem Abbau zugeneigter V e rw erfer a u ß e rh a lb des W irkungsbe reiche s (V2) ist ohne Einfluß auf die D ruckerscheinungen.
D er Abbau d er zweiten Flözscheibe beginnt g e w öh n lich e r s t nach lä n g e re r Zeit, frü h ste n s ein Ja h r nach dem Abbau d er ersten, m eistens aber noch später.
Von g r o ß e r B edeutung ist dabei, daß d er d a r ü b e r la g ern d e Alte M ann zur Ruhe g ekom m en ist.
Die E r f a h r u n g lehrt, daß auch die Abbaue in der zweiten Flözscheibe ohne nenn e n sw erte Schwierig
keiten a u s g e k o h lt w e rd en können, w enn nicht aus
A
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T /ßat/soM e.
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Abb. 8. A b n e h m e n d e Z e r t r ü m m e r u n g d e r Kohle in n e rh a lb d e r G re n zlin ien d j —d n.
irg en d e in em G r u n d e in der ersten zu g ro ß e S chutz
pfe ile r z u rü ck g elasse n w o rd e n sind, die den d a r ü b e r la g e rn d e n D ruck nach d er Tiefe ü b ertrag en . Die hiesigen E r f a h r u n g e n stim m en som it v o lls tä n d ig mit den A n sc h a u u n g e n Kegels überein, auf dessen A r
beiten n o ch m als hingew iesen sei1.
Flözteile, die einmal dem Landdruck au sgesetzt gew esen sind, verlieren ihre B ieg u n g sfestig k eit durch V e rm in d e ru n g d er F estig k eit ihres G e fü g e s ( K o h ä sio n ), u n d zw ar in dem gleichen V e rhältnis mit d e r G r ö ß e des D ruckes. Je g r ö ß e r dieser ist, in
1 s. A n m . a u f S. 1721 u n d 1724.
1726 G l ü c k a u f Nr . 50
desto tiefern F lözlagen macht er sich bemerkbar. Aus diesem G ru n d e ist es erklärlich, daß der Abbau der zweiten Scheibe in vielen Fällen dort, wo einmal ein Landdruck au fg etreten ist, Schwierigkeiten bereitet, besonders beim K amm erbruchbau, da schon während d er A usw eitung die Decke nachbricht, die H a n g en d kohlen nachrollen und jeden H ohlraum ausfüllen, wobei sich die Zim m erungsarbeiten sehr schwierig gestalten, ln Abb. 8 wird versucht, diese Erscheinung mit Hilfe von D ruckverteilungslinien zu veranschau
lichen.
Zur E rk lä ru n g dieser im Betriebe beobachteten Z erm ü rb u n g der Kohle durch das Auftreten von zu- sä'zlichen Drücken infolge dynam ischer Kräftebildung bei jed er E rd b e w eg u n g sind Druckversuche durch
g e f ü h rt worden, deren Ergebnisse die nachstehende Z usam m enstellung verzeichnet. In möglichster An
p a ssu n g an die V erhältnisse in d er N a tu r wurden die P robestücke g en a u nach einer S tahlform ge
schnitten, in diese ein g e p a ß t und d a n n jedes Probe
stück einem än d e rn Druck ausgesetzt. Die Kohle konnte beim Andrücken nach keiner Seite hin aus- weichen o d e r sich an den nicht g e d rü ck ten Flächen ausdehnen. Zur F estste llu n g , bei w elchem Druck die Kohle eine K o h ä sio n sm in d e ru n g e rfu h r, w urde so ver
fahren, daß man mit dem höchsten Druck begann und mit dem g e r in g ste n abschloß. D er Druck wirkte natürlich auch hier senkrecht auf die Schichten. Eine ganz g eringe A bw eichung d e r P ro b estü ck e von der Form ließ sich nicht verm eiden, jedoch sollten die Versuche nur V ergleichszahlen liefern. Die Probe
stücke w urden aus zwei verschiedenen Scheiben des Flözes entnom m en und in g ru b e n feu c h te m Zustand geprüft.
V e r s u c h s e r g e b n i s s e .
Kohle aus d e r 1. Bausohle ( 0 —8 m vom Hangenden)V er
such
B elastu ng
k g /c m 2 E rläute rung
200
170
140
80
Bei 50 a t Beginn des Knisterns, bei 120 at Beginn des W asseraustritts. In der Mitte des P robe stücke s zeigen sich einige h as e ln u ß g r o ß e Stücke scheinbar' mit frü h e re r F estig k eit; alles andere ist völlig zerstört.
Bei 30 at Beginn des Knisterns, bei 60 at au s g esp ro ch e n knallartiges Geräusch, bei 120 at tritt tropfenw eise W asser a us; die Z e r s tö r u n g des Würfels ist vollständig, in den Glanzkohlenstreifen (Vitrit) jedoch w en ig e r als in der M att
kohle (Durit).
Bei 40 at beg in n t das Probestück schwach zu knistern; bei 70 at wird das Knistern deutlicher, bei 140 at fließt W a sse r tropfenw eise ab. Bis auf einige h as e ln u ß g ro ß e Stücke ist das P ro b e stück gänzlich zerstört.
D as P ro b e stü c k ist stark zerklüftet;
die scheinbar erhaltenen Einzelstücke zerfallen beim Reiben mit dem Finger in je d er Richtung.
Kohle aus d e r 2. B ausohle ( 8 - 1 6 m u n te r dem H angenden) V e r
such
B elastung k g /c m 2
240
40 Z e r k lü ftu n g parallel mit den Schichten.
N ur einige T eilstü cke behalten schein
bar ihre u rsprüngliche Festigkeit.
E r l ä u t e r u n g
D e r Druck s te ig t o h n e h ö r b a r e Geräusche s tä n d ig an. W a s s e r a u s t r i t t n u r so, daß sich die F o r m w ä n d e feuc ht anfühlen. Das P ro b e s tü c k b e h ä lt seine G e s t a lt nach dem H e r a u s n e h m e n a u s d e r Stahlform, zerfällt a b e r s o f o rt beim A n g re ife n in Staub und kleine S tücke von h ö c h s te n s 10 mm Größe.
130
60
40
30
Der D r u c k a n s t ie g ist norm al, das P robe
stück z e rk lü fte t beim leichten Anfassen nach d e r H e r a u s n a h m e aus der Preß
f o rm ; e t w a 10% d e s V o lu m e n s behalten je d o c h sc h e in b a r die alte Festigkeit.
Kein F e u c h t ig k e i ts a u s tri tt. Die Kohle z e rk lü fte t beim leichten Anfassen, etwa 2 5 % d e s V o lu m e n s w e is e n a b e r schein
b a r die u r s p rü n g l ic h e F e s ti g k e it auf, d.h.
die zerfa lle nen Einzelstücke sind bereits g r ö ß e r .
D as P r o b e s t ü c k z e ig t keine zur Druck
ric h t u n g parallelen Risse m e hr wie die drei e r ste n P ro b e n , je d o c h lä ß t sich die Kohle sc h a le n w e ise nach den Schichten a b h e b e n ; die K ohäsion d e r Schichten u n t e r e i n a n d e r h a t hier au f g e h ö rt.
Die zum Vergleich an denselben Kohlen durch
g eführten üblichen Druckproben ergaben eine Druck
festigkeit der Kohle aus der ersten Bausohle von 30, 38, 32, 40, 36 k g /cm 2 und aus der zweiten Bausohle von 36, 48, 48, 32, 48 k g/cm 2; daraus ersieht man die g rö ß e re W iderstandsfähigkeit der Kohle gegen Druck in tiefern Lagen. Bemerkenswert ist, daß sich die Kohle eines allseits geschlossenen Stückes schon bei einem Druck von u n g e fä h r 40 kg/cm2 nach den Schichten trennen läßt, was beweist, daß die ver
schiedenen K ohlenarten untereinander eine geringere
Kohäsion besitzen. S ö
Die gew öhnlichen Druckproben von Kohlen d h in nicht allseits eingespanntem Zustand, können wenig Anspruch auf G enauigkeit erheben, weil viele Probe
stücke schon bei ganz g erin g e r Belastung Sprünge und A bsplitterungen gezeigt haben. Zusätzliche Drücke in dem Ausm aß, wie sie bei den Druckproben verwendet
Das P r o b e s tü c k h a t keinerlei Risse, seine D r u c k fe s ti g k e it ist a b e r sc hätzungsw eis e auf die H ä lf te g esunken.
w orden sind, k önnen ab e r bei der geschilderten Art von G e b ir g s b e w e g u n g , w o b e i es sich um große E rd m a s s e n und Schollen handelt, im m erhin
V o r kom m en.
- - V.xVkan Anämie, ' S w i t
Abb.
9. Übliche Anordnung der Abbaue.
14. D ezem ber 1929
G l ü c k a u f1727
Bisher ist es üblich, die Abbaue in den von der Bergbehörde z u g e la ssen en M indestabständen, t u n lichst in einer gerad en , u n u n te rb ro c h e n e n Linie s tu fe n weise anzuordnen. Die E rsc h e in u n g des L anddruckes wird als unbequeme, ab e r unverm eidliche T atsac h e hingenommen. In folge dieser A n o rd n u n g (Abb. 91) eilt die Drucklinie, d. i. die V erbindungslinie aller gleichmäßigen D rücke lä n g s d er A bbaufront, u n ter der Annahme, daß es ü b e r h a u p t zum Landdruck kommt, den Abbauen vor. Zwischen d er Bruchlinie und der Drucklinie befindet sich ein z u s a m m e n hängender Streifen u n t e r S p annung, da p arallel mit der Drucklinie eine S chichtenplatte den Alten M ann überragen und durch die bereits b es prochene Ab
biegung Drücke erzeugen kann. Je g r ö ß e r eine solche freitragende Fläche ist, desto g r ö ß e r e D ru c k ersc h ei
nungen müssen au ftreten , und je k ü rz er die Zeit des Abbaufortschrittes im V ergleich zur Zeit des Zubruch
gehens des a u sg e k o h lte n Teiles ist, desto deutlicher und öfter treten D ru c k w irk u n g en auf.
Zur E rh ö h u n g d e r L eistu n g sfäh ig k e it ist man häufig bestrebt, im R ahm en d er b ergbehördlichen Vorschriften m ög lic h st viele Abbaue in einer geraden Front unterzubringen, w o d u rc h auch d er Betrieb ü b e r
sichtlicher w ird ; die bisher üblichen M a ß n a h m e n zur Vermeidung von D rücken und P feilersc h ü ssen g e nügen nicht, um den lästigen L anddruck bis zu einem gewissen G rade unschädlich zu machen. W e n n es aber gelingt, die A b b a u fro n t d e r a r t zu u n terb rech e n , daß entweder keine o d e r nur g e rin g e f r e itr a g e n d e o d e r überhängende Schichtflächen e n ts te h e n u n d so m it eine zusammenhängende D rucklinie nicht a u ftreten kann, unter Einhaltung d er alten R egeln (g u te s Auskohlen, Schwächung d er Schutzpfeiler bis zum äuße rsten, lange Abstände zw ischen den im Betrieb befindlichen Abbauen), wenn es f e r n e r g elin g t, die Zeit des A bbau
fortschrittes so zu v e r lä n g e rn , daß sie d er Zeit des vollständigen V erbruches m in d esten s g leichkom m t, so kann die lästige D r u c k w irk u n g bis zur praktischen Bedeutungslosigkeit v e r m in d e rt w e rd en . Als Beispiel hierfür sei in Abb. 10 die A n o r d n u n g d e r Abbaue wiedergegeben, wie sie nach den d a r g e le g te n Über
legungen schon v o r einigen J a h re n in einem Revier der Grube G e o rg in Lanz v ersuchsw eise e in g e f ü h rt
worden ist. '
Der durch die g ru p p e n w e is e v o rg e n o m m e n e Zu
sammenziehung je zw eier Abbaue erreichte g rö ß e re Abstand der B etriebspunkte bew irkt, d aß zw ischen den Gruppen schon eine gew isse B e ru h ig u n g des
3= in B efried ¿ef/'nM 'che ffa m m ern ^
Abb. 10. G r ö ß e r e r A b s ta n d d e r B e tr ie b s p u n k te zur V e r m e i d u n g d e r D ru c k w ir k u n g e n .
Gebirges eintreten k a n n ; die beiden Abbaue einer Gruppe folgen e in a n d e r ö rtlich u n d zeitlich so nahe, daß ihre S e n k u n g sw irk u n g e n g e m e in s a m v o r sich gehen und den A bba u b etrieb d e r w e itab liegenden
1 Dem -F ührer d u r c h d a s n o rd w e s tb ö h m is c h e B r a u n k o h le n re v ie r e n t
nommen.
än d e rn G r u p p e n nicht stören. Da die fr e itra g e n d e Fläche einer A bbaugruppe, falls sie ü b e r h a u p t e n t steht, w egen F e h le n s einer unm ittelb a ren V erbindung nicht m it d e r d er nächsten A bb a u g ru p p e Zusam m en
w irken kann, ist sie. viel zu klein, um u n a n g e n e h m e D ruc k w irk u n g en hervorzurufen.
Bei B rem sbergen und Seilbahnendstellen, b e s o n d ers w enn diese zur A ufsc hlie ßung v e rw o rfe n e r Flözteile au ß e rh a lb d er Bausohlen errichtet w e rden m üssen, leitet man den Abbau g ern zw eiflügelig ein, um die Leistungsfähigkeit d er F ö rd erein rich tu n g en auszunutzen und aus dem unbequem en Flözteil die Kohle rasch abzubauen. Abb. 11 veranschaulicht die V erhältnisse beim H e ran rü c k en d er beiden A bbau
flügel g egen den B rem sb erg k o p f o d e r gegen das Seil
bahnende. Auf beiden Seiten können D ruc kersc heinun
gen auftreten. W e nn sich die D ruckverteilungslinien
Abb. 11. V e r g r ö ß e r u n g d e r D ru c k w irk u n g e n d u rc h K re u z u n g der D ru c k v erte ilu n g slin ien
bei A n n ä h e r u n g zw e ie r Abbaue.
kreuzen, w ird man an dieser Stelle durch S u m m ieru n g d e r beiden T eilkräfte v e rg rö ß e rte D ruckw irkungen beobachten, die sich vorzeitig zu den Erscheinungen d e r 2. u n d 3. Zone steigern. Dasselbe gilt natürlich auch f ü r alle jene S o n d erfälle von Abbauen, die man aus irg en d w elch en G rü n d e n g eg e n e in a n d e r fü h rt. Ein zw eiflügeliges A uffahre n und Abbauen w ird sich beim F o rts c h re ite n des Abbaus durch frühzeitiges u n v e r m eidliches A u ftreten von D ruck als schädlich e r weisen.
Das, w a s m an beim B rau n kohlentiefbau mit m ä c h tigen F lö z en verm eiden sollte, w ird in den Stein
ko h len flö z en des R uhrbezirks nach dem Bericht von H a a c k 1 au sgenutzt, indem m an g rundsä tz lic h zw ei
flü g elig en Abbau treib t u n d die F ro n te n von Streb zu Streb au f eine leicht nach innen g eb o g e n e Linie stellt. Im gleichen Sinne s a g t S p a c k e i e r 2, der ebenfalls die W i r k u n g d y n am isch e r K räfte auf die Kohle beha n d elt, daß diese den ganzen S p a n n u n g s z u stan d des G e b irg es erheblich beeinflussen, indem sie Zonen verm in d e rten und solche erh ö h te n D ruckes erzeugen.
N u t z a n w e n d u n g e n .
Aus dem G e sa g te n lassen sich leicht N u tz a n w e n d u n g e n ableiten. Schon bei d er A u ff a h ru n g ist d a r a u f zu achten, d aß n u r die zu bauende Scheibe m it Strecken a u fg e sc h lo sse n wird. Alle Strecken in den tie fe r
liegenden Scheiben sind so lan g e zu verm eiden, bis die h ä n g e n d e re Scheibe a b g e b au t und das G e birge zur Ruhe g e k o m m e n ist. Die A n o rd n u n g d er Abbaue ist e be nfalls w ichtig und f ü h r t zu g ü n stig en E rgebnissen, w e nn sie in einer sp ru n g w e ise abgesetzten, nicht in ein er Linie z u s a m m e n h ä n g e n d e n F r o n t re c h t weit e n tfe rn t v o n e in a n d e r a n g e le g t w e rden, wobei die in
1 H a a c k : D ie B e h e rrs c h u n g d e s G e b ir g s d ru c k e s , G lü c k a u f 1928, S . 873.
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. 711.
1728
G l ü c k a u fNr. 50 Abb. 10 angedeutete G ruppe n b ild u n g aus zwei Ab
bauen nicht von Nachteil ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß sich keine großen freitragenden Flächen im H angenden bilden können. Viele Abbaue in einer gebogenen F ro n t sowie zweiflügelige Abbaue sind tunlichst zu vermeiden. Der Abbaufortschritt ist in Einklang mit dem Vorrücken der gesamten Bruch
grenze zu bringen. Ein Voreilen des Abbaus kann g ro ß e überhängende Flächen erzeugen, da zum gänz
lichen Verbrechen der Hangendschichten doch eine gewisse Zeit notw endig ist. F erner kommt mit Rück
sicht auf die eingangs erw ähnten petrographischen Eigenschaften des H angenden der Form und der G rö ß e der Abbaue selbst eine erhebliche Bedeutung zu. Die bergbehördlichen Vorschriften schränken die Abmessungen Höhe und G rundfläche — ein; je doch ist fü r das vollständige und rasche Niedergehen eines ausgekohlten Abbaus ein gro ß e r Abbau vorzu- ziefien; die Schutzpfeiler muß man bis zum äußersten schwächen und möglichst eine quadratische oder runde Form der G rundfläche wählen, weil be
kanntlich hierbei nach den mechanischen Gesetzen viel eher der Abbau zu Bruch gehen muß als bei rechteckiger o der länglicher Form der Grundfläche.
Ein unverzügliches und vollständiges Verbrechen ist natürlich beim Kammerbruchbau nicht zy erzielen, und andere Abbauverfahren sind daher vorteilhafter, sofern sie die W irtschaftlichkeit zuläßt, denn der Etagenbau ohne H interlassung der Schutzpfeiler ist wegen der geringen Leistung und des großen Holz
verbrauches sehr kostspielig.
Die Verm eidung der Druckwirkungen ist schon deswegen von g ro ß e r Wichtigkeit, weil im ändern Falle maschinenmäßige G e w innung und Verladung in den Kammerbruchbauen nicht durchführbar sind.
Über kurz od er l a n g w ird sich die Mechanisierung im B raunkohlentiefbau doch durchsetzen, und dafür ist die erste V o rbe dingung, daß d er Betrieb nicht durch den Landdruck g e f ä h r d e t w ird, denn vielfach ist die E in fü h ru n g von M aschinen an d er drohenden B ruchgefahr gescheitert. Schon aus diesem Grunde wird man den G e b irg s d ru c k e rsc h e in u n g e n in den mächtigen Flözen des n o rd w e stb ö h m isch e n Braun
kohlenbezirks g rö ß e re A u fm e rk sam k eit schenken müssen, wozu die v o rste h e n d e n B etrachtungen an
regen sollen.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
Nach kurzer B esp re ch u n g d e r geologischen Ver
hältnisse des Lignitflözes d e r F a lk e n a u e r Kohlen
mulde w erden auf G r u n d von Beispielen die ver
schiedenen Ä ußerungen des G e b irg sd ru ck es be
sprochen, wobei der durch den Abbau ausgelöste sekundäre Druck in Z u s a m m e n h a n g m it d er Gebirgs
bew egung geb rach t w ird, denn d o rt, wo diese zur Ruhe gekom m en, also ein G leichgew ichtszustand ein
getreten ist, h ö rt auch d er lästige Druck auf und u m g e k e h rt; som it b e r u h t d er sek u n d ä re Druck auf dynam ischen V o rg ä n g en innerhalb niedergehender Gebirgsschichten, w ä h re n d je d e r durch das Eigen
gewicht der Schollen und Schichten erzeugte Druck zu den prim ären D ru c kw irkungen zu rechnen ist. An Hand der bisherigen A nsch a u u n g en w e rd en die Ge
birgsdruckerscheinungen im F a lk e n a u e r Bezirk er
örtert. Da im G e g en satz zum Abbau schw acher Flöze im mächtigen B raunkohlenflöz von F alkenau jeder sekundäre Druck schädlich w irk t und zu vermeiden ist, w erden auf G ru n d m e h r j ä h r i g e r Erfahrungen einige V o rb e u g u n g sm a ß n a h m e n b esprochen, die den Landdruck hintan h alten sollen.
Die Druckschwelung.
Von Dr.-Ing. eh. A. T h a u , Berlin-G runew ald.
ln meiner vorangegangenen Arbeit1 ist bereits d a ra u f hingewiesen worden, daß weniger technische als wirtschaftliche Schwierigkeiten das Fortschreiten der Steinkohlenschweiverfahren gehemm t haben.
Trotz der überaus großen Anzahl der im Laufe weniger Jahre entworfenen verschiedenen Verfahren sind die technischen Verbesserungen auf diesem Gebiete noch nicht so weit gediehen, daß sich auch fü r die wirtschaftliche F rage der Steinkohlen
schwelerei eine zufriedenstellende Lösung gefunden hätte. Damit sich diese Verhältnisse klar übersehen lassen, müssen die grundlegenden Entwicklungslinien der Steinkohlenschwelerei kurz darg eleg t werden.
E n t w i c k l u n g s b e s t r e b u n g e n .
Sieht man von Gelegenheitserfindungen auf diesem Gebiete ab, die hier übergangen werden können, weil sie sich doch nicht durchzusetzen ver
m ögen, so erkennt man deutlich die den Schweiofen
entw ürfen zugrunde liegenden Bestrebungen, nämlich:
1. einen m öglichst hohen Durchsatz je Ofeneinheit 2. einen festen, stückigen Schwelkoks und 3. eine hohe Ausbeute an Urteer mit niedrigem Staubgehalt zu erzielen. Als P a r k e r in England die Steinkohlen
s chw e lung ins Leben rief, dachte man
zu n äch stnur
1 G lü c k a u f 1929, S . 1441.
an die E rz e u g u n g eines stückigen, rauchlos brennen
den Schwelkokses und b etra chtete T eer, Leichtöl und G as durc h au s als N ebenerzeugnisse. Dieser zweifel
los richtige S ta n d p u n k t w u rd e erst verlassen, als die englische R egierung die Benzineinfuhr mit einem hart em pfundenen Zoll b e le g te 1, und nun g lau b te man, in d er A usbreitung d er Steinkohlenschw elerei einen Weg g efunden zu haben, um sich w en ig sten s zu einem g roße n Teil von der E in fu h r leicht siedender Betriebs
stoffe u n a b h ä n g ig zu machen.
•W ä h re n d die ersten au f die E rzeugung eines rauchlosen B rennstoffes zugeschnittenen Schweiöfen in kleine Einheiten u n te rte ilt w aren und sich stark an den G a sw erk sb e trie b anleh n te n , begann man jetzt, die K oksbeschaffenheit z u g u n sten g r ö ß e r e r Durch
satzleistungen, ste tig e r Betriebsweise und g u te r Öl
ausbeute zu v ernachlässigen. Ehe diese rückschritt
liche A nscha uung a b g e w irtsc h a f te t hatte, brach der W e ltk rie g mit seinem ins U ngem essene gestiegenen Ö lbedarf aus, so daß m an es sich leisten konnte, auf G ru n d der a u ß e r allem V erhältnis zu den festen B rennstoffen gestieg e n en Ölpreise die Beschaffenheit des S chwelkokses g an z a u ß e r acht zu lassen. Gleich
zeitig w a r auch die B ren n s ta u b fe u e ru n g zu einer
1 G lü c k a u f 1914, S. 834.
«nd i*
14. D ezem ber 1929 G l ü c k a u f
1729gewissen V o llkom m e nheit entwickelt w o rd e n und hatte bereitwillig E i n g a n g g e fu n d en , um so m ehr, als man eine Zeittang g la u b te , darin je d e n sonst un- verwertbaren B ren n stau b auf einfachste W eise v e r
feuern zu können, b eso n d e rs den fü r alle ändern Zwecke ungeeigneten Schwelkoks.
Diese den Krieg ü b e rd a u e rn d e E n tw ick lu n g war noch nicht zum Abschluß g elan g t, als m an in D e u tsc h land unter dem D ruck d er infolge d er u n g ü n stig e n Währungsverhältnisse noch in der N achkriegszeit anhaltenden Ö lnot die S te in k o h le n s c h w e lu n g ein
führte, die sich eben in e rste r Linie au f die Öl
gewinnung aus d e r Kohle eing este llt hatte. Die mit der W ied e rh erste llu n g n o rm a le r G e ld v e rh ältn isse folgenden Rückschläge, die nicht n u r die deutsche, sondern auch die am erikanische Steinkohlenschwel- industrie zum E rliegen zu b ringen d ro h te n , sind hin
länglich bekannt und b edürfen d a h e r keiner weitern Darlegung.
Mit der w ied e rk eh ren d en B esonnenheit, zunächst gekennzeichnet d u rc h eine ab w a rte n d e H a ltu n g , setzte ein neuer E n tw icklungsabsc hnitt ein, d e r au f G ru n d der bis dahin g e w o n n en en E r f a h r u n g e n v or allem mit dem Irrtum au fräu m te, d aß m an die S ch w e lk o k s
beschaffenheit mit Rücksicht au f eine h ö h e r e U rteer- und Leichtölausbeute v e rn a c h lä ssig e n könne. Man erkannte, daß eine W irtsc h a ftlic h k e it des S chw ei
betriebes nur d ann zu erreichen w a r, w enn ein stückiger Schwelkoks anfiel, d er sich im W e ttb e w e rb mit ändern B rennstoffen von gleichem H e iz w e rt a b setzen ließ, und zw ar zu einem P reise, d e r die Kosten für die A usgangskohle deckte. U n te r diesen G e sic h ts punkten mußte man die ganz e S teinkohlenschw elerei auf eine andere G r u n d la g e stellen, um ü b e r h a u p t ihre Daseinsberechtigung zu bew eisen, u n d so schied man gute, anderweitig lo h n e n d absetzbare B ren n sto ffe als Schweirohstoff von v o rn h e re in aus u n d zo g d a f ü r n ur noch Kohlensorten in Betracht, die sich bei ihren besondern Eigenschaften w irtsch a ftlic h s o n s t nicht verwerten ließen o d e r bei einer V e re d lu n g d u rc h die Schwelung einen h ö h e r n G e w in n ab w arfe n . Diese für die Schweiindustrie g ru n d l e g e n d e n W ir t s c h a f t s bedingungen sind a llm ä h lic h überall d u r c h g e d ru n g e n und bedürfen hier keiner w e ite rn E r ö r te r u n g . Sie lassen sich dahin zu sa m m e n fassen , daß die S tein
kohlenschwelerei n u r als ein B r e n n s t o f f v e r e d lu n g s verfahren w irtschaftlich b esteh e n kann, das billige Kohle in einen festen, ra u c h lo se n , s tückigen B re n n stoff zu einem P reis ü b e r fü h rt, d e r m in d e ste n s den Kohlenkosten en tsp rich t. Dazu m uß d e r B itu m en gehalt der Kohle so hoch sein, d a ß d e r E rlö s aus der Ausbeute an U rte e r u n d Leichtöl die B etriebskosten des Verfahrens einschließlich des K a p itald ien stes deckt und darüber hinaus einen a n n e h m b a re n G e w in n a b wirft, wobei die S c h w e lg a s v e rw e rtu n g , je nach den örtlichen Bedingungen, eb e n falls von w e itre ich en d e r Bedeutung sein kann.
B r i k e t t s c h w e l u n g .
Mit
dieserw irtsc h a ftlic h e n E rk e n n tn is w u rd e der
Schweiofenbauerv o r neue A u fga ben g estellt. Man wußte, daß schlecht backende K ohlen bei nied rig e r
Entgasungstem peraturn u r d a n n in einen dichten Schwelkoks ü b e r g e f ü h r t w e rd e n k ö nnen, w e n n man
einen künstlichenD ruck au f die in p lastischem Z u
stande befindlicheK ohle ansü b t. Es fe h lte nicht an Vorschlägen, u n d im P a te n ts c h rif ttu m w u rd e eine
Reihe s o lch er V erfahren behandelt, die jed o ch s ä m t lich d er p raktischen D u rc h fü h rb a rk e it erm angelten.
Inzwischen hatte man, um zu dem g e n a n n te n Ziele zu kom m en, verschiedene ande re W e g e e in g esc h la g en , auf denen nicht o d e r schlecht backende Kohlen durch Schw elung in einen stückigen S chw el
koks ü b e r g e fü h rt w e rden sollten. Einer dav o n w ar, daß m an das S chw eiverfahren durch eine v o r h e r g e h e n d e o d e r anschließende B rikettierung des B re n n sto ffe s ergänzte. So verarbeitet die M idland Coal P ro d u c ts L td .1 die Kohle mit Pechzusatz auf E ip re ß linge, die im Schachtofen bei S pü lg a sw ärm e ü b er- t r a g u n g g es c h w elt w erden, w ä h re n d Sutcliffe und Evans-' das gleiche Verfahren ohne Zusatz eines B indem ittels anw enden. Auf der inzwischen n ie d e r
g erisse nen am erikanischen C a rb o c o a l-A n la g e 3 pre ßte m an den S chw elkoks mit P echzusatz in E iform linge und e n tg a s te diese dann in S chrägkam m eröfen. Auf d ieselbe W eise a r b e ite t das V e rfa h r e n von P i e t e r s 4.
Schließlich besteht bei allen S chw eiverfahren, die einen nicht g e n ü g e n d stückigen Koks erzeugen, die M öglichkeit, den Schwelkoks u n te r Zusatz eines g eeig n e ten Bindemittels in P reß lin g e zu überführen, die sich d a n n als H a u sb r a n d o d e r auch f ü r industrielle Zwecke absetzen lassen. W e rd e n diese P reß lin g e mit dem n äc hstliege nden und zugä nglic hste n Bindemittel, dem T ee rpec h, erzeugt, so kann m an den B rennstoff nicht m e h r als rauchfrei bre n n en d ansprechen, und v erw en d et m an eingedickte Z e llstofflauge fü r diesen Zweck, so b ed ü rfen die P re ß lin g e einer H ä r t u n g durch therm ische N ach b eh a n d lu n g , dam it sie sich auch bei u n g ü n s tig e r W i tte ru n g v erfrac hten lassen, w as a ll e r dings ihren P reis s ta rk erh ö h t.
Alle diese M a ß n a h m e n e r fo rd e r n als E rg ä n z u n g der Schwelerei m ehr o d e r w e n ig e r um fan g reich e und k ostspielige A nlagen, die du rc h ihre Betriebs- und In sta n d h a ltu n g s k o s te n sowie den erh ö h te n K a p ital
d ienst die W irtsch a ftlic h k eit des g anzen Betriebes so s eh r b ee inträchtigen, daß eine W e ite ren tw ick lu n g auf diesem W e g e nicht zu erw a rte n ist, um so w eniger, als d e r V e ra rb e itu n g s v o r g a n g d er Kohle dabei nicht m e h r in einem u n u n te rb ro c h e n e n Zuge erfolgt, so n d e rn in E inzelabschnitte zerfällt, die d u rc h die no tw e n d ig e Z w ischenschaltung von Speicher- und F ö rd e r e in ric h tu n g e n den Betrieb erheblich verwickeln und verteuern.
S c h w e l u n g u n t e r D r u c k .
Im Hinblick auf diese U m stän d e m u ß ten sich die B e strebunge n auf die E n tw ick lu n g eines V erfahrens richten, bei dem die Kohle in d er Ruhe und u n te r D ruck bei stetig er Betriebsweise gesc h w elt w ird.
Das V erdienst, diese lange Zeit als u n d u rc h fü h rb a r g elte n d e A ufgabe zum erste n M ale auf einem praktisch g a n g b a r e n W e g e g e lö s t zu haben, g e b ü h r t dem allzu f r ü h v e r s to r b e n e n B erg a s sess o r O. D o b b e l s t e i n , der in k la re r E rk e n n tn is d er zu e rfü lle n d en A n fo rd e ru n g e n im J a h r e 1925 den R undzellenofen mit w a a g re c h t l ieg en d e r Achse in s e h r sinnreicher A u s fü h r u n g e n t w a rf u n d im V ersuchsbetriebe v o r f ü h r t e 5. Der weitern E n tw ic k lu n g des V e rfah ren s setzte d e r T o d des E r fin d e r s ein Ziel.
1 G lü c k a u f 1926, S. 671.
2 G lü c k a u f 1924, S . 191.
3 T h a u : D ie S c h w e lu n g vo n B ra u n - u n d S te in k o h le , 1927, S . 298.
4 G lü c k a u f 1929, S . 1110 u n d 1486.
5 G lü c k a u f 1925, S. 369.
